粘弾性材料に対する動的インデンテーション試験法の理論および実験解析

粘弹性材料动态压痕测试方法理论与实验分析

• 批准号: 18J22262
• 负责人: 森 隆裕
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22262/
• 关键词: ホプキンソン棒法; 衝撃試験; 関節軟骨; 力学的特性評価; 変形性関節症

日本の高齢化社会において，高齢者の生活の質を極めて阻害する変形性関節症の主たる発生原因は関節軟骨の変性および摩耗である．関節軟骨は組成の大部分を水分が占めており，粘弾性特性を有している．また，関節軟骨の働きとして，関節に加わる衝撃を緩和する役割を持つと言われている．そのため，ひずみ速度に伴う力学的特性の変化を同定する必要性があるが，関節軟骨などの生体組織の動的な力学的特性を評価する手法は確立されていない．研究目的は，関節軟骨などの生体組織を対象とした動的な力学的特性の評価手法を確立することである．本研究ではホプキンソン棒法(Split-Hopkinson pressure bar : SHPB)を用いた動的試験について，一次元波動伝ぱ理論に基づいた衝撃応答解析および実験的解析手法の確立を行い，関節軟骨の力学的特性を評価した．初年次の研究では、機械的インピーダンスの低い関節軟骨に対して高精度の応力―ひずみ関係が測定可能なホプキンソン棒衝撃圧縮試験法（SHPB法）を開発した。2年目はこのSHPB法により、ウシ関節軟骨を対象とした実験を行って、正常軟骨と変性軟骨（酵素処理によるOA模擬軟骨）の動特性の差異について調べ、変性軟骨では正常軟骨に比較して弾性率が顕著に低下することを明らかにした。3年目（最終年度）は、準静的圧縮試験を追加実施して広範囲のひずみ速度における正常および変性軟骨の弾性率を測定、両者のひずみ速度依存性を明らかにするとともに染色法によって調べた軟骨のコラーゲン繊維組織構造変化と関係づけている。そして、変性軟骨では骨格機能を担うコラーゲン繊維組織のネットワーク構造の破綻が弾性率の低下を招くとの結論を得ている。

The quality of life of Japanese high-rise society is extremely harmful. The main cause of the development of arthrosis is the degeneration and wear of articular cartilage. Articular cartilage is composed of most of the water content and has viscous properties. The joint cartilage is soft and smooth. The joint cartilage is soft and smooth. It is necessary to determine the mechanical characteristics of articular cartilage and its dynamic tissues by means of the evaluation method. Objective: To establish an evaluation method for the mechanical properties of articular cartilage. In this study, the split-Hopkinson pressure bar (SHPB) method was used to evaluate the mechanical properties of articular cartilage. In the past few years, the research on mechanical and mechanical properties of low and medium articular cartilage has been carried out with high precision. The relationship between mechanical and mechanical properties has been determined by the impact compression test (SHPB method). The difference of dynamic characteristics between normal cartilage and variant cartilage (OA imitation cartilage treated with enzyme) was studied by SHPB method in 2 years. 3 years (final year), accurate compression test, measurement of normal and variable cartilage rate, staining method, adjustment of cartilage tissue structure The results show that the function of cartilage is very important, and the structure of cartilage is very weak.

项目成果

変形性膝関節症初期変化のX線前後画像についての定量的縦断検討

膝骨关节炎早期变化前后X线图像的定量纵向研究

• 发表时间: 2020
• 期刊: 臨床バイオメカニクス
• 作者: 富山皓生;山田典靖;村澤剛;森隆裕，古賀良生，望月友晴，古賀寛，小林公一，大森豪，田邊裕治
• 通讯作者: 森隆裕，古賀良生，望月友晴，古賀寛，小林公一，大森豪，田邊裕治

膝前後X線画像における変形性膝関節症進行度の定量的評価 Ⅱ）疫学調査への応用と縦断解析

利用膝关节前后位X射线图像定量评估膝骨关节炎进展II)在流行病学研究和纵向分析中的应用

• 发表时间: 2020
• 作者: 森隆裕;坂上勇太;森清友亮;古賀良生;望月友晴;古賀寛;大森豪;小林公一;田邊裕治
• 通讯作者: 田邊裕治

変形性膝関節症の立位膝X線画像における大腿骨・脛骨間の相対的回旋変化の縦断的評価

膝骨关节炎站立膝关节X线图像中股骨和胫骨相对旋转变化的纵向评估

• 发表时间: 2019
• 期刊: 臨床バイオメカニクス
• 作者: 森 隆裕;古賀 良生;望月 友晴;古賀 寛;小林 公一;大森 豪;田邊 裕治;森隆裕，古賀良生，大森豪，望月友晴，古賀寛，小林公一，プラムディタ ジョナス アディティヤ，田邊裕治
• 通讯作者: 森隆裕，古賀良生，大森豪，望月友晴，古賀寛，小林公一，プラムディタ ジョナス アディティヤ，田邊裕治

膝前後X線画像における変形性膝関節症進行度の定量的評価 Ⅰ）評価手法の開発と妥当性の検討

利用膝关节前后位X射线图像定量评估膝骨关节炎的进展Ⅰ)评估方法的开发和有效性检验

• 发表时间: 2020
• 作者: 森隆裕;坂上勇太;森清友亮;古賀良生;望月友晴;古賀寛;大森豪;小林公一;田邊裕治
• 通讯作者: 田邊裕治