"presentations" "Title(English)","Title(Japanese)","Presenter(s)(English)","Presenter(s)(Japanese)","Conference name(English)","Conference name(Japanese)","Presentation date","Invited talk","Language","Presentation type","Organizer(English)","Organizer(Japanese)","Venue(English)","Venue(Japanese)","URL","Description(English)","Description(Japanese)" "電気化学的手法を用いたリン酸イオンセンサの開発","電気化学的手法を用いたリン酸イオンセンサの開発","土井 康太郎, 廣本 祥子, 堤 祐介","土井 康太郎, 廣本 祥子, 堤 祐介","奈良県立医科大学 V-iCliniX講座 最終成果報告会","奈良県立医科大学 V-iCliniX講座 最終成果報告会","2024-02-16","","jpn","oral_presentation","","","","","","","老化や疾病などの身体的変化により生体内のリン酸イオン濃度が上昇することが近年明らかになってきた。すなわち、生体内のリン酸イオン濃度の変化をいち早く得ることができれば、より早い治療が期待できるということである。そこで我々は、金属ジルコニウム(Zr)を電極としたリン酸イオンセンサの開発を行った。リン酸イオンセンサの原理を示す。金属基板を溶液に浸漬させると、一定時間後に金属表面と生成する化合物は平衡状態に達する。平衡状態にある金属表面はある浸漬電位を示すが、この浸漬電位はネルンストの式より溶液中の物質のイオン濃度によって決定される。本研究では、金属基板にZrを用いてリン酸イオンを含む溶液中でZr表面に生成するリン酸ジルコニウムとZrの平衡状態の変化、すなわち浸漬電位の変化から溶液中のリン酸イオン濃度変化を測定するセンサの開発を目的とした。Zrは生体適合性・耐食性に優れ、表面に電気化学反応を阻害するリン酸カルシウムを形成しないため、リン酸イオンのセンシングに有効である。表面を安定させるため、予めリン酸イオンを含む溶液中で前処理を施したZrとリン酸イオンの反応は可逆性を示し、1-10mMのリン酸イオン濃度の範囲でよい電位応答を示した。また、塩化物イオン変化やpH変化、温度変化などの浸漬電位を変化させ得る因子に関しても、生体内での変化範囲ではリン酸イオンセンサに及ぼす影響は小さいことが分かった。" "Development of novel titanium surface with both long-term antibacterial property and hard-tissue compatibility by two-step micro arc oxidation process","Development of novel titanium surface with both long-term antibacterial property and hard-tissue compatibility by two-step micro arc oxidation process","堤 祐介, TSUTSUMI Harumi, SHIMABUKURO Masaya, CHEN Peng, KAWASHITA Masakazu, 片山 英樹, HANAWA Takao","堤 祐介, TSUTSUMI Harumi, SHIMABUKURO Masaya, CHEN Peng, KAWASHITA Masakazu, 片山 英樹, HANAWA Takao","The 11th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM11)","The 11th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM11)","2023-11-19","","eng","oral_presentation","","","","","","A customized micro-arc oxidation (MAO) treatment technique was developed to obtain antibacterial properties with no toxicity on Ti surfaces. A two-step MAO treatment was used to fabricate a specimen containing both Ag and Zn in its surface oxide layer, and the optimal incorporation conditions were determined. Surface characterization by EDS was performed followed by the antibacterial properties against Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus) and osteogenic cell compatibility evaluations. In addition, metal ion release tests were performed to evaluate the contents of Ag and Zn and the ion release behavior in order to simulate practical usage. MAO-treated specimens prepared using proper concentrations of Ag and Zn (0.5Ag-5Zn:0.5 mM AgNO3 and 5.0 mM ZnCl2, respectively) exhibited excellent antibacterial properties against E. coli and S. aureus and no toxicity to MC3T3-E1 in antibacterial and cytotoxic evaluations, respectively. The antibacterial property of 0.5Ag-5Zn against S. aureus was sustained even after two months of immersion in physiological saline, simulating the in vivo environment. ","" "Development of multi-biofunctionalized titanium surface by two-step micro-arc oxidation","Development of multi-biofunctionalized titanium surface by two-step micro-arc oxidation","堤 祐介","堤 祐介","Taiwan Association for Coating and Thin Film Technology (TACT2023)","Taiwan Association for Coating and Thin Film Technology (TACT2023)","2023-11-12","","eng","oral_presentation","","","","","","A customized micro-arc oxidation (MAO) treatment technique was developed to obtain antibacterial properties with no toxicity on Ti surfaces. A two-step MAO treatment was used to fabricate a specimen containing both Ag and Zn in its surface oxide layer, and the optimal incorporation conditions were determined. Surface characterization by EDS was performed followed by the antibacterial properties against Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus) and osteogenic cell (MC3T3-E1) compatibility evaluations. In addition, metal ion release tests were performed to evaluate the contents of Ag and Zn and the ion release behavior using ICP-MS in order to simulate practical usage. MAO-treated specimens prepared using proper concentrations of Ag and Zn (0.5Ag-5Zn:0.5 mM AgNO3 and 5.0 mM ZnCl, respectively) exhibited excellent antibacterial properties against E. coli and S. aureus and no toxicity to MC3T3-E1 in antibacterial and cytotoxic evaluations, respectively. The antibacterial property of 0.5Ag-5Zn against S. aureus was sustained even after two months of immersion in physiological saline, simulating the in vivo environment.","" "Improve the soft tissue adhesion of titanium by surface electrodeposition of collagen and calcium phosphate","Improve the soft tissue adhesion of titanium by surface electrodeposition of collagen and calcium phosphate","URUMA Motoki, CHEN Peng, MANAKA Tomoyo, TSUTSUMI Harumi, 堤 祐介, KANETAKA Hiroyasu, HANAWA Takao","URUMA Motoki, CHEN Peng, MANAKA Tomoyo, TSUTSUMI Harumi, 堤 祐介, KANETAKA Hiroyasu, HANAWA Takao","TACT 2023 International Thin Films Conference","TACT 2023 International Thin Films Conference","2023-11-12","","eng","oral_presentation","","","","","","Artificial devices used in medical treatment contacting with soft tissue, such as dental implant abutments and orthodontic implant anchors, are required to have a good soft tissue adhesion property to reduce the potential risk of bacterial invasion from the gap between the implant surface and soft tissue. Our group clarified that AC electrodeposition is effective in immobilizing collagen on the CP Ti surface. Herein, in order to optimize the collagen electrodeposition conditions, we investigated the soft tissue adhesion of Ti electrodeposited with calcium phosphate (CaP) after collagen electrodeposition, then, a mouse subcutaneous tissue-derived fibroblasts L-929 was used to investigated the cell adhesion and cell proliferation of the surface with different electrodeposited coatings.","" "Improvement of Corrosion Resistance of Type 420J2 Martensitic Stainless Steel by Laser Thermal Processing","Improvement of Corrosion Resistance of Type 420J2 Martensitic Stainless Steel by Laser Thermal Processing","堤 祐介, 真中智世, 後藤光宏, 門脇 万里子, 石本卓也, 片山 英樹","堤 祐介, 真中智世, 後藤光宏, 門脇 万里子, 石本卓也, 片山 英樹","NIMS Award Symposium 2023","NIMS Award Symposium 2023","2023-11-06","","eng","oral_presentation","","","","",""," The laser thermal processing was utilized to improve the corrosion resistance of martensitic stainless steel. Type 420J2 stainless steel plate was prepared and the steel surface was subjected by laser irradiation to form partially-remelted and recrystallized layer. The top surface showed roughened and dull-colored morphology due to thermal oxidation just after the processing. Newly-formed inner remelted and recrystallized layers was found under the outermost oxidized film. The depth of the two layers was about several hundred micrometers and they showed excellent corrosion resistance in chloride containing testing solution. In addition, the Vickers hardness of both layers were much higher than that of untreated steel. Therefore, laser thermal processing was found to realize both hardening and corrosion resistance improvement for martensitic stainless steels.","" "レーザ熱加工によるマルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性向上","レーザ熱加工によるマルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性向上","真中智世, 堤 祐介, 後藤光宏, 片山 英樹, 石本卓也, 塙 隆夫","真中智世, 堤 祐介, 後藤光宏, 片山 英樹, 石本卓也, 塙 隆夫","第70回材料と環境討論会","第70回材料と環境討論会","2023-10-30","","jpn","oral_presentation","","","","","","","マルテンサイト系ステンレス鋼(SUS420J2鋼)の硬さと、高耐食性の両立を目指し、レーザ熱加工を行った。複数の照射出力および表面状態で、アノード分極試験を行ったところ、特定の条件で孔食電位が大幅に上昇することを明らかにした。" "炭素鋼の腐食挙動における 不活性ガスウルトラファインバブル導入処理の効果","炭素鋼の腐食挙動における 不活性ガスウルトラファインバブル導入処理の効果","片山 英樹, 武藤 優介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸, 堤 祐介","片山 英樹, 武藤 優介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸, 堤 祐介","第70回材料と環境討論会","第70回材料と環境討論会","2023-10-30","","jpn","oral_presentation","","","","","","","アルゴンガスウルトラファインバブル水による炭素鋼の腐食抑制の可能性について、電気化学的手法により検討した。その結果、炭素鋼の腐食速度は、大気開放下では少なくとも24時間、気相部分をアルゴンガスパージすることでさらに長時間抑制されることがわかった。" "α/β/γ線ラジオリシス影響下における格納容器系統内腐食評価と腐食抑制 (5)不活性ガスウルトラファインバブル水による炭素鋼の腐食抑制の可能性","α/β/γ線ラジオリシス影響下における格納容器系統内腐食評価と腐食抑制 (5)不活性ガスウルトラファインバブル水による炭素鋼の腐食抑制の可能性","片山 英樹, 武藤 優介, 堤 祐介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸","片山 英樹, 武藤 優介, 堤 祐介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸","日本原子力学会 2023年秋の大会","日本原子力学会 2023年秋の大会","2023-09-06","","jpn","oral_presentation","","","","","","","アルゴンガスウルトラファインバブル水による炭素鋼の腐食抑制の可能性について、電気化学的手法により検討した。その結果、炭素鋼の腐食速度は、大気開放下では少なくとも24時間、気相部分をアルゴンガスパージすることでさらに長時間抑制されることがわかった。" "不活性ガスウルトラファインバブル導入による炭素鋼の腐食抑制効果","不活性ガスウルトラファインバブル導入による炭素鋼の腐食抑制効果","片山 英樹, 武藤 優介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸, 堤 祐介","片山 英樹, 武藤 優介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸, 堤 祐介","材料と環境2023","材料と環境2023","2023-06-06","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ガス貯蔵機能を有するウルトラファインバブル(UFB)に着目し,不活性ガスUFB導入処理した溶液中での炭素鋼の腐食抑制効果を検討した。特に、本研究では実機での適用を想定した環境下での炭素鋼の腐食抑制効果およびその持続性について検討した。" "ステンレス鋼の腐食","ステンレス鋼の腐食","堤 祐介","堤 祐介","第47回コロージョン・セミナー","第47回コロージョン・セミナー","2022-11-21","","jpn","oral_presentation","","","","","","","橋梁や道路など,人々の生活を支える社会インフラの腐食による経年劣化が近年,顕在化し社会問題となっています.そのためインフラの経年劣化の計測や診断により予寿命を的確に把握・評価する,またインフラの腐食による損傷や破壊の兆候を早期に検知して,保守や更新の計画に反映することが求められます.すなわち腐食防食に携わる研究者および技術者が果たすべき役割は今後ますます重要になり,使用環境・状態と金属材料との組み合わせによって様々に異なる腐食の原因を特定して適切な防食対策を提案できる研究者・技術者が期待されます.そこで本セミナーでは「様々な腐食・劣化に対応できる腐食防食研究者・技術者を目指して」を主題として,腐食現象・機構を基礎から理解し,今後直面するであろう様々な腐食問題に対応できる研究者・技術者としての素養を醸成することを目標としています. 今回,1日目に腐食現象を理解するために不可欠な電気化学の基礎について学習し,腐食診断・評価に必要な基礎的な電気化学測定および腐食モニタリングにも応用できる電気化学インピーダンス測定を習得することを目指します.2日目には社会インフラとして重要な金属材料の電気化学反応特性について実測例を用いて解説し,それぞれの材料の腐食の特徴も学習します.1日目と2日目の間に設けたインターバル期間に,受講生が本セミナー共通試験片を使った電気化学測定を行って頂くとともに1日目の内容を復習して,自身の理解を整理することで,2日目の講義内容をより深く理解でき,受講生の課題解決のきっかけになることを期待しています." "レーザ粉末床溶融結合を用いて作製した医療用金属材料の腐食挙動","レーザ粉末床溶融結合を用いて作製した医療用金属材料の腐食挙動","堤 祐介","堤 祐介","スマートプロセス学会2022年度学術講演大会","スマートプロセス学会2022年度学術講演大会","2022-11-15","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属材料における3Dプリンティングとして急速に普及が進められているAM(Additive Manufacturing)プロセスは、鋳造や機械加工による成形が難しい部品と相性が良く、またバリエーションからの選択ではなく、患者の体格や症例に合わせて形状を最適化させるカスタム医療の実現において重要な役割を果たすことが期待されている。AMプロセスでは造形物の金属組織は特異的な熱履歴により、従来プロセスのものと大きく異なることから、機械的性質への影響も大きく、その傾向の把握や異方性を是正あるいは活用するための研究が積極的に進められている。機械的性質と同様に、耐食性は材料にとって重要な性質であり、特に、金属イオンによる生体への悪影響の観点から、医療用金属材料においてはもっとも重要視されるべき特性の1つと認識されている。AMプロセスによる特異的な金属組織の形成は、機械的性質だけでなく、耐食性にも影響を及ぼすこと見込まれるが、これに関連した研究の動向は機械的性質と比較すると遅れており、未解明な領域も数多く残されている。講演者らのグループでは、医療用金属材料として幅広く用いられているステンレス鋼、コバルトクロム合金、チタン合金、および新規開発されたジルコニウム合金の各種AM材について網羅的な耐食性評価を実施し、従来プロセスにより作製された材料との比較を行ったので、本公演でその結果を報告する。" "Electrochemical Surface Treatment to Improve Corrosion Resistance of Type 316L Austenitic Stainless Steel","Electrochemical Surface Treatment to Improve Corrosion Resistance of Type 316L Austenitic Stainless Steel","MANAKA Tomoyo, 堤 祐介, CHEN Peng, HANAWA Takao","MANAKA Tomoyo, 堤 祐介, CHEN Peng, HANAWA Takao","The 2nd International Symposium on Design and Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture (DEJI2MA)","The 2nd International Symposium on Design and Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture (DEJI2MA)","2022-10-25","","eng","oral_presentation","","","","","","Stainless steels are widely used as a biomaterial. Stainless steel has high corrosion resistance owing to the passive film on its surface. However, stainless steel is susceptible to localized corrosion in chloride-ion- containing solutions. Stainless steel implanted in the body will inevitably come into contact with chloride ions. Corrosion in vivo may occur not only device degradation but also metal allergy. In particular, Ni contained in stainless steel is an allergenic element. The origin of localized corrosion of stainless steel in chloride ion environments is inclusions (MnS). Thus, removal of inclusions exposed on the surface of stainless steel is expected to improve corrosion resistance. The objective of this study was to develop an electrochemical surface treatment technique to remove inclusions from stainless steel surface, improving the corrosion resistance.","" "低磁化率・低ヤング率を両立するジルコニウム合金の生体内環境における腐食挙動評価","低磁化率・低ヤング率を両立するジルコニウム合金の生体内環境における腐食挙動評価","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田 茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙 隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田 茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙 隆夫","第69回材料と環境討論会","第69回材料と環境討論会","2022-10-04","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ZrはMRI対応および抜去を前提としたインプラント材への新規応用が期待されている。本研究グループでは低磁化率と低ヤング率を両立するZr-14Nb-5Ta-1Mo合金、Zr-14Nb-5Ta合金を開発した。一方、Zrは塩化物イオン環境下では局部腐食を生じるリスクがある。開発した新規Zr合金の耐食性評価を行った結果、新規Zr合金は純Zrと比較して高い孔食電位を示したものの、腐食電位近傍では高い電流値を示した。" "オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる電気化学的表面処理法の開発","オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる電気化学的表面処理法の開発","真中 智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙 隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙 隆夫","日本金属学会2022年秋期 第171回講演大会 https://confit.atlas.jp/guide/event/jim2022autumn/top","日本金属学会2022年秋期 第171回講演大会 https://confit.atlas.jp/guide/event/jim2022autumn/top","2022-09-20","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ステンレス鋼は表面に不働態皮膜を形成し、耐食性に優れることから、医療用材料として多用されている。しかし、生体内に存在する塩化物イオンによる局部腐食の感受性を示す。塩化物イオン環境におけるステンレス鋼の局部腐食は、MnS を主とした介在物が起点となって発生・進行することが知られている。本研究では、電気化学的表面処理によって材料表面に露出した腐食誘発性の介在物のみを選択的に除去することで、耐食性の向上を試みた。" "電気化学表面処理によるオーステナイト系ステンレス鋼の高耐食性化","電気化学表面処理によるオーステナイト系ステンレス鋼の高耐食性化","真中 智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 片山 英樹, 塙 隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 片山 英樹, 塙 隆夫","表面技術協会第146回講演大会 https://www.sfj.or.jp/meeting/146/index.html","表面技術協会第146回講演大会 https://www.sfj.or.jp/meeting/146/index.html","2022-09-06","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ステンレス鋼は表面に不働態皮膜を形成し、耐食性に優れることから、医療用材料として多用されている。しかし、塩化物イオンによって局部腐食を生じる可能性がある。ステンレス鋼の局部腐食は、介在物が起点となって発生する。したがって、介在物の除去によって耐食性の向上が期待できる。本研究では、アノード分極による介在物溶解とカソード分極による再不働態化を繰り返す新規電気化学表面処理法を考案し、耐食性の飛躍的な向上を試みた。" "Fundamentals of Corrosion Engineering of Metallic Materials and Development of Ultrahigh Corrosion Resistant Stainless Steels by Novel Laser Techniques","Fundamentals of Corrosion Engineering of Metallic Materials and Development of Ultrahigh Corrosion Resistant Stainless Steels by Novel Laser Techniques","堤 祐介","堤 祐介","The 7th International Conference on Advanced Steels (ICAS2022)","The 7th International Conference on Advanced Steels (ICAS2022)","2022-05-29","","eng","oral_presentation","","","","","","In the field of materials engineering, physical properties such as mechanical properties are considered as the most important properties, however, chemical properties such as corrosion resistance are also critical properties that cannot be ignored. In particular, Japan is island country where metallic materials are frequently used in coastal areas. Therefore, the problems of failures and accidents caused by corrosion reaction of structural materials in our countries are more serious than in other countries. The author and the researchers in our group have been studying the corrosion evaluation and the development of techniques to improve the corrosion resistance of biomaterials and structural materials. In this presentation, the efforts of these researches will be introduced.","" "不活性ガスのウルトラファインバブル導入処理による炭素鋼の腐食抑制効果の基礎検討","不活性ガスのウルトラファインバブル導入処理による炭素鋼の腐食抑制効果の基礎検討","武藤 優介, 渡辺 日香里, 四反田 功, 板垣 昌幸, 堤 祐介, 片山 英樹","武藤 優介, 渡辺 日香里, 四反田 功, 板垣 昌幸, 堤 祐介, 片山 英樹","腐食防食学会 2022年春期 材料と環境2022","腐食防食学会 2022年春期 材料と環境2022","2022-05-25","","jpn","oral_presentation","","","","","","","現在,福島第一原子力発電所の原子炉内の腐食環境は,循環注水,窒素封入により抑制状態にあると推定される.しかし燃料デブリを取り出す際,原子炉内に大気が流入することで水中の溶存酸素濃度が上昇し,腐食が進行することが懸念される.そこで本研究では系内の溶存酸素濃度を効率的に低減可能なウルトラファインバブル導入処理を用い,閉塞環境における炭素鋼の腐食抑制効果を検討した." "α/β/γ線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現 (6)ウルトラファインバブルによる炭素鋼の腐食抑制効果の検討","α/β/γ線ラジオリシス影響下における格納容器系統内広域防食の実現 (6)ウルトラファインバブルによる炭素鋼の腐食抑制効果の検討","堤 祐介, 武藤優介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸, 片山 英樹","堤 祐介, 武藤優介, 渡辺日香里, 四反田 功, 板垣昌幸, 片山 英樹","日本原子力学会 2022年春の年会","日本原子力学会 2022年春の年会","2022-03-16","","jpn","oral_presentation","","","","","","","福島第一原子力発電所のデブリ取り出し工程において、PCV鋼構造物の長期信頼性を確保するため、副次影響の無い新規防食技術として、ウルトラファインバブルの適用を検討した。本大会では、不活性バブルを導入した希釈海水中での炭素鋼の初期腐食挙動の変化を報告する。" "金属の微細組織と腐食挙動の関係解明による表面機能化・高耐食化","金属の微細組織と腐食挙動の関係解明による表面機能化・高耐食化","堤 祐介","堤 祐介","日本金属学会 2022年春期(第170回)講演大会","日本金属学会 2022年春期(第170回)講演大会","2022-03-15","","jpn","oral_presentation","","","","","","","[功績賞受賞講演] 事故や疾病により運動機能が失われ、自然治癒が望めない状況に陥っても、生体内に人工材料を埋入し喪失した部位と置換することで、その機能を再建することが可能となる。医療技術や医療材料の革新により、高効果、高安全性、低侵襲な治療が次々と現実のものとなり、超高齢化が加速する社会において、健康寿命の延伸と、QoLの向上に寄与している。 医療用の材料、すなわちバイオマテリアルは、一般的な工業材料と同様に金属材料、有機材料、無機材料、およびこれらの複合材料に分類される。このなかでも金属材料は高強度と高延性のバランスによる優れた機械的信頼性を有するため、実用時において大きな負荷を受ける運動機能の再建術用のデバイスとして重要な役割を担っている。しかしながら、金属元素は本来生体中には存在しない物質であるため、生体機能性に乏しいという短所も有する。 幸い、生体内に埋入されたバイオマテリアルと生体組織との反応はその界面において進行する。言い換えれば、バイオマテリアルが生体にとって有害な性質を示すのか、それとも有益な性質を示すのかは、その表面での反応により決定される。すなわち、バイオマテリアル/生体組織間の反応を理解し、適切な対処を行うことで、金属バイオマテリアルの優れた機械的信頼性の恩恵に与りつつ、課題となる生体機能性も任意に制御できる。 本講演では、研究者らがこれまでに実施してきた、電気化学反応を利用した金属材料表面を生体機能化するための表面処理の開発に関する研究、および、先進プロセスによる金属バイオマテリアルの耐食性向上に関する研究を紹介する。前者のトピックは、金属表面への生体機能分子の固定化や、任意の骨形成促進元素と抗菌元素を導入した酸化物層の形成により、硬組織適合性、血液適合性、抗菌性などの生体機能性を、簡便な手法により獲得する開発を中心に、また、後者のトピックは、Additive Manufacturingにより作製した金属バイオマテリアルの異方性を有する特有の金属組織形成と耐食性との相関を解明する研究、およびレーザ照射により腐食の起点となる欠陥形成が抑制され優れた耐食性を示すステンレス鋼の開発を中心に紹介する。 " "オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる化学的 / 電気化学 的表面処理法の基礎検討","オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる化学的 / 電気化学 的表面処理法の基礎検討","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","表面技術協会第145回講演大会","表面技術協会第145回講演大会","2022-03-08","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ステンレス鋼は表面に不働態皮膜を形成し外部環境から内部を保護するため耐食性に優れ、インプラント材料から手術器具まで、医療用材料として多用されている。しかし、生体内に存在する塩化物イオンに対して局部腐食の感受性を示す。塩化物イオンが存在する環境下でのステンレス鋼の局部腐食は、介在物(MnS)が起点となって発生、進行することが知られている。そこで、ステンレス鋼の表面に露出する介在物を選択的に溶解、除去させることで、耐食性の大幅な向上を試みた。本研究では、耐食性向上を目的とした電気化学的な表面処理法を確立するための基盤として、様々な溶液中におけるステンレス鋼の電気化学的な挙動を系統的に評価した。" "Bioinspired low-magnetic Zr-1Mo alloy with high strength and ductility","Bioinspired low-magnetic Zr-1Mo alloy with high strength and ductility","Zhou W, 堤 祐介, Nomura N, Hanawa T","Zhou W, 堤 祐介, Nomura N, Hanawa T","Materials Research Meeting 2021 (MRM2021)","Materials Research Meeting 2021 (MRM2021)","2021-12-13","","eng","oral_presentation","","","","","","The extensive application of magnetic resonance imaging (MRI) for analysis during orthopedic and brain surgeries necessitates the utilization of low-magnetic metallic implants. Implantations that are fabricated using engineering materials, such as stainless steels, Co-Cr alloys, or Ti alloys, hinder accurate diagnosis. This is attributed to the generation of image artifacts owing to the magnetization of the implants in the intense magnetic field of MRI instruments. Zr alloys have attracted significant interest for application as biomaterials owing to their low magnetic susceptibility, acceptable strength, high corrosion resistance, and low cytotoxicity. Recently, a novel low-magnetic Zr-1Mo alloy with high mechanical strength was developed via conventional arc melting. The Zr-1Mo alloy presented a high tensile strength of 970 MPa; however, it exhibited a markedly low ductility, with a fracture elongation of ~2.9%, owing to the formation of acicular a’ martensite during rapid cooling. The application of post-processing techniques, such as heat treatment and plastic deformation, to modify the microstructure and the mechanical performance of Zr alloys, results in a trade-off between the strength and ductility of the alloy. Therefore, it is necessary to design a strategy for increasing the ductility, while retaining the mechanical strength of the Zr-1Mo alloy. Nature’s wisdom resides in the achievement of a combined increase in the strength and toughness via the construction of intelligent hierarchical architectures using limited resources. For instance, nacre exhibits high strength and toughness owing to the presence of intelligent brick-and-mortar architectures. In this work, a bioinspired nacre-like Zr-1Mo alloy with high strength and high ductility was developed via an appropriate TMT in the present study.","" "Effect of Impurity Elements on Pitting Corrosion of Zirconium","Effect of Impurity Elements on Pitting Corrosion of Zirconium","Manaka T, Tsutsumi Y, Ashida M, Chen P, 片山 英樹, Hanawa T","Manaka T, Tsutsumi Y, Ashida M, Chen P, 片山 英樹, Hanawa T","Materials Research Meeting 2021 (MRM2021)","Materials Research Meeting 2021 (MRM2021)","2021-12-13","","eng","oral_presentation","","","","","","Zirconium (Zr) belongs to the same group in the periodic table with Ti: Zr shows similar mechanical and chemical properties to those of Ti, while Zr shows lower magnetic susceptibility than Ti. Thus, Zr is possibly applied to novel implant devices with magnetic resonance imaging (MRI) compatibility. In addition, Zr does not form any calcium phosphate on its surface in body fluid. Therefore, Zr may be easily retrieved after long term implantation. On the other hand, metallic biomaterials are required to have high corrosion resistance because metal ion may cause toxic effects on living body. Although Zr is known to have good corrosion resistance in both acid and alkali solution by passivation, it has localized corrosion sensitivity by chloride ion. Rigorous evaluation of corrosion behavior of Zr in environment containing chloride ion is necessary for practical usage as implant devices. However, there have been few reports at present. Therefore, we have evaluated the corrosion behavior of Zr in a simulated body fluid containing chloride ions. In our previous study, it was found that the pitting corrosion of Zr occurs on inclusions. However, the identification of the inclusion was difficult because size of the inclusions is submicron-scale and the probability of appearance to the exposed surface is extremely low. Therefore, in this study, the role of the inclusions intentionally introduced into Zr on localized corrosion behavior was investigated in simulated body fluid.","" "Electrochemical surfcace treatments for biocompatibilities on metallic biomaterials","Electrochemical surfcace treatments for biocompatibilities on metallic biomaterials","堤 祐介","堤 祐介","XI Latin American Congress of Artificial Organs and Biomaterials (11th COLAOB)","XI Latin American Congress of Artificial Organs and Biomaterials (11th COLAOB)","2021-12-07","","eng","oral_presentation","","","","","","Titanium (Ti) is widely used in medical field due to their good combination of mechanical properties and corrosion resistance. However, the problem of bacterial infection was recently recognized as one of the major reason of failure in implant surgery. In this study, we focused on micro arc oxidation (MAO) to overcome this problem. MAO treatment can easily alter the surface properties of metals and is also effective to improve hard tissue compatibility of Ti. We tried to introduce the antibacterial species into the Ti surface by MAO treatment. The ion-release behavior from the oxide layer was evaluated by immersing in a simulated body fluid. The antibacterial property of the samples was evaluated using both Gram-positive and negative anaerobic bacteria. A commercially pure Ti disks were prepared in this study. The specimen was positively charged in the electrolyte containing calcium glycerophosphate, calcium acetate, and small amount of AgNO3/CuCl2/ZnCl2. The applying positive voltage was limited up 400 V in maximum and the treatment time was 10 min. 0.9mass% NaCl solution was used as a simulated body fluid to evaluate the metal ion release from the MAO-treated specimens. Relatively large amount of released Ag ions were detected by ICP-AES measurement. It was confirmed that all of the samples containing metallic species showed antibacterial properties by culturing method (ISO 22196:2007). On the other hand, cell culturing test using osteoblast-like cells releveled that the presence of antibacterial surface did not affect the cell activities: initial attachment, proliferation, ALP activity, and calcification. Thus, it could be concluded that MAO treatment is useful to develop the novel implant surface. ","" "レーザ熱加工によるマルテンサイト系ステンレス鋼の高耐食性化","レーザ熱加工によるマルテンサイト系ステンレス鋼の高耐食性化","真中 智世, 堤 祐介, 後藤 光宏, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 後藤 光宏, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","第43回日本バイオマテリアル学会大会","第43回日本バイオマテリアル学会大会","2021-11-28","","jpn","oral_presentation","","","","","",""," ステンレス鋼は医療用材料としてインプラントデバイスや手術器具等に多く用いられている。特に、マルテンサイト系ステンレス鋼は焼き入れによる硬化が可能であることから、鉗子やメス等の硬度が要求される器具に使用されている。一方で、マルテンサイト系ステンレス鋼は炭素を多く含有するため、他鋼種と比較して耐食性に劣る。すなわち、医療用ステンレス鋼では硬さと生体安全性との両立が難しい。発表者の研究グループでは、選択的レーザ溶融プロセス(SLM) によってSUS420J2 鋼の積層造形体を作製し、耐食性評価を行ってきた。その結果、SLM で形成される急冷凝固組織では、SUS420J2 鋼の局部腐食の起点となる介在物の形成が抑制されるため、耐食性が向上することを明らかにした。本研究では、市販のSUS420J2 鋼板材にレーザ熱加工処理を施し、SLM による積層造形体と同様の耐食性向上効果の有無を検証した。" "レーザ熱加工によるステンレス鋼の高耐食性化の検討","レーザ熱加工によるステンレス鋼の高耐食性化の検討","堤 祐介, 真中 智世, 後藤 光宏, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","堤 祐介, 真中 智世, 後藤 光宏, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","2021年秋期 第68回材料と環境討論会","2021年秋期 第68回材料と環境討論会","2021-10-26","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ステンレス鋼は医療用材料としてインプラントデバイスや手術器具等に多用されている。特に、焼入れによる硬化が可能なマルテンサイト系ステンレス鋼は、鉗子やメスなど硬度が要求される器具に使用されている。一方で、マルテンサイト系ステンレス鋼は炭素を多く含むため、他鋼種と比較して耐食性に劣る。すなわち、医療用ステンレス鋼では、硬度と生体安全性の両立が難しい。発表者らのこれまでの研究により、SUS420J2への選択的レーザ溶融プロセス(SLM)で形成する特異的な急冷凝固組織では、局部腐食の起点となる介在物形成が抑制されるため耐食性が向上することを明らかにした。本研究では、市販のSUS420J2の板材にレーザ熱加工処理を施し、SLMによる積層造形体と同様に耐食性向上の効果が得られるかを検討した。" "マイクロアーク陽極酸化2段階処理によるチタン表面の長期抗菌性の獲得","マイクロアーク陽極酸化2段階処理によるチタン表面の長期抗菌性の獲得","堤 晴美, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","堤 晴美, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","日本歯科理工学会令和3(2021)年度第78回秋期学術講演会","日本歯科理工学会令和3(2021)年度第78回秋期学術講演会","2021-10-16","","jpn","oral_presentation","","","","","","","インプラントデバイス上でのバイオフィルム形成を主因とした感染症が近年になって問題視されており,抗菌性を有した表面の創製が要求されている.我々はこれまでにマイクロアーク陽極酸化(MAO)処理を用いた材料表面への抗菌物質の導入に取り組んできた.本研究では, MAO 2段階処理を用いたTi表面への高濃度の抗菌物質の導入および複数の抗菌物質の同時導入を試みた.抗菌物質であるAgおよびZnをTi表面に同時導入し,作製した試料の表面解析および擬似体液中へ両イオンの放出挙動評価,さらに大腸菌を用いた抗菌性の評価を行った.この結果,2段階のMAO処理によりAgとZnを同時にTi表面に導入することで短期的にも長期的にも抗菌効果を獲得することが可能であり,長期的な抗菌性維持に有用であることが示された." "レーザ熱加工によるマルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性向上","レーザ熱加工によるマルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性向上","真中 智世, 堤 祐介, 後藤 光宏, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 後藤 光宏, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会","日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会","2021-09-14","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ステンレス鋼は医療用材料としてインプラントデバイスや手術器具等に多用されている。特に、焼入れによる硬化が可能なマルテンサイト系ステンレス鋼は、鉗子やメスなど硬度が要求される器具に使用されている。一方で、マルテンサイト系ステンレス鋼は炭素を多く含むため、他鋼種と比較して耐食性に劣る。すなわち、医療用ステンレス鋼では、硬度と生体安全性の両立が難しい。発表者らのこれまでの研究により、SUS420J2への選択的レーザ溶融プロセス(SLM)で形成する特異的な急冷凝固組織では、局部腐食の起点となる介在物形成が抑制されるため耐食性が向上することを明らかにした。本研究では、市販のSUS420J2の板材にレーザ熱加工処理を施し、SLMによる積層造形体と同様に耐食性向上の効果が得られるかを検討した。 " "Zr-14Nb-5Ta合金の磁化率と機械的性質に及ぼす冷間スウェージング加工の影響","Zr-14Nb-5Ta合金の磁化率と機械的性質に及ぼす冷間スウェージング加工の影響","時合孝貴, 蘆田茉希, 陳 鵬, 堤 祐介, 野村 直之, 寺田 大将, 塙隆夫","時合孝貴, 蘆田茉希, 陳 鵬, 堤 祐介, 野村 直之, 寺田 大将, 塙隆夫","日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会","日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会","2021-09-14","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属材料は骨および生体組織と比較して高いヤング率と磁化率を示すため、応力遮蔽による骨吸収やMRI アーチファクトを引き起こす。そのため、これまでに本研究グループでは、Zr-14Nb-5Ta-1Mo 合金(ZNTM)を開発してきた。ZNTM は低ヤング率かつ低磁化率を示すものの、合金元素であるMo が耐食性に影響を及ぼす可能性がある。そこで、本研究ではMoを除いたZr-14Nb-5Ta 合金(ZNT)を開発し、磁化率、組織および機械的性質、耐食性を調べた。また、ZNT の高強度化のために冷間スウェージング加工を施し、加工後の性質についても調べた。 " "レーザ積層造形法による高耐食ステンレス鋼の開発","レーザ積層造形法による高耐食ステンレス鋼の開発","堤 祐介, 片山 英樹, 石本 卓也, 中野 貴由, 上田 恭介, 成島 尚之, 真中 智世, 塙 隆夫","堤 祐介, 片山 英樹, 石本 卓也, 中野 貴由, 上田 恭介, 成島 尚之, 真中 智世, 塙 隆夫","材料と環境2021","材料と環境2021","2021-05-19","","jpn","oral_presentation","","","","","","","インプラントのような長期間生体内に留置されるデバイスではなく、手術用の器械、注射針などは、生体組織と接触が比較的短時間であるため、加工性や経済性に優れるステンレス鋼が多用されている。特にメス、ドリル、鉗子など、鋭利な刃の付与や大荷重への耐性が必要な器具には、熱処理により硬化が可能なマルテンサイト系ステンレス鋼(SUS420J1, SUS420J2など)や析出硬化系ステンレス鋼(SUS630, SUS631など)が用いられる。これらの鋼種は熱処理が可能な反面、オーステナイト系ステンレス鋼より耐食性に劣るという問題を抱えている。マルテンサイト相を利用するためには炭素(C)を添加する必要があるが、耐食性は低下する。加えて、耐食性を向上させるためにはCrとともに金属アレルギー性の高いNi含有量を増やす必要がある。このため、医療用ステンレス鋼の硬度と耐食性および生体安全性には、これら相反する特性の両立が期待されている。本研究では、金属3Dプリンティングの名称により近年急速に研究開発の関心が高まっている付加製造(AM: Additive Manufacturing)の1つである、レーザ積層造形(選択的レーザ溶融, Selective Laser Melting, SLM)により作製したマルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性と硬さの相関について検討する。" "高Cr高N含有Co-Cr-Mo合金の電気化学インピーダンス法による耐食性評価","高Cr高N含有Co-Cr-Mo合金の電気化学インピーダンス法による耐食性評価","真中 智世, 堤 祐介, 塙隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 塙隆夫","日本歯科理工学会令和3年度春季第77回学術講演会","日本歯科理工学会令和3年度春季第77回学術講演会","2021-04-10","","jpn","oral_presentation","","","","","","","Co-Cr-Mo合金は,部分床義歯などに使用されてきた.近年,高強度と良好な加工性のバランスに優れる高CrかつN添加型の合金が開発されている.Co-Cr-Mo合金は表面に不働態皮膜を形成するため,口腔内環境でも優れた耐食性を示すことが知られているが,従来型よりも高い濃度である32mass%以上のCrと0.3mass%以上のNを含有するCo-Cr-Mo合金の耐食性についての報告はほとんどない.そこで本研究では,高Cr高N含有Co-Cr-Mo合金の歯科材料としての耐食性を明らかにするため,電気化学インピーダンス(EIS)法およびアノード分極法によって,短期および長期における詳細に腐食挙動を評価した." "高Cr高N含有Co-Cr-Mo合金の耐食性評価","高Cr高N含有Co-Cr-Mo合金の耐食性評価","真中 智世, 児玉 春奈, 堤 祐介, 塙隆夫","真中 智世, 児玉 春奈, 堤 祐介, 塙隆夫","日本金属学会2021年春期(第168回)講演大会","日本金属学会2021年春期(第168回)講演大会","2021-03-16","","jpn","oral_presentation","","","","","","","Co-Co 合金は部分床義歯などの歯科材料として多く使用されている。中でもNi含有量を低下させたCo-Cr-Mo合金は金属アレルギー防止の観点から開発が進められている。Niを除いても良好な加工性が維持できるように、Nを添加すると延性が向上することが明らかになっている。一方、Co-Cr-Mo合金は表面に形成する不動態皮膜によって高い耐食性を示す。ここで、従来よりも高濃度の32mass%以上のCrと0.3mass%以上のNを含有するCo-Cr-Mo合金を高Cr高N含有Co-Cr-Mo合金と定義する。本研究では、高Cr高N含有Co-Cr-Mo合 金の歯科材料としての耐食性を明らかにすることを目的とした。" "新規電気化学的表面処理によるZrの耐食性向上","新規電気化学的表面処理によるZrの耐食性向上","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","日本金属学会2021年春期(第168回)講演大会","日本金属学会2021年春期(第168回)講演大会","2021-03-16","","jpn","oral_presentation","","","","","","","医療用金属材料としてあらたな応用が期待されているジルコニウムは、生体中のように塩化物イオンが存在する環境中では局部腐食が生じるリスクがある。しかしながら、その詳細な機構はいまだ明らかにされていない。本研究では、ジルコニウム中に導入された介在物に着目し、塩化物イオン環境を含む疑似体液中での局部腐食発生について詳細に検討した結果、ジルコニウムの耐食性を大幅に向上させる電気化学的表面処理を開発した。本会ではさまざまな条件により処理施したジルコニウムの擬似体液中での腐食挙動について報告する。" "電気化学的表面処理によるZrの超高耐食性化","電気化学的表面処理によるZrの超高耐食性化","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","表面技術協会第143回講演大会","表面技術協会第143回講演大会","2021-03-04","","jpn","oral_presentation","","","","","","","医療用金属材料としてあらたな応用が期待されているジルコニウムは、生体中のように塩化物イオンが存在する環境中では局部腐食が生じるリスクがある。しかしながら、その詳細な機構はいまだ明らかにされていない。本研究では、ジルコニウム中に導入された介在物に着目し、塩化物イオン環境を含む疑似体液中での局部腐食発生について詳細に検討した結果、ジルコニウムの耐食性を大幅に向上させる電気化学的表面処理を開発した。本会ではさまざまな条件により処理施したジルコニウムの擬似体液中での腐食挙動について報告する。" "Improvement of osteoconduction of preosteoblast by titanium with patterned periodic nano surface topography fabricated by femtosecond laser irradiation","Improvement of osteoconduction of preosteoblast by titanium with patterned periodic nano surface topography fabricated by femtosecond laser irradiation","Chen P, Shinohara N, Shinonaga T, Ashida M, Sato Y, Tsutsumi Y, Tsukamoto M, Hanawa T","Chen P, Shinohara N, Shinonaga T, Ashida M, Sato Y, Tsutsumi Y, Tsukamoto M, Hanawa T","International Joint Symposium 2020, The 15th International Workshop on Biomaterials in Interface Science, The 11th Symposium on Innovative Dental-Engineering Alliance (IDEA)","International Joint Symposium 2020, The 15th International Workshop on Biomaterials in Interface Science, The 11th Symposium on Innovative Dental-Engineering Alliance (IDEA)","2020-12-14","","eng","oral_presentation","","","","","","The next generation surface modification on medical and dental implants is coatings of tissue or stem cells on them. To promote cellular attachment and formation of tissues on materials, the control of patterned surface topography is necessary. For example, a titanium (Ti) surface with nano topography regulates cell attachment and promotes osteogenic differentiation, on the other hand, a limit cell proliferation was observed, simultaneously. To study the role of periodic nano topography on the biocompatibility and osteoconductivity of metallic biomaterials, we investigated adhesion, proliferation and calcification of mouse preosteoblastic cells (MC3T3-E1) to Ti with three patterned periodic nano-ripples surface topographies fabricated by femtosecond laser irradiation. Ti disc with mirror-polished surface (mTi, grade 2) was scanned with a femtosecond laser.","" "Zrの耐食性を向上させる電気化学的表面処理法の検討","Zrの耐食性を向上させる電気化学的表面処理法の検討","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","真中 智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 片山 英樹, 塙隆夫","第3回 日本金属学会 第7分野講演会","第3回 日本金属学会 第7分野講演会","2020-12-12","","jpn","oral_presentation","","","","","","","医療用金属材料としてあらたな応用が期待されているジルコニウムは、生体中のように塩化物イオンが存在する環境中では局部腐食が生じるリスクがある。しかしながら、その詳細な機構はいまだ明らかにされていない。本研究では、ジルコニウム中に導入された介在物に着目し、塩化物イオン環境を含む疑似体液中での局部腐食発生について詳細に検討した結果を報告する。" "Cytocompatibility of new designed Zr-14Nb-5Ta-1Mo alloy with mouse osteoblastic cells","Cytocompatibility of new designed Zr-14Nb-5Ta-1Mo alloy with mouse osteoblastic cells","Sato H, Chen P, Ashida M, Tsutsumi Y, Harada H, Hanawa T","Sato H, Chen P, Ashida M, Tsutsumi Y, Harada H, Hanawa T","第3回 日本金属学会 第7分野講演会","第3回 日本金属学会 第7分野講演会","2020-12-12","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属材料は生体組織および骨に対して高い磁化率とヤング率を示すため、MRIアーチファクトや応力遮蔽による骨吸収を引き起こす。本研究グループでは、Zr-Nb合金およびZr-Mo合金の研究を基に、低細胞毒性かつ低磁化率であるZr-14Nb-5Ta-1Mo合金(ZNTM)を開発してきた。ZNTMはTi合金では達成できなかった低磁化率、低ヤング率、優れた引張特性を兼備している。本研究ではZNTMの細胞毒性を評価するため、マウス骨芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞を用いた試験を実施した。" "Zr-14Nb-5Ta合金の特性","Zr-14Nb-5Ta合金の特性","時合孝貴, 真中 智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田茉希, 塙隆夫","時合孝貴, 真中 智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田茉希, 塙隆夫","第3回 日本金属学会 第7分野講演会","第3回 日本金属学会 第7分野講演会","2020-12-12","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属材料は生体組織および骨に対して高い磁化率とヤング率を示すため、MRIアーチファクトや応力遮蔽による骨吸収を引き起こす。本研究グループでは、Zr-Nb合金およびZr-Mo合金の研究を基に、低細胞毒性かつ低磁化率であるZr-14Nb-5Ta-1Mo合金(ZNTM)を開発してきた。ZNTMはTi合金では達成できなかった低磁化率、低ヤング率、優れた引張特性を兼備している。一方、不働態保持電流密度が純Zrよりも高く、これは合金成分のMoが原因である可能性が高い。本研究ではZNTMにおけるMoの影響を明らかにするために、Moを除いたZr-14Nb-5Ta合金(ZNT)の耐食性と組織、機械的性質、磁化率を評価し、ZNTMの結果と比較することで、ZNTMからのMo除去の可能性について検討した。" "Zr-14Nb-5Ta-1Mo合金の耐食性、機械的性質、磁化率に及ぼすMoの影響","Zr-14Nb-5Ta-1Mo合金の耐食性、機械的性質、磁化率に及ぼすMoの影響","時合孝貴, 真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 寺田大将, 塙 隆夫","時合孝貴, 真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 寺田大将, 塙 隆夫","日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会","日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会","2020-09-15","","jpn","oral_presentation","","","","","",""," 金属材料は生体組織および骨に対して高い磁化率とヤング率を示すため、MRIアーチファクトや応力遮蔽による骨吸収を引き起こす。本研究グループでは、Zr-Nb合金およびZr-Mo合金の研究を基に、低細胞毒性かつ低磁化率であるZr-14Nb-5Ta-1Mo合金(ZNTM)を開発してきた。ZNTMはTi合金では達成できなかった低磁化率、低ヤング率、優れた引張特性を兼備している。一方、不働態保持電流密度が純Zrよりも高く、これは合金成分のMoが原因である可能性が高い。本研究ではZNTMにおけるMoの影響を明らかにするために、Moを除いたZr-14Nb-5Ta合金(ZNT)の耐食性と組織、機械的性質、磁化率を評価し、ZNTMの結果と比較することで、ZNTMからのMo除去の可能性について検討した。" "塩化物イオン環境中におけるZrの局部腐食に及ぼす軽元素不純物の影響","塩化物イオン環境中におけるZrの局部腐食に及ぼす軽元素不純物の影響","真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙 隆夫","真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙 隆夫","日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会","日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会","2020-09-15","","jpn","oral_presentation","","","","","","","Zrの局部腐⾷発⽣因⼦を特定するため、意図的に不純物元素を導⼊したZr合⾦を作製し、表⾯に露出する介在物と耐⾷性との関係について検討した結果、Zrの局部腐⾷発⽣にはC、Oのほか、Siが重要因⼦となることが明らかになった。" "金属AMによるステンレス鋼の材質特性制御","金属AMによるステンレス鋼の材質特性制御","伊藤志将, 石本卓也, 堤 祐介, 塙 隆夫, 孫 世海, 中野 貴由","伊藤志将, 石本卓也, 堤 祐介, 塙 隆夫, 孫 世海, 中野 貴由","日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会","日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会","2020-09-15","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属AMは自由自在な三次元複雑形状の作製のみならず、結晶粒形状や結晶集合組織、偏析や介在物の分布に基づく材質特性の制御が可能であることを近年我々は明らかにしてきた。金属AMには様々な方式が存在し、各々の熱源や造形プロセスの特徴に依存して材質特性が変化することが期待される。したがって、造形プロセス毎ごとの材質制御機構を理解するとともに、手法に合わせた組織制御手法を確立する必要がある。本研究では基盤材料として広範囲の分野で活用されている材料としてステンレス鋼に着目し、レーザビーム積層造形法(SLM)及び電子ビーム積層造形法(EBM)が材質特性に及ぼす影響の解明を目的とした。結晶集合組織は造形プロセスに依存した特徴を示した。特定のレーザ条件にて、SLMでは積層方向に<110>、走査方向に<100>が優先配向した組織が、EBMでは積層方向に<100>、走査方向に<110>が優先配向した集合組織が形成した。さらに、分極試験の結果から耐孔食性は造形プロセスに依存して大きく異なることが明らかとなった。これには、各プロセスの特徴に基づく析出物形成挙動が大きく影響していることが示唆された。" "各種純金属表面における細菌と細胞の接着挙動","各種純金属表面における細菌と細胞の接着挙動","島袋将弥, 堤 祐介, 野崎浩佑, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙隆夫","島袋将弥, 堤 祐介, 野崎浩佑, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙隆夫","第2回 日本金属学会 第7分野講演会","第2回 日本金属学会 第7分野講演会","2019-12-08","","jpn","oral_presentation","","","","","","","チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル等、医療用金属材料およびこれらの合金として使用される金属材料の表面においては、細胞および細菌の初期接着挙動が大きく異なる。本発表では、これらの違いを明らかにする検討を行った結果を報告する。" "レーザ三次元造形によるステンレス鋼の材質制御","レーザ三次元造形によるステンレス鋼の材質制御","石本卓也, 堤 祐介, 伊藤志将, 孫 世海, 中野貴由, 塙隆夫","石本卓也, 堤 祐介, 伊藤志将, 孫 世海, 中野貴由, 塙隆夫","第2回 日本金属学会 第7分野講演会","第2回 日本金属学会 第7分野講演会","2019-12-08","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属積層造形法、とりわけレーザ積層造形法は、自由自在な三次元複雑形状の作製のみならず、結晶粒形状や結晶集合組織、偏析や介在物の分布に基づく材質特性(力学機能や耐食性)の制御が可能であることを近年我々は明らかにしてきた。こうしたレーザ積層造形法特有の組織制御は、社会基盤材料としてのステンレスの材質機能向上に極めて有効であると期待される。本研究では、各種ステンレス鋼レーザ積層造形法による材質特性の向上とその機序の解明を目的とした。" "不純物元素がZrの局部腐食発生に及ぼす影響","不純物元素がZrの局部腐食発生に及ぼす影響","真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 塙隆夫, 陳 鵬","真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 塙隆夫, 陳 鵬","第2回 日本金属学会 第7分野講演会","第2回 日本金属学会 第7分野講演会","2019-12-08","","jpn","oral_presentation","","","","","","","医療用金属材料としてあらたな応用が期待されているジルコニウムは、生体中のように塩化物イオンが存在する環境中では局部腐食が生じるリスクがある。しかしながら、その詳細な機構はいまだ明らかにされていない。本研究では、ジルコニウム中に導入された介在物に着目し、塩化物イオン環境を含む疑似体液中での局部腐食発生について詳細に検討した結果を報告する。" "ポーラスチタン酸化物に導入した銀、銅、亜鉛の化学的状態の経時変化が抗菌効果・骨形成に及ぼす影響","ポーラスチタン酸化物に導入した銀、銅、亜鉛の化学的状態の経時変化が抗菌効果・骨形成に及ぼす影響","島袋 将弥, 堤 祐介, 野崎 浩佑, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","島袋 将弥, 堤 祐介, 野崎 浩佑, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","第41回日本バイオマテリアル学会大会","第41回日本バイオマテリアル学会大会","2019-11-24","","jpn","oral_presentation","","","","","","","インプラントデバイス上でのバイオフィルム形成を主因とした感染症が近年になって問題視されており,抗菌性を有した表面の創製が要求されている.火花放電を伴う電位域での陽極酸化処理“マイクロアーク酸化(MAO)”は,チタン表面上でのポーラス酸化物の形成と,酸化物層中への抗菌元素の導入が可能であり,抗菌性付与技術としての活用が期待されている. 筆者らはこれまでに,MAOによってポーラス酸化物層中に銀、銅、亜鉛など公金元素を導入することで,抗菌性の獲得が可能であることを示してきた.本大会では,各種抗菌元素を含有するポーラス酸化物の抗菌作用について,その化学状態変化の影響について検討した結果を報告する.組" "(教育講演)硬組織代替材料","(教育講演)硬組織代替材料","堤 祐介","堤 祐介","第41回日本バイオマテリアル学会大会","第41回日本バイオマテリアル学会大会","2019-11-24","","jpn","oral_presentation","","","","","","","事故や疾病により硬組織を損傷し、治癒による回復が難しいと判断された場合、硬組織代替材料を用いることで、失われた機能を再建することができる。高齢者の大腿部頚部・転子部骨折のように、安静による自然治癒では治療期間中に合併症や運動機能の低下のリスクを伴うことから、骨組織代替材料の利用が積極的に推進される症例も多い。表1に代表的な硬組織代替材料を示す。一般工業材料と同様に、バイオマテリアルは金属材料、有機材料、無機材料、およびこれらの複合材料に分類され、硬組織代替材料にはいずれの材料も使用されている。特に金属材料は、高強度と高延性のバランスによる優れた機械的性質を示すため、実用時に大荷重を受けることの多い硬組織代替材料において主要な役割を担っている。一方、金属元素は本来、生体中には存在しない物質であるため、生体機能性に乏しく、有機材料や無機材料のように、生体内に存在する機能性物質を模倣することでこれを獲得することは不可能である。さらに、歯科材料においては審美性の重要性が高まっており、金属光沢を呈する表面の露出が避けられる傾向にある。このため、有機材料や無機材料で代替が可能な部位において、脱メタル化が進められている。 硬組織代替材料は骨と接触して用いられるため、人工関節、脊椎固定器具、歯科インプラントでは、置換手術後、周囲の骨組織と早期に結合し強固な接合を得ることが要求される。このため、硬組織代替材料において、骨組織との相互反応をより促進するための機能、すなわち硬組織適合性を獲得するための研究が国内外の研究者らによって数多く報告されてきた。 一方、近年ではインプラントデバイスの置換術において、細菌感染を原因とした治療の失敗が新たな問題として認識されるようになってきた。術中あるいは術後の細菌感染によりデバイス表面にバオフィルムが形成すると、周辺組織で炎症が長期間継続しデバイスの固定が阻害されたり、感染症を引き起こしたりするため、最終的に再置換や抜去に至る場合も報告されている。一度体内に埋入したデバイスを外部から滅菌することは不可能であり、内部環境を保護するバイオフィルム中の細菌に対しては薬剤等の効果も見込めないことから、事前にデバイス表面に抗菌性を付与することが、この課題に対する最善の解決策となる。 次世代の硬組織代替材料には、単一の生体機能だけでなく、上述のような硬組織適合性と抗菌性をといった複数の生体機能の獲得が望まれている。硬組織に対しては適合性を示す一方、細菌に対しては為害性を示すという、相反する生体機能を両立させるための講演者の研究の一部を本教育講演の最後に紹介する。" "Regulation of Preosteoblast Behaviors by Multi-scaled Hierarchical Patterned Titanium Surface Fabricated with Femtosecond Laser Irradiation","Regulation of Preosteoblast Behaviors by Multi-scaled Hierarchical Patterned Titanium Surface Fabricated with Femtosecond Laser Irradiation","CHEN Peng, SHINOHARA Naoki, SHINONAGA Togo, TSUKAMOTO Masahiro, ASHIDA Maki, 堤 祐介, HANAWA Takao","CHEN Peng, SHINOHARA Naoki, SHINONAGA Togo, TSUKAMOTO Masahiro, ASHIDA Maki, 堤 祐介, HANAWA Takao","The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)","The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)","2019-11-03","","eng","oral_presentation","","","","",""," The next generation surface modification on medical and dental implants is coatings of tissue or stem cells on them. To promote cellular attachment and formation of tissues on artificial substrate, the control of patterned surface topography is an alternative method. Previous studies reported that, in the case of titanium (Ti), nano-scale topographical features regulate cell attachment and promote osteogenic differentiation, on the other hand, a better cell proliferation was observed by the smooth Ti surface without laser irradiation[1]. To study the role of patterned nano topographies on the biocompatibility and osteoconductivity of metal implant, we investigated the adhesion, proliferation and calcification of mouse preosteoblast (MC3T3-E1) to Ti surfaces with three surface patterned nano/micron hierarchical grooves topographies fabricated by femtosecond laser irradiation.","" "Calcification Promotion of Preosteoblast by Titanium with Chessboard-patterned Nano Surface Topography Produced with Femtosecond Laser Irradiation","Calcification Promotion of Preosteoblast by Titanium with Chessboard-patterned Nano Surface Topography Produced with Femtosecond Laser Irradiation","CHEN Peng, SHINOHARA Naoki, SHINONAGA Togo, TSUKAMOTO Masahiro, 堤 祐介, HANAWA Takao","CHEN Peng, SHINOHARA Naoki, SHINONAGA Togo, TSUKAMOTO Masahiro, 堤 祐介, HANAWA Takao","International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s)","International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s)","2019-11-01","","eng","oral_presentation","","","","","","To clarify the role of patterned multiscale hierarchical topographies on the biocompatibility and osteoconductivity of metal implant, we investigated the adhesion and calcification of mouse preosteoblast (MC3T3-E1) to titanium (Ti) with periodic micron/nano-ripples topographies of three different patterns: full-surface pattern (fTi), half-surface pattern (hTi), and checkerboard-surface pattern (cTi) using femtosecond laser irradiation. XPS results showed that there was no significant difference of surface compositions and chemical states among all Ti specimens through laser scanning processing. A highly orientated cellular morphology showed by cells attached on the patterned multiscale-ripples. Notably, larger extracellular calcified deposition areas were observed by fTi and cTi compared with that observed by mTi and hTi. Our results indicate that the periodic topography promoted calcification in vitro. The checkerboard-patterned surfaces are expected to provide a basis for designing novel biomaterial-cell interfaces to promote the osteoconductivity of medical and dental implants.","" "Optimization of Ag concentration on Ti surface for realizing dual function","Optimization of Ag concentration on Ti surface for realizing dual function","SHIMABUKURO Masaya, 堤 祐介, NOZAKI Kosuke, CHEN Peng, HANAWA Takao","SHIMABUKURO Masaya, 堤 祐介, NOZAKI Kosuke, CHEN Peng, HANAWA Takao","International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s)","International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s)","2019-11-01","","eng","oral_presentation","","","","","","Recently, the problem of infection on implanted devices caused by the formation of biofilms has been recognized. Surface treatment to prevent the initial stages of bacterial adhesion and subsequent bacterial growth is the only possible solution against such infection. In this study, simple electrochemical treatment was used for introducing silver, an antibiotic agent, on the titanium surface. A porous oxide layer containing small amounts of silver was formed on the metal of the substrate. This was done by micro-arc oxidation using the electrolyte with silver nitrate. The samples prepared using the electrolyte containing 0.04 mM or a higher concentration of silver nitrate showed an excellent antibacterial effect against both E. coli and S. aureus. However, the proliferation of osteoblast-like cells in the samples was not affected when a concentration of 0.5 mM or lower was used. Moreover, samples containing silver showed no harmful effects on the process of bone differentiation. Furthermore, the calcification process of the cells on the samples treated with and without silver were more promoted than that on untreated Ti. Thus, we found that it is possible to use this optimum concentration of silver to realize the conflicting biofunctions: its antibacterial property and osteogenic cell compatibility.","" "Comparison of antibacterial property of Ag, Cu, Zn and Ga incorporated to Ti surface","Comparison of antibacterial property of Ag, Cu, Zn and Ga incorporated to Ti surface","SHIMABUKURO Masaya, 堤 祐介, NOZAKI Kosuke, CHEN Peng, HANAWA Takao","SHIMABUKURO Masaya, 堤 祐介, NOZAKI Kosuke, CHEN Peng, HANAWA Takao","International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s)","International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development Satellite (iLIM-s)","2019-11-01","","eng","oral_presentation","","","","","","Infections caused by the formation of biofilms on the surface of biomaterials is a major cause of failure in implant surgeries. Biofilms can weaken the bactericidal effect of antibiotics due to the presence of a wide variety of bacteria and extracellular polysaccharide. Preventing bacterial invasion is necessary for the success of surgical implantations. Therefore, the inhibition of biofilm formation on the surface of the implants is crucial. The initial stage of biofilm formation involves bacterial adhesion. Preventing adhesion and the subsequent bacterial growth are important in the control of biofilm formation on implant surfaces. In this study, A Ti surface was modified by MAO treatment with various antibacterial elements, including Ag, Cu, Zn, and Ga ions. The antibacterial property of the MAO-treated Ti was evaluated by monitoring bacterial adhesion. As the results, MAO treatment could incorporate the antibacterial elements into the porous oxide layer. Bacterial adhesion on the MAO treated Ti surface modified with Ag and Cu ions was inhibited.","" "ジルコニウムの耐食性を向上させる新規表面処理法の開発","ジルコニウムの耐食性を向上させる新規表面処理法の開発","真中智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田茉希, 片山 英樹, 塙 隆夫","真中智世, 堤 祐介, 陳 鵬, 蘆田茉希, 片山 英樹, 塙 隆夫","腐食防食学会第66回材料と環境討論会","腐食防食学会第66回材料と環境討論会","2019-10-20","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ZrはMRI対応および抜去を前提としたインプラント材への新規応⽤が期待されているが、塩化物イオンに対する局部腐⾷発⽣が懸念されている。これまでに、局部腐⾷発⽣の起点は、表⾯に極めて低い確率で存在する微⼩な介在物であることを明らかにした。本研究では、電気化学的な表⾯処理による介在物の除去を試みた。その結果、特定の溶液および電気化学的条件による表⾯処理によって、純Zrの耐⾷性の⼤幅な向上が確認できた。" "電気化学的処理によるチタン表面への抗菌性付与","電気化学的処理によるチタン表面への抗菌性付与","島袋将弥, 堤 祐介, 野崎浩佑, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","島袋将弥, 堤 祐介, 野崎浩佑, 陳 鵬, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","腐食防食学会第66回材料と環境討論会","腐食防食学会第66回材料と環境討論会","2019-10-20","","jpn","oral_presentation","","","","","","","近年、生体材料の埋入に関連した感染症が問題視されており、材料表面への抗菌性付与が求められている。そこで本研究では、電気化学的処理によりチタン表面に銀、銅、亜鉛、ガリウムを微量導入することで抗菌性付与を試みた。本講演では、各元素を導入したチタン表面の材料工学的手法による表面キャラクタリゼーションの結果と、細胞や細菌を用いた生物応答法による生体機能性評価の結果を報告する。" "抗菌性金属と細菌との相互作用 –表面分析による検討–","抗菌性金属と細菌との相互作用 –表面分析による検討–","島袋 雅哉, 堤 祐介, 野崎 浩佑, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","島袋 雅哉, 堤 祐介, 野崎 浩佑, 蘆田 茉希, 塙 隆夫","第74回日本歯科理工学会学術講演会","第74回日本歯科理工学会学術講演会","2019-10-05","","jpn","oral_presentation","","","","","","","近年,バイオマテリアル関連感染症が問題視されており,材料表面への抗菌性付与に関する研究が盛んに行われている.とくに銀 (Ag),銅 (Cu),亜鉛 (Zn) は優れた抗菌効果を示すことから,主要な抗菌元素として材料表面に導入されている.材料表面に導入された種々の元素は,主に金属イオンとして溶出することで細菌に作用しており,抗菌効果の発現には抗菌元素の腐食反応が必須である.一方,構造材料では,細菌などの微生物によって誘起される腐食反応が報告されており,抗菌性材料においても「金属-細菌」間の相互作用を検討する必要がある.そこで本研究では,「金属-細菌」間の相互作用の解明の一助として,純Ag,純Cu,純Znの腐食反応に及ぼす細菌の影響について着目した.本大会では,細菌付着時における種々の金属イオン溶出量および表面特性変化について報告する." "アノード酸化による医療用金属材料の生体機能化","アノード酸化による医療用金属材料の生体機能化","堤 祐介","堤 祐介","表面技術協会 金属のアノード酸化被膜の機能化部会(ARS)例会","表面技術協会 金属のアノード酸化被膜の機能化部会(ARS)例会","2019-09-24","","jpn","oral_presentation","","","","","","","生体材料は一般の工業材料と同様に、金属材料、有機材料、無機材料の3種類に分類され、それぞれの特性を活用した医療デバイスに応用され、またその開発が進められてきた。金属材料の最大の利点は、高い強度と大きな延性とのバランスによる優れた靱性にあり、力学的信頼性が高いことから、耐荷重が必要な体内埋入型のデバイスにおいて、特に非常に重要な役割を担っている。一方、金属は化合物やイオン、有機錯体を除外すると、単体では生体中には存在しない物質であるため本来生体機能性に乏しく、有機材料や無機材料のように、生体内物質を模倣あるいは再現することで生体機能を獲得することは不可能である。体内に埋入された材料と生体との相互反応は、常にその界面で生じることを考えると、表面処理により金属材料と生体との界面に生体機能を示す層を形成することが、優れた機械的性質と生体機能性の両立を可能とする、合理的な手段となる。講演者はこれまでに、電気化学的な手法により、医療用金属材料の表面を改質し、さまざまな生体機能性を付与するための研究に取り組んできた。本講演では、これら医療用金属生体材料の表面改質に関する動向や医療デバイスへの実用化例についてレビューする。" "Zr-Nb-Ta-Mo合金の磁化率および機械的性質に及ぼすTaの影響","Zr-Nb-Ta-Mo合金の磁化率および機械的性質に及ぼすTaの影響","小池拓実, 蘆田茉希, 堤 祐介, 野村直之, 陳 鵬, 下条雅幸, 塙 隆夫","小池拓実, 蘆田茉希, 堤 祐介, 野村直之, 陳 鵬, 下条雅幸, 塙 隆夫","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","2019-09-11","","jpn","oral_presentation","","","","","","","医療デバイスに使用される非貴金属合金は、周辺組織と比べて高磁化率を有するため、MRI 撮像時に画像の欠損や歪みが生じ、診断の妨げとなることがある。また、骨とのヤング率の差による応力遮蔽に起因した骨吸収も指摘されている。当研究室ではこれまで生体用金属材料として代表的な Ti よりも低磁化率である Zr に着目し、新規 Zr 合金の研究を進めており、Zr-14Nb-5Ta-1Mo 合金および Zr-14Nb-10Ta-1Mo 合金は従来の医療用金属材料と比較して低いヤング率と磁化率を示すことを明らかにしてきた。本研究では、Ta 含有量(x) を~10mass%と変化させた Zr-14Nb-xTa-1Mo 合金の組織、磁化率および機械的性質を調べた。" "ジルコニウムの局部腐食発生に及ぼす不純物元素の影響","ジルコニウムの局部腐食発生に及ぼす不純物元素の影響","真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙 隆夫","真中智世, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙 隆夫","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","2019-09-11","","jpn","oral_presentation","","","","","","","Zrの局部腐⾷発⽣因⼦を特定するため、意図的に不純物元素を導⼊したZr合⾦を作製し、表⾯に露出する介在物と耐⾷性との関係について検討した結果、Zrの局部腐⾷発⽣にはCが重要因⼦であることが明らかになった。" "金属AM によるステンレス鋼の集合組織制御及び材質特性向上","金属AM によるステンレス鋼の集合組織制御及び材質特性向上","伊藤志将, 石本卓也, 堤 祐介, 塙 隆夫, 孫世海, 中野貴由","伊藤志将, 石本卓也, 堤 祐介, 塙 隆夫, 孫世海, 中野貴由","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","2019-09-11","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属積層造形法、とりわけレーザ積層造形法は、自由自在な三次元複雑形状の作製のみならず、結晶粒形状や結晶集合組織、偏析や介在物の分布に基づく材質特性(力学機能や耐食性)の制御が可能であることを近年我々は明らかにしてきた。こうしたレーザ積層造形法特有の組織制御は、社会基盤材料としてのステンレスの材質機能向上に極めて有効であると期待される。本研究では、高強度と高耐食性が要求される二相系ステンレス SUS329J1 の、レーザ積層造形法による材質特性の向上とその機序の解明を目的とした。" "Antibacterial property of Ag, Cu, Zn, and Ga incorporated to Ti surface by micro-arc oxidation treatment","Antibacterial property of Ag, Cu, Zn, and Ga incorporated to Ti surface by micro-arc oxidation treatment","SHIMABUKURO Masaya, 堤 祐介, NOZAKI Kosuke, CHEN Peng, ASHIDA Maki, DOI Hisashi, HANAWA Takao","SHIMABUKURO Masaya, 堤 祐介, NOZAKI Kosuke, CHEN Peng, ASHIDA Maki, DOI Hisashi, HANAWA Takao","30th Annual Conference of the European Society for Biomaterials (ESB 2019)","30th Annual Conference of the European Society for Biomaterials (ESB 2019)","2019-09-09","","eng","oral_presentation","","","","","","Titanium (Ti) and its alloys are widely used as metallic biomaterials based on their good mechanical properties and biocompatibility. Infections caused by the formation of biofilms on the surface of biomaterials is a major cause of failure in implant surgeries. Biofilms can weaken the bactericidal effect of antibiotics due to the presence of a wide variety of bacteria and extracellular polysaccharide. Preventing bacterial invasion is necessary for the success of surgical implantations. Therefore, the inhibition of biofilm formation on the surface of the implants is crucial. The initial stage of biofilm formation involves bacterial adhesion. Preventing adhesion and the subsequent bacterial growth are important in the control of biofilm formation on implant surfaces. In this study, micro-arcoxidation (MAO) was used to incorporate the desirable antibacterial elements into the resulting surface oxide layer. A Ti surface was modified by MAO treatment with various antibacterial elements, including silver (Ag), copper (Cu), zinc (Zn), and gallium (Ga) ions. The antibacterial property of the MAO-treated Ti was evaluated by monitoring bacterial adhesion.","" "擬似体液中におけるCP TiおよびTi-Nb合金の長期腐食挙動の評価","擬似体液中におけるCP TiおよびTi-Nb合金の長期腐食挙動の評価","児玉春奈, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙 隆夫","児玉春奈, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 塙 隆夫","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","2019-09-11","","jpn","oral_presentation","","","","","","","CP Tiとβ安定化元素であるNbの添加量を変えたTi-Nb合⾦に熱処理を施し⾦属組織を制御した試料を⽤いて、擬似体液中での⻑期耐⾷性の変化について電気化学的インピーダンス法により評価した。" "レーザ積層造形によるマルテンサイト型ステンレス鋼の高耐食性化","レーザ積層造形によるマルテンサイト型ステンレス鋼の高耐食性化","堤 祐介, 石本卓也, 上田恭介, 久世哲嗣, 丸山晋平, 松垣あいら, 陳 鵬, 蘆田茉希, 植木洸輔, 柳谷彰彦, 片山 英樹, 中野貴由, 塙 隆夫","堤 祐介, 石本卓也, 上田恭介, 久世哲嗣, 丸山晋平, 松垣あいら, 陳 鵬, 蘆田茉希, 植木洸輔, 柳谷彰彦, 片山 英樹, 中野貴由, 塙 隆夫","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会","2019-09-11","","jpn","oral_presentation","","","","","","","金属3Dプリンティングの名称により近年急速に認知度が高まってきた新規プロセスの一つである、付加製造(AM: Additive Manufacturing)について、その重要性にもかかわらず、耐食性に関する知見が不足している現状に着目し、2018年度日本金属学会若手研究グループを組織し研究活動を継続してきた。本シンポジウムでは、ステンレス鋼のうち比較的耐食性の低いマルテンサイト型の代表的な鋼種であるSUS420J2を対象とし、レーザ積層造形(SLM: Selective Laser Melting)プロセスで作製した試料と、市販の板材および棒材を用いて耐食性評価を実施した結果について報告する。" "各種金属材料の腐食反応特性の理解 -ステンレス鋼-","各種金属材料の腐食反応特性の理解 -ステンレス鋼-","堤 祐介","堤 祐介","第46回コロージョン・セミナー","第46回コロージョン・セミナー","2019-07-31","","jpn","oral_presentation","","","","","","","ステンレス鋼の腐食反応について、その原理と基礎的な電気化学反応との相関について解説し、代表的な評価方法とデータ解析手法について紹介する。"