2001 Fiscal Year Annual Research Report

摺動面潤滑液曝露時間を考慮した人工関節最適設計

Research Project

Project/Area Number	12780644
Research Institution	Oita University
Principal Investigator	中西義孝大分大学, 工学部, 講師 (90304740)
Keywords	人工関節 / 潤滑液曝露時間 / 摩耗 / 潤滑 / ポリエチレン / Co-Cr-Mo合金 / セラミックス / トライボロジー
Research Abstract	摺動面潤滑液曝露時間が人工関節設計用パラメータとして非常に有効であることが証明され,これを用いた設計案を例示することができた.人工関節の摩耗は潤滑状態と深い関連があり,潤滑状態は二つの摺動面の接触面圧と滑り速度により決定されるという一般的見解にインパクトを与えることができた.設計パラメータはHard-on-PolymerとHard-on-Hard人工関節両方に適用できた.平成13年度の新たな具体的成果は以下め通りである. 1.Hard-on-Polymer人工関節の代表例として超高分子量ポリエチレンとアルミナセラミックスまたはCo-Cr-Mo合金の摩耗試験を行った.両材料とも曝露時間が長いとポリエチレンの比摩耗量は一定値を示すが,曝露時間が短くなるに従い比摩耗量が増大した.比摩耗量は同じ表面粗さでもセラミックスの方が低値であり,この原因として粗さ形状の影響を提案した.,接触面圧が20.0MPa程度に上昇すると,境界潤滑膜の破断・形成不全→ポリエチレン凝着物の形成→ポリエチレン移着膜形成,という新たな低摩耗化機構が発現することが実験的に明らかとなった. 2.Hard-on-Hard人工関節の代表例としてCo-Cr-Mo合金同士の摩耗試験を行った.全体的には曝露時間を短縮すると比摩耗量が増大した.これは,耐摩耗性を示す摺動面金属酸化膜が摩擦により損傷した場合,その修復に潤滑液中の溶存酸素を必要とするためと考えられた.しかし一方で,生体内程度の溶存酸素濃度の低下は摩耗を低下させるという事実が明らかとなった.この現象の説明として,酸素濃度の低下は摺動面同士の凝着部の増大をもたらし,高摩擦による金属組織の微細化や加工硬化が発現したためと考えられた.

Research Products

(10 results)

All Other

All Publications (10 results)

[Publications] 中西義孝: "静磁場によるMetal-on-Metal人工関節の低摩耗化の試み"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 427-430 (2001)
[Publications] 中西義孝: "潤滑液曝露時間によるUHMWPE摩耗特性の変化"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 141-144 (2001)
[Publications] 村上輝夫: "ヒアルロン酸溶液潤滑下の軟質材の始動摩擦特性に及ぼす電場の効果"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 431-435 (2001)
[Publications] Y.Nakanishi: "Influence of Exposed Bearing Surface to Lubricant on UHMWPE Wear in Joint Prostheses"Proceedings of International Tribology Conference NAGASAKI. 2. 1533-1536 (2001)
[Publications] Y.NAKANISHI: "Time of Exposure to Lubricating Liquid for Predicting Wear of UHMWPE in Joint Prostheses"Proceedings of 13th International Colloquium Tribology, Lubricants, Materials and Engineering(Ed. W. J. Bartz). 3. 2417-2420 (2001)
[Publications] Y.Nakanishi: "Time of Exposurer to Lubricating Liquid for Predicting Wear of UHMWPE in Joint Prostheses"Journal of Synthetic Lubrication. (in press). (2002)
[Publications] 益田泰輔: "磁場によるMeta1-on-Meta1(Co-Cr-Mo合金)人工股関節の耐用年数延長"ライフサポート学会誌. (印刷中). (2002)
[Publications] 中西義孝: "インテリジェント歩行器の開発"日経サイエンス. 31.11. 77-77 (2001)
[Publications] 中西義孝: "閉鎖生態系生命維持システム(CELSS)を想定した植物栽培に関する実験的考察(第3報,減圧・炭酸ガス施肥・オーキシン散布の影響)"日本機会学会誌C編. 67.663. 3669-3675 (2001)
[Publications] 中西義孝: "車いすの改良による段差・スロープ・片流れ路面での操作性の変化"ライフサポート学会誌. (印刷中). (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

摺動面潤滑液曝露時間を考慮した人工関節最適設計

Principal Investigator

中西 義孝 大分大学, 工学部, 講師 (90304740)

Research Products

[Publications] 中西 義孝: "静磁場によるMetal-on-Metal人工関節の低摩耗化の試み"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 427-430 (2001)

[Publications] 中西 義孝: "潤滑液曝露時間によるUHMWPE摩耗特性の変化"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 141-144 (2001)

[Publications] 村上 輝夫: "ヒアルロン酸溶液潤滑下の軟質材の始動摩擦特性に及ぼす電場の効果"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 431-435 (2001)

[Publications] Y.Nakanishi: "Influence of Exposed Bearing Surface to Lubricant on UHMWPE Wear in Joint Prostheses"Proceedings of International Tribology Conference NAGASAKI. 2. 1533-1536 (2001)

[Publications] Y.NAKANISHI: "Time of Exposure to Lubricating Liquid for Predicting Wear of UHMWPE in Joint Prostheses"Proceedings of 13th International Colloquium Tribology, Lubricants, Materials and Engineering(Ed. W. J. Bartz). 3. 2417-2420 (2001)

[Publications] Y.Nakanishi: "Time of Exposurer to Lubricating Liquid for Predicting Wear of UHMWPE in Joint Prostheses"Journal of Synthetic Lubrication. (in press). (2002)

[Publications] 益田 泰輔: "磁場によるMeta1-on-Meta1(Co-Cr-Mo合金)人工股関節の耐用年数延長"ライフサポート学会誌. (印刷中). (2002)

[Publications] 中西 義孝: "インテリジェント歩行器の開発"日経サイエンス. 31.11. 77-77 (2001)

[Publications] 中西 義孝: "閉鎖生態系生命維持システム(CELSS)を想定した植物栽培に関する実験的考察(第3報,減圧・炭酸ガス施肥・オーキシン散布の影響)"日本機会学会誌C編. 67.663. 3669-3675 (2001)

[Publications] 中西 義孝: "車いすの改良による段差・スロープ・片流れ路面での操作性の変化"ライフサポート学会誌. (印刷中). (2001)

中西義孝大分大学, 工学部, 講師 (90304740)

[Publications] 中西義孝: "静磁場によるMetal-on-Metal人工関節の低摩耗化の試み"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 427-430 (2001)

[Publications] 中西義孝: "潤滑液曝露時間によるUHMWPE摩耗特性の変化"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 141-144 (2001)

[Publications] 村上輝夫: "ヒアルロン酸溶液潤滑下の軟質材の始動摩擦特性に及ぼす電場の効果"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 23. 431-435 (2001)

[Publications] 益田泰輔: "磁場によるMeta1-on-Meta1(Co-Cr-Mo合金)人工股関節の耐用年数延長"ライフサポート学会誌. (印刷中). (2002)

[Publications] 中西義孝: "インテリジェント歩行器の開発"日経サイエンス. 31.11. 77-77 (2001)

[Publications] 中西義孝: "閉鎖生態系生命維持システム(CELSS)を想定した植物栽培に関する実験的考察(第3報,減圧・炭酸ガス施肥・オーキシン散布の影響)"日本機会学会誌C編. 67.663. 3669-3675 (2001)

[Publications] 中西義孝: "車いすの改良による段差・スロープ・片流れ路面での操作性の変化"ライフサポート学会誌. (印刷中). (2001)