2008 Fiscal Year Annual Research Report
動的ナノインデンテーションを利用したヒト骨および軟骨の粘弾性評価に関する研究
| Project/Area Number |
19560078
|
|---|
| Research Institution | Niigata University |
|---|
Principal Investigator |
坂本 信 Niigata University, 医歯学系, 教授 (80215657)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 公一 新潟大学, 医歯学系, 助教 (70296317)
田邊 裕治 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60143020)
大森 豪 新潟大学, 超域研究機構, 教授 (70283009)
|
|---|
| Keywords | 機械材料・材料力学 / 生体力学 / 動的ナノインデンテーション / 粘弾性 / 骨 / 硬組織 / 接触 / ミネラル密度 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では生体硬組織の微小領域の動的粘弾性的性質を明らかにするために,骨,軟骨および象牙質等を対象に動的ナノインデンテーション実験を行うことを主な目的としている.皮質骨に関しては,週齢の異なるラット大腿皮質骨に対して,動的ナノインデンテーション試験を行い,骨単位および介在層板における動的粘弾性パラメータである貯蔵弾性率および損失正接を求めた.また,骨試験片中のミネラル質,有機質および水分重量含有率がこれらのパラメータに与える影響について検討した結果,皮質骨組織の骨単位内部の方が介在層板よりも貯蔵弾性率は低く,損失正接はわずかに高いという傾向がみられた,ミネラル質重量含有率と貯蔵弾性率との間には正の相関が,有機質と水分重量を加えた含有率と損失正接との間には正の相関がそれぞれ認められたこと等を明らかにした.関節軟骨に関しては,これまで軟骨の有する力学的異方性について検討した研究例はみられない.そこで本研究では,剛体基礎(軟骨下骨)上に密着した横等方性弾性層(関節軟骨)上面を円柱状剛体圧子で押込む軸対称弾性接触問題を厳密に理論解析した.歯牙を構成する硬組織である象牙質に関しては,ヒト切歯8本の歯冠から歯根までの象牙質を対象にpQCTにより単位体積あたりのミネラル密度DMD分布を測定するとともに,動的ナノインデンテーション試験を行った.象牙質の動的粘弾性パラメータである貯蔵弾性率および損失正接について求めた結果,象牙質の剛性を表す貯蔵弾性率は,歯冠部で最も高く歯根部に向かうにつれて有意に減少するが,粘性を表す損失正接は,それとは反対に歯冠部で低く歯根部に向かうにつれてわずかに増加したが,有意差は認めらなかった.また,貯蔵弾性率とDMDとの間には正の相関が,損失正接DMDとの間には負の相関関係がそれぞれ認められること等を明らかにした.
|
