2018 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。
昨年度は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。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。
そこで今年度は、4種試作MGの衝撃応答様相を高速度カメラで撮影し，加衝物の違いによる変化特性を分析評価した．ガラス繊維強化型シート（GF）は市販MG材（Er）を母材とし、4種ラミネートタイプMGを作製した；1) 2mm厚Er＋3mm厚Er，2) 2mm厚Er＋緩衝空間付与(両側中切歯唇面削合)＋3mm厚Er，3) 2mm厚Er＋前歯部Gf熱圧着＋3mm厚 Er， 4 ) 2mm厚Er＋緩衝空間付与(両側中切歯唇面削合)＋前歯部Gf熱圧着＋3mm厚Er．いすれも可及的に同じ厚さ・形態となるよう調整した．衝撃試験は鉄球(32.6 gf)あるいは硬式野球ボール(NPB公式球：146 gf)を両側中切歯正中部に自由落下させた．その様子を2台の高速度カメラで撮影し，デジタル3Dシステムソフトウェア(VIC-3D，レーザー計測)で解析した．実際のMG形態での試験結果からも、ガラス繊維と緩衝空間の組合せによってMGの衝撃応答様相が変化し，加衝物が変わるとその効果特性も変化することが明らかとなり、想定される衝撃に見合った設計デザインを付与することが重要と考えられた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年までに、実験的条件で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た。
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。しかし、必要なカメラのスペックを検討したところ、性能と予算の関係上、解析を依頼する方向がより高精度な分析が可能となることが確認できた。そこで、今年度は一部計画を変更し、実際のマウスガードの形態を模した複数の条件の試作MGを予定通り高速度カメラ分析のための撮影が行えた。
以上を勘案し、全体としては「おおむね順調」と考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定から、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、検討を継続することの重要性が実際のMGの形態を模した試作MGの今年度の結果から改めて確認された。今後も、試験片を用いた基礎衝撃試験を継続していく必要があると考える。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。
すでに、鉄球と硬式球（プロ野球公式球）を加撃物物とする検討を開始したので、今後も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。
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| Causes of Carryover |
当初の予定では、今年度カメラ分析による依頼解析まで行う予定であったが、当初予定の「カメラと解析ソフト」購入から「より高度なカメラの使用による撮影＋高度の分析・解析依頼」に変更したため、数万円の予算の差異が生じた。予算不足により「分析・解析のための試験および撮影」は行えたが、「分析・解析」は次年度となり、「次年度使用額」と次年度予算の一部で行うこととした。
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