1998 Fiscal Year Annual Research Report

生体関節における多モード適用潤滑機構の階層的・微視的解明

Research Project

Project/Area Number	09480254
Research Institution	KYUSHU UNIVERSITY
Principal Investigator	村上輝夫九州大学, 工学部, 教授 (90091347)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	日垣秀彦九州産業大学, 工学部, 助教授 (00238263) 中西義孝九州大学, 工学部, 助手 (90304740) 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)
Keywords	生体関節 / 多モード適用潤滑 / バイオトライボロジー / バイオメカニクス / 関節軟骨 / 関節液 / リン脂質 / AFM
Research Abstract	当初計画にほぼ沿った研究を実施し,以下の知見を得た.歩行運動を模擬出来るシミュレー夕では,軟骨と人工材料間の摩擦試験を行い,流体膜形成や吸着膜,ゲル膜潤滑などを包含したマクロなレベルの多モード適応潤滑の基本的な機構を把握できた.また,動物関節の振子試験と軟骨/人工材料の往復動試験を行い,関節液や模擬関節液の粘性挙動を調べ,摩擦現象や潤滑モードとの関連を明らかにした.とくに,混合潤滑モードにおける潤滑剤や軟骨表層成分の潤滑効果を評価し,リン脂質や蛋白成分の潤滑性を検証できた.またγグロブリンやリン脂質のLB(ラングミュア・ブロジェット)膜との摩擦試験を行い,AFM(原子間力顕微鏡)で吸着構造を同定し,リン脂質・蛋白混合膜の潤滑効果を確認し,動物試験で有効性を確かめた.さらに,AFMを駆使して,動物関節軟骨の表面観察と摩擦特性との関連を探求するとともに,局所的な摩擦試験と「その場観察」を試みた.無潤滑・潤滑条件下で,軟骨の摩擦試験を行い,低摩擦から高摩擦域の各時点で試験を停止し,AFMによる表面観察と押込み試験を行った.液中ノンコンタクトモード観測により,表面プロフィルを把握し,押込み試験では荷重・変位曲線(フォースカーブ)によりゲル膜の残存状態を評価し,摩擦特性との対応を明らかにした.また,高含水性のハイドロゲル系軟骨模擬材料であるPVA(ポリビニルアルコール)ハイドロゲルを対象として摩擦試験を行い,潤滑液の影響や摩擦の時間変化の特徴を探り出すとともに,生体関節軟骨との相違点を明示した.細胞の力学試験に関しては,せん断刺激に対する軟骨細胞の応答(インターロイキン6が特異的に産生)と伸張刺激に対する線維芽細胞の応答(強化機構)を確認しており,これらの成果を軟骨の3次元計算モデル解析による組織構築機構解明に応用する予定である.

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] T.Murakami: "Adaptive multimode Iubrication in natural synovial joints and artificial joints" Proc Instn Mech Engrs. Vol212 PartH. 23-35 (1998)
[Publications] H.Higaki: "The Lubricating Ability of Biomembrane Models with Dipalmitoyle Phosphatidylcholine and γ-Globulin" Proc.INstn.Mech.Engrs.Vol.212 Part.H. 337-346 (1998)
[Publications] 中西義孝: "関節液成分を含む水溶液の潤滑性能に及ぼす電場の効果(第2報,潤滑モードの影響)" 日本機会学会論文集,C編. 64・622. 358-365 (1998)
[Publications] 日垣秀彦: "靭帯切離による変形性関節症モデル家兎に対するリン脂質リポソームの関節膣内注入効果" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 19. 131-135 (1998)
[Publications] T.Murakami: "Role of Surface Layers of Natural and Artificial Cartilage in Thin Film Lubrication" Proc 25th Leeds-Lyon Symp on Tribology. (印刷中). (1999)
[Publications] 大月伸男: "生体膝関節の3時元CGによる形状解析" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. (印刷中). (1999)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

生体関節における多モード適用潤滑機構の階層的・微視的解明

Principal Investigator

村上 輝夫 九州大学, 工学部, 教授 (90091347)

Research Products

[Publications] T.Murakami: "Adaptive multimode Iubrication in natural synovial joints and artificial joints" Proc Instn Mech Engrs. Vol212 PartH. 23-35 (1998)

[Publications] H.Higaki: "The Lubricating Ability of Biomembrane Models with Dipalmitoyle Phosphatidylcholine and γ-Globulin" Proc.INstn.Mech.Engrs.Vol.212 Part.H. 337-346 (1998)

[Publications] 中西義孝: "関節液成分を含む水溶液の潤滑性能に及ぼす電場の効果(第2報,潤滑モードの影響)" 日本機会学会論文集,C編. 64・622. 358-365 (1998)

[Publications] 日垣秀彦: "靭帯切離による変形性関節症モデル家兎に対するリン脂質リポソームの関節膣内注入効果" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. 19. 131-135 (1998)

[Publications] T.Murakami: "Role of Surface Layers of Natural and Artificial Cartilage in Thin Film Lubrication" Proc 25th Leeds-Lyon Symp on Tribology. (印刷中). (1999)

[Publications] 大月伸男: "生体膝関節の3時元CGによる形状解析" 日本臨床バイオメカニクス学会誌. (印刷中). (1999)

村上輝夫九州大学, 工学部, 教授 (90091347)