2020 Fiscal Year Research-status Report
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20K04157
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
樋口 理宏 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (50455185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立矢 宏 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (10216989)
穴田 賢二 石川工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (30756531)
山田 浩之 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (80582907)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 衝撃工学 / 生体工学 / プロテクター / 高分子材料 / 発泡材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，低速変形時には柔軟性に優れ，高速変形時には剛性が増加する軟質エポキシフォームを応用し，競技時は柔軟で快適性を享受できながら，転倒時には頭頚部の可動域を適切に制限して効果的に頚部を保護するネックプロテクターの開発を目的としている．
当該年度は，これまでに開発してきた圧縮特性のひずみ速度依存性が極めて高い軟質エポキシフォームの圧縮特性データベースを構築するとともに，同軟質エポキシフォームを頚部プロテクターとして用い，転倒衝突時における頚部可動域の抑制効果について検討した．
抽出発泡法により成形した軽量な軟質エポキシフォームに対して，低速から高速までの広い範囲にわたる圧縮試験を実施し，エポキシフォームのひずみ速度・温度依存性および配合比に対する圧縮特性を表す単一のマスター曲線が得られることを示した．同マスター曲線を用いることで，様々な要求仕様に対してネックプロテクターの材料構成を容易に決定できる．
さらに，転倒衝突を模擬可能な転倒衝突試験を製作し，軟質エポキシフォームの頚部プロテクターとしての性能評価を行った．同試験においては，落下時の頭頚部屈曲を模擬しており，頭部ダミーの顎と鎖骨部に支柱状のエポキシフォームを設置し，頚部の屈曲角度を測定することにより室温環境下における頚部保護性能を評価した．同試験により，エポキシフォームを装着することによる頚部屈曲角度の抑制効果を確認した．同時に，マスター曲線を用いて装着時を想定した低速変形下では市販の柔軟フォームと同程度の屈曲抵抗を示すことがわかった．今後は，畜温材を用いたエポキシフォームの温度管理による快適性を付与することを検討していく．
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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
軟質エポキシフォームの特性評価，ならびに同軟質エポキシフォームの頚部プロテクターとしての性能評価を予定通り実施することができた．当該年度は，室温環境下に限定されるが，転倒を模擬した状況において軟質エポキシフォームが頚部屈曲角度を抑制できることを示し，研究初年度として一定の成果を確保することができたと判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
外気温（季節）に応じた畜温材の設定温度，ネックプロテクターへの挿入箇所・サイズ等の構成を決定し，快適性を享受させるネックプロテクターの設計を進める．同設計において，当該年度に構築した圧縮特性のマスター曲線を援用することで，設定温度に応じた最適なエポキシフォームの配合比を決定するとともに，エポキシフォームの熱伝導性を考慮した温度保持方法を検討する．また，当該年度は頚部の屈曲のみを対象としたが，伸展を含めた他の運動方向に対しても頚部角度の抑制方法を検討する．
さらに，実際の転倒状況を模擬した動態解析を実施し，同解析で得られた上体部速度を入力条件とすることが可能な評価試験装置を設計，開発する．さらに，頚部角度の他，頭頚部に設置する加速度計および角速度計出力などから算出する頚部傷害値についての評価方法を確立する．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響により，国際学会発表および打合せは全て中止となり，旅費の支出がなくなった．また，課題申請時に購入予定としていた人体ダミー専用の六分力計は交付金額内では購入が困難であったため，次年度以降において，汎用品を代替購入，あるいは自作することを検討しており，その費用に充当する．
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Research Products
(2 results)
