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実験的変性関節の潤滑機能評価のための力覚制御ロボットアームによる摩擦測定

研究課題

研究課題/領域番号 12680842
研究種目

基盤研究(C)

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
研究機関北里大学

研究代表者

馬渕 清資  北里大学, 医療衛生学部, 教授 (70118842)

研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2001年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2000年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード変性関節 / 潤滑 / 摩擦 / ロボテイクス / パパイン / 前十字靭帯 / バイオトライボロジ / 前十字靱帯
研究概要

変形性膝関節症初期段階の軟骨変性モデルを作成するために,日本白色家兎(体重約3kg)を使用した.変性モデルは,表面擦過モデル,パパイン投与モデル,前十字靭帯(以降,ACL)切離モデルの3種類を作成した.表面擦過モデルでは,関節間に生理食塩液を含んだガーゼを挟み,前後運動させて表面を擦過させた.パパイン投与モデルでは,膝関節腔内に1.6%パパイン溶液0.5mlを中2日の間隔をあけて2回注入した.最終注入日から4日後にウサギを屠殺した後,膝関節を採取した.ACL切離モデルは,ACLの切離手術後9ヶ月間ケージ内で飼育し,屠殺後に関節を採取した.摩擦測定のために,ロボットアームと6軸力覚センサを組み込んだ測定システムを構築した.設定静止荷重時間後,大腿骨を脛骨に対して滑らせた.Z軸方向の摩擦荷重とX軸方向の摩擦抵抗力を測定し,摩擦係数を算出した.
静止荷重0sにおける正常関節群の摩擦係数は0.017±0.003であり,この値は,表面擦過モデル群,パパイン投与モデル群,ACL切離モデルにおいても同様だった.静止荷重300sにおける正常関節群の摩擦係数は0.217±0.194に対し,表面擦過モデル群は0.362±0.038と上昇し,またパパイン投与モデル群は0.479±0.137と有意に上昇した.ACL切離モデルは0.206であった.静止荷重600sにおける正常関節群の摩擦係数は0.344±0.228に対し,表面擦過モデル群は0.499±0.044と上昇し,またパパイン投与モデル群は0.653±0.135と有意に上昇した(P<0.05).ACL切離モデルは0.303であった.静止荷重1800sにおける正常関節群の摩擦係数は0.551±0.102に対し,表面擦過モデル群は0.591±0.028と上昇し,またパパイン投与モデル群は0.620±0.105と上昇した.

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 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] 馬渕清資, 酒井利奈, 大田未知, 小向啓: "関節の摩擦はなぜ力学環境に依存して変化するのか"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21巻. 13-16 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Watanabe H, Fujie H, Mabuchi K, Tsukarnoto Y: "Force distribution within the human anterior cruciate ligament (ACL) : biomechanical measurement using a robotic system"Kitasato Medicine. 30巻2号. 88-95 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ujihira M, Matsumura Y, Kuroda C, Okaniwa K, Mabuchi K: "Effect of cell density on post-thaw viability in cryopreserved artificial tissue"ASME International. HTD368 (BED47). 49-53 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小向啓, 笹田直, 白石ゆり, 馬渕清資: "関節の起動摩擦に及ぼす潤滑液粘度の影響"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21巻. 23-26 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小向啓, 笹田直, 大田未知, 馬渕清資: "In vivoパパイン投与で変性させた家兎膝関節の摩擦測定"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 22巻. 65-68 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 新栄俊尊, 湯山加奈子, 氏平政伸, 馬渕清資: "医療器具の加振による生体組織への押し込み力の低減"医用電子と生体工学. 39巻4号. 292-296 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Watanabe H, Fujie H, Mabuchi K, Tsukamoto Y: "Force distribution within the human anterior cruciate ligament (ACL): biomechanical measurement using a robotic system"Kitasato Medicine. 30(2). 88-95 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mabuchi K, Sakai R, Oota M, Komukai K: "The reason why the friction in synovial joints changes with the mechanical conditions"J. Japanese Society for Clinical Biomechanics. 21. 13-16 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Komukai K, Sasada T, Shiraishi Y, Mabuchi K: "Effect of viscosity of lubricant on the start-up friction in synovial joints"J. Japanese Society for Clinical Biomechanics. 21. 23-26 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueno M, Mabuchi K, Ikeuchi K: "Lubrication properties of ceramic to ceramic THP related to its radial clearance"J. Japanese Society for Clinical Biomechanics. 21. 107-110 (2000)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ujihira M, Matsumura Y, Kuroda C, Okaniwa K, Mabuchi K: "Effect of cell density on post-thaw viability in cryopreserved artificial tissue"ASME International HTD-Vol.368, BED-Vol.47, Advanced Heat Mass Transfer in Biotechnology, Book No. H01216. 49-53 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Komukai K, Sasada T, Oota M, Mabuchi K: "Frictional properties of the degenerated synovial joints after the intra-articular injection of papain"J. Japanese Society for Clinical Biomechanics. 22. 65-68 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakai R, Mabuchi K: "Revision of the available concepts concerning the fixation of jip joint prostheses based on mathematical analysis"J. Japanese Society for Clinical Biomechanics. 22. 415-419 (2001)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shin-ei T, Yuyama K, Ujihira M, Mabuchi K: "Reduction of insertion force of medical devices into biological tissues by vibration"J. Japanese Society for Medical and Biological Engineering. 39(4). 292-296 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小向 啓, 笹田 直, 大田未知, 馬渕清資: "In vivoパパイン投与で変性させた家兎膝関節の摩擦測定"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 22. 65-68 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 酒井利奈, 馬渕清資: "等価数理モデルに基づく人工股関節固定方針の再考察"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 22. 415-420 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 酒井利奈, 品田尚孝, 糸満盛憲, 興津健吾, 馬渕清資: "等価数理モデルに基づく人工股関節固定法の理念の再考察"日本人工関節学会誌. 31. 249-250 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 新栄俊尊, 湯山加奈子, 氏平政伸, 馬渕清資: "医療器具の加振による生体組織への押し込み力の低減"医用電子と生体工学. 39.4. 292-296 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Watanabe H,Fujie H,Mabuchi K,Tsukamoto Y: "Force distribution within the human anterior cruciate ligament (ACL): biomechanical measurement using a robotic system."Kitasato Medicine. 30巻2号. 88-95 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 馬渕清資,酒井利奈,大田未知,小向啓: "関節の摩擦はなぜ力学環境に依存して変化するのか"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21巻. 13-16 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 小向啓,笹田直,白石ゆり,馬渕清資: "関節の起動摩擦に及ぼす潤滑液粘度の影響"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21巻. 23-26 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 上野勝,馬渕清資,池内健: "セラミックス同士を組み合わせた人工股関節のClearanceと潤滑特性."日本臨床バイオメカニクス学会誌. 21巻. 107-110 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Ujihira M,Matsumura Y,Kuroda C,Okaniwa K,Mabuchi K: "Effect of cell density on post-thaw viability in cryopreserved artificial tissue."ASME International. HTD368(BED47). 49-53 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 馬渕清資(分担) 他233名: "バイオミメティックスハンドブック"バイオミメティックスハンドブック編集委員会 エヌ・ティーエス. 1139 (2000)

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      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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