| 研究課題/領域番号 |
19K20747
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分90150:医療福祉工学関連
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
名波 則路 岐阜大学, 工学部, 助教 (20755524)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 下肢装具 / 板ばね / 波状 / CFRP / FEM / 曲げ特性 / 波状板ばね / 層間剥離 / 曲げ剛性 / 有限要素法 / 炭素繊維強化プラスチック / 熱硬化性樹脂 / ばね / 曲げ試験 / 有限要素解析 / 非対称 / 床反力 / 無動力 / 歩行アシスト / リハビリ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
装具装着者が病院でのリハビリ期間を終了後にも継続して自分の力で歩きたいという心理・身体面の充足が期待できる長下肢装具を開発することを目指す。ここでは、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の軽量かつ高弾性な材料特性を活かして、長下肢装具に適用可能なCFRP製U字板ばね・弾性ヒンジを設計開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、積層板の一部を波状にし、局所的にばね定数を低下させて1自由度を持たせた波状積層板の曲げ特性を解析上で取得することを目的とした。まず、実験における曲げ特性と解析における曲げ特性を比較するため、2種類の波状積層板を作製し、実験的に曲げ特性を取得した。次に、平板および波状積層板の解析モデルを作成し、曲げ特性に関する解析をおこなった。そして、解析モデルの妥当性を検証した上で解析上の平板および波状積層板の曲げ特性を比較した。その結果、波状積層板は、波状形状を任意の方向に付与することで剛性変化をもたらすので、下肢装具設計においても、形状の異方性をうまく活かす設計ができる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CFRP（炭素繊維強化プラスチック）の適用範囲が拡大され、デザイン性や快適性をもつ福祉機器の開発が促進できる。また、コストの低減と試作時間の短縮が期待できる数値解析実験を利用した設計手法を提案することで、CFRP製ばねに注目を浴び、CFRPばね製造におけるハイサイクルな生産システムの構築が促進される。さらに、CFRPのもつ軽量・高弾性な材料特性を活かして、動力補助を必要としない無動力製品の開発を行うことが可能で、高齢者への歩行アシスト機器や障がい者の方への補装具、介護ロボットのアーム部分、肉体的負担軽減のための作業アシスト機器などの医療福祉分野で当該研究が応用可能である。
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