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人工関節の設計方法およびそれにより製作された人工関節構造 新技術説明会

シーズコード S090000687
掲載日 2009年9月14日
研究者
  • 木原 洋介
技術名称 人工関節の設計方法およびそれにより製作された人工関節構造 新技術説明会
技術概要 関節の機能的状態は、運動様式、関節表面の形状、そして静的支持要素の3者を独立変数として、各々の相補的関係で決定されるものと考える。すなわち、関節の解剖学的形状と運動様式との関係を理解するために、この3者を連立させて解析できる理論を考え、ベクトル解析と幾何学を用いて数式化する。さらに、静的支持要素の力学的活性率をactive rateと定義して加味し、より詳細な関節の接触面の形状を設計する。すなわち、関節の機能状態を運動時の力学的状態N、運動様式を運動の方向D、静的支持要素を軟部支持組織S、関節表面の形状をそれぞれ含む骨および軟骨組織Mに置き換え、N=F(M,S,D)の関係に表せると仮定する。そして、N、D、S、M、の本質的要素を次のように対応させる。複数の静的支持要素付着部座標sを運動中心にして、骨および軟骨内の質点mが任意の方向に回転dするとき、得られる関節表面上の点のまわりのモーメントnは、n=f(m,s、d)で力学状態を表し得る。次に、初期条件を定めて、constant(1)=f(m,s、d)、constant(2)=f(m,s)と順次、元を減らせ目的の数式を求める。
展開可能なシーズ 利用者である個体の静的支持要素の状態に適合した最適の挙動が可能な人工関節と、義肢用関節、ロボットジョイントおよび産業器械用ジョイントの設計方法を提供する。
互いに3次元的な複合運動をなす骨材の端部間に単関節接触面を形成する関節部における靱帯等の静的支持要素が、解剖学的に正常状態とは異なる構成をした病的関節、または手術的侵襲で静的支持要素の構造、さらには運動方向が欠如あるいは変化した関節部に対しても、利用者個体の静的支持要素に適応させた本来の最適な運動様式による挙動が可能な人工関節の設計が可能となる。
用途利用分野 人工関節、義肢の関節、ロボットジョイント

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