皮膚、軟部組織、骨格を有するダミーによる、変形が褥瘡の悪化に係るメカニズムの解明

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骨・軟部組織を模擬したモデル実験を行い、坐骨想定部に負荷されたせん断荷重と、坐骨下の軟部組織想定部におけるせん断力センサの応答が正の相関を示す結果を得た。また、坐骨想定部に圧力を加える実験では、軟部組織想定部の厚みが増加すると坐骨直下の圧力センサの応答が減少することを認めた。さらに実験を進め、応力負荷に対する変形の計測から組織内部に複雑な破壊の力が働くことが推測された。これらの一連の結果は骨・軟部組織を想定した数値シミュレーション結果と、少なくとも定性的な一致をみた。技術面では、センサの加工方法、キャリブレーション方法等の改良を行い進展が見られた。また、人体の模倣レベルを向上させるための技術的検討を行った。その一つとして熱可塑性ポリマーを材料として実寸大サイズの人体臀部の軟部組織モデルを作製する方法と加工条件を確立した。さらに、熱耐性をもつ実寸大サイズの坐骨モデルを3次元プリンターによって作製した。熱可塑性樹脂でできている軟部組織モデルに組み込むことが可能となった。文頭に記した臀部ダミーとは独立に、ゴム素材の積層による、柔らかさの異なる簡易な3次元ダミー試作も行った。組織の厚みは変えずに構造を変えることで、組織の硬さを調節できることが判り、人体で障害を受けた組織の状態を簡便に反映させ得る次世代型臀部ダミーの設計指針を得ることができた。以上、本研究によって、軟部組織の厚みを変える、軟部組織の硬さを変える等、諸条件の変化により、せん断力応答が異なることが推測された。実際の脊損者の褥瘡好発部位は、軟部組織の減少、瘢痕組織による硬度の増加、筋肉組織の薄化がみられるが、モデル実験にてこの状況に生体外部、内部からの力をうけたせん断力が働き、組織破壊や、褥瘡の発生と重篤化を促すことを解析する一助となることが判った。加えて、人体の模倣レベルをより高度化させるための様々な技術が得られた。