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生体内環境を再現した関節軟骨力学・電気化学連成挙動の動態解析手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 23560087
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関山口大学

研究代表者

陳 献  山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70313012)

研究分担者 馬渡 太郎  九州大学, 医学研究院, 研究員 (60335974)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード関節軟骨 / 力学電気化学連成 / 有限要素解析 / 生体力学シミュレーション / 軟骨 / 生体力学 / 関節 / 有限要素法 / 接触
研究概要

本研究では関節の解剖学的構造と生理学的力学負荷を再現した軟骨内力学・電気化学連成挙動の動態解析手法の確立を目的とした。まず膝関節の有限要素モデルを構築し、接触解析手法の改良を行った。また、実測による歩行動作及び床反力のデータを用いて、筋骨格系逆動力学解析手法により関節内筋力を推定し、より合理的荷重境界条件を関節有限要素解析に与える手法を確立した。さらに、関節軟骨の異方性と不均一性を考慮した力学・電気化学連成解析を行い、軟骨の異方性は軟骨内の応力、歪み、間質液及びイオン流れの分布に影響を及ぼすことを確認し、軟骨変性を想定した物性変化による影響を検討した。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 学会発表 (14件)

  • [学会発表] 逆動力学解析と有限要素解析を併用した膝関節の生体力学解析2014

    • 著者名/発表者名
      藤縄真太郎,岡敬之,陳献,大木順司
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 筋骨格系動作解析と有限要素解析を併用した膝関節の生体力学解析2014

    • 著者名/発表者名
      モハマドアイマドゥディンアティックビンカミサン,陳献,大木順司
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部大67期総会・講演会
    • 発表場所
      九州工業大学(北九州市)
    • 年月日
      2014-03-13
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 関節軟骨力学・電気化学的挙動に及ぼす材料特性の異方性と不均一性の影響に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      石川晴樹,陳献,大木順司
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2014-01-11
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 関節軟骨力学・電気化学的挙動に及ぼす材料特性の異方性と不均一性の影響に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      石川晴樹,陳献,大木順司
    • 学会等名
      日本機械学会第26回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 筋骨格系動作解析と有限要素解析を併用した膝関節の生体力学解析2014

    • 著者名/発表者名
      モハマド アイマドィディン アティック ビン カミサン,陳 献,大木 順司
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第67期総会・講演会
    • 発表場所
      九州工業大学(北九州市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 逆動力学解析と有限要素解析を併用した膝関節の生体力学解析2014

    • 著者名/発表者名
      藤縄 真太郎, 岡 敬之, 陳 献, 大木 順司
    • 学会等名
      日本機械学会 2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都足立区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Investigation of Mechano -Electrochemical Behaviors of Articular Cartilage under Dynamic Contact Loading2013

    • 著者名/発表者名
      X.Chen, H.Oka, J. Ohgi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore (Singapore)
    • 年月日
      2013-12-05
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Numerical Investigation of Mechano-Electrochemical Behaviors of Articular Cartilage under Dynamic Contact Loading2013

    • 著者名/発表者名
      X. Chen, H. Oka, J. Ohgi
    • 学会等名
      The 15th international conference on Biomedical engineering
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Investigation of Mechano-Electrochemical Behaviors of Articular Cartilage under Dynamic Contact Loading2013

    • 著者名/発表者名
      Xian Chen, Hiroyuki Oka, Junji Ohgi
    • 学会等名
      12th U.S. National Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Raleigh, North Carolina, US
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Simulation of Electrochemical and Mechanical Changes in Articular Cartilage Layers under Sliding Contact2012

    • 著者名/発表者名
      X. Chen, H. Oka, J. Ohgi
    • 発表場所
      Gold Coast (Australia)
    • 年月日
      2012-11-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Simulation of Electrochemical and Mechanical Changes in Articular Cartilage Layers under Sliding Contact2012

    • 著者名/発表者名
      Xian Chen, Hiroyuki Oka, Junji Ohgi
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Computational Methods
    • 発表場所
      Gold Coast, Australia
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Biomechanical Simulation of Transpositional Osteotomy of the Acetabulum by Finite Element Analysis2011

    • 著者名/発表者名
      X. Chen, T. Mawatari, F. Jiang
    • 学会等名
      The 2011 International Symposium on Digital Manufacturing
    • 発表場所
      Kitakyushu (Japan)
    • 年月日
      2011-12-01
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 寛骨臼移動術シミュレーションにおける軟骨層モデル化の影響2011

    • 著者名/発表者名
      蒋飛,馬渡太郎,陳献,朱世杰,中島康晴,山本卓明,本村悟朗,岩本幸英
    • 学会等名
      日本機械学会第23回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2011-01-09
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 半月板形態が膝関節軟骨の力学状態に及ぼす影響に関する数値解析

    • 著者名/発表者名
      野本敏, 岡敬之, 陳献, 大木順司
    • 学会等名
      日本機械学会2011年度年次大会
    • 発表場所
      東京・東京工業大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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