1995 Fiscal Year Annual Research Report
生体関節と人工関節における潤滑機構の解明に関する共同研究
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07044159
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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) |
ZONG Min Jin リーズ大学, 機械工学科, 講師
FISHER John リーズ大学, 機械工学科, 教授
DOWSON Dunca リーズ大学, 機械工学科, 名誉教授
日垣 秀彦 九州大学, 工学部, 助手 (00238263)
大月 伸男 九州大学, 工学部, 助教授 (60127991)
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| Keywords | 生体関節 / 人工関節 / 潤滑機構 / 弾性流体潤滑 / 境界潤滑 / 人工軟骨 / シミュレータ / バイオトライボロジー |
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| Research Abstract |
当初案に近い形で本研究を実施できたが,総予算や日程調整上の制限などにより,九州大学からは2名を派遣し,リ-ズ大学からは2名を招へいした.リ-ズ大学からは,分担者のフィッシャー教授と,人工関節の摩耗と生体反応を研究している研究協力者のインガム博士が来日した.相互訪問により密接な情報交換が出来たが,本研究では,生体関節における潤滑機構の解明と,人工軟骨を有する次世代人工関節の設計指針の確立を主目的として,両大学の共同研究に着手した.本年度の相互の訪問と討議において,両大学における潤滑機構関連の研究成果について理解を得るとともに,今後の共同研究の指針を協議できた.
まず,生体関節の潤滑機構に関しては,リ-ズ大学で進められた弾性流体潤滑,とくにマイクロEHL (micro-elastohydrodynamic lubrication)の理論的研究と,九州大学における振子試験や摺動試験の実験的研究とを総括することにより,薄膜条件下の多モード適応潤滑機構の根幹を提示できた.まず,歩行条件下における生体関節の潤滑膜の変化をEHL数値解析により求め,潤滑モードの変化を関節モデルのシミュレータ試験と対応づけた.さらに,境界潤滑の影響を摩擦実験と表面解析により評価し,薄膜潤滑時における蛋白成分やリン脂質の潤滑効果を実証できた.
人工関節に関しては,ポリウレタンやハイドロゲル系人工軟骨の物性と歩行条件下における潤滑特性の関連を実験的に評価し,有効性と問題点を把握した.シミュレータ試験による人工関節・人工軟骨のトライボ性能を評価し,材料特性や形状設計の影響とヒアルロン酸濃度や蛋白成分の潤滑効果を明らかにした.潤滑性能の向上に関して,両大学で共通材料や共通潤滑液を使用した試験を試みつつある.
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[Publications] 日垣秀彦: "生体関節における蛋白成分とリン脂質の境界潤滑作用" 日本機械学会論文集. 61-588. 3396-3401 (1995)
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[Publications] 澤江義則: "関節液成分潤滑下における人工軟骨材料の摩擦特性" 日本機械学会論文集. 61-589. 3665-3671 (1995)
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[Publications] T.Murakami: "The adaptive multimode lubrication in biotribological systems" Proc.Int.Toribology Conf.Yokohama. (in press). (1996)
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[Publications] Caravia.L: "Friction of hydrogel and polyurethane elastic layers when sliding against eachother nuder a mixed lubrication regime" WEAR. 181. 236-240 (1995)
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[Publications] Jin Z M: "A general approximate solution for film thickness for a lubricated elastic cylindrical line contact involying a compliant layer on a rigid substrate under entraning motion" Lubricants and Lubriction. 547-554 (1995)
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[Publications] Auger D: "Cushion form bearings for total knee ioint replacement. Part1 : design friction and lubriction" Part H,Proc.InstnMech.Engrs. 209. 73-81 (1995)
