2017 Fiscal Year Research-status Report
高性能スポーツ・マウスガードへのガラス繊維強化熱可塑性材料の臨床応用
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17K11774
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
中禮 宏 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (50431945)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 俊明 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (30292981)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マウスガード / 高機能化 / ガラス繊維強化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガラス繊維による材質強化によるマウスガード（MG）の高機能化に関して、対衝撃面を補強し緩衝空間を設けることの有用性とその臨床応用を検討している。今年度はMGへのガラス繊維強化材料応用における加衝物と緩衝空間の広さの関係について実験的検討を行った。
母材の市販EVA系MGシート材料に、補強材としてガラスクロスを含浸加工し，ガラス繊維強化型シートを作製した（GF）。試験片は次の4種で，いずれも3㎜厚，直径50㎜の円盤状シートに調製した；1) 2mm厚母材MG材にGfを積層したもの、2-3) 2mm厚母材MG材に中央部に緩衝空間（直径20mmおよび30mm）を設定しGfを積層したもの ，4）3mm厚母材MG材(Er3)。衝撃試験は鉄球2種（条件A: 直径20 mm，32.6 gf、条件B: 直径30 mm，110.1 gf）を同高度から自由落下させて行った（n=各6）。試験片なしをコントロールとし、最大荷重およびP1到達時間を比較検討した。
設定した緩衝空間は正中から、Sp20は両中切歯を超え、Sp30は両側切歯の遠心程度で、衝撃条件は条件Bが条件Aに対して同速度で3.5倍近くの高エネルギーの衝撃であった。本研究結果より，MGの高機能化において、ガラス繊維強化型MG材料の使用と緩衝空間の設定により、衝撃条件に関わらず、衝撃伝播が効果的に緩やかなものとなることが示唆された。また、衝撃強さによりその効果特性が異なる結果が示されたことから、臨床応用にあたっては想定される衝撃に応じた緩衝空間の広さ設定を検討することが必要と考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ガラス繊維強化型材料の下面に衝撃を伝搬しないようにするためのスペースを開けることが効果的であることが示唆されていた。そこで、競技特性・スポーツ用具に応じたスペースの開け方が不明なため、段階的なスペースを開けた試料片を作製し、研究は進めることができている。
一方、高速度カメラシステムシステムを用いて加撃後の加衝物反発高さから，材料の反発様相や変形様相あるいは衝撃伝搬様相の検証を行う予定であった。必要なカメラのスペックを検討するために複数回・複数業者によるデモを行ったが、解析ソフトとの同期性は構築できたが、必要なカメラシステムの購入には至っていない。当初予定よりも高解像度・高速度でないと、十分な検証を行えないことが明らかになりつつある。本来、年度内にカメラシステムを購入・構築予定であったが、購入には至っていない点において、「やや遅れている」と言えるが、全体としては進んでいるので、「遅れている」とは言えないと判断している。
特に、実際のマウスガードの形態を模したマウスガードの試作は今年度中に行い、いくつかの知見を得られるところに進む段階へと進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
様々なスポーツ用具などに対する衝撃吸収分散応答の違いを検討するために、スポーツ用具ごとにⅰ:ガラス繊維強化材料の厚さ，ⅱ:被覆面積，ⅲ:緩衝空間量を変化させて、試験片を用いた基礎衝撃試験にての検討を継続する。
実際のマウスガードの形態を模した試作マウスガードを模型に装着，衝撃試験機上に固定し， baseball， softball，field hockey ball，ice hockey puck, cricket ballなどにて加撃する衝撃試験を施行する。
加撃物の形態や硬さなどによって差異があることが知られている。複数の加撃物にて比較することで、それを使用するスポーツ各々における至適の高機能化の方向性を示せ、さらに比較検証もすることで，応用範囲も広げることを推進する。
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| Causes of Carryover |
当初今年度中に高速度カメラシステムシステムを購入し構築し、それを用いて加撃後の加衝物反発高さから，材料の反発様相や変形様相あるいは衝撃伝搬様相の検証を行う予定であった。しかしながら、必要なカメラのスペックを検討するために複数回・複数業者によるデモを行ったが、解析ソフトとの同期性は構築できたが、必要なカメラシステムの購入には至っていない。その理由としては、当初予定よりも高解像度・高速度でないと、十分な検証を行えないことが明らかになりつつあり、購入すると予算超過となる可能性があり、今年度中には購入しなかった。
本来、今年度内にカメラシステムを購入・構築予定であったため使用額に齟齬が生じたが、翌年度分として請求した助成金と合わせてカメラシステムを購入あるいは借用することで当初予定通りの計画遂行を行うことが可能と考えられた。また、その計画の妥当性についてはすでに今年度中にデモにて大部分を確認している。
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