皮膚、軟部組織、骨格を有するダミーによる、変形が褥瘡の悪化に係るメカニズムの解明
Project/Area Number |
19H04508
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
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Research Institution | National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities |
Principal Investigator |
新妻 淳子 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 運動機能系障害研究部, 研究員 (60360682)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花房 昭彦 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10547839)
小田 悠加 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (30784508)
外山 滋 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 障害工学研究部, 研究室長 (50360681)
三ツ本 敦子 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 義肢装具技術研究部, 義肢装具士 (50723780)
中山 剛 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 障害工学研究部, 研究室長 (90370874)
高嶋 孝倫 長野保健医療大学, 地域保健医療研究センター, 教授 (00425654)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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Keywords | 皮膚、軟部組織、骨格を備えた、柔らかい臀部ダミー / 剪断力、応力を計測するセンサー / 応力解析用モデル / 人体破壊のメカニズム / 褥瘡リスク評価法の確立 / 柔らかい臀部ダミー / 生体組織変形 / 剪断応力 / 圧縮応力 / 褥瘡 / 柔かい臀部ダミー / 軟らかい臀部ダミー |
Outline of Research at the Start |
①臀部ダミーの皮膚、脂肪層、筋肉層、骨の境界面あるいは内部に荷重と剪断力を計測するセンサを留置する。 ②臀部ダミーを褥瘡発生が懸念されるような条件下におき、圧縮応力/剪断応力を定量化し、生体組織に生じる変形を計測する。 ③過酷な条件下に加えて、多様な介入物が関与した条件(クッションの有無と差異、座位姿勢の変化等)を設定し、圧縮応力/剪断応力を定量化し,生体組織に生じる変形を計測する。 以上の研究によって、圧縮応力やズレを生じる剪断力による、組織の変形が、内部からの褥瘡(特に重篤なポケット状褥瘡)発生原因ではないかを明らかにする。その成果を活かして、褥瘡の予防および軽癒に貢献できると考える。
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Outline of Annual Research Achievements |
骨・軟部組織を模擬したモデル実験を行い、坐骨想定部に負荷されたせん断荷重と、坐骨下の軟部組織想定部におけるせん断力センサの応答が正の相関を示す結果を得た。また、坐骨想定部に圧力を加える実験では、軟部組織想定部の厚みが増加すると坐骨直下の圧力センサの応答が減少することを認めた。さらに実験を進め、応力負荷に対する変形の計測から組織内部に複雑な破壊の力が働くことが推測された。これらの一連の結果は骨・軟部組織を想定した数値シミュレーション結果と、少なくとも定性的な一致をみた。 技術面では、センサの加工方法、キャリブレーション方法等の改良を行い進展が見られた。また、人体の模倣レベルを向上させるための技術的検討を行った。その一つとして熱可塑性ポリマーを材料として実寸大サイズの人体臀部の軟部組織モデルを作製する方法と加工条件を確立した。さらに、熱耐性をもつ実寸大サイズの坐骨モデルを3次元プリンターによって作製した。熱可塑性樹脂でできている軟部組織モデルに組み込むことが可能となった。 文頭に記した臀部ダミーとは独立に、ゴム素材の積層による、柔らかさの異なる簡易な3次元ダミー試作も行った。組織の厚みは変えずに構造を変えることで、組織の硬さを調節できることが判り、人体で障害を受けた組織の状態を簡便に反映させ得る次世代型臀部ダミーの設計指針を得ることができた。 以上、本研究によって、軟部組織の厚みを変える、軟部組織の硬さを変える等、諸条件の変化により、せん断力応答が異なることが推測された。実際の脊損者の褥瘡好発部位は、軟部組織の減少、瘢痕組織による硬度の増加、筋肉組織の薄化がみられるが、モデル実験にてこの状況に生体外部、内部からの力をうけたせん断力が働き、組織破壊や、褥瘡の発生と重篤化を促すことを解析する一助となることが判った。加えて、人体の模倣レベルをより高度化させるための様々な技術が得られた。
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Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
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[Presentation] Stress Analysis Under Ischium for Preventing Deep Tissue Injury - Effect of Applying Viscoelastic Element -2020
Author(s)
Takuto Washizuka, Akihiko Hanafusa, Tsuyoshi Nakayama, Jyunko Niitsuma, and Atsuko Mitsumoto
Organizer
14th South East Asian Technical University Consortium 2020 (SEATUC 2020), PPS-05-102, p.485. 27th-28th February 2020, KX Building, KMUTT, Bangkok, Thailand
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Int'l Joint Research
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