1997 Fiscal Year Annual Research Report
生体関節と人工関節における潤滑機構の解明に関する共同研究
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07044159
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
村上 輝夫 九州大学, 工学部, 教授 (90091347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MING JIN Zho ブラッドフォード大学, 機械工学科, 講師
FISHER John リーズ大学, 機械工学科, 教授
日垣 秀彦 九州大学, 工学部, 助手 (00238263)
澤江 義則 九州大学, 工学部, 講師 (10284530)
大月 伸男 九州大学, 工学部, 助教授 (60127991)
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| Keywords | 生体関節 / 人工関節 / 潤滑機構 / 弾性流体潤滑 / 境界潤滑 / 人工軟骨 / シミュレータ / バイオトライボロジー |
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| Research Abstract |
当初案に近い形で本研究を実施し,九州大学からは3名を派遣し,リ-ズ大学からは2名を招へいした.訪英と訪日の機会を有効に活かすために,7月に東京で開催された日本機械学会国際会議において,両大学の研究成果を発表し,9月には,ロンドンで開催された第1回世界トライボロジー会議でも相互の研究成果を発表できた.また,ひきつづきニ-スで開催された医用物理と生体工学に関する世界会議でも村上が成果発表を行った.本研究では,生体関節における潤滑機能の解明と,人工軟骨を有する次世代人工関節の設計指針の確立を主目的として,両大学の共同研究を進めてきた.
まず,生体関節の潤滑機構に関しては,リ-ズ大学で進められた弾性流体潤滑の理論的研究や実験的研究と,九州大学における振子試験やラングミュアーブロジェット膜を含む摺動試験の実験的研究とを総括することにより,薄膜条件下の多モード適応潤滑機構の根幹を提示できた.また,歩行条件下における生体関節の潤滑膜の変化をEHL数値解析により求め,潤滑モードの変化を関節モデルのシミュレータ試験と対応づけた.さらに,境界潤滑の影響を摩擦実験と表面解析により評価し,薄膜潤滑時におけるリン脂質や蛋白成分の潤滑効果を実証できた.
人工関節に関しては,ポリウレタンやシリコーンゴム,PVAおよびセミIPNハイドロゲル系人工軟骨の物性と歩行条件下における潤滑特性の関連を実験的に評価し,数値解析との対応をつけた.シミュレータ試験による人工関節・人工軟骨のトライボ性能を評価し,とくに人工軟骨については,両大学で共通材料を使用した試験を行い,材料特性や形状設計の影響とヒアルロン酸濃度や蛋白成分,リン脂質の潤滑効果を明らかにした.
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[Publications] T.Murakami: "The Adaptive Multimode Lubrication in Knee Prostheses with Artificial Cartilage during Walking" Elastohydrodynamics'96. 371-381 (1997)
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[Publications] N.Ohtsuki: "Influence of Geometry of Conjunction on Elastohydrodynamic Film Formation in Knee Prostheses with Compliant Layer" Elastohydrodynamics'96. 349-359 (1997)
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[Publications] Y.Sawae: "Comparison of Friction Characteristics of Artificial Cartilage Materials Sliding against Prosthetic Joint Materials" Proc.Int.Conf.New Frontiersin Biomech.Eng.337-340 (1997)
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[Publications] H.Higaki: "Lubricating Ability of Langmuir-Blodgett Films as Boundary Lubricating Films on Articular Surfaces" JSME International Journal,Series C. 40・4. 776-781 (1997)
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[Publications] J.Fisher: "Comparison of the wear of aged and non-aged ultrahigh molecular weight polyethylene sterilizedby gamma irradiation and by gas plasma" J.Mater.Sci.8. 375-378 (1997)
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[Publications] Z.M.Jin: "Prediction of Transient Lubricating Film Thickness in Knee Prostheses with Compliant Layers" Proc.I.Mech.E.(in press). (1998)
