| 研究分担者 |
村上 輝夫 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90091347)
佛淵 孝夫 佐賀大学, 学長 (40190219)
東藤 貢 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (80274538)
鶴野 玲治 九州大学, 大学院・芸術工学研究院, 准教授 (10197775)
山本 耕之 久留米工業大学, 工学部, 准教授 (40158275)
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| 研究概要 |
正座のような完全深屈曲が可能な人工膝関節の実用化を目指して,以下の実験と解析を行った.
(1) 深屈曲動作解析:膝の高・深屈曲動作時の下肢関節角度と床反力データを収集し,これらのデータを下肢の筋骨格モデルの入力値に用いて膝関節力および下肢筋力を算出した.得られたデータは,(2)以降の各実験・解析における入力データとして用いた.
(2) 切断肢実験:実験試料入手の都合上,2体の切断肢を対象に,当該人工膝関節の(とくに深屈曲位における)動態と関節面接触状態の観察のみに止まった.今後より多くの切断肢を対象に装着術を試行し,生体組織に対する検討などについても検討する必要がある.
(3) ロボット膝実験:切断肢実験では計測困難な力学情報を得るため,ロボット膝装置を設計・製作し,膝屈曲に伴う関節面間の接触力(応力),靭帯バネ張力などを測定した.
(4) 三次元力学モデル解析:既に開発済みの下肢の三次元力学モデルをベースに,深屈曲状態に特有の力学環境を組み込んだ専用の力学モデルを新作し,関節姿位,関節接触力,までを求めた.
(5) 有限要素解析(FEM):膝の高・深屈曲状態を対象に,脛骨インサートの接触応力を求め,現用他機種のそれとの比較を行った.
(6) 光弾性実験:上記(5)と同様,光弾性法を適用し,脛骨インサートの接触応力を求め,現用他機種のそれとの比較を行った.
(7) 当該人工関節の改良型の試作:当該人工関節(1stモデル)の改良型である2ndモデルを試作,上記(3)～(6)の実験を通じて,両モデルの性能を比較した.
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