1990 Fiscal Year Annual Research Report
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01550120
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
村上 輝夫 九州大学, 工学部, 教授 (90091347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
緒方 公介 九州大学, 医学部, 講師 (40136437)
大月 伸男 九州大学, 教養部, 助教授 (60127991)
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| Keywords | 人工膝関節 / バイオトライボロジ- / 最適設計 / 関節シミュレ-タ / 多モ-ド適応潤滑 / 人工軟骨 / バイオメカニクス / バイオマテリアル |
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| Research Abstract |
人工膝関節の最適設計,とくに多モ-ド適応潤滑機能の実現をめざした設計指針を検討した.
1.3次元接触状態の解析
人工関節の運動時の接触状態の空間的・時間的変化を観察するために,光学的な可視化観測を試みた.人工関節材としてのポリウレタン球面モデルやゼラチンモデルと透明材とのスクイズ試験および滑り接触試験について潤滑液中にアルミニウム粉末を混入することにより,潤滑膜プロフィルと混合潤滑下の接触部位を半定量的に計測することができた.ゼラチンをゼラチン低濃度容液で潤滑することにより,ゲル膜潤滑の効果を見いだした.また,ポリエチレンモデルについては,粉末の影響を除くため有色液体を用いて同様の観察を行っている.さらに,レ-ザ式非接触変位計による人工膝関節の3次元形状デ-タ自動入力法の開発やセラミックスや表面処理材等の新材料のトライボ特性の評価を試みつつある.
2.膝関節シミュレ-タ試験
申請者らが独自に開発したパソコン・油圧制御方式の関節シミュレ-タにより,歩行時の関節力と屈曲運動を再現し,実際の運動時における人工関節の潤滑性能や摩擦特性を評価した.とくに,制御用とデ-タ計測用として2台のパソコンを並列使用することにより,制御・計測とも容易化できた.導電性材料を用いた電気低抗法の適用や大腿側駆動軸におけるトルク変動測定に基づき,歩行条件下の人工膝関節における平均的な潤滑膜形成や接触状態の変化を評価し,人工関節の形状,弾性率や潤滑液粘度について最適条件を把握しつつある.
3.臨床適用における最適置換法
高機能の人工膝関節の臨床適用を実現するために,確実で容易に実行できる骨切除法,アライメント決定法,セメントレス固定法について,従来の臨床例の追跡調査を含めて人工関節の最適置換法を検討した.
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[Publications] T.Murakami: "Friction and Wear Characteristics of Sliding Pairs of Bioceramics and Polyethylene" Bioceramics. 1. 225-230 (1989)
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[Publications] T.Murakami: "Influence of Surface Crack on Friction and Contact Stresses under Lubricated Sliding Conditions" Proc.5th Int.Cong.on Tribology. 1. 283-288 (1989)
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[Publications] T.Murakami: "Viscoelastic Spreading Phenomena of Polymer Solution in Reciprocating Motion" Proc.Japan Int.Tribology Conf.Nagoya,1990. 2. 1037-1042 (1990)
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[Publications] N.Ohtsuki: "Frictional Behavior of Some Knee Prostheses in a Knee Joint Simulator" Proc.Japan Int.Tribology Conf.Nagoya,1990. 2. 713-718 (1990)
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[Publications] T.Murakami: "The Lubrication in Natural Synovial Joints and Joint Prostheses" JSME International Journal. 33. 465-474 (1990)
