| Project/Area Number |
05221221
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
岡 正典 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (20088537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池内 健 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (30026223)
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| Project Period (FY) |
1993
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 1993)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 1993: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
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| Keywords | 関節 / 潤滑 / 緩衡機能 / 液体膜 / 関節材料の瞬間変形 / 動的FEM解析 |
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| Research Abstract |
関節には、優れた潤滑と衝撃荷重をやわらげ均等に骨に伝達する機能がある。その機構を解明する目的で以下の研究を行った。
1).液体膜ならびに液圧測定装置により、荷重下にガラス板と試料の間に形式される液体膜は関節軟骨ではより厚くより長時間維持され、すなわちFluid-Film-Lubricationの成立することを明らかにした。一方、人工関節に用いられるポリエチレンPEでは、液体膜潤滑の得られないことが分かった。
2).1)の研究において高分子量ヒアルロン酸HAの影響を検索し、HAは液体膜潤滑をさらに容易にして関節軟骨面を被覆保護することを明らかにした。
3).ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機のディスクをガラス板としてビデオカメラによる観察を行うことにより、PEの自己潤滑作用を明らかにした。
4).超高速ビデオカメラにより軟骨下海綿骨の瞬間変形をビデオ撮影し画像解析することにより、海綿骨が弾性変形によるヒステリシスと、一方ではmicrofractureを生じることによりショックを吸収していることを明らかにした。また、関節軟骨の変形に伴う液体の移動をも明らかにし、軟膏下骨板の有無により関節軟骨の変形挙動に著しい差のあることもわかった。
5).海綿骨にPEを骨セメントで固定した複合材料に衝撃荷重を与えて超高速カメラにより観察し、人工関節材料間の物性の差によるギャップの発生を認めlooseningの発生メカニズムの一端を明らかにした。
6).動的解析FEMプログラムにより生体関節に比較し、人工関節を固定した骨には著しいStress Concentrationと、またStress-shieldingの発生していることを明らかにした。
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