− 39 −レーザプロセッシングレーザプロセッシングAF-2019216-B3一般研究開発助成AF-2019217-B3一般研究開発助成溶射エンジン，はく離強度上昇パルスファイバレーザ，溶射エンジン，はく離強度評価mkato@fukuyama-u.ac.jpレーザー加工，表面処理，医療デバイスレーザー接合，インプラント，骨癒合性furukawa_akira@outlook.jp福山大学 機械システム工学科 教授奈良県立医科大学 整形外科学教室 博士研究員加藤 昌彦古川 彰パルスファイバレーザ加工による溶射皮膜のはく離強度の最適化レーザー接合によるPEEK製脊椎インプラントの骨癒合性改良研究次世代エンジンとして注目されている溶射エンジン用界面制御技術そして，レーザ加工の最適化およびはく離強度の開発を行った．溶射エンジン用評価法開発のため，まずは，３次元有限要素解析を行った．その結果，皮膜に水平に押込む方法を，皮膜が開口しないように変形抑制機構を設けると，安定した破壊じん性値が得られることが分かった．解析をもとに試験機を作成した．実験を行ったところ，界面で皮膜はくが確認された．レーザ加工溝の最適化のため，種々の条件でレーザ溝を設けたのち，溶射を行った試験片を作成し，はく離強度を評価したところ，レーザ加工溝では異方性が認められ，直交方向で高い強度が得られた．また，最適な溝の寸法があることも分かった．PEEK製脊椎インプラントの骨癒合性を向上させる目的で、PEEK表面へのアパタイトのレーザー熱溶着を検討した。アパタイトを熱溶着したPEEKディスク表面で骨芽細胞前駆体細胞を培養し、細胞の増殖と骨芽細胞への分化が促進されることを見出した。ラビットへの移植試験において新生骨形成が促進された。アパタイト熱溶着層はPEEK樹脂表面で両者が一体化してナノコンポジット構造を形成していることが明らかとなった。PEEK以外にも超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）についても検討を行い、さらにアパタイトに替えてコロイダルシリカについても同様に熱溶着できることが明らかとなった。炭酸ガスレーザーは歯科用途や３Dプリンターなどで盛んに利用されている。本研究で確立した技術は、様々な樹脂表面に種々の機能を付与するための表面修飾技術として今後様々な利用が期待される。
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