JP2018007718A - Prosthetic appliance, socket for prosthesis, and manufacturing method thereof - Google Patents
Prosthetic appliance, socket for prosthesis, and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018007718A JP2018007718A JP2016136975A JP2016136975A JP2018007718A JP 2018007718 A JP2018007718 A JP 2018007718A JP 2016136975 A JP2016136975 A JP 2016136975A JP 2016136975 A JP2016136975 A JP 2016136975A JP 2018007718 A JP2018007718 A JP 2018007718A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- socket
- prosthetic
- thermosetting resin
- carbon nanotubes
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
本発明は、義肢装具、義肢用ソケット及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a prosthetic device, a prosthetic socket, and a method for manufacturing the same.
従来、義肢装具において、熱硬化性樹脂を用いたラミネーションによる繊維強化プラスチックを用いた義肢用ソケットや、これを用いた義肢が知られている。通常、芯材には、例えばナイロン・ストッキネットなどのナイロン繊維が使用されている。しかしながら、ナイロン繊維を用いた義肢用ソケットは、機械的特性が不足している場合がある。 Conventionally, in a prosthetic limb orthosis, a prosthetic limb socket using fiber reinforced plastic by lamination using a thermosetting resin and a prosthetic limb using the same are known. Usually, nylon fibers such as nylon and stockinet are used for the core material. However, prosthetic limb sockets using nylon fibers may lack mechanical properties.
そのような機械的特性不足を解消するために、近年、芯材にカーボン繊維を用いたカーボン繊維強化プラスチックが利用されている。 In order to solve such a lack of mechanical properties, carbon fiber reinforced plastics using carbon fibers as a core material have been used in recent years.
カーボン繊維強化プラスチックは、通常の繊維強化プラスチックに比べて比強度・比弾性率に優れた素材であり、これを義肢用ソケットや義肢に利用すれば、強くて軽く破損しにくいものとなり得る。 Carbon fiber reinforced plastic is a material superior in specific strength and specific elastic modulus compared to ordinary fiber reinforced plastic. If this material is used for a prosthetic socket or a prosthetic limb, it can be strong and lightly resistant to breakage.
しかし、カーボン繊維は高価であり、これを義肢用ソケットや義肢に用いるとコストがかかる。一方、コストを考慮して、カーボン繊維の使用量を抑える場合、十分な機械的特性が得られるよう、構造上強度が求められる部分を見極め、その部分に対しカーボン繊維を必要量配置することが考えられる。しかし、カーボン繊維を部分的に配置する作業は、経験を必要とし、使用量を抑えて十分な強度を得るようにカーボン繊維を使用することは容易でない。 However, carbon fiber is expensive, and it is expensive to use it for a prosthetic socket or a prosthetic limb. On the other hand, if the amount of carbon fiber to be used is reduced in consideration of cost, it is necessary to determine the part where structural strength is required so that sufficient mechanical properties can be obtained, and to arrange the required amount of carbon fiber in that part. Conceivable. However, the operation | work which arrange | positions a carbon fiber partially requires experience, and it is not easy to use a carbon fiber so that sufficient intensity | strength may be suppressed and the usage-amount may be suppressed.
一方、熱可塑性材料にカーボンナノチューブを混合して、優れた機械的特性を得るようにした非可動化装置が知られている（特許文献１参照）。カーボンナノチューブとは、中空円筒の構造をした炭素の結晶で、直径約０．７から７０ｎｍであり、カーボン繊維よりも非常に細く、単体では粉末状の物質である。 On the other hand, a non-movable device is known in which carbon nanotubes are mixed with a thermoplastic material to obtain excellent mechanical properties (see Patent Document 1). A carbon nanotube is a carbon crystal having a hollow cylindrical structure, which has a diameter of about 0.7 to 70 nm, is much thinner than a carbon fiber, and is a powdery substance by itself.
しかしながら、カーボンナノチューブを含む樹脂をそのまま用いて、義肢用ソケットとして十分な機械的特性を得ようとすると、所定量のカーボンナノチューブを含む樹脂とする必要がある。一方、所定量のカーボンナノチューブを含む樹脂は粘度が非常に高く、義肢用ソケットには用いることができない。 However, in order to obtain sufficient mechanical properties as a prosthetic limb socket using a resin containing carbon nanotubes as it is, it is necessary to use a resin containing a predetermined amount of carbon nanotubes. On the other hand, a resin containing a predetermined amount of carbon nanotubes has a very high viscosity and cannot be used for a prosthetic socket.
そこで、発明者らは、鋭意研究により、カーボンナノチューブを添加・混練した樹脂を繊維で構成される芯材に含ませることで、カーボンナノチューブを含まない樹脂を使用した従来の義肢用ソケットに比べて、圧縮強度や曲げ応力など機械的特性が飛躍的に向上した義肢用ソケットとできることを見出した。また、前述のカーボン繊維を用いた義肢用ソケットと比較しても、十分な機械的特性が得られ、かつ、コストを抑えられることを見出した。 Therefore, the inventors have intensively researched by adding a resin in which carbon nanotubes are added and kneaded to the core material composed of fibers, compared to conventional prosthetic sockets using resins that do not contain carbon nanotubes. The present inventors have found that a prosthetic socket with significantly improved mechanical properties such as compressive strength and bending stress can be obtained. Further, it has been found that sufficient mechanical properties can be obtained and the cost can be reduced even when compared with the above-mentioned socket for artificial limbs using carbon fibers.
本発明は、従来のカーボンナノチューブを含まない樹脂を使用した義肢用ソケットに比べて、圧縮強度や曲げ応力など機械的特性を向上し、かつ、カーボン繊維を用いたものよりもコストを抑えた義肢用ソケット及びその製造方法、並びに該義肢用ソケットを備える義肢を提供することを目的とする。 The present invention provides a prosthetic limb that has improved mechanical properties such as compressive strength and bending stress as compared to conventional sockets for prosthetic limbs that use a resin that does not contain carbon nanotubes, and has a lower cost than those using carbon fibers. An object of the present invention is to provide a prosthetic limb provided with the socket for a prosthesis, a manufacturing method thereof, and the socket for a prosthetic limb.
本発明に係る義肢用ソケットは、繊維強化プラスチックで構成される義肢用ソケットであって、前記繊維強化プラスチックは、合成繊維からなる芯材と、前記芯材に染み込んでいる熱硬化性樹脂と、を備え、前記熱硬化性樹脂にカーボンナノチューブが含まれていることを特徴とする。 The socket for artificial limbs according to the present invention is a socket for artificial limbs composed of fiber reinforced plastic, and the fiber reinforced plastic includes a core material made of synthetic fiber, a thermosetting resin soaked in the core material, and And the thermosetting resin contains carbon nanotubes.
このようにすれば、合成繊維からなる芯材に染み込んだ熱硬化性樹脂に、カーボンナノチューブが含まれているので、従来よりも機械的特性が向上する。また、カーボン繊維を用いた義肢用ソケットに比べて、コストが低減する。 By doing so, since the carbon nanotube is contained in the thermosetting resin soaked in the core material made of synthetic fiber, the mechanical properties are improved as compared with the conventional case. Further, the cost is reduced as compared with a prosthetic socket using carbon fiber.
好ましくは、この義肢用ソケットは、前記熱硬化性樹脂が、０．０５以上１．０重量％以下のカーボンナノチューブが分散されたものである。カーボンナノチューブの含有量が、０．０５重量％未満であると十分な曲げ応力などの機械的特性が得られにくく、１．０重量％より多いと、芯材に含ませることが困難である。 Preferably, this prosthetic limb socket is obtained by dispersing 0.05 to 1.0% by weight of carbon nanotubes in the thermosetting resin. When the content of the carbon nanotube is less than 0.05% by weight, it is difficult to obtain sufficient mechanical properties such as bending stress, and when it is more than 1.0% by weight, it is difficult to include in the core material.
より好ましくは、この義肢用ソケットは、前記熱硬化性樹脂が、０．１以上０．６重量％以下のカーボンナノチューブが分散されたものである。 More preferably, in the prosthetic limb socket, the thermosetting resin is a dispersion of carbon nanotubes of 0.1 to 0.6% by weight.
より好ましくは、この義肢用ソケットは、前記熱硬化性樹脂が、０．１５以上０．５重量％未満のカーボンナノチューブが分散されたものである。 More preferably, in the socket for prosthetic limbs, the thermosetting resin is a dispersion of carbon nanotubes of 0.15 to less than 0.5% by weight.
好ましくは、この義肢用ソケットは、前記芯材が合成繊維からなる積層材である。このようにすれば、芯材に樹脂が染み込みやすく、芯材に樹脂が広がりやすく、略均一に行き渡りやすく、強度のむらを抑えられる。 Preferably, the socket for artificial limbs is a laminated material in which the core material is made of synthetic fiber. In this way, the resin can easily soak into the core material, the resin can easily spread into the core material, can be spread almost uniformly, and unevenness in strength can be suppressed.
また、この義肢用ソケットは、前記合成繊維が、ナイロン繊維であり、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂にカーボンナノチューブが分散されたものである。 In the prosthetic socket, the synthetic fiber is nylon fiber, the thermosetting resin is an epoxy resin or an acrylic resin in which carbon nanotubes are dispersed.
また、この義肢用ソケットは、圧縮による降伏点応力が１００ＭＰａ以上であり、曲げ応力が５０ＭＰａ以上である。 The socket for prosthetic limbs has a yield point stress due to compression of 100 MPa or more and a bending stress of 50 MPa or more.
本発明に係る義肢装具は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の義肢用ソケットを備える。このようにすれば、従来よりも圧縮強度や曲げ応力など機械的特性が向上する。また、カーボン繊維を用いた義肢装具に比べて、コストが低減する。 A prosthetic limb orthosis according to the present invention comprises the prosthetic limb socket according to any one of claims 1 to 7. In this way, mechanical properties such as compressive strength and bending stress are improved as compared with the conventional case. Further, the cost is reduced as compared with a prosthetic limb orthosis using carbon fiber.
本発明に係る義肢用ソケットの製造方法は、樹脂材料にカーボンナノチューブを混合し分散させ、熱硬化性樹脂を製造する工程と、陽性モデルに、芯材となる合成繊維の積層材を被せる工程と、更にＰＶＡバックを被せ、真空成形で前記陽性モデルとＰＶＡパックとの間に前記熱硬化性樹脂を注入し、前記熱硬化性樹脂を前記積層材に染み込ませる工程と、前記熱硬化性樹脂が硬化した後、成形品を前記陽性モデルから取り外す工程と、を備える。 The method for manufacturing a socket for prosthetic limbs according to the present invention includes a step of mixing and dispersing carbon nanotubes in a resin material to manufacture a thermosetting resin, and a step of covering a positive model with a synthetic fiber laminate as a core material. Further, a process of covering the PVA bag, injecting the thermosetting resin between the positive model and the PVA pack by vacuum molding, and soaking the thermosetting resin into the laminated material, and the thermosetting resin Removing the molded product from the positive model after curing.
このようにすれば、従来よりも圧縮強度や曲げ応力など機械的特性が向上した義肢用ソケットを、容易に製造することができる。ここで、陽性モデルとは、義肢用ソケットを使用する対象者の患部を石膏等でかたどって作成した陰性モデルに、石膏等を流し込み作成した、対象者の患部を再現したモデルをいう。そして、この陽性モデルを元に義肢用ソケットが製造される。 In this way, a prosthetic socket having improved mechanical properties such as compressive strength and bending stress can be easily manufactured. Here, the positive model refers to a model that reproduces the affected part of the subject by pouring gypsum or the like into a negative model created by modeling the affected part of the subject using the prosthetic socket with plaster or the like. And the socket for artificial limbs is manufactured based on this positive model.
好ましくは、この義肢用ソケットの製造方法は、前記熱硬化性樹脂が、前記樹脂材料に０．０５以上１．０重量％以下のカーボンナノチューブが混合され分散されたものである。 Preferably, in the method for manufacturing a socket for prosthetic limbs, the thermosetting resin is obtained by mixing and dispersing 0.05 to 1.0% by weight of carbon nanotubes in the resin material.
また、この義肢用ソケットの製造方法は、前記合成繊維が、ナイロン繊維であり、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂にカーボンナノチューブが分散されたものである。 In the method for manufacturing the socket for prosthetic limbs, the synthetic fiber is a nylon fiber, and the thermosetting resin is a carbon nanotube dispersed in an epoxy resin or an acrylic resin.
本発明に係る義肢用ソケットは、カーボンナノチューブが含まれた熱硬化性樹脂を、合成繊維からなる芯材に染み込ませたものとすることで、従来よりも曲げ応力などの機械的特性が向上し、カーボン繊維を用いたものに比べてコストが低減される。また、本発明に係る義肢装具は、この義肢用ソケットを備える義肢装具とすることで、従来よりも機械的特性が向上した義肢装具とできる。また、本発明に係る義肢用ソケットの製造方法は、従来よりも機械的特性が向上した義肢用ソケットを容易に製造することができる。 The socket for prosthetic limbs according to the present invention is obtained by soaking a thermosetting resin containing carbon nanotubes into a core material made of synthetic fiber, so that mechanical characteristics such as bending stress are improved as compared with conventional ones. The cost is reduced compared to that using carbon fiber. Moreover, the artificial limb orthosis which concerns on this invention can be made into the artificial limb orthosis which the mechanical characteristic improved rather than before by setting it as the artificial limb orthosis provided with this socket for artificial limbs. Moreover, the prosthetic limb socket manufacturing method according to the present invention can easily manufacture a prosthetic limb socket having improved mechanical characteristics as compared with the conventional method.
以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づき説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, although one embodiment concerning the present invention is described based on a drawing, the present invention is not limited to this embodiment.
［１．義肢装具の構造］
図１は、本発明に係る義肢用ソケットを用いた義肢装具の説明図である。図１に示すように、義肢装具１は、患者の患部に装着される義肢用ソケット２と、足部３と、義肢用ソケット２と足部３とを接続する接続パーツ４とを主要な構成として備える。なお、義肢用ソケット２以外のパーツは部品として市販されているものを使用している。
[1. Prosthetic orthosis structure]
FIG. 1 is an explanatory view of a prosthetic device using a prosthetic socket according to the present invention. As shown in FIG. 1, the prosthetic limb orthosis 1 mainly includes a prosthetic limb socket 2 to be attached to the affected area of a patient, a foot 3, and a connection part 4 that connects the prosthetic limb socket 2 and the foot 3. Prepare as. In addition, parts other than the prosthetic socket 2 are commercially available as parts.
本実施形態の義肢用ソケット２は、外形状は従来のものと変わらないが、その内部構造は、ナイロン繊維からなる積層材１７が複数積層され、これにカーボンナノチューブを０．４重量％含むアクリル樹脂が染み込み固形化されたものである（図４参照）。なお、本実施形態においては、ナイロン・ストッキネットを用いている。また、積層材１７の積層数は必要強度によって変更すればよく、２枚でもよく、３枚以上でもよい。 Although the outer shape of the prosthetic limb socket 2 of this embodiment is the same as that of the conventional one, the inner structure is an acrylic including a plurality of laminated materials 17 made of nylon fibers and 0.4% by weight of carbon nanotubes. The resin is soaked and solidified (see FIG. 4). In this embodiment, nylon stockinet is used. Moreover, what is necessary is just to change the number of lamination | stacking of the laminated material 17 with required intensity | strength, 2 sheets may be sufficient and 3 sheets or more may be sufficient.
［２．義肢用ソケットの製造工程］
続いて、義肢用ソケット２の製作について説明する。製作は、（採型）、（断端モデル（陽性モデル）の製作）、（樹脂注型）の順に行われる
[2. Prosthetic socket manufacturing process]
Next, production of the prosthetic socket 2 will be described. Production is performed in the order of (molding), (production of stump model (positive model)), (resin casting)
（採型）
まず、図２に示すように、患者１１の患部１２の断端（切断部位）を、石膏を含む石膏包袋１３を巻いて、石膏包袋１３が固まった後に抜き取り、採型し、陰性モデルとする。
(Molding)
First, as shown in FIG. 2, the stump (cutting part) of the affected part 12 of the patient 11 is wound around a gypsum bag 13 containing gypsum, extracted after the gypsum bag 13 is hardened, molded, and a negative model. And
（断端モデルの製作）
陰性モデルに、石膏を流し込み、固まらせて、図３（ａ）に示すように、陽性モデル１４を作成する。それから、必要に応じて義肢用ソケット２を製作する上で必要となる修正を施し、図３（ｂ）に示すように、断端モデル１５とする。つまり、患部１２への装着性を高めるために、陽性モデル１４を削ったり肉盛したりして形を整える。この整えられた断端モデル１５を元に義肢用ソケット２を製作する。
(Production of stump models)
As shown in FIG. 3A, the positive model 14 is created by pouring gypsum into the negative model and allowing it to harden. Then, if necessary, correction necessary for manufacturing the prosthetic limb socket 2 is performed to obtain a stump model 15 as shown in FIG. That is, in order to improve the mounting property to the affected part 12, the positive model 14 is trimmed or built up to adjust the shape. A prosthetic socket 2 is manufactured based on the trimmed stump model 15.
（樹脂注型）
図４に示すように、支持棒１６に支持させた断端モデル１５にＰＶＡ（ポリビニールアルコール）バッグ１８を被せ、その上から積層材１７を被せる。このＰＶＡバッグ１８は、樹脂が直接断端モデル１５に接触することを防ぎ、成型後に断端モデル１５を取り除く際、樹脂と断端モデル１５がくっつき剥がれなくなることを防止する。また、積層材１７は、ナイロン繊維であり、本実施形態においては、ナイロン・ストッキネットを用いている。積層材１７の積層数は必要強度によって変更すればよく、２枚でもよく、３枚以上でもよい。
(Resin casting)
As shown in FIG. 4, the stiff model 15 supported by the support bar 16 is covered with a PVA (polyvinyl alcohol) bag 18, and the laminated material 17 is covered thereon. The PVA bag 18 prevents the resin from coming into direct contact with the stump model 15 and prevents the resin and the stump model 15 from sticking and peeling off when the stump model 15 is removed after molding. The laminated material 17 is a nylon fiber, and in this embodiment, a nylon stockinet is used. The number of laminated layers 17 may be changed depending on the required strength, and may be two or three or more.
そして、さらにＰＶＡバッグ１８を被せて、吸引パイプ１９を通じて真空吸引する真空成形で、カーボンナノチューブが混練されたアクリル樹脂を入口部分１８ａから流し込む。ここで、本実施形態の一例として、アクリル樹脂には、０．４重量％のカーボンナノチューブが混練され、均一に分散されたものを用いている。 Then, the acrylic resin kneaded with the carbon nanotubes is poured from the inlet portion 18a by vacuum forming in which the PVA bag 18 is covered and vacuum suction is performed through the suction pipe 19. Here, as an example of the present embodiment, 0.4% by weight of carbon nanotubes are kneaded and uniformly dispersed in the acrylic resin.
アクリル樹脂が積層材１７であるナイロン繊維に染み込んで、アクリル樹脂が硬化するのを待つ。硬化後、断端モデル１５を割り出して取り除き、義肢用ソケット２とする。このようにして、断端モデル１５の形状に対応する、内面形状を有する繊維強化プラスチックの義肢用ソケット２が製作される。 The acrylic resin soaks into the nylon fiber as the laminated material 17 and waits for the acrylic resin to harden. After curing, the stump model 15 is indexed and removed to form the prosthetic socket 2. In this manner, the fiber reinforced plastic prosthetic socket 2 having an inner surface shape corresponding to the shape of the stump model 15 is manufactured.
完成した義肢用ソケット２に、図１に示すように、義肢装具１に必要となる足部３、接続パーツ４などその他のパーツを組み付ける。なお、義肢用ソケット２以外のパーツは、基本的に部品として市販されているものを使用することができる。そして、各部品の組み付け時に、角度調整、いわゆるアライメントを実施し、義肢装具１が完成する。 As shown in FIG. 1, other parts such as feet 3 and connection parts 4 necessary for the prosthetic device 1 are assembled to the completed prosthetic socket 2. In addition, parts other than the prosthetic socket 2 can be basically those commercially available as parts. And angle adjustment, what is called alignment is implemented at the time of the assembly | attachment of each component, and the prosthetic-limbs orthosis 1 is completed.
［３．強度試験］
続いて、カーボンナノチューブを混練した効果を見るために行った強度試験（引張試験、圧縮試験、曲げ試験、シャルピー衝撃試験）について説明する。なお、強度試験に用いた試験材料は、次の５種類のアクリルＦＲＰである。また、図６乃至図９において、カーボンナノチューブをＣＮＴと表示している。
[3. Strength test]
Subsequently, a strength test (a tensile test, a compression test, a bending test, and a Charpy impact test) performed to see the effect of kneading carbon nanotubes will be described. The test materials used for the strength test are the following five types of acrylic FRP. Further, in FIGS. 6 to 9, the carbon nanotube is indicated as CNT.
（試験方法）
（ｉ）ＣＮＴ０．１５−ＦＲＰ：ナイロン繊維のみを積層材とし、アクリル樹脂にカーボンナノチューブを０．１５重量％加え、均一分散させ、ラミネーションを行ったものである。
(Test method)
(I) CNT0.15-FRP: A laminate made of only nylon fibers, 0.15% by weight of carbon nanotubes added to an acrylic resin, uniformly dispersed, and laminated.
（ｉｉ）ＣＮＴ０．６−ＦＲＰ：アクリル樹脂にＣＮＴを０．６重量％加え、均一分散させ、ラミネーションを行ったものである。 (Ii) CNT0.6-FRP: 0.6% by weight of CNT is added to an acrylic resin, uniformly dispersed, and laminated.
（ｉｉｉ）Ｃ−ＦＲＰ：カーボン繊維のみを積層材とし、アクリル樹脂でラミネーションを行ったものである。 (Iii) C-FRP: only carbon fiber is used as a laminate, and lamination is performed with an acrylic resin.
（ｉｖ）ＮＣ−ＦＲＰ：カーボン繊維２層だけ用い残りをナイロン繊維とした積層材とし、アクリル樹脂でラミネーションを行ったものである。 (Iv) NC-FRP: only two layers of carbon fibers are used, and the remainder is made of nylon fibers and laminated with an acrylic resin.
（ｖ）Ｎ−ＦＲＰ：ナイロン繊維のみの積層材とし、アクリル樹脂でラミネーションを行ったものである。 (V) N-FRP: a laminated material made only of nylon fibers and laminated with acrylic resin.
強度試験のために、前記試験材料（ｉ）〜（ｖ）を用いて、図５（ａ）〜（ｄ）に示す各強度試験片を作成した。ここで、２１は引張試験片、２２は圧縮試験片、２３は曲げ試験片、２４は衝撃試験片である。 For the strength test, each strength test piece shown in FIGS. 5A to 5D was prepared using the test materials (i) to (v). Here, 21 is a tensile test piece, 22 is a compression test piece, 23 is a bending test piece, and 24 is an impact test piece.
Ｃ−ＦＲＰを用いた試験片は、試験内容に応じて、カーボン繊維の方向が各試験に対し有効な方向となるように製作した。 The test piece using C-FRP was manufactured so that the direction of the carbon fiber was an effective direction for each test according to the test contents.
ＮＣ−ＦＲＰを用いた試験片は、圧縮試験のみ、圧縮方向に対してカーボン繊維の方向が直交する方向で試験を行った。 The test piece using NC-FRP was tested only in the compression test in the direction in which the direction of the carbon fiber was orthogonal to the compression direction.
ＣＮＴ０．１５−ＦＲＰおよびＣＮＴ０．６−ＦＲＰは、カーボンナノチューブが粉状であり、アクリル樹脂へ混ぜて使用するものであるため、繊維方向は積層材の方向のみ注意して製作した。 CNT0.15-FRP and CNT0.6-FRP were produced by paying attention only to the direction of the laminated material because the carbon nanotubes are powdery and mixed with acrylic resin.
なお、試験材料の条件は可能な限り一致させているが、試験片厚さについては、手作業でのラミネーションであるため完全一致させることは困難であり、試験条件により試験片厚にばらつきが生じたが、強度試験結果の数値は板厚さが影響しない数値であるため、比較結果に問題はないと考えられる。 The conditions of the test materials are matched as much as possible, but the test piece thickness is a manual lamination, so it is difficult to make it completely match, and the test specimen thickness varies depending on the test conditions. However, since the numerical value of the strength test result is a numerical value that does not affect the plate thickness, it is considered that there is no problem in the comparison result.
（試験結果）
各試験材料についての試験結果を表１にまとめて示す。
(Test results)
The test results for each test material are summarized in Table 1.
（引張試験結果）
図６に示すとおり、ＣＮＴ−ＦＲＰは、Ｎ−ＦＲＰに比べ、最大点応力はあまり差がなく、ＣＮＴを加えることによる、大幅な最大点応力の上昇は見られなかった。
(Tensile test result)
As shown in FIG. 6, the maximum point stress of CNT-FRP was not so different from that of N-FRP, and no significant increase in the maximum point stress was observed by adding CNT.
（圧縮試験結果）
図７に示すとおり、ＣＮＴ−ＦＲＰは、Ｎ−ＦＲＰに比べ、降伏点応力が約３倍の大きさであり、また、Ｃ−ＦＲＰに比べ、約３８％程度の大きさであった。
(Compression test result)
As shown in FIG. 7, CNT-FRP has a yield point stress that is about three times larger than N-FRP and about 38% larger than C-FRP.
（曲げ試験結果）
図８に示すとおり、曲げ弾性率は、Ｃ−ＦＲＰ、ＮＣ−ＦＲＰ、ＣＮＴ−ＦＲＰ、Ｎ−ＦＲＰの順で高かった。曲げ強さの順も曲げ弾性率の順と同じであるが、ＣＮＴ−ＦＲＰの曲げ強さは、ＮＣ−ＦＲＰと非常に近い値を示した。
(Bending test result)
As shown in FIG. 8, the flexural modulus was higher in the order of C-FRP, NC-FRP, CNT-FRP, and N-FRP. The order of bending strength is the same as the order of bending elastic modulus, but the bending strength of CNT-FRP was very close to that of NC-FRP.
（衝撃試験結果）
図９に示すとおり、ＣＮＴ−ＦＲＰは、Ｎ−ＦＲＰに比べ、約１８％高い値を示した。
(Impact test results)
As shown in FIG. 9, CNT-FRP showed a value about 18% higher than N-FRP.
以上の試験結果から、ＣＮＴ−ＦＲＰの圧縮時の降伏点応力がいずれも１２０ＭＰａ以上となり、曲げ応力（曲げ強度）がいずれも５０ＭＰａ以上の数値を示した。ＣＮＴ−ＦＲＰの曲げ強度はＮＣ−ＦＲＰの曲げ強度に非常に近い値を示していることから、ＣＮＴ−ＦＰＲは、Ｎ−ＦＲＰに比べ、ＣＮＴを添加することで義足用ソケットに求められる曲げ強度等の機械的特性を上昇させていることが分かる。ところで、アクリルラミネーション材が最も使用されるのは義足用ソケットであり、義足用ソケットに求められる最も重要な機械的特性は曲げ強度であることから、ＣＮＴ−ＦＲＰは、義足用ソケットの材料に適していると言える。 From the above test results, the yield point stress at the time of compression of CNT-FRP was 120 MPa or more, and the bending stress (bending strength) was 50 MPa or more. Since the bending strength of CNT-FRP is very close to that of NC-FRP, CNT-FPR has a bending strength required for prosthetic sockets by adding CNT compared to N-FRP. It can be seen that the mechanical properties such as By the way, acrylic lamination material is most often used for prosthetic sockets, and the most important mechanical property required for prosthetic sockets is bending strength. Therefore, CNT-FRP is suitable for prosthetic socket materials. It can be said that.
また、カーボンナノチューブを０．６重量％加えた場合には、０．１５重量％加えた場合に比べて、３％程度曲げ強度が低下しているものの、いずれも５０ＭＰａ以上となった。したがって、少なくとも、０．１５〜０．６重量％の範囲で加える場合には、曲げ強度の向上に効果があると言える。また、この程度の曲げ強度の変動から判断すると、経験則的に０．０５〜１．０重量％加えれば、Ｎ−ＦＲＰよりも機械的特性が向上し、ＮＣ−ＦＲＰに近い特性を示すものと考えられる。 Further, when the carbon nanotube was added by 0.6% by weight, the bending strength was reduced by about 3% compared to the case where the carbon nanotube was added by 0.15% by weight, but both were 50 MPa or more. Accordingly, it can be said that the addition of at least 0.15 to 0.6% by weight is effective in improving the bending strength. Judging from the bending strength fluctuations of this level, if added 0.05-1.0% by weight as a rule of thumb, mechanical properties are improved over N-FRP, and properties close to NC-FRP are exhibited. it is conceivable that.
［４．他の実施形態］
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記した実施形態では、熱硬化性樹脂としてアクリル樹脂を用いているが、エポキシ樹脂を用いてもよく、その他の樹脂を用いてもよい。また、積層材としてナイロン繊維を用いているが、その他の繊維を用いてもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
[4. Other Embodiments]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an acrylic resin is used as the thermosetting resin, but an epoxy resin may be used or other resins may be used. Further, although nylon fibers are used as the laminated material, other fibers may be used. Therefore, such a thing is also included in the scope of the present invention.
１ 義肢装具
２ 義肢用ソケット
３ 足部
４ 接続パーツ
１１ 患者
１２ 患部
１３ 石膏包袋
１４ 陽性モデル
１５ 断端モデル
１６ 支持棒
１７ 積層材
１８ ＰＶＡバッグ
１８ａ 入口部分
１９ 吸引パイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Prosthetic appliance 2 Prosthetic socket 3 Foot 4 Connection part 11 Patient 12 Affected part 13 Plaster bag 14 Positive model 15 Stump model 16 Support bar 17 Laminated material 18 PVA bag 18a Inlet part 19 Suction pipe
Claims (11)
前記繊維強化プラスチックは、
合成繊維からなる芯材と、
前記芯材に染み込んでいる熱硬化性樹脂と、
を備え、
前記熱硬化性樹脂にカーボンナノチューブが含まれていることを特徴とする、
義肢用ソケット。 A prosthetic socket made of fiber reinforced plastic,
The fiber reinforced plastic is
A core made of synthetic fibers;
A thermosetting resin soaked in the core material;
With
The thermosetting resin contains carbon nanotubes,
Prosthetic socket.
０．０５以上１．０重量％以下のカーボンナノチューブが分散されたものである、
請求項１に記載の義肢用ソケット。 The thermosetting resin is
0.05 to 1.0% by weight of carbon nanotubes are dispersed.
The socket for prosthetic limbs according to claim 1.
０．１以上０．６重量％以下のカーボンナノチューブが分散されたものである、
請求項１に記載の義肢用ソケット。 The thermosetting resin is
0.1 to 0.6% by weight of carbon nanotubes are dispersed.
The socket for prosthetic limbs according to claim 1.
０．１５以上０．５重量％未満のカーボンナノチューブが分散されたものである、
請求項１に記載の義肢用ソケット。 The thermosetting resin is
0.15 or more and less than 0.5% by weight of carbon nanotubes are dispersed.
The socket for prosthetic limbs according to claim 1.
合成繊維からなる積層材である、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の義肢用ソケット。 The core material is
A laminated material made of synthetic fibers,
The socket for artificial limbs of any one of Claim 1 thru | or 4.
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂にカーボンナノチューブが分散されたものである、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の義肢用ソケット。 The synthetic fiber is a nylon fiber,
The thermosetting resin is one in which carbon nanotubes are dispersed in an epoxy resin or an acrylic resin.
The socket for artificial limbs of any one of Claim 1 thru | or 5.
曲げ応力が５０ＭＰａ以上である、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の義肢用ソケット。 Yield point stress due to compression is 100 MPa or more,
The bending stress is 50 MPa or more,
The prosthetic limb socket according to any one of claims 1 to 6.
陽性モデルに、芯材となる合成繊維の積層材を被せる工程と、
更にＰＶＡバックを被せ、真空成形で前記陽性モデルとＰＶＡパックとの間に前記熱硬化性樹脂を注入し、前記熱硬化性樹脂を前記積層材に染み込ませる工程と、
前記熱硬化性樹脂が硬化した後、成形品を前記陽性モデルから取り外す工程と、
を備える、
義肢用ソケットの製造方法。 A step of mixing and dispersing carbon nanotubes in a resin material to produce a thermosetting resin;
A process of covering a positive model with a synthetic fiber laminate as a core;
Furthermore, covering the PVA back, injecting the thermosetting resin between the positive model and the PVA pack by vacuum forming, and soaking the thermosetting resin into the laminated material;
Removing the molded product from the positive model after the thermosetting resin is cured;
Comprising
A method of manufacturing a socket for prosthetic limbs.
前記樹脂材料に０．０５以上１．０重量％以下のカーボンナノチューブが混合され分散されたものである、
請求項９に記載の義肢用ソケットの製造方法。 The thermosetting resin is
0.05 to 1.0% by weight of carbon nanotubes are mixed and dispersed in the resin material.
The manufacturing method of the socket for artificial limbs of Claim 9.
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂にカーボンナノチューブが均一分散されたものである、
請求項９又は請求項１０に記載の義肢用ソケットの製造方法。 The synthetic fiber is a nylon fiber,
The thermosetting resin is one in which carbon nanotubes are uniformly dispersed in an epoxy resin or an acrylic resin.
The manufacturing method of the socket for artificial limbs of Claim 9 or Claim 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016136975A JP6943383B2 (en) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Prosthetic limb orthosis, artificial limb socket and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016136975A JP6943383B2 (en) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Prosthetic limb orthosis, artificial limb socket and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018007718A true JP2018007718A (en) | 2018-01-18 |
| JP6943383B2 JP6943383B2 (en) | 2021-09-29 |
Family
ID=60994588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016136975A Active JP6943383B2 (en) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | Prosthetic limb orthosis, artificial limb socket and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6943383B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109394397A (en) * | 2018-09-30 | 2019-03-01 | 浙江大学 | A kind of manufacturing method of continuous carbon fibre intelligent artificial limb |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0998995A (en) * | 1995-10-09 | 1997-04-15 | Imasen Gijutsu Kenkyusho:Kk | Production method of prosthesis |
| US20100332001A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Ut-Battelle, Llc - Oak Ridge National Laboratory | Self-cleaning skin-like prosthetic polymer surfaces |
| WO2012141307A1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | 株式会社環境・エネルギーナノ技術研究所 | Apparatus for producing carbon nanomaterial, and use thereof |
| JP2012532966A (en) * | 2009-07-15 | 2012-12-20 | テクニカル ユニバーシティ オブ デンマーク | Polymer coatings containing methoxyethyl acrylate units synthesized by surface-initiated atom transfer radical polymerization |
| JP5645182B2 (en) * | 2013-04-21 | 2014-12-24 | 直人 大平 | Protective member and contact tool |
-
2016
- 2016-07-11 JP JP2016136975A patent/JP6943383B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0998995A (en) * | 1995-10-09 | 1997-04-15 | Imasen Gijutsu Kenkyusho:Kk | Production method of prosthesis |
| US20100332001A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Ut-Battelle, Llc - Oak Ridge National Laboratory | Self-cleaning skin-like prosthetic polymer surfaces |
| JP2012532966A (en) * | 2009-07-15 | 2012-12-20 | テクニカル ユニバーシティ オブ デンマーク | Polymer coatings containing methoxyethyl acrylate units synthesized by surface-initiated atom transfer radical polymerization |
| WO2012141307A1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | 株式会社環境・エネルギーナノ技術研究所 | Apparatus for producing carbon nanomaterial, and use thereof |
| JP5645182B2 (en) * | 2013-04-21 | 2014-12-24 | 直人 大平 | Protective member and contact tool |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109394397A (en) * | 2018-09-30 | 2019-03-01 | 浙江大学 | A kind of manufacturing method of continuous carbon fibre intelligent artificial limb |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6943383B2 (en) | 2021-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ATE490075T1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A CURVED ELEMENT FROM A COMPOSITE | |
| PL1856206T3 (en) | Reinforced silicone resin film and method of preparing same | |
| JP2016094608A5 (en) | ||
| ATE452928T1 (en) | ENRICHED SILICONE RESIN FILM AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF | |
| ATE548179T1 (en) | METHOD AND MOLDING TOOL FOR PRODUCING COMPONENTS FROM FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL USING MICROWAVES | |
| DK2340160T3 (en) | A PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A POLYMER COMPOSITION ELEMENT USING TWO OR MORE RESIN | |
| DK201170432A (en) | An apparatus for impregnating a fiber material with a resin and methods for forming a fiber-reinforced plastic part | |
| BR0300453B1 (en) | process for manufacturing a component in fiber composite construction mode. | |
| EP2402795A3 (en) | Optical devices and silicone compositions and processes fabricating the optical devices | |
| DE602007006518D1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A PLATE MANUFACTURED FROM A THERMOPLASTIC COMPOSITE | |
| DE602007006734D1 (en) | A method of making a wooden form, wooden structure, interior material of a vehicle and acoustic structure processed by this method | |
| EP2412760A3 (en) | Resinous materials, articles made therewith and methods of producing same | |
| EP2590160A3 (en) | Method of fabricating bow stick of stringed instrument and bow stick of stringed instrument | |
| CN101786356A (en) | Preparation method of a co-cured high damping composite material | |
| JP2018007718A (en) | Prosthetic appliance, socket for prosthesis, and manufacturing method thereof | |
| EP1975732A3 (en) | Resin-filled ferrite carrier for electrophotographic developer, production method thereof and electrophotographic developer using the ferrite carrier | |
| ATE426500T1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A FIBER COMPOSITE MATERIAL FOR PRODUCING FIBER COMPOSITE COMPONENTS | |
| ATE547065T1 (en) | MOLDED PART IN THE FORM OF A GRID MADE OF COMPOSITE MATERIAL FOR THE BASE PLATE OF A PROSTHESIS AND METHOD FOR PRODUCING THIS GRID | |
| US20230218412A1 (en) | Prosthetic devices and methods of manufacturing the same | |
| JP2009191116A (en) | Process of making fiber-reinforced composite material and fiber-reinforced composite material | |
| JP2008277421A5 (en) | ||
| JPWO2013118534A1 (en) | Preform and manufacturing method thereof | |
| JP2006326892A5 (en) | ||
| JP6238130B2 (en) | Manufacturing method of fiber reinforced resin molded product | |
| JP2004346190A5 (en) | Method for producing fiber-reinforced resin composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20160726 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190624 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200731 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200804 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20201002 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201203 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210518 |
|
| R155 | Notification before disposition of declining of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R155 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210831 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6943383 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |