2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of manufacturing method of orthosis using carbon fiber reinforced thermoplastic
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21K11294
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| Research Institution | Hokkaido University of Science |
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Principal Investigator |
早川 康之 北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (30348601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村原 伸 北海道科学大学, 保健医療学部, 講師 (10726251)
瀬野 修一郎 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 産業技術環境研究本部 工業試験場, 主査 (10743411)
山岸 暢 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 産業技術環境研究本部 工業試験場, 専門研究員 (30469689)
太田 佳樹 北海道科学大学, 工学部, 教授 (50233151)
可児 浩 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 産業技術環境研究本部 工業試験場, 主任主査 (60469690)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 炭素繊維強化熱可塑性プラスチック / 障害者 / 装具 / 熱可塑性プラスチック成形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目標は、炭素繊維強化熱可塑性プラスチックCFRTPを用いた装具支柱の成形方法を確立し、障害者の身体形状に合わせ、軽量で機能的なCFRTP製装具を提供することにある。本研究では、装具に適したCFRTP製支柱と装具製作のための二次加工用成形機器を開発し、小規模な装具製作所を想定した実験環境下で、実用性の評価を行うことを目的としている。2023年度は、以下について目標を立て、研究を実施した。
１．2022年度開発の下肢装具が成形できるサイズの成形機器による、CFRTP装具製作方法の検討。
２．二次成形した下肢装具支柱と足継手接合部の強度向上方法の検討。
2022年度から2023年度にかけて実施した、下肢形状へのCFRTP支柱の成形では、機器の大型化による問題点をクリアすることができた。一方で、臨床義肢装具士への使用評価までは至ることができなかった。
製作したCFRTP装具は、金属支柱装具と比較して、約30%の軽量化が可能となった。ただし、あぶみ、および継手部分は金属であり、全体の2/3の重量となるため、この部分のFRTP化を行うことで、さらなる軽量化が期待できることを確認した。CFRTP支柱と足継手の接合方法では、従来のネジによる締結ではなく、広い面で挟み込んで固定する方法により、強度の向上を図ることができた。
本研究を通して、CFRTP製装具の製作が可能であることを確認した。さらに今回、CFRTPのマトリックス材の選定には、接着による組み立てが可能であることからアクリルを使用したが、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いると、エポキシCFRPと同等の曲げ強さを有することも確認している。つまり本研究の成果を用いることで、義肢装具の製作にとどまらず、一般のCFRPにとって替わるCFRTP製品の製作にも応用が可能であることも分かった。
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