A kinemartic model of hierarchy structure between a bulk ligament and fascicles

Journal of the Society of Biomechanisms Pub Date : 2005-11-01 DOI:10.3951/SOBIM.29.227

Sazaki Syoko, 祥子佐崎, 俊二廣川, Hirokawa Shunji

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Abstract

工業用複合材料が主要強度材である繊維と母材の中間的強度を示すのに対し，生体複合材である腱・靭帯では主要強度材である線維束よりも靭帯複合体の力学強度が高くなり，工業材料とは逆の現象を示す．本研究では，生体軟組織の階層構造を考慮しつつ，靭帯を線維束の集合体とみなした二種類の靭帯力学モデルを構築し，上記逆転現象のメカニズムの解明を試みた．モデルには，実験結果を基に線維束の力学的不均一性や線維束・間質物質間の干渉力を表す要素を含めた．最初のモデルは線維束と靭帯の伸びだけを扱った一次元離散モデルであり，靭帯の応力－ひずみ特性に見られるつま先領域，線形領域，破断領域を区別しつつモデルを構成した．第二のモデルは超弾性体の二次元連続体モデルであり，靭帯固有の特性である有限変形，非圧縮性の条件を導入した．シミュレーション解析の結果，両モデル共に，上記逆転現象を再現し得ることを確認した．

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