| 研究課題/領域番号 |
02650052
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械材料工学
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
那須 康雄 山形大学, 工学部, 教授 (50007001)
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| 研究期間 (年度) |
1990 – 1991
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| 研究課題ステータス |
完了 (1991年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1991年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1990年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 人工股関節 / 骨セメント / 耐緩み特性 / 骨代替冶具 / ステム / セメント界面破壊 / セメントマントルひずみ / アコ-スティックエミッション / ステムの軸方向沈み込み / ステムーセメント界面破壊 / 骨セメントマントル内ひずみ / ステム軸方向沈込み |
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| 研究概要 |
人の大腿骨を用いることなしに、人工股関節骨頭コンポ-ネントの耐緩み特性を迅速に評価するための手法を検討したものである。先ず、初年度では、人骨と同程度のヤング率を有するFRP円管の設計、製作を検討し、カ-ボンクロスとガラスクロスの層間ハイブリッドFRP円管製作法を確立した。次に、人の大腿骨寸法からモデル大腿骨およびモデルステムを定め、有限要素法を用いて単純化モデルについてセメントのひずみ解析を行い、モデル大腿骨に近いひずみ特性の得られるアルミニウム合金製人骨代替冶具を設計製作した。そして、材質的に安定な後者の試験冶具を用いて、3種の代表的ステムについて、繰り返し負荷試験を行い、ステムのセメント中への沈み込み書、セメントマントルひずみ、および音響測定を行い、以下の結論を得た。
1.試験したステムの沈み込み速度は、約30〜180μm/10000Cで、内側が狭くなる台形断面のTー28(4045ー02)が最も大きい沈み込み速度を示した。
2.ステムのセメントへの固定は完全固定と部分固定の双方を試みたが、両者の沈み込み特性に大差はなかった。すなわち、部分固定でも耐緩み特性を十分評価できる。
3.ステムのproximalーmiddle境界部でのセメントマントルの軸方向ひずみと沈み込み速度は大略比例する。
4.ひずみ測定結果は、人骨を用いたBurkeの測定結果とおおむね一致することから、試験冶具が人骨の代表の代替として緩み特性試験に十分使用できると判断される。
5.SUS316L製Tー28(4045ー02)とTRー28(4045ー16)からは繰り返し負荷中に10kHz〜20kHzに特有のスペクトルの音響が検出された。
6.セメントに埋め込まれた丸棒の押し出し試験の音響測定結果との比較より、Tー28とTRー28の音響がステム/セメント界面の剥離破壊と局部的スティックースリップによるものと判断される。
7.ステム寸法とともに表面粗さはステム/センメト界面の剥離を生じにくくするため耐緩み特性の向上に有効である。
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