褥瘡発生メカニズム解明のための圧迫―せん断応力制御装置の開発と血流解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15500387
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 米田 隆志 芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (90011030)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 紳一郎 芝浦工業大学, システム工学部, 講師 (30327762) ; 小山 浩幸 芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (40052881)
• Keywords: 褥瘡 / 圧迫 / せん断応力 / 血流量 / 応力集中

Research Abstract

褥瘡発生には圧迫が主因子として知られているが、近年はせん断応力も大きな影響を持つことが明らかになりつつある。そこで、本研究では、圧迫力とせん断応力のコントロールが可能で同時に血流量計測も可能な圧迫-せん断応力制御装置本体の設計・試作及び制御用コンピュータとのつなぎこみを行い装置全体の性能評価を行うとともに、基礎実験を行った。
具体的には、生体に対して圧迫力とせん断応力を同時に負荷できるアクチュエータつきの上下運動及びスライド運動機構と、加えている圧迫力及びせん断応力測定可能なせんサ部を有した装置本体の設計・試作を行った。また、加える圧迫力とせん断応力を任意にコントロールが可能となるよう制御用パソコンを用いた電子回路及びソフトウェアの開発を行うとともに、負荷時の血流量変化が計測できるようレーザードップラー血流系プローブを装置に組込み、負荷の発生と血流計測が同時に可能なシステムを構築した。システムの評価のために、生体への軽度の圧迫及びせん断応力を加えたときの血流挙動を計測する簡易実験を実施し、せん断応力が血流に及ぼす影響を確認することができた。しかしながら、せん断応力を加えた際に装置の構造に起因するヒステリシスが現れており、せん断力を正確にコントロールすることはできなかった。このため定量的な実験はできていないが、定性的にはせん断力が影響を及ぼすことが確認できた。また、有限要素法を用いた解析結果で得られた応力集中との関連も、一部明らかにすることができた。