カスタムメイド多孔質金属人工関節最適設計システム
【研究分野】医用システム
【研究キーワード】
人工関節 / 構造最適化 / 3Dプリンタ / ポーラス材料 / 3Dプリンティング / トポロジー最適化 / 応力遮蔽 / 金属3Dプリンタ / 有限要素法 / 多孔質材料
【研究成果の概要】
金属製人工関節置換術においては材料の剛性差に起因する残存骨の劣化に代表される適合性の問題がある．本研究ではこの問題の解決法として，金属人工関節を多孔質化し，見かけ剛性を低下させ残存骨と親和させる，カスタムメイド人工関節について研究を行った．内部多孔質構造は数値計算手法で最適設計し，得られた複雑な内部構造の造形には金属3D プリンタを用いた．実験検証の結果，誤差10%以内で剛性の設計が可能で，副次的な効果として，通常の多孔質材料に比べ約140%高い強度が得られた．すなわち，金属3Dプリンタで造形された規則的な多孔質金属材料は低剛性高強度であり，人工関節には理想的な物性値となることがわかった．
【研究代表者】
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31
【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)