人工関節材料のトライボ特性に及ぼす生体環境因子及び力学因子の影響の統一的評価

生物环境因素和力学因素对人工关节材料摩擦性能影响的统一评价

基本信息

批准号：
09750170
负责人：
澤江義則
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は人工関節材料のトライボ特性に影響を及ぼす力学因子として,接触面圧と共に材料表面に生じる滑り運動の方向性に着目し,これらの影響を評価することが可能な摩擦・摩耗試験機の製作,及びその試験機を用いた力学因子の影響の実験的評価を行った.試作したピン・オン・ディスク型摩擦・摩耗試験機では,ディスク試験片を取り付けた液漕の両端をリニアガイドで保持し,液漕基部に設けたクランク機構によってこれを駆動することにより,ディスク試験片が負荷アームに固定されたUHMWPEピン試験片を中心とした公転運動を行う.これによりピン/ディスク間に生じる滑り運動の方向を,UHMWPEビン表面に対して連続的に変化させることが可能である.制作した試験機により得られたUHMWPEピンの比摩耗量は,接触面圧5MPaにおいて2.0×10^<-7>mm^3/Nmとなり,従来の一方向滑り摩耗試験での結果(10^<-8>mm^3/Nm程度)と比較し,より生体内で観察される値(10^<-6>mm^3/Nm)に近いものとなった.またAFMによるUHMWPE摩耗表面の微視的構造観察では,一方向滑り試験後に見られる方向性を持った摩耗パターンに変わり,フィブリル上の形態が認められた.これらの結果は滑り運動の多方向性という力学因子が,生体内におけるUHMWPEの摩耗機構に対し大きな影響を持つことを示すものと思われる.また,蒸留水を潤滑液とした場合と比較し,牛血清を潤滑液とすることにより,UHMWPEの摩耗が増加することが定量的に確認された.実験後のUHMWPE表面のXPS分析の結果から,血清中の蛋白に起因すると思われる窒素及び硫黄がポリエチレン表面に取り込まれ,同時に酸素含有量が増加していることが確認されたことから,蛋白質等の生体環境因子とポリエチレン分子間に相互作用が存在し,結果として酸化が促進され,物性の低下と摩耗の増加を招いたものと考察される.

今年，我们专注于在材料表面发生滑动运动以及接触表面压力以及影响人造关节材料的底环特性的机械因素，并对摩擦和磨损测试人员的效果进行了实验评估，这些因素可以评估这些效果，并使用protiest frifice friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction friction frife the protiks frife the-nim protiest frife the-nim-nist型固定型磨合，并将其混合使用。附着的标本由线性指南持有，并驱动液体储罐底部提供的曲柄机构。磁盘样品围绕固定在载荷臂的UHMWPE引脚样品旋转。这允许相对于UHMWPE箱的表面连续变化，从而使销钉和圆盘之间的滑动运动的方向连续变化。在5MPa的接触表面压力下，生产的测试仪获得的特异性磨损量为2.0 x 10^<-7> mm^3/nm，传统的单向滑动磨损测试的结果（大约10^<-8> 8> 8> mm^3/nm）的结果接近vivo（10^<-6> 6> mmMMMMMMMMMMMM）。此外，AFM对UHMWPE磨损表面的微观结构观察改变了单向滑动测试后看到的方向磨损模式，观察到了原纤维上的形态。这些结果表明，滑动运动的多向动态因子对体内UHMWPE的磨损机制具有重大影响。此外，与蒸馏水作为润滑剂相比。已定量证实，使用牛血清作为润滑剂，增加了UHMWPE的磨损。实验后对UHMWPE表面的XPS分析结果证实，被认为归因于血清中蛋白质的氮和硫被纳入聚乙烯表面，同时增加了氧气含量，并且在诸如蛋白质的生物学环境因素之间相互作用，氧气含量增加了，氧气的相互作用是蛋白质和蛋白质之间的相互作用。特性和磨损的增加。