인간의 활동에 영향을 주는 척추 질환은 매우 흔한 질환 중 하나이다. 이러한 척추 질환을 해결하기 위한 수술요법으로는 융합술이 광범위하게 시술되고 있으나 융합술은 척추부의 운동 및 motion의 제한으로 인해 인접 척추부의 추가적인 퇴행화를 유발 시키는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 퇴행화의 해결을 위하여 관절운동을 가능하게 하는 인공 디스크 치환술이 임상에 적용되고 있다. 인공 디스크에는 대표적으로 inlay용 초고분자량 폴리에틸렌과 upper plate용 코발트-크롬 합금으로 구성되어 있다. Motion을 통한 퇴행화의 문제점을 해결하였으나, 기존에 인공고관절과 인공슬관절에서 대두되었던 마모에 의한 골용해 문제점이 인공디스크에서도 발생하는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 마모는 접촉면에서의 윤활상태, 접촉하중 및 ...
인간의 활동에 영향을 주는 척추 질환은 매우 흔한 질환 중 하나이다. 이러한 척추 질환을 해결하기 위한 수술요법으로는 융합술이 광범위하게 시술되고 있으나 융합술은 척추부의 운동 및 motion의 제한으로 인해 인접 척추부의 추가적인 퇴행화를 유발 시키는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 퇴행화의 해결을 위하여 관절운동을 가능하게 하는 인공 디스크 치환술이 임상에 적용되고 있다. 인공 디스크에는 대표적으로 inlay용 초고분자량 폴리에틸렌과 upper plate용 코발트-크롬 합금으로 구성되어 있다. Motion을 통한 퇴행화의 문제점을 해결하였으나, 기존에 인공고관절과 인공슬관절에서 대두되었던 마모에 의한 골용해 문제점이 인공디스크에서도 발생하는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 마모는 접촉면에서의 윤활상태, 접촉하중 및 표면 거칠기에 따라 영향을 받으며, 재료의 크리프에 의한 변형도 마모에 영향을 줄 수 있다. 이미 인공 고관절 및 슬관전의 경우, 마찰과 마모에 관련된 많은 연구가 보고 되어 왔지만, 현재까지 인공디스크에 맞는 하중조건, 운동반경 및 윤활상태 하에서의 마찰 및 마모에 대한 기본 연구가 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 인공 디스크의 upper plate용 재료로 사용되는 코발트-크롬 합금에 대한 inlay용 재료로 사용되는 초고분자량폴리에틸렌의 마찰 및 마모 특성을 인공디스크에 적용되는 하중조건, 운동반경 및 윤활상태에서의 실험을 실시하였으며, 초고분자량폴리에틸렌에 대하여 dynamic compression과 마찰력을 고려한 크리프 실험을 실시하여 물성에 대한 특성을 평가하였다. 초고분자량폴리에틸렌과 코발트-크롬 합금을 각각 핀과 디스크 형태로 가공한 후, pin-on-disc 타입의 마찰 시험기로 반복회전운동을 실시하여 마찰계수를 측정하였다. 윤활실험을 위하여Bovine과 sodium alzide 용액을 섞어 소혈청 윤활액을 제조하였다. 윤활 조건은 건조, 완전윤활 및 희박윤활 조건들에 대해서, 각각 5, 10, 20, 40, 60, 및 80MPa의 6가지 하중에 대해서 실험을 실시하였다. 실험 후, 측정된 마찰계수는 모든 윤활조건에 대해서 하중이 증가함에 따라 마찰계수가 감소하였다. 완전윤활과 희박윤활은 비슷한 범위를 가졌으며, 건조에 비해서 낮게 나타났다. 초고분자량폴리에틸렌과 코발트-크롬 합금을 각각 핀과 디스크 형태로 가공한 후, pin-on-disc 타입의 마모 시험기를 이용하여 직선왕복운동을 실시하여 마모량을 측정하였다. 윤활실험을 위하여Bovine과 sodium alzide 용액을 섞어 소혈청 윤활액을 제조하였다. 완전윤활 상태에서 각각 5, 10, 20, 40, 60, 및 80MPa의 6가지 하중에 대해서 실험을 실시하였다. 실험 후, 측정된 마모량은 하중과 슬라이딩거리가 증가함에 따라 마모량이 선형적으로 증가하였다. 임상적 환경의 특성상, 크리프 실험은 dynamic compression과 마찰력이 고려된 조건에서 실험을 실시하였다. 초고분자량폴리에틸렌을 블록 형태로 가공 후, MTS858 장비를 이용하여 dynamic compressive 크리프 실험을 실시하였다. 30。C에서 최대 하중 10, 20, 40 및 60MPa에 대해서 각각 1, 2, 4 및 6MPa의 최소 하중을 사인파 형태로 가하였다. 실험 후, 측정된 크리프의 양은 하중과 마찰계수가 증가함에 따라 각각 증가하였다.
인간의 활동에 영향을 주는 척추 질환은 매우 흔한 질환 중 하나이다. 이러한 척추 질환을 해결하기 위한 수술요법으로는 융합술이 광범위하게 시술되고 있으나 융합술은 척추부의 운동 및 motion의 제한으로 인해 인접 척추부의 추가적인 퇴행화를 유발 시키는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 퇴행화의 해결을 위하여 관절운동을 가능하게 하는 인공 디스크 치환술이 임상에 적용되고 있다. 인공 디스크에는 대표적으로 inlay용 초고분자량 폴리에틸렌과 upper plate용 코발트-크롬 합금으로 구성되어 있다. Motion을 통한 퇴행화의 문제점을 해결하였으나, 기존에 인공고관절과 인공슬관절에서 대두되었던 마모에 의한 골용해 문제점이 인공디스크에서도 발생하는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 마모는 접촉면에서의 윤활상태, 접촉하중 및 표면 거칠기에 따라 영향을 받으며, 재료의 크리프에 의한 변형도 마모에 영향을 줄 수 있다. 이미 인공 고관절 및 슬관전의 경우, 마찰과 마모에 관련된 많은 연구가 보고 되어 왔지만, 현재까지 인공디스크에 맞는 하중조건, 운동반경 및 윤활상태 하에서의 마찰 및 마모에 대한 기본 연구가 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 인공 디스크의 upper plate용 재료로 사용되는 코발트-크롬 합금에 대한 inlay용 재료로 사용되는 초고분자량폴리에틸렌의 마찰 및 마모 특성을 인공디스크에 적용되는 하중조건, 운동반경 및 윤활상태에서의 실험을 실시하였으며, 초고분자량폴리에틸렌에 대하여 dynamic compression과 마찰력을 고려한 크리프 실험을 실시하여 물성에 대한 특성을 평가하였다. 초고분자량폴리에틸렌과 코발트-크롬 합금을 각각 핀과 디스크 형태로 가공한 후, pin-on-disc 타입의 마찰 시험기로 반복회전운동을 실시하여 마찰계수를 측정하였다. 윤활실험을 위하여Bovine과 sodium alzide 용액을 섞어 소혈청 윤활액을 제조하였다. 윤활 조건은 건조, 완전윤활 및 희박윤활 조건들에 대해서, 각각 5, 10, 20, 40, 60, 및 80MPa의 6가지 하중에 대해서 실험을 실시하였다. 실험 후, 측정된 마찰계수는 모든 윤활조건에 대해서 하중이 증가함에 따라 마찰계수가 감소하였다. 완전윤활과 희박윤활은 비슷한 범위를 가졌으며, 건조에 비해서 낮게 나타났다. 초고분자량폴리에틸렌과 코발트-크롬 합금을 각각 핀과 디스크 형태로 가공한 후, pin-on-disc 타입의 마모 시험기를 이용하여 직선왕복운동을 실시하여 마모량을 측정하였다. 윤활실험을 위하여Bovine과 sodium alzide 용액을 섞어 소혈청 윤활액을 제조하였다. 완전윤활 상태에서 각각 5, 10, 20, 40, 60, 및 80MPa의 6가지 하중에 대해서 실험을 실시하였다. 실험 후, 측정된 마모량은 하중과 슬라이딩거리가 증가함에 따라 마모량이 선형적으로 증가하였다. 임상적 환경의 특성상, 크리프 실험은 dynamic compression과 마찰력이 고려된 조건에서 실험을 실시하였다. 초고분자량폴리에틸렌을 블록 형태로 가공 후, MTS858 장비를 이용하여 dynamic compressive 크리프 실험을 실시하였다. 30。C에서 최대 하중 10, 20, 40 및 60MPa에 대해서 각각 1, 2, 4 및 6MPa의 최소 하중을 사인파 형태로 가하였다. 실험 후, 측정된 크리프의 양은 하중과 마찰계수가 증가함에 따라 각각 증가하였다.
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