2009 Fiscal Year Annual Research Report
階層的複合構造特性に基づいた生体内骨組織応力検出法
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19200035
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
但野 茂 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (50175444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (40142202)
白土 博樹 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20187537)
古坂 道弘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60156966)
東藤 正浩 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10314402)
藤崎 和弘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90435678)
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| Keywords | バイオメカニクス / 生体骨組織 / 応力検出 / X線回折 / 皮質骨 / 結晶配向性 / 中性子散乱 / 平面応力 |
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| Research Abstract |
本研究は、HApとColの階層的複合構造である生体皮質骨に生じた応力を非侵襲に測定する原理および手法の提案を目的とする。4年計画の3年目である今年度は、以下の事項を実施した。
1)骨組織ひずみ-HApひずみ関係式:X線回折で測定されたHAp結晶格子ひずみから骨組織ひずみを算出する手法を整備した。これにはHApとColの配置、体積比、各弾性率等をパラメータとした。
2)骨組織応力測定用回折X線システム:回折X線装置の計測システムおよびデータ処理を整備し、骨組織残留応力システムの精度向上を図った。回折用検出器をX線装置内に設置し、残留応力測定のためのX線照射条件を整理した。具体的に家兎、牛大腿骨の残留応力を測定し、その生理学的特徴を確認した。
3)変形中の骨組織成分挙動:引張負荷中における骨組織HAp-Col複合体のマクロ変形とHAp結晶のミクロひずみを同時に測定した。これは、X線照射中に微小引張試験を行った。この装置は試作し、マクロ変形はひずみゲージで、ミクロひずみはX線で測定した。
4)表層面応力成分算出法:IPで測定されたひずみ成分から皮質骨表層面の二軸応力成分を高精度に算出する手法を考案した。得られたひずみ成分から、異方性構成式を用いて骨組織の応力成分を求めた。
5)中性子散乱による骨組織構造:中性子散乱実験により、骨組織のHAp、Colの微視的構造の特徴を求めた。
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