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2009 年度 自己評価報告書

階層的複合構造特性に基づいた生体内骨組織応力検出法

研究課題

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研究課題/領域番号 19200035
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関北海道大学

研究代表者

但野 茂  北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50175444)

研究期間 (年度) 2007 – 2010
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 / ハイドロキシアパタイト / 結晶配向性
研究概要

(1)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。
(2)まず、HAp結晶格子ひずみをX線回折法で高精度に測定する。そしてこのナノレベルのひずみから皮質骨の特有な階層的複合構造特性を考慮した組織レベルのマクロひずみを推定する。
(3)測定精度を検証するため、HAp結晶の変形状態のみではなく、基質であるColの超高分子状態の変形特性を測定する必要がある。中性子散乱法を用いて、Colのミクロ変形と組織ひずみの関係を求める。
(4)これらのことにより構成要素のHApおよびColと骨組織ひずみとの関係を表現する数理モデルを提案する。
(5)このモデルを用いれば、HApひずみのみから骨組織ひずみが高精度に推定できる。次に組織ひずみから異方性組織応力を算出する構成式を作る。
(6)また回折X線画像から照射位置の平面(二次元)ひずみ成分を算出する手法を考案する。
(7)これらの目標を達成するための実験装置は非常に重要である。X線回折装置を改良し、回折画像も検出できる方法を考案する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2010 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (5件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Strain Measurement of Pure Titanium Covered with Soft Tissue Using X-ray Diffraction, Journal of Biomechanical Engineering2010

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisaki, S. Tadano
    • 雑誌名

      ASME 132-3

      ページ: 031004(1-5)

  • [雑誌論文] Residual Stress around the Cortical Surface in Bovine Femoral Diaphysis, Journal of Biomechanical Engineering2010

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada, S. Tadano
    • 雑誌名

      ASME 132-4

      ページ: 044503(1-4)

  • [雑誌論文] Deformation of Mineral Crystals in Cortical Bone Depending on Structural Anisotropy2009

    • 著者名/発表者名
      Bijay Giri, S. Tadano, K. Fujisaki, N. Sasaki
    • 雑誌名

      Bone 44-6

      ページ: 1111-1120

  • [雑誌論文] Understanding Site-specific Residual Strain and Architecture in Bovine Cortical Bone2008

    • 著者名/発表者名
      Bijay Giri, S. Tadano, K. Fujisaki, M. Todoh
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics 41-15

      ページ: 3107-3115

  • [雑誌論文] Estimating Nanoscale Deformation in Bone by X-ray Diffraction Imaging Plate2008

    • 著者名/発表者名
      S. Tadano, Bijay Giri, T. Sato, K. Fujisaki, M. Todoh
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics 41-5

      ページ: 945-952

  • [学会発表] Stress Measurements of Cortical Bone with Hierachial Tissue Sturcture (Keynote Speaker)2009

    • 著者名/発表者名
      S. Tadano
    • 学会等名
      The 2nd KIST Bionics Symposium and Annual Meeting of Korean Society of Biomechanics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2009-11-03
  • [学会発表] Relationship between Tissue Stress and HAp Lattice Strain in Bovine Cortical Bone (Invited Speaker)2009

    • 著者名/発表者名
      S. Tadano, et al
    • 学会等名
      Third Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics
    • 発表場所
      Engelberg, Switzerland
    • 年月日
      2009-09-01
  • [学会発表] 皮質骨ミクロ構造と異方性応力 (基調講演)2009

    • 著者名/発表者名
      但野茂
    • 学会等名
      日本機械学会 Dynamics & Design Conference
    • 発表場所
      北大、札幌
    • 年月日
      2009-08-03
  • [学会発表] Characterization of Mineral Crystallites Deformation Under Tensile Loading, 4th Asian Pacific Conference on Biomechanics2009

    • 著者名/発表者名
      S. Tadano, et al
    • 学会等名
      U. of Canterbury
    • 発表場所
      Christchurch, New Zealand
    • 年月日
      2009-04-14
  • [産業財産権] レーザ加工装置、レーザ加工方法および骨の接合方法、インプラント材、インプラント材製造方法およびインプラント材製造装置2007

    • 発明者名
      但野茂, 他4名
    • 権利者名
      三菱電機、北海道大学
    • 産業財産権番号
      特願2007-039878
    • 出願年月日
      2007-02-20

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公開日: 2011-06-18   更新日: 2016-04-21  

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