| 研究課題/領域番号 |
20K20271
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分90150:医療福祉工学関連
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| 研究機関 | (財)冲中記念成人病研究所 |
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研究代表者 |
渡部 紫 (財)冲中記念成人病研究所, その他部局等, 研究員 (00862682)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023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)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020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 | 共振 / 固有振動数 / 人工関節 / ステム / 人工股関節置換術後 / 骨折 / 共振現象 / 外部刺激 / 構造解析モデル / シミュレーション / 人工股関節 / 整形外科 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
共振現象により骨に挿入された金属人工物（例えば，関節置換術でのステム）と外部振動刺激（例えばマッサージ器）が共鳴し，人工物の周囲に骨折を引き起こしうる。今回我々は，この可能性を検証するために，様々な形状・サイズ・金属含有比率のバラエティに富む人工股関節手術用ステムに対して，それらの固有振動数を実験的および数値解析的に推定する．それらの人工股関節の固有振動数と広く使われている低周波・高周波治療器が引き起こす振動数とを比較することで，共振現象を生じる可能性について調査する．
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| 研究実績の概要 |
本プロジェクトは、「人工股関節置換術によって体内に挿入されることになった人工物（人工股関節）が、外部から与えられる物理的刺激に対して共振し、結果として骨折を誘引してしまうのではないか」という可能性を検証することを目標としている。昨年度まで我々は、人工股関節置換術に使用される主要なステムを各製造メーカーから収集した。さらに、一部の代表的なステムに対して、それらが生体内に埋没していない状態でどの程度の固有振動数をもつのかをレーザドップラー振動計によって実験的に計測した。加えて、この実験結果の数値論的妥当性を検証するために，一般的な構造解析アプリケーション（OpenSCAD・FreeCAD・COMSOL5.4）を用いて、構造解析シミュレーションを実施した。このシミュレーションにおいては、そこで得られる数値論的に得られる固有振動数が実験によって得られた実測値と一致するまでパラメータを調節し、構造解析モデルを改良した。このモデルの最適化によって構造解析シミュレーションの妥当性が確認されたため、それ以降は、このシミュレーションシステムを用いて、残りのステムの固有振動数を推定した。本年度は、構造解析の専門家とこれらの結果の工学的妥当性を協議・検討した。加えてそこで挙がった計測系の妥当性に関する技術的問題点を解決するための追加の実験および構造解析シミュレーションを実施した。現在は問題点の確認も終了し、執筆論文の最終確認、投稿準備を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
追加実験の結果も含めた形で、より強固になった研究結果を現在、論文としてまとめ、投稿準備を行っている。概ね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
国際学会誌への論文投稿・国内および国際学会での発表準備を進めている。また、より骨との親和性の高い新しい形状のステムが次々と各社より発表されているため、これらの固有振動数の新たな計測も視野に入れ、今後の研究計画を立てる予定である。
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