医療用多孔性インプラントの機械的性能および生体適合性の要求を満たすために、Voronoi-Tessellationアルゴリズムを用いて制御可能な多孔構造を生成するパラメトリック設計法を研究した。孔のリッジ直径、不規則度、ユニット距離を構造パラメータとし、弾性率、圧縮強度、空隙率を応答目標としたBox-Behnken設計を解析した。グレー関連分析と組み合わせて多応答目標の最適構造パラメータを得て、グレー関連度予測モデルを構築し、分散分析によりモデルの精度を検証した。結果は、孔のリッジ直径が多孔構造性能に最も大きな影響を与える因子であることを示した。不規則多孔構造の最適構造パラメータは、孔のリッジ直径0.3 mm、不規則度0.5、ユニット距離2 mmであった。不規則多孔構造の弾性率は2.987 GPa、圧縮強度は210.048 MPa、空隙率は89.43%、グレー関連度は0.7895であった。最適化結果と予測結果の一致度は高く、誤差は1.2%であり、この最適化手法が実用的であることを示した。

選択的レーザー溶融;Voronoi;応答曲面;多孔構造;グレー関連分析