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生体関節における多モード適応潤滑機構の階層的・微視的解明

研究課題

研究課題/領域番号 09480254
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関九州大学

研究代表者

村上 輝夫  九州大学, 工学部, 教授 (90091347)

研究分担者 日垣 秀彦  九州産業大学, 工学部, 助教授 (00238263)
中西 義孝  九州大学, 工学部, 助手 (90304740)
澤江 義則  九州大学, 工学部, 講師 (10284530)
大月 伸男  九州大学, 工学部, 助教授 (60127991)
研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
13,900千円 (直接経費: 13,900千円)
1998年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1997年度: 12,800千円 (直接経費: 12,800千円)
キーワード生体関節 / 多モード適応潤滑 / バイオトライボロジー / バイオメカニクス / 関節軟骨 / 関節液 / リン脂質 / AFM / 多モード適用潤滑 / 関節シミュレータ / 原子間力顕微鏡 / 人工軟骨 / 境界潤滑
研究概要

当初計画にほぼ沿った研究を実施し,以下の知見を得た.歩行運動を模擬出来るシミュレータでは,軟骨と人工材料間の摩擦試験を行い,流体膜形成や吸着膜,ゲル膜潤滑などを包含したマクロなレベルの多モード適応潤滑の基本的な機構を把握できた.また,動物関節の振子試験と軟骨/人工材料の往復動試験を行い,関節液や模擬関節液の粘性挙動を調べ,摩擦現象や潤滑モードとの関連を明らかにした.とくに,混合潤滑モードにおける潤滑剤や軟骨表層成分の潤滑効果を評価し,リン脂質や蛋白成分の潤滑性を検証できた.またγグロブリンやリン脂質のLB(ラングミュア・ブロジェット)膜との摩擦試験を行い,AFM(原子間力顕微鏡)で吸着構造を同定し,リン脂質・蛋白混合膜の潤滑効果を確認し,動物試験で有効性を確かめた.さらに,AFMを駆使して,動物関節軟骨の表面観察と摩擦特性との関連を探求するとともに,局所的な摩擦試験と「その場観察」を試みた.無潤滑・潤滑条件下で,軟骨の摩擦試験を行い,低摩擦から高摩擦域の各時点で試験を停止し,AFMによる表面観察と押込み試験を行った.液中ノンコンタクトモード観測により,表面プロフィルを把握し,押込み試験では荷重・変位曲線(フォースカーブ)によりゲル膜の残存状態を評価し,摩擦特性との対応を明らかにした.また,高含水性のハイドロゲル系軟骨模擬材料であるPVA(ポリビニルアルコール)ハイドロゲルを対象として摩擦試験を行い,潤滑液の影響や摩擦の時間変化の特徴を探り出すとともに,生体関節軟骨との相違点を明示した.細胞の力学試験に関しては,せん断刺激に対する軟骨細胞の応答(インターロイキン6が特異的に産生)と伸張刺激に対する線維刺激に対する線維芽細胞の応答(強化機構)を確認しており,これらの成果を軟骨の3次元計算モデル解析による組織構築機構解明に応用する予定である.

報告書

(3件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] T.Murakami: "Adaptive multimode lubrication in natural synovial joints and artificial joints" Proc.Instn.Mech.Engrs.Vol 212 Part H. 23-35 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Higaki: "The Lubricating Ability of Biomembrane Models with Dipalmitoyle Phosphatidylcholine and γ-Globulin" Proc.Instn.Mech.Engrs.Vol.212 Part.H. 337-346 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中西義孝: "関節液成分を含む水溶液の潤滑性能に及ぼす電場の効果(第2報,潤滑モードの影響)" 日本機械学会論文集,C編. 64・622. 358-365 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 日垣秀彦: "靭帯切離による変形性関節症モデル家兔に対するリン脂質リポソームの関節腔内注入効果" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 19巻. 131-135 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Murakami: "Role of Surface Layers of Natural and Artificial Cartilage in Thin Film Lubrication" Proc.25th Leeds-Lyon Symp.on Tribology. 印刷中. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大月伸男: "生体膝関節の3時元CGによる形状解析" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 20巻印刷中. (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Murakami: "Adaptive multimode lubrication in natural synovial joints and artificial joints" Proc.Instn.Mech.Engrs.Vol 212 Part H. 23-35 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Higaki: "The lubricating ability of biomembrane models with dipalmitoyl phosphatidylcholine and gamma-globulin" Proc.Instn.Mech.Engrs.Vol 212, Part.H. 337-346 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakanishi: "Effects of Electric Field on Lubricating Ability of Synovia Constituents (2nd Report, Influence of Lubrication Mode)" Trans.Jpn.Soc.Mech.Engrs.64-622 C. 2224-2231 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Higaki: "Effects of Intraarticular Injection of Phospholipid Liposomes on Osteoarthritic Rabbit Models" J.Japanese Society for Clinical Biomechanics and Related Research. 19. 131-135 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Murakami: "Role of Surface Layers of Natural and Artificial Cartilage in Thin Film Lubrication" Proc.25th Leeds-Lyon Symp.on Tribology. (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohtsuki: "Surface Profile Analysis of Human Knee Joint using Three-Dimensional Computoer Graphics Software" J.Japanese Society for Clinical Biomechanics and Related Research. 20. (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Murakami: "Adaptive multimode Iubrication in natural synovial joints and artificial joints" Proc Instn Mech Engrs. Vol212 PartH. 23-35 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Higaki: "The Lubricating Ability of Biomembrane Models with Dipalmitoyle Phosphatidylcholine and γ-Globulin" Proc.INstn.Mech.Engrs.Vol.212 Part.H. 337-346 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 中西義孝: "関節液成分を含む水溶液の潤滑性能に及ぼす電場の効果(第2報,潤滑モードの影響)" 日本機会学会論文集,C編. 64・622. 358-365 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 日垣秀彦: "靭帯切離による変形性関節症モデル家兎に対するリン脂質リポソームの関節膣内注入効果" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 19. 131-135 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Murakami: "Role of Surface Layers of Natural and Artificial Cartilage in Thin Film Lubrication" Proc 25th Leeds-Lyon Symp on Tribology. (印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 大月伸男: "生体膝関節の3時元CGによる形状解析" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. (印刷中). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Murakami: "The Adaptive Multimode Lubrication in Knee Prostheses with Artificial Cartilage during Walking,Elastohydrodynamics" Elastohydrodynamics'96. 371-382 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Murakami: "Influence of Lubricant Viscosity on Lubrication and Friction in Natural Synovial Joints" Proc.9th Internatinal Conference on Biomedical Engineering. 695-697 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Ohtsuki: "Influence of Geometry of Conjunction on Elastohydrodynamic Film Formation in Knee Prostheses with Compliant Layer" Elastohydrodynamics'96. 349-359 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sawae: "Comparison of Friction Characteristics of Artificial Cartilage Materials Sliding against Prosthetic Joint Materials" Proc.Int.Conf.New Frontiers in Biomech.Eng.337-340 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 日垣秀彦: "関節潤滑におけるリン脂質の役割" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 18. 237-242 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Higaki: "Lubricating Ability of Langmuir-Blodgett Films as Boundary Lubricating Films on Articular Surfaces" JSME International Journal,Series C. 40・4. 776-781 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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