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The present paper is concerned with the development of a hip protector with a circular hole in the center to prevent hip fracture by fall. Firstly, we performed fall simulations by use of an elderly Japanese female model of a rigid whole body with a detailed finite element thigh model. The simulation showed that the hole in a hip protector significantly reduced impact, and that a protector with a hole of 50 mm diameter gave the minimum impact load in most cases. It also showed that thicker protectors and protectors of stiffer materials were more effective for hip fracture prevention. The effects of a protector offset from reference position, vacancies under the hole, and the shortening of protector length on the reduction ratio of impact were elucidated in detail. Secondly, based on the design guide suggested by the simulations, we developed a weight-drop test apparatus and performed experiments to examine the simulation results. It is ascertained that the hip protector with a hole of 50 mm diameter has excellent performance for hip fracture prevention. 1. 緒 言 股関節の骨折件数は,1990年には全世界で推定 170万件であったが, 2050年には発生確率が変化しないとし ても 630 万件に,高齢化により年に 1%ずつ発生確率が上昇するとすれば 820 万件にものぼると推定されている (Orimo, et al., 2009).この骨折は寝たきりの直接的要因となるため,その予防は高齢者医療の重要課題とされてい る.股関節の骨折の原因の約 9割が転倒といわれており (Rovinovitch, et al., 2009) ,転倒時の衝撃を緩和するヒッ ププロテクタ(以下,プロテクタとよぶ)の着用が有効な予防法として導入されている.ある老人専門施設での 調査 (Lauritzen, et al., 1993) において,大腿骨近位部骨折の発生確率は,非着用者では 7.4% であったのに対しプ ロテクタ着用者では 3.2% となっており,プロテクタの有効性が示唆されている.また,この調査では着用者の 骨折はすべてプロテクタを外しているときに生じていることから,大腿骨近位部骨折の発生件数の削減にはプロ テクタの着用率を上げることが有効であることも示唆されている. これまでに様々な材質・形状のプロテクタが開発されており,これらの評価も実施されてきた.実験的評価は 広く行われており,一般には人体の大腿部を模擬した試験体に振り子 (Rovinovitch, et al., 2009, Kannus, et al., 1999) もしくは落錘 (後藤他, 2004, Derler, et al., 2005, Van Schoor, et al., 2006) によって衝撃を与えることで転倒現象が No. 13-00744 [DOI: 10.1299/transjsme.2014bms0138] *1 正員,名古屋大学大学院(〒464-8603 愛知県名古屋市千種区不老町) *2 正員,フェロー,名古屋大学大学院 *3 名古屋大学大学院(現富士通(株)) *4 正員,名古屋大学大学院(現ブラザー) *5 (株) E-mail of corresponding author: hirabayashi@mech.nagoya-u.ac.jp

Development of hip protector with a hole based on biomechanical evaluation