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日本は高齢化社会と言われて久しい.一般に,65 歳 以上の人口が総人口の7%を超えると高齢化社会と呼ば れる.1950年の国内における65歳以上(以下,高齢者) の人口は総人口に対して5%未満であるが,1970年に高 齢者の人口は7%を超えて高齢化社会に突入している ). その後,1994 年には高齢者の人口は総人口に対して 14%を超え,2018年9月の人口推計によると,国内の人 口約 1 億 2600 万人に対して,高齢者の人口は約3500 万 人を超えており,その割合は28%を超えている 1, ). 高齢化が顕著になっていくことと並行して,少子化お よび 20〜30 代の働き手が減少しており,1990 年頃から 高齢者支援に対する問題が指摘されはじめている ).近 年では,少子高齢化社会における高齢者支援への対策の 一つとして,介護ロボットや生活支援ロボットをはじめ とする介護機器の開発が注目されている.これら介護機 器は,介護者の労働作業のアシストや,被介護者を抱え 上げるだけの出力が要求される.一方で,介護機器は介 護労働者や被介護者に密着して動作することが前提とさ れている場合が多く,その出力が大きすぎることで,介 護労働者や被介護者が負傷する可能性がある.介護機器 等により,介護労働者や被介護者が負傷することを防ぐ ためにも,介護機器の分野における安全性の確保が重要 となるが,介護現場における動作要求仕様を十分に満足 する安全技術は未だ確立されていないのが現状である. ここで,安全技術の確立のためには,介護機器が人体に 与える荷重と人骨の耐荷重の関係を明らかにする必要が ある.しかし,強度評価実験に人骨を使用することは倫 理上および個人情報の観点から,その使用が困難である ことから,人工骨の使用が検討されている. 一方,近年,人体組織の物理特性を模した生態材料を 使用した人工骨の開発が進められている.ここで,人工 骨の再現性や妥当性を確認するためには,人工骨の強度 を実験的に得る必要がある.しかし,人工骨の強度評価 試験は確立されていない.また,様々な強度特性を得る ためには,相当数の人工骨が必要である.強度評価試験 方法の検討や数量の問題を解決するためには,強度試験 や実際の負荷状態を再現できる有限要素解析をはじめと するシミュレーション解析の利用が有効である.シミュ レーション解析は,コンピューター上で試験体に任意の 方向から荷重や強制変位を与えることが可能であり,試 験体の変形や,試験体の破断荷重の推定に有効である ). また,シミュレーション解析は試験片を必要としないこ とから,試験回数の低減を図ることもできる. そこで本研究では,人工骨の曲げ強度評価試験を検討 することを目的に,実験的に得た人工骨の曲げ強度と有 限要素解析によって得た人工骨の強度の比較を行うとと もに,人工骨の曲げ強度評価に対する有限要素解析の有 効性について検討する.

Study on bending strength of artificial antebrachial bones by Finite Element Analysis