2019 Fiscal Year Annual Research Report
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
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19H04508
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| Research Institution | National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities |
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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) |
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)
花房 昭彦 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (10547839)
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)
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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
目標（Ａ）皮膚、軟部組織、骨格を備えた、柔らかい臀部ダミー（人体模型）の開発において、2019年度は以下の4つの実績を得て、計画をほぼ遂行できた。
①坐骨直下に発生する褥瘡の発生機序を解明することを目的に、臀部の骨・軟部組織を模擬した小型のモデルを模擬製作した。モデルに圧縮荷重とせん断荷重を加えた時の坐骨直下に垂直に加わる力とせん断力を定量化するシステムを構築した。②実スケール臀部ダミーの製作に用いる金型を、耐熱性を考慮した条件で製作した。③各生体組織に用いる高分子材料の条件検討を行った。熱可塑性樹脂としてセプトンを用い、その種類および混和するパラフィンオイルの割合により最終的に得られる樹脂またはゲルの硬さを変化させるための条件、熱可塑性樹脂とは異なる物理特性を有する粘弾性体としてハイドロゲルを作製し、その硬さを変化させるための条件のそれぞれを検討した。
④臀部ダミーモデルは熱可塑性樹脂で作製されるが、その内部にセンサを設置する際に、160-180度程度の高温にさらされる。センサの耐熱化は重要な課題である。2条件の改良により180度2時間の環境変化を経て、センサとして機能することを確認できた。
目標（Ｂ）ダミー内部での変形の計測において、2019年度は以下の実績を得た。被験者2名に対して臀部の柔らかさの計測を行い、それらのデータを臀部ダミー開発に活用し、かつ、有限要素法を用いた応力解析を行った。座骨直下に3軸力センサを内蔵した1/2スケール臀部ダミーモデルから応力解析用モデルを作成した。この応力解析評価モデルによる応力解析結果とその実測値を比較、評価して応力解析評価モデルの妥当性を検証した。現在の条件下では、誤差が生じており、今後、条件を精査する。
人に対する計測実験の一部は、COVID19感染予防のため、本年度は実施しなかった。この部分は計画より遅れざるを得なかった。
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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
柔らかい臀部ダミー内部での変形計測に反映させるための、人体計測だけが、計画より遅延している。令和2年年初から、感染症拡大の懸念に配慮し、人を対象とする計測実験が中断を止む無くされているためである。
今後、感染予防を厳重に考慮し、機関組織の要請に従った上で、障害者，高齢者等での骨突出度，皮下組織厚等の計測を実施していきたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 実スケール臀部ダミーの製作：部位パーツの模擬製作に基づき、実スケール臀部ダミーの金型を使用して、高温環境下での柔らかい臀部ダミーを試作する。高分子材料の選択によって作製する際の留意点が確認されたため、これを改善したダミーの作製を行っていく。
(2) センシングシステムの高性能化：せん断力センサ（2軸）の改良として耐熱化が可能となったが、今後、加熱前後でのセンサ特性の変化を詳細に調べ、センシングシステムの安定性、高性能化を図る。
③応力解析用モデルの開発においては、人体モデル，クッションの材料定義の見直し，解析方法，解析結果の再検討により，誤差の低減が可能かどうか検討していく予定としている．
上記を加味し、令和二年度計画の完遂にむかっていく。
目標（Ａ）臀部ダミーの開発に関して、令和2年度は、皮膚、軟部組織（脂肪組織、筋肉）パーツを、骨盤モデルと組み合わせた、変形する新しい臀部ダミーの製作を行う。また、有限要素解析法から得られる高精度な応力計算結果をダミーに反映させ、ダミーの改良を進める。目標（Ｂ）ダミー内部での変形の計測に関して、令和2年度は、臀部ダミー内に留置したセンサ（剪断力や荷重）で、臨床的に得られた荷重を負荷した場合の組織内部に生じる変形の計測を進める。
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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
Int'l Joint Research
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