生体組織の力学的適応制御に関する微細構造レベルでのバイオメカニクス的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650106
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 山本 憲隆 立命館大学, 理工学部, 助教授 (40210546)
• Keywords: コラーゲン線維 / 内側側副靭帯 / 微細構造 / 力学的性質 / 引張試験 / 位相差顕微鏡 / 微分干渉顕微鏡

Research Abstract

位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡を用いて,コラーゲン線維束の微細構造を観察しながら引張試験を行うことができる生体外負荷試験装置を開発した.この負荷試験装置を用いて,マウス尾腱より摘出したコラーゲン線維束や内側側副靭帯の引張試験を行い,微細構造と力学的性質の関係について検討した.
顕微鏡のステージ上に小型のリニアアクチュエータとロードセルを取り付け,ロードセルからの出力をセンサインターフェースボードによりパーソナルコンピュータに取り込んだ.顕微鏡の観察像はCCDカメラを用いてビデオテープに記録した.尾腱より摘出した線維束は,ロードセルとアクチュエータに取り付けたアクリル樹脂製のブロックにシアノクリレート系接着剤で固定した.線維束はスライドガラスとカバーガラスの間に挟み込んだ状態で,生理食塩水中で引張試験を行った.一方,大腿骨-内側側副靭帯-脛骨複合体では大腿骨と脛骨をアクリルブロックに接着し,線維束と同様に内側側副靭帯をスライドガラスとカバーガラスの間に挟み込み,生理食塩水中で引張試験を行った.その結果,以下のことが明らかになった.
尾健の線維束では,応力が最大になるかなり前から微細なコラーゲン線維の破断が始まり,この破断の開始は応力-ひずみ曲線の傾きが減少し始めるのとほぼ一致していた.一方,内側側副靭帯に負荷を作用させると,コラーゲン線維が引き伸ばされる様子が観察されるが,線維の破断が起こる前に脛骨側の付着部が破断した.

Research Products

• [Publications] N.Yamamot, M.Tanaka: "A Phase-Contrast Microscopic Study of Collagen Fascicles from the Mouse Tail Tendon under Tension" Proc.5th Japan-USA-Singapore-China Conference on Biomechanics. 112-113 (1998)
• [Publications] 山本憲隆,他: "マウスより摘出した腱・靭帯の微視的構造と力学的性質" 第11回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. (発表予定). (1999)