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2013 年度 研究成果報告書

人工股関節を流体潤滑する摩擦面形状の理論設計およびそれに準拠した試作と評価

研究課題

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研究課題/領域番号 23560170
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 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関北里大学

研究代表者

馬渕 清資  北里大学, 医療衛生学部, 教授 (70118842)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
キーワードトライボロジー / 人工関節 / 流体潤滑 / 形状設計 / 半径差 / 摩擦測定
研究概要

人工関節の長期耐久性の獲得のために,金属同士の摩擦面を有する人工股関節においては,流体潤滑性能の確立が必須となる.本研究課題においては,流体潤滑の成立のために必要な人工股関節の骨頭球と人工臼蓋の間の半径差などの形状パラメータの最適値を.そして,その形状パラメータを実装する人工股関節を製作するために必要な真球度や表面粗さといった表面精度を実現する加工技術について検討した.種々の研磨法によって試作した球と臼蓋の潤滑性能を摩擦試験により評価し,流体潤滑の成否を判定した結果,可能な限りの技術をもって研磨した場合においても,金属同士の摩擦面を用いた場合は,流体潤滑の成立には至らないことを明らかにした.

  • 研究成果

    (57件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (40件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] 骨頭頸部接合面での摩擦2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川航,市島大地,杉本和隆,酒井利奈,馬渕清資
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 34 ページ: 197-201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 足関節外果骨折に対するフックを作製したプレートによる内固定法の力学的評価2013

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,内野正隆,酒井利奈,馬渕清資
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 34 ページ: 101-105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Limitation of the lubricating ability of total hip prostheses with hard on hard sliding material2013

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K, Uchijima D, Hasegawa K, Katori T, Sakai R, Mabuchi K
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 8(5) ページ: 272-277

    • DOI

      10.2474/trol.8.272

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 繰り返し荷重による大変形を考慮した人工膝関節ポリエチレンインサートの塑性設計2012

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,酒井利奈,馬渕清資
    • 雑誌名

      日本人工関節学会誌

      巻: 42 ページ: 553-554

  • [雑誌論文] 人工股関節の流体潤滑実現に要求される表面精度2012

    • 著者名/発表者名
      内島大地,香取丈寛,平木祐哉,酒井利奈,馬渕清資
    • 雑誌名

      日本人工関節学会誌

      巻: 42 ページ: 721-722

  • [雑誌論文] 流体潤滑に最適な人工股関節骨頭と臼蓋の半径差2012

    • 著者名/発表者名
      内島大地,酒井利奈,香取丈寛,馬渕清資
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 33 ページ: 317-320

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frictional coefficient under banana skin2012

    • 著者名/発表者名
      Mabuchi K, Tanaka K, Uchijima D, Sakai R
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 7(3) ページ: 147-151

    • DOI

      10.2474/trol.7.147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工股関節の流体潤滑性能に及ぼす加工精度の影響2011

    • 著者名/発表者名
      馬渕清資,平木祐哉,酒井利奈,田中健誠,中川博央
    • 雑誌名

      日本人工関節学会誌

      巻: 41 ページ: 504-505

  • [雑誌論文] 人工膝関節ポリエチレンインサートの圧縮強度特性2011

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,酒井利奈,占部憲,川嵜康雄,馬渕清資
    • 雑誌名

      日本人工関節学会誌

      巻: 41 ページ: 552-553

  • [雑誌論文] インプラント界面に残留する定常荷重の骨組織への影響2011

    • 著者名/発表者名
      馬渕清資,薬師神宏,酒井利奈,内田健太郎,成瀬康治
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 32 ページ: 225-230

  • [雑誌論文] 鎖骨遠位端骨折に対する内固定法の固定性2011

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,松浦晃正,酒井利奈,馬渕清資
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 32 ページ: 173-177

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Duetto SI stem周囲骨における骨密度と応力値の算出2011

    • 著者名/発表者名
      酒井利奈、高平尚伸、馬渕清資、山本豪明、内山勝文、内田健太郎、福島健介、森谷光俊、高相晶士
    • 雑誌名

      バイオメカニズム学会誌

      巻: 35(3) ページ: 191-196

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of a femoral stem with an intertrochanteric plate2011

    • 著者名/発表者名
      Sakai R, Uchiyama K, Yamamoto T, Itoman M, Maezawa H, Mabuchi K.
    • 雑誌名

      ScienceMED Journal

      巻: 2(2) ページ: 127-132

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of the effect of flexible and rigid plate designs on murine fracture healing2011

    • 著者名/発表者名
      Sakai R, Steck R, Ueno M, Uchida K, Minehara H, Tanaka K, Takaso M, Itoman M, Mabuchi K. Schuetz M.
    • 雑誌名

      The Journal of Biomechanical Science and Engineering 321

      巻: 6(4) ページ: 311-321

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hammering sound frequency analysis and prevention of intraoperative periprosthetic fractures during total hip arthroplasty2011

    • 著者名/発表者名
      Sakai R, Kikuchi A, Morita T, Takahira N, Uchiyama K, Yamamoto T, Moriya M, Uchida K, Fukusima K, Tanaka K, Takaso M, Itoman M, Mabuchi K.
    • 雑誌名

      Hip International

      巻: 21(6) ページ: 718-23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hammering force during cementless total hip arthroplasty and risk of microfracture2011

    • 著者名/発表者名
      Sakai R, Takahashi A, Takahira N, Uchiyama K, Yamamoto T, Uchida K, Fukushima K, Moriya M, Takaso M, Itoman M, Mabuchi K.
    • 雑誌名

      Hip Int.

      巻: 21(3) ページ: 330-335

    • DOI

      10.5301/HIP.2011.8408

    • 査読あり
  • [学会発表] 人工膝関節超長期成績:西式はめ込み型人工膝関節の経験―術後58年から術後35年の8例―2014

    • 著者名/発表者名
      杉本和隆,西法正,坂本雅光,三井博正,佐和田桂一,西野正洋,北見聡史,馬渕清資
    • 学会等名
      第44回日本人工関節学会
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      20140221-22
  • [学会発表] PS型人工膝関節におけるポリエチレンインサートの塑性設計2014

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第44回日本人工関節学会
    • 発表場所
      宜野湾
    • 年月日
      20140221-22
  • [学会発表] 人工関節の基礎科学としての機械工学2014

    • 著者名/発表者名
      馬渕清資
    • 学会等名
      第44回日本人工関節学会
    • 発表場所
      宜野湾
    • 年月日
      20140221-22
  • [学会発表] 微小振幅往復動摩擦に起因する人工関節用金属材料の耐食性低下2014

    • 著者名/発表者名
      本名美佳,小川登紀子,森田真史,馬渕清資
    • 学会等名
      第5回材料科学会医用・生体材料文化界講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-03-08
  • [学会発表] PS型人工膝関節におけるポストの強度設計基準2014

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,長谷川航,酒井利奈,馬渕清資,占部憲
    • 学会等名
      第34回バイオトライボロジシンポジウム
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-03-08
  • [学会発表] 有限要素解析による金属臼蓋クランピング現象の発生条件の推定2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川航,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第40回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20131122-23
  • [学会発表] Fretting Corrosion at Head-Neck Junction in a Hip Prosthesis2013

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa K, Uchijima D, Sugimoto K, Mabuchi K
    • 学会等名
      35th Annual International Conference of IEEE, EMBC'13,Trans. Jap. Soc. Med. Biol. Engg.
    • 発表場所
      Osaka(Vol. 51,Suppl. p. R-277)
    • 年月日
      20130704-07
  • [学会発表] Response of cortical bone on stationary load from an implant2013

    • 著者名/発表者名
      Ito T, Mabuchi K, Sakai R, Nako M
    • 学会等名
      35th Annual International Conference of IEEE, EMBC'13,Trans. Jap. Soc. Med. Biol. Engg.
    • 発表場所
      Osaka(Vol. 51,Suppl. p. R-278)
    • 年月日
      20130704-07
  • [学会発表] Fracture parameter in the plastic design of polyethylene inserts of knee prostheses2013

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      35th Annual International Conference of IEEE, EMBC'13,Trans. Jap. Soc. Med. Biol. Engg.
    • 発表場所
      Osaka(Vol. 51,Suppl. p. R-122)
    • 年月日
      20130704-07
  • [学会発表] Indication Parameters of the Preemptive Treatment against Aneurysm Rupture2013

    • 著者名/発表者名
      Mabuchi K, Sudo H
    • 学会等名
      35th Annual International Conference of IEEE, EMBC'13,Trans. Jap. Soc. Med. Biol. Engg.
    • 発表場所
      Osaka(Vol. 51,Suppl. p. R-182)
    • 年月日
      20130704-07
  • [学会発表] 人工膝関節ポリエチレンインサートの塑性設計を目的とした有限要素解析2013

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第43回日本人工関節学会
    • 発表場所
      京都(発表2.23)(抄録p.352)
    • 年月日
      20130222-23
  • [学会発表] 骨頭頸部接合面における腐食過程2013

    • 著者名/発表者名
      内島大地,長谷川航,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第43回日本人工関節学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20130222-23
  • [学会発表] 人工関節骨頭頸部の摩耗対策2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川航,内島大地,杉本和隆,片山国昭,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      日本機械学会第25回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130109-11
  • [学会発表] Stress analysis of femoral abduction osteotomy for osteoarthritis of the hip2013

    • 著者名/発表者名
      Nakao M, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2013-12-06
  • [学会発表] Plastic design of polyethylene inserts of knee prostheses2013

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2013-12-06
  • [学会発表] Response of a femoral bone to stationary and continuous load from within outward2013

    • 著者名/発表者名
      Mabuchi K, Uchida K, Ito T, Sakai R, Naruse K
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2013-12-05
  • [学会発表] 生物組織の摩擦における潤滑流体膜形成のメカニズム2013

    • 著者名/発表者名
      馬渕清資,三澤有輝,酒井利奈
    • 学会等名
      第1回ハイドロゲルの医用分野への応用研究セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2013-05-23
  • [学会発表] 人工股関節骨頭頸部における金属腐食発生原因の推定2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川航,内島大地,杉本和隆,片山國昭,馬渕清資
    • 学会等名
      第33回バイオトライボロジシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2013-03-16
  • [学会発表] Relationship between radial clearance and lubricating ability on hip prostheses2012

    • 著者名/発表者名
      Uchijima D, Katori T, Shimanaka H, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      The 51st Annual Conference of Japanese Society for Medical and Biological Engineering
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20120509-11
  • [学会発表] 人工股関節の流体潤滑実現に要求される表面精度2012

    • 著者名/発表者名
      内島大地,香取丈寛,平木祐哉,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第42回日本人工関節学会
    • 発表場所
      宜野湾
    • 年月日
      20120224-25
  • [学会発表] 繰り返し荷重による大変形を考慮した人工膝関節ポリエチレンインサートの塑性設計2012

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第42回日本人工関節学会
    • 発表場所
      宜野湾
    • 年月日
      20120224-25
  • [学会発表] 人工股関節の流体潤滑のために必要な摩擦面の加工精度2012

    • 著者名/発表者名
      香取丈寛,内島大地,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20120107-08
  • [学会発表] 人工股関節骨頭頸部接合面での摩擦2012

    • 著者名/発表者名
      内島大地,長谷川航,杉本和雄,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第39回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      2012-11-10
  • [学会発表] インプラント界面に残留する定常荷重の骨組織への影響2012

    • 著者名/発表者名
      中尾将輝,酒井利奈,成瀬康治,高相晶士,内田健太郎,馬渕清資
    • 学会等名
      第39回日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      2012-11-09
  • [学会発表] Unavoidable necessity for fluid film lubrication of total hip prostheses2012

    • 著者名/発表者名
      Uchijima D, Katori T, Tanaka K, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      The 25th Annual Congress of the International Society for Technology in Arthroplasty
    • 発表場所
      Sydney
    • 年月日
      2012-10-05
  • [学会発表] Usefulness of hammering sound frequency analysis as an objective evaluation method for the prevention of fractures during total hip arthroplasty2012

    • 著者名/発表者名
      Sakai R, Takahira N, Uchiyama K, Yamamoto Y, Fukushima K, Tanaka K, Uchijima D, Itoman M, Mabuchi K
    • 学会等名
      The 25th Annual Congress of the International Society for Technology in Arthroplasty
    • 発表場所
      Sydney
    • 年月日
      2012-10-04
  • [学会発表] 人工股関節表面の研磨による流体潤滑性能の向上2011

    • 著者名/発表者名
      内島大地,平木祐哉,香取丈寛,田中健誠,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第38回臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20111118-19
  • [学会発表] せん断歪みを基準とした人工膝関節ポリエチレンインサートの塑性設計2011

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,酒井利奈,馬渕清資
    • 学会等名
      第38回臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20111118-19
  • [学会発表] Improvement of lubricating ability by the surface polishing of hip prostheses2011

    • 著者名/発表者名
      Uchijima D, Katori T, Tanaka K, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      24th Annual Congress of ISTA
    • 発表場所
      Brugge
    • 年月日
      20110920-23
  • [学会発表] Failure criterion of polyethylene insert of a knee prosthesis2011

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      24th Annual Congress of International Society for Technology in Arthroplasty
    • 発表場所
      Brugge
    • 年月日
      20110920-23
  • [学会発表] 人工関節におけるバイオメカニクスの応用と問題点2011

    • 著者名/発表者名
      馬渕清資,酒井利奈
    • 学会等名
      第39回日本関節病学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-11-13
  • [学会発表] Lubricating effect by banana skin2011

    • 著者名/発表者名
      Mabuchi K, Katori T, Uchijima D, Sakai R
    • 学会等名
      The 6th Int. Biotribology Forum
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2011-11-05
  • [学会発表] Morphological difference of lateral and medial femoral condyles between American and Japanese females, evaluated by MRI in sagittal plane2011

    • 著者名/発表者名
      Urabe K, Mabuchi K, Malkani Arthur L, Nakamura T, Naruse K, Uchida K, Fujita M, Aikawa J
    • 学会等名
      The 6th Int. Biotribology Forum
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2011-11-05
  • [学会発表] Failure criteria of polyethylene insert of a knee prosthesis2011

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      The 6th Int. Biotribology Forum
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2011-11-05
  • [学会発表] Lubricating ability of hip prostheses influenced by the profile accuracy of sliding surfaces2011

    • 著者名/発表者名
      Uchijima D, Hiraki Y, Katori T, Tanaka K, Sakai R, Mabuchi K
    • 学会等名
      The 6th Int. Biotribology Forum
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2011-11-05
  • [学会発表] Frictional coefficient under banana skin2011

    • 著者名/発表者名
      Mabuchi K, Tanaka K, Iwama A, Sakai R
    • 学会等名
      ITC Hiroshima 2011
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      2011-11-03
  • [学会発表] Lubricating ability of hip prostheses depending on the profile accuracy of sliding surfaces2011

    • 著者名/発表者名
      Mabuchi K, Hiraki Y, Katori T, Uchijima D, Tanaka K, Sakai R
    • 学会等名
      ITC Hiroshima 2011
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 年月日
      2011-11-03
  • [学会発表] せん断ひずみを基準とした人工膝関節ポリエチレンインサートの塑性設計2011

    • 著者名/発表者名
      田中健誠,酒井利奈,占部憲,川嵜康雄,馬渕清資
    • 学会等名
      第31回バイオトライボロジシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-05-14
  • [学会発表] 振り子装置を応用した金属製人工股関節の研磨法2011

    • 著者名/発表者名
      馬渕清資,平木祐哉,中川博央,田中健誠,酒井利奈,西浦淳
    • 学会等名
      第31回バイオトライボロジシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-05-14
  • [学会発表] 人工股関節置換術における術中骨折の予防のための客観的評価方法を目指したハンマリング音の周波数解析2011

    • 著者名/発表者名
      酒井利奈,森田とわ,菊地亜紀,吉本真純,山本豪明,森谷光俊,大山純一,馬渕清資,高平尚伸
    • 学会等名
      第31回バイオトライボロジシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-05-14
  • [産業財産権] 人骨へのステム挿入時の骨折防止シス テム及びこれに使用するプログラム2013

    • 発明者名
      酒井利奈,高平尚伸,山本豪明,馬 渕清資,内山勝文,内田健太郎,立木隆広
    • 権利者名
      学校法人北里研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-34441
    • 出願年月日
      2013-03-26
    • 外国

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公開日: 2015-07-16  

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