Strain gaugeを用いた人工股関節stemの応力解析
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概要
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人工股関節骨頭Stemの材料力学的強度を検索するため,strain gaugeを用いた圧縮試験を行った。使用した骨頭stemは, a) Charnley, straight narrow stem, b) Charnley, straight narrow stem, round back, c) Harris HD2, short neck, medium stem, d) Trapezoidal-28,short neck, small stem,の4種類である。これらの骨頭stemに対し骨頭頸部に4枚,stemに12枚,計16枚の東京測器製FLA-2-11 strain gaugeを貼付した。これに骨頭中心とstem先端とが荷重軸と一致するように特殊な治具を作成し,島津製作所製REH 10TV万能試験機にて50,100,200kgの圧縮試験を各3回づつ行い,東京測器製strain meter TS-1Bを用いて各strain gauge貼付位置における歪みを計測した。次にこれらの歪みに弾性係数を乗ずることにより応力を算定した。各stemとも,主として骨頭内側にはcompression force,外側にはtensile forceがはたらき,stem前後面には,あまり大きな応力は生じなかった。また最大応力出現部位は,Harris HD2を除きstem中下内側に認められた。Charnley, straight narrow stemではその値が200kg加重時で27kg/mm^2であるのに対し,新型のCharnley, round backでは21.2kg/mm^2と小さくなり,より強度が増していると考えられた。またHarris HD2は今回測定した4種類の人工股関節中stemの応力が最小であった。Trapezoidal-28はstemが比較的細いため,最大応力も30.8kg/mm^2と大きなものとなった。次に今回の実験結果と比較する自的で,応力の理論的解析を試み,両者にほぼ一致が認められた。
- 千葉大学の論文
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