名古屋大学 大学院工学研究科 機械システム工学専攻/機械・航空宇宙工学科 バイオメカニクス研究室へようこそ!

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骨のバイオメカニクスに関する研究(荷重支持構造物の自発的創成)

 骨の内部には細い柱のような構造が観察されます.これを骨梁とよびますが,この配向方向は先端に等分布荷重を受ける梁の内部の主応力方向に一致していることが多く観察されることから,骨は最小の材料で最大の強度を持つようにできているのではないかと言うことが古くから指摘されています(図1‐1).また,骨は常に力学環境に適応するように内部構造や外部形状を動的に変化させているとも考えられています.従って,機械工学的には骨は,自らに加わる力学刺激を感知して,その構造を常に最適に保っている動的最適構造物であると考えることができます.本研究では幼弱な骨を様々な力学環境下で培養することで人工的にその環境に適合した最適な構造を誘導することを目的としています.

大腿骨内の骨梁図(左)と先端に等分布荷重を受けたときの最適構造を計算した結果(右)