超音波照射下の海綿骨における圧電特性の測定

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06479
• 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: 計測工学
• 研究機関: 明石工業高等専門学校
• 研究代表者: 細川 篤 明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (00321456)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 海綿骨 / 圧電特性 / 超音波 / 間隙流体 / 骨梁構造

研究成果の概要

本研究では、超音波（高周波）領域における海綿骨の圧電特性について検討を行った。まず、海綿骨試料を圧電素子として用いた超音波センサである「圧電セル」の開発および改良を行った。その結果、超音波照射によって海綿骨において発生する圧電信号を観測する方法を確立することができた。次に、この圧電セルを利用して海綿骨における圧電信号の測定を行い、その特性について検討した。具体的には、海綿骨の間隙中を満たす流体による圧電信号の違いを、海綿骨中を伝搬する超音波信号との関係とともに示した。さらに、海綿骨の骨梁配向が圧電信号に及ぼす影響を示した。

自由記述の分野

超音波工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、超音波照射による骨折治療が行われているが、その物理的（電気・機械的）メカニズムは不明なままである。骨の生成骨には骨が有する圧電特性が関係すると考えられているが、超音波（高周波）帯域における骨の圧電特性は十分に分かっていない。特に、多孔性構造を有する海綿骨における圧電特性については、ほとんど未知であると言える。本研究で明らかにした海綿骨の圧電特性は、海綿骨生成の物理メカニズムの解明の一助となることが期待できる。最終的には、海綿骨を多く含む関節骨における骨折の効率的な治癒方法の実現につながると考えられる。