講演情報
[課題7]レーザーピーニングによる歯科用金属クラスプの疲労強度
*桝本 光希1、佐藤 真史1、廣田 正嗣2、徳江 藍1、大久保 力廣1 (1. 鶴見大学歯学部口腔リハビリテーション補綴学講座、2. 鶴見大学歯学部歯科医学教育学講座)
【目的】
部分床義歯は，日常的な負荷により金属製支台装置の疲労破壊が認められる．特にクラスプは細長な形状をしており破損しやすく，破折後の修理も困難である．
近年，産業分野ではレーザー技術の応用が進んでおり，溶接部の補強処理として適用されているレーザーピーニング（以下，LP）は，金属の疲労強度を大幅に向上させることが報告されている1）．しかしながら，これまでにLP処理を補綴装置に適用した例はない．そこで本研究は，クラスプアームに対してLP処理を施し，クラスプの疲労強度への影響に関して実験的検討を行った．
【方法】
試験片は，既製の棒状クラスプワックスパターンを用いて，Co-Cr合金（WISIL M，Elephant Dental B.V.）と純チタン（T-ALLOY H，GC）で鋳造製作した．鋳造体を長さ35.0 mmにトリミング後，Al2O3サンドブラスト処理を行い，純チタンは酸処理を行った．対照群はそのまま実験に供し，実験群にはLP試験装置を用いてNd:YAGレーザーを尖端10.0 mm以外のクラスプアームの平面側に照射した．各試験片を自由端までが15.0 mmの片持ち梁として，圧子の荷重サイクル20 Hz，変位量2.0 mmで定変位量加速疲労試験を行い，試験片が破壊するまでの荷重回数を計測した（n =10）．また，走査型電子顕微鏡により試験片の表面形状および破断面観察と，小型表面粗さ測定器による表面粗さの測定，エックス線残留応力測定装置にて残留応力を測定した．
【結果と考察】
LP処理後，各試験片の疲労強度は約4.0〜28.1倍に向上した（図1）．ショットピーニングでは約1.4〜3.6倍に疲労強度が向上することが報告されているが2），本研究で得られたLP処理による効果はこれを上回る結果となった．今後はレーザー照射の衝撃波による塑性変形の影響を考慮し，適切な照射条件を検討する所存である．
【参考文献】
1) 佐野雄二. 構造物の寿命を延ばすレーザーピーニング. 表面技術 2009 ; 60 : 698-703.
2) Tokue A, Hayakawa T, Ohkubo C. Fatigue resistance and retentive force of cast clasps treated by shot peening. J Prosthodont Res 2013 ; 57 : 186-194.
部分床義歯は，日常的な負荷により金属製支台装置の疲労破壊が認められる．特にクラスプは細長な形状をしており破損しやすく，破折後の修理も困難である．
近年，産業分野ではレーザー技術の応用が進んでおり，溶接部の補強処理として適用されているレーザーピーニング（以下，LP）は，金属の疲労強度を大幅に向上させることが報告されている1）．しかしながら，これまでにLP処理を補綴装置に適用した例はない．そこで本研究は，クラスプアームに対してLP処理を施し，クラスプの疲労強度への影響に関して実験的検討を行った．
【方法】
試験片は，既製の棒状クラスプワックスパターンを用いて，Co-Cr合金（WISIL M，Elephant Dental B.V.）と純チタン（T-ALLOY H，GC）で鋳造製作した．鋳造体を長さ35.0 mmにトリミング後，Al2O3サンドブラスト処理を行い，純チタンは酸処理を行った．対照群はそのまま実験に供し，実験群にはLP試験装置を用いてNd:YAGレーザーを尖端10.0 mm以外のクラスプアームの平面側に照射した．各試験片を自由端までが15.0 mmの片持ち梁として，圧子の荷重サイクル20 Hz，変位量2.0 mmで定変位量加速疲労試験を行い，試験片が破壊するまでの荷重回数を計測した（n =10）．また，走査型電子顕微鏡により試験片の表面形状および破断面観察と，小型表面粗さ測定器による表面粗さの測定，エックス線残留応力測定装置にて残留応力を測定した．
【結果と考察】
LP処理後，各試験片の疲労強度は約4.0〜28.1倍に向上した（図1）．ショットピーニングでは約1.4〜3.6倍に疲労強度が向上することが報告されているが2），本研究で得られたLP処理による効果はこれを上回る結果となった．今後はレーザー照射の衝撃波による塑性変形の影響を考慮し，適切な照射条件を検討する所存である．
【参考文献】
1) 佐野雄二. 構造物の寿命を延ばすレーザーピーニング. 表面技術 2009 ; 60 : 698-703.
2) Tokue A, Hayakawa T, Ohkubo C. Fatigue resistance and retentive force of cast clasps treated by shot peening. J Prosthodont Res 2013 ; 57 : 186-194.
