多軸動的生体材料試験システムの開発と評価

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555017
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 林 紘三郎 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (90026196)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 勉 (株)東京衡機製造所, 技術本部・試験機技術部, 部長 ; 安田 和則 北海道大学, 医学部, 講師 (20166507) ; 松本 健郎 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30209639) ; 山本 憲隆 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (40210546)
• Keywords: バイオメカニクス / 生体組織 / 生体材料 / 力学的性質 / 材料試験 / 油圧サーボアクチュエータ / 引張試験 / 疲労試験

Research Abstract

生体組織や生体材料は,生体内で常に複雑な動的あるいは繰り返しの荷重や変形を受けている.このため,それらの力学的性質を詳細に調べるには,多種多様な荷重や変形を試験片に円滑に加えることができ,その荷重と変形量を正確に測定できる試験システムが必要となる.そこで本研究では,このような要求を満足する生体組織や生体材料の力学的性質を評価するための材料試験システムの開発を行った.以下に,その試験システムの特長を述べる.
(1)2個の油圧サーボアクチュエータ(東京衡機製造所)により,多種多様な荷重や変形を試験片に円滑に加えることができる.また,試験片に作用する荷重をその変位をクローズドループ制御方式により設定値通りにコントロールすることができる.
(2)試験片表面に取り付けた2本のマーカー間距離の変化をウイズスアナライザー(浜松ホトニクス)で計測し,ひずみを導出することができる.
(3)ロードセル,変位計,ウイズスアナライザーからの出力をAD変換してパーソナルコンピュータに取り込み,データを処理することができる.
(4)温度を37℃に保持した各種溶液中で試験を行うことができる.
次に,本システムの性能を評価するために,家兎膝蓋腱の高速引張試験と繰返し負荷試験,ならびに人工靭帯用高分子繊維とその複合材の疲労試験を行った.その結果,本システムは多種多様な生体組織や生体材料の力学的性質を評価するのに有用であることがわかった.

Research Products

• [Publications] 山本 憲隆,他: "靱帯補強材開発のための高強度高分子材料の力学的特性" 第2回バイオエンジニアリングシンポジウム講演論文集. 151-152 (1992)
• [Publications] 小賀坂 高宏,他: "靱帯補強材開発のための高強度高分子繊維のIn vivo,In vitro試験による評価" 日本機械学会第4回バイオエンジニアリング部門学術講演会講演論文集. 60-62 (1992)
• [Publications] Yamamoto,N.,et al.: "Strain rate effect of the mechanical properties of the rabbit patellar tendon" Biorheology. 29. 116- (1992)
• [Publications] 山本 憲隆,他: "家兎膝蓋腱の力学的性質に及ぼすひずみ速度の影響" 第3回バイオメカニクスカンファレンス講演論文集. 63-64 (1993)