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1992 年度 研究成果報告書概要

シミュレート膝による大腿・膝蓄関節部の運動形態と荷重負荷特性に関する実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 02650186
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 機械力学・制御工学
研究機関九州大学

研究代表者

広川 俊二  九州大学, 教養部, 教授 (80150374)

研究分担者 緒方 公介  福岡大学, 医学部, 教授 (40136437)
研究期間 (年度) 1990 – 1992
キーワードシミュレート膝 / 大腿・膝蓋関節接触圧 / 膝蓋骨3次元運動 / 大腿拮抗筋収縮力 / 膝屈曲角 / 歩行運作
研究概要

シミュレート膝の形態,構造,寸法諸元等には,現実の生体膝関節のそれらとの厳密な対応が要求されるため,当初は死体膝を直接対象とした測定実験を繰返し,断片的ではあるが,種々の予備データを多数収集した。
次に,これら予備データの精度を検定したり,後に予定しているシミュレート膝での実験計画を容易にすることなどを目的に,当該関節部の数学モデルを作成し,種々の計算桟シミュレーションを実施した。この計算桟シミュレーションの結果は,シミュレート膝での実験計画の貴重な資料となり得ただけでなく,それ自体が有用な研究成果をもたらした。
歩行時の筋収縮力と膝屈曲角度との組合せデータに関しては,多数の研究結果が発表されているものの,研究者ごとに実験条件が異なり,結果に大きな隔りがあるため,本研究目的に合致したデータはほとんど存在しない事が判明した。そこで,この点に関しても,独自に人間の下肢モデルを構築し,一般性の高いデータを算出し,整理した。
前述した予備実験結果とシミュレーション解析の結果から,筋収縮力と関節接触力や膝蓋骨の3次元運動との間には,一定の相似則が成り立ち,現実のそれより低い筋収縮力でも目的とするデータが得られることが分かった。以上により,本研究で計画していたシミュレート膝を当初予定していた仕様に比べ,小型・軽量化したものに設計変更し,これを完成せしめた。種々の測定実験の結果,歩行時に人間の下肢し多様な運動形態を示すにもかヽわらず,結果的に大腿・膝蓋関節部の接触応力がほゞ一様になるという興味ある結果を得た。

  • 研究成果

    (12件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (12件)

  • [文献書誌] 広川 俊二: "膝蓋骨亜脱臼と外側圧迫症に対するモデル解析(軟部組織の影響)" 計測自動制御学会論文集. 26. 1112-1119 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Three-Dimensional Mathematical Model Analysis of The Patellofemoral Joint." Journal of Biomechanics. 24. 659-671 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 広川 俊二: "大腿部主動・拮抗筋力が膝関節不安定性に及ぼす影響" 計測自動制御学会論文集. 27. 1327-1334 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 広川俊二,松村公志: "膝関節のバイオメカニクスと動筋・拮抗筋力" バイオメカニズム 11.11. 153-165 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Effects of Variation on Extensor Mechanisms and Operative Procedures in Patellofemoral Disorders." Journal of Biomechanics. 25. 1393-1401 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "In-Vitro Measurement of Patellofemoral Joint Contact Pressure During Various Kinds of Walking." 計測自動制御学会論文集.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Morecki著 広川俊二訳: "バイオメカニクス工学-モデル化,シミュレーション,制御-" 養賢堂出版, 131 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Effects of Variation on Extensor Elements and Operative Procedures in Patellofemoral Disorders" J.Biomechanics. Vol.25. 1391-1401 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa and K.Matsumura: "Biomechanics of the Knee Joint Influenced by Agonist and Antagonist Muscle Contractions" Biomechanism. 11. 153-165 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Three-Dimensional Mathematical Model Analysis of the Patellofemoral Joint" J.Biomechanics. Vol.25. 659-671 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Mathematical Model and Analysis of the Patellar Dislocation and Lateral Compression Syndrome--Effect of Extensor Mechanism--" Transaction of The Society of Instrument and Control Engineering. Vol.26. 1112-1119 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.Hirokawa: "Influence of Agonist-Antagonist Muscles'Contraction of the Thigh on Knee Joint Instability" Transaction of The Society of Instrument and Control Engineering. Vol.27. 1327-1334 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1994-03-24  

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