自動カスタマイズ可能なユニバーサル流体層を有する新規医療用インソールの設計・製作

Designing and fabricating a novel medical insole with universal fluid layer with auto-customizability.

• Ehsan Shakouri
• Alireza Mossayebi
• Babak Manafi

抄録

医療用インソールは、足の圧力軽減、適切な応力-歪みの分布、足の変形の矯正に重要な役割を果たしています。本研究の目的は、ユニバーサル流体層を有する新規な医療用インソールを設計・製作することである。ショア17を有するフラットシリコーンインソールとユニバーサル流体層を有するフラットシリコーンインソール（ショア17を有する医療用シリコーンとショア0を有するシリコーンゲル）の2種類のインソールを作製した後、医療用インソールを使用しない状態、フラットな医療用シリコーンインソールを使用する状態、ユニバーサル流体層を有するフラットシリコーンインソールを使用する状態の3つの条件で、1人を2つの立位と歩行姿勢で使用してPEDAR試験を実施した。また、これらのインソールは、シリコーンの機械的特性試験やPEDAR試験で得られた結果をもとに、アバカスソフトウェアでモデル化して解いた。有限要素解析の結果、ユニバーサル流体層付きシリコーンインソールでは、静的状態での応力・歪みの吸収率は、フラットシリコーンインソールで得られたものに比べて、それぞれ63％、63％、動的状態では84％、89％の吸収率が得られることがわかった。また、ＰＥＤＡＲシステムの実験結果から、起立状態では、インソールなしの状態と比較して、ユニバーサル流体層付きシリコーンインソールでは５８％、フラットシリコーンインソールでは３０％の減圧効果が得られていた。また、歩行状態では、インソールなしの状態と比較して、流体層を有するシリコーンインソールは37％、フラットシリコーンインソールは9％の減圧効果を示した。最終的には、流体層を有するシリコーンインソールは、扁平シリコーンインソールに比べて足底圧を良好に低下させることが判明した。

Medical insoles play a significant role in pressure reduction, proper stress-strain distribution, and correcting some deformities in the foot. The aim of the present research is to design and fabricate new medical insoles with universal fluid layer. After fabricating two types of insoles including flat silicone insole with shore 17 and flat silicone insole with universal fluid layer (medical silicone with shore 17 and silicone gel with shore 0), PEDAR test using one person in two standing and walking positions in three conditions comprised without the use of medical insole, using of flat medical silicone insole, and flat silicone insole with universal fluid layer was performed. These insoles were also modeled and solved in Abacus software according to the results obtained from mechanical properties testing of silicone and PEDAR test. The results of the finite element analysis showed that absorption of stress and strain in the static state by the silicone insoles with universal fluid layer was 63% and 63%, and in the dynamic state was 84% and 89% more than those obtained by the flat silicone insoles, respectively. The experimental results of the PEDAR system also showed that in the standing state, the silicone insoles with universal fluid layer and the flat silicone insoles had 58% and 30% pressure reduction, respectively, in comparison with without insole condition. Also, in the gait state, the silicone insoles with fluid layer and the flat silicone insole showed 37% and 9% pressure reduction, respectively, in comparison with without insole condition. Eventually, it was found out that the silicone insoles with fluid layer reduce plantar pressure well in comparison to the flat silicone insoles.