| 研究課題/領域番号 |
19200035
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
但野 茂 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50175444)
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| 研究分担者 |
佐々木 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (40142202)
白土 博樹 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20187537)
古坂 道弘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60156966)
東藤 正浩 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10314402)
藤崎 和弘 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90435678)
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| キーワード | バイオメカニクス / 生体骨組織 / 応力検出 / X線回折 / 皮質骨 / 結晶配向性 / 中性子散乱 / 平面応力 |
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| 研究概要 |
本研究は、HApとColの階層的複合構造である生体皮質骨に生じた応力を非侵襲に測定する原理、および手法の提案を目的とする。4年計画の2年目である今年度は、以下の事項を実施した。
1) 骨組織ひずみ関係式 : X線回折で測定されたHAp結晶格子ひずみから骨組織ひずみを算出する手法を検討した。これには結晶性の程度を考慮した。
2) 骨組織応力測定用回折X線装置の検討 : 昨年度購入した回折X線装置を整備し、骨組織残留応力システムを製作した。回折用検出器(イメージングプレート)(現有)をX線装置内に設置し、残留応力測定のためのX線照射条件を検討した。
3) 変形中の骨組織成分挙動と結晶化度依存異方性構成式 : 引張負荷中における骨組織HAp-Col複合体のマクロ変形とHAp結晶のミクロひずみを同時に測定した。これは、X線照射中に微小引張試験を行った。この装置は試作し、マクロ変形はひずみゲージで、ミクロひずみはX線で測定した。
4) 表層面応力成分算出法 : IPで測定されたひずみ成分から皮質骨表層面の二軸応力成分を高精度に算出するため、X線の最適な入射強度と入射角を決定した。得られたひずみ成分から、異方性構成式を用いて骨組織の応力成分を求めた。
5) 測定アルゴリズムの回折X線測定装置への組込み : 前項の測定法のアルゴリズムを整理・プログラム化し測定の自動化を図った。
6) 中性子散乱による骨組織ひずみ : 中性子散乱実験により、外的負荷を与えた場合の骨組織ひずみとHAp、Colの両ひずみの関係を求める。この関係から、HApのX線回折波形のみから骨組織ひずみが推定可能となる。この結果を受けて、異方性構成式や応力計算法の精度が向上する。
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