| 研究課題/領域番号 |
19K04083
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
山田 悟史 北海道大学, 工学研究院, 助教 (90730169)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | バイオメカニクス / 骨組織 / 海綿骨 / 骨梁 / マイクロアーキテクチャ / 力学特性 / 剛性 / 強度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
骨粗鬆症は骨強度が低下し骨折リスクが増大する疾患であり、主に海綿骨で構成される部位での骨折が多い。そのため、骨粗鬆症の予防・診断・治療には、海綿骨の骨折リスクの正確な予測や骨強度の制御が重要であり、骨密度を含む構造的・力学的因子を明らかにすることが重要となる。海綿骨は、骨梁が網目状に配列した構造を有し、骨梁はコラーゲンとハイドロキシアパタイトで構成される。そこで本研究では、海綿骨強度特性は骨梁の剛性と海綿骨の異方性マルチスケール構造に依存すると仮定し、これらの特性とその寄与を解明することで、骨折リスクの因子を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
骨粗鬆症の予防・診断・治療には，海綿骨の骨折リスクの正確な予測や制御が重要であり，骨密度を含む構造的・力学的因子を明らかにすることが重要となる。そのため，本研究では，海綿骨構造の形態及び幾何学的特性の解析手法を開発し，海綿骨の力学特性に対するこれらの特性の寄与を明らかにした。また，海綿骨を構成する骨梁の弾性率計測システムを開発し，骨梁の力学特性を調査した。Ｘ線回折により骨組織を構成する分子・結晶構造特性を調査し，骨梁力学特性との対応を調査した。以上により，海綿骨の力学特性に対して重要な構造的・力学的特性を明らかにすることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
骨粗鬆症は骨強度が低下し骨折リスクが増大する疾患であり，主に海綿骨で構成される部位での骨折が多い。そのため，骨粗鬆症の予防・診断・治療には，海綿骨の骨折リスクの正確な予測や制御が重要であり，骨密度を含む海綿骨の構造的・力学的因子を明らかにすることが重要となる。そこで本研究では，海綿骨の有するネットワーク構造とこれを構成する骨梁及びその組織に着目し，これらの力学的相互作用を明らかにするために必要な技術開発を通して，海綿骨の力学特性を決定する重要な構造的・力学的特性を明らかにした。
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