膝関節の衝撃力伝達挙動と衝動吸収能について

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膝関節の衝撃の伝達挙動と衝撃吸収能を明らかにするために,自製した落錘式衝撃試験機を用いて新鮮屍体膝の衝撃負荷実験を行った。膝関節は正常の状態から関節の構成要素を順に除去し,最後に人工関節で置換することで剛性の異なる4ステージを作製した。各ステージについて試料の入力端と出力端に設置したロードセルにより衝撃力を計測し,入出力の衝撃波形とそのピーク値の比較を行った。衝撃ピーク値は4ステージ間の比較で剛性が高くなるに従い入出力側とも大きくなったが,各ステージの入力側と出力側の比較ではいずれの場合もそのピーク値は出力側の方が大きくなり,入力された衝撃力が膝関節で吸収され出力側に小さく現れることはなかった。従って入力側と出力側の衝撃力の比較では,衝撃吸収は生じていなかった。しかし剛性が高い場合と低い場合の入力側の衝撃波形を比較してみると,剛性が高い場合には衝撃波の作用時間は短く,そのピーク値は大きかったが,剛性が低くなると逆に作用時間は長く, ピーク値は小さくなった。すなわち剛性が低い場合には負荷された衝撃は軟らかい要素が変形することによりゆっくりと伝達され,入力される衝撃力自体が小さくなり,衝撃は緩和されると考えられた。
神戸大学の論文

膝関節の衝撃力伝達挙動と衝動吸収能について

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