2022 Fiscal Year Research-status Report
Aiming at the development of a simple clothing pressure measuring device and the development of a measuring method for the concave surface and the minimum measurable curvature as ear straps
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22K02111
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
三野 たまき 信州大学, 学術研究院教育学系, 教授 (00192360)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 衣服圧 / 圧センサ / 時定数 / 装着感 / ナノカーボン / 曲率半径 / 衣服圧測定法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、過度に体を圧迫するサポートウエアが市販されているが、好まれる加圧レベルは体部位により異なる。幅2.5cmのゴムバンドで体を締めると、頸部は全く締められない。ウエストは5hPa程度で、足首・足囲は20hPa・45hPaと、4～9倍締めてちょうど良い。また、自覚を伴わないわずか２分間の3.3～4.9hPa程度の弱い腹部への圧刺激は、自律神経系の諸機能に影響を与え、皮膚温の低下と唾液分泌量の減少を招く。つまり真に守るべき衣服圧は快適圧よりも狭い範囲だ。本情報は製品を作る企業もそれを着用する消費者も共有すべきと考えた。そこでサポートウエアやマスクを製造する企業への最適圧値の情報提供と、消費者自身が着用した衣服圧を客観的に知るための簡易圧測定器を提供する必要があると考えた。まだ情報の無いヒトの最小曲率を測定する受圧部と丈夫なセンサを開発し、各家庭に備える安価な圧測定器の開発を目的とした。
従来の水バッグに加え、形状、圧媒体の異なる3種類の圧センサを作製し、その圧較正を目指した。最小曲率で凹面、例えば耳紐圧を測定するためには、専用の受圧部の開発が必要であるが、従来の受圧部と大きさのみが異なるので、この２種類の受圧部の作成を試みた。ナノカーボンを用いたセンサは薄く、柔らかく、高い感度の感圧シートを作る必要がある。２軸可塑化スクリュー搭載プリプラ方式射出成形機で、ナノカーボン（VGCF）を樹脂（ポリカーボネート）等に混ぜて導電性材料を作ったところ、かなり脆い。導電性材料から目的大のシートを受圧部として切り出し、プリント基板と張り合わせ圧センサを作成しているところである。ただし、感圧シートがもろく基盤が硬いので、これらを覆うポーチを作成し保護しているが、かなり厚いセンサとなった。現在与えた負荷とその出力を評価している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
思うようなナノカーボンの感圧シートを作ることができていない。基盤を接着すると、硬さが硬くなるので、人体の柔らかい部分に沿った測定が難しい。また、感圧シートは脆いので、これを単独で使用することはできないことを確認した。そこでポリエチレンの薄膜で被覆し、その中に基盤を仕込む方法を採用しているが、出来上がったセンサーの大きさ、硬さが要求水準に達成しない。本年度は退職時期であったので、様々な片づけ仕事が多く、十分な時間をとることができなかった。次年度は雑用が少なくなるだろうので、本年度分の計画と共に、進展させることができるのではないかと考えている。
ヒトの感覚に沿ったパンストを業者と作成することができた。足先、脹脛、膝、大腿、鼠経、臀部、腹部、ウエスト部と徐々に衣服圧を増す設計を、本研究で用いている水バッグで測定しながら、設計したが評価は良好であった。水バッグは他の圧センサに比べて、皮下脂肪の多い体部位における衣服圧を測定できる利点を持つ。そのため、人体の体部位の柔らかさに関連して、発生する圧値は異なると考えている。本圧センサを用いて官能評価と筋活動も良好であることが確認できた。その一方、パンストの様な被測定物が伸びやすく、柔らかい素材のものでは硬いものに比べ、圧応答も変化すると考えられる。そこで素材の硬さの違いも含めて測定できる受圧部が必要と再確認した。
受圧部の柔らかさ、厚さも出力圧値を決定する重要な因子であろうことが分かったが、これらを含めた検討がなされていなかった。次年度購入予定の圧縮機器のデータを含めて検討すべきであろうことがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
受圧部のポリエチレンの薄膜で作る袋の更なる作成法を試し、目的に会う形、大きさ、柔らかさ、薄さを追求する。ポーチ作成には、手作業となるが、市販されている様々な接着剤と素材を組み合わせて使用することにより、自在な大きさ、形を試みる予定である。
測定対象の柔らかさで圧の出力値が変わることが予想されるので、受圧部に封入する圧媒体としてナノカーボンのみならず、水、シリコン等の扱いやすいものも検討することとした。これらを用いて受圧部の作成を更に追及する。
出来上がった受圧部の柔らかさ、被測定物の柔らかさや伸びによって、圧出力がどのように変化するかを明らかにする予定である。
現在再現良く圧力を与え、その応力緩和状態を知るための装置であるレオメーター等の購入を考えている。装置自身はそれほど高価ではないが、応力緩和曲線を示すソフトが高価である。そこで、手持ちの機材とポリグラフを用いて、センサと被圧体との応力緩和曲線を得ることができないかと考えている。今後、その双方の可能性を合わせて検討して行くつもりである。
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| Causes of Carryover |
本年度研究を計画していた受圧部の水袋を作製するための装置は、目的受圧部ポーチの形を作る金型とセットで製作を依頼をし、購入する予定であった。その金型はアルミの剛体で製作されるので、材料費の高騰から当初の予定額よりかなり高価になることがわかった。また、一つの金型では目的形状への微細な変更等が困難であり、その都度異なる金型を作らなければならず、かなり高額な支出となる見通しとなった。そこで、ポーチの素材候補のポリエステル等の薄膜との組み合わせを考慮しつつ、安価に、様々試すことのできる接着剤を多種類購入し、実態顕微鏡下で手作業で目的形状を作製できる見通しがついた。その為、当初予定していたポーチ作成装置と金型の購入代が不要となった。
コロナ感染拡大防止の観点から、国内外で開催された学会が対面ではなくオンライン開催となった関係から、旅費が使用できなかったので、この分を来年度の使用分として先送りすることとした。また、研究補助を依頼する予定の実験補助者に対する謝礼金も使用することができなかったので、その分も先送りすることとした。
以上の理由から来年度の予算に66万円を当初の計画に合わせて使用することとした。
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Research Products
(11 results)
