極低摩擦・極低摩耗生体関節に学ぶ多モード自律潤滑機構の解明

从超低摩擦和超低磨损生物关节中阐明多模式自主润滑机制

基本信息

  • 批准号:
    21246029
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2009 至 2011
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

生体関節は、定常歩行運動時にはマイクロレベルを含む弾性流体潤滑により低摩擦・低摩耗を維持し、摩擦増大や表面損傷の発生をもたらす局所的接触が発生しうる薄膜潤滑の場合には、巧みな多種のモードの潤滑機構を有することにより極低摩擦・極低摩耗を実現している。このような潤滑機構は、多モード適応潤滑機構と称されているが、詳細については未解明な点も多い。そこで、本研究では、軟骨表面の複雑な構造の実態を各種の手法で明確化するとともに、極性分子の吸着挙動と水和潤滑効果の相互関係と協調的潤滑機能への寄与を探求した。成果の概要を略述する。1.水和潤滑に対する生体関節軟骨摩擦面吸着膜形成の影響の解明:除荷・再負荷摩擦試験により軟骨表面水和回復と関節液成分吸着膜の強調作用を明確化できた。2.生体関節軟骨と軟骨細胞の変形・摩擦挙動の実測と数値解析:固液二相体としての関節軟骨の可視化圧縮試験と圧縮及び往復動状態の有限要素解析により、モデル化を可能とするとともに,深さ依存弾性特性・透過の圧密特性・線維スプリング効果などの重要性を把握できた。3.軟骨細胞・滑膜細胞への摩擦刺激・力覚応答試験:圧縮刺激に対する軟骨細胞の応答を明確化した。滑膜組織からの滑膜細胞の単離と培養を可能とし、培養組織の評価を行った。4.軟骨模擬材料および軟骨のマイクロトライボ試験:ポリビニルアルコールハイドロゲル模擬軟骨と関節軟骨の比較試験により、ナノ構造特性の相違の影響を明らかにし、低摩擦化への指針を得た。5.マイクロ血流センサによる軟骨部流動現象の非侵襲計測:標準材料や軟骨におけるシグナルの計測を行い、計測手法の基盤を構築し、酵素処理などの影響を調査した。上述成果について統合的に評価を行うことにより、生体の巧みな多モード自律潤滑機構の未解明部分の複数事象を明らかにできた。
In the case of thin film lubrication, a variety of lubrication mechanisms are used to maintain low friction and low friction, increase friction, and cause surface damage during steady-state motion of biological joints. The lubrication mechanism is not suitable for many kinds of lubrication mechanisms. In this study, the structure of cartilage surface was clarified by various methods, and the relationship between adsorption, water and lubrication of polar molecules was explored. A summary of the results is provided. 1. The Effect of Water and Lubrication on the Formation of Sorption Film on the Friction Surface of Articular Cartilage in Vivo: The Effect of Water and Lubrication on the Sorption Film of Articular Fluid Components on the Surface of Articular Cartilage in Unloading and Reloading Friction Test 2. Numerical analysis of the actual measurement of the shape and friction of articular cartilage and chondrocytes in vivo: finite element analysis of the visualization of the compression and compression of articular cartilage in solid-liquid phase and the reciprocating state. 3. The friction stimulation and stress response of chondrocytes and synoviocytes: the response of chondrocytes to compression stimulation is clarified. Synovial tissue culture and evaluation of synovial cells 4. Cartilage-simulating materials and cartilage test: comparative test of artificial cartilage and articular cartilage, and comparative test of structural characteristics of artificial cartilage and articular cartilage 5. Non-invasive measurement of cartilage flow phenomenon: investigation of measurement of standard materials, cartilage flow, measurement methods, substrate construction, enzyme treatment The above results are related to the evaluation of the integration of multiple events in the unexplained part of the organism's self-lubricating mechanism

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
低摩擦・低摩耗生体関節を規範にしたナノ・マイクロ機能設計
基于低摩擦、低磨损生物关节的纳米/微米功能设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Araki;H.Nozawa;Y.Takagi;A.Takeda;K.Kagawa;T.Yamaguchi;Y.Nanishi;村上輝夫
  • 通讯作者:
    村上輝夫
ヒアルロン酸・蛋白質複合吸着膜を有するハイブリッド型人工軟骨の摩擦特性
透明质酸/蛋白质复合吸附膜杂化人工软骨的摩擦性能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中嶋和弘;ほか
  • 通讯作者:
    ほか
関節液中のリン脂質成分が人工軟骨候補材料の摩擦・摩耗挙動に与える影響
滑液中磷脂成分对候选人工软骨材料摩擦磨损行为的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    鎗光清道;ほか
  • 通讯作者:
    ほか
生体関節軟骨の摩擦特性に及ぼす変形挙動の影響
变形行为对生物关节软骨摩擦性能的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    鎗光清道;ほか
  • 通讯作者:
    ほか
Analysis of biphasic lubrication of articular cartilage loaded by cylindrical indenter
  • DOI:
    10.1016/j.triboint.2011.03.016
  • 发表时间:
    2012-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    N. Sakai;Y. Hagihara;T. Furusawa;Natsuko Hosoda;Y. Sawae;T. Murakami
  • 通讯作者:
    N. Sakai;Y. Hagihara;T. Furusawa;Natsuko Hosoda;Y. Sawae;T. Murakami
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  • 影响因子:
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    村上 輝夫
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中嶋和弘;澤江義則;村上 輝夫
  • 通讯作者:
    村上 輝夫
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