エポキシ樹脂とアクリル樹脂の比率を変えて作製した積層経大腿義足ソケットの表面形状解析

Jul 28, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2664 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

アクリルとエポキシは、ソケットの製造に使用される一般的なタイプの樹脂です。 さまざまな種類の樹脂が積層ソケットの内面に影響を与えます。 この論文は、積層プロテーゼソケットのエポキシ樹脂とアクリル樹脂の最適な比率の組み合わせを決定し、表面粗さについて積層プロテーゼソケットのさまざまな組み合わせの表面プロファイル分析を評価することを目的としています。 経大腿骨ソケットは、エポキシ樹脂の場合は 2:1、3:1、3:2、2:3、1:3、100:1、100:2、100:3、100 のさまざまな樹脂と硬化剤の比率を使用して作成されました。 ：4、アクリル樹脂の場合は100：5。 ４つの弾性ストッキネットと４つのパーロンストッキネットからなる８層のストッキネットを使用した。 大転子領域下の側面のソケットから 4 cm × 6 cm のサイズのサンプルを切り出しました。 ミツトヨ Sj-210 表面テスター スタイラスをサンプルに使用し、平均表面粗さ値 (Ra)、二乗平均平方根粗さ値 (Rq)、および十点平均粗さ値 (Rz) を求めました。 エポキシ樹脂はアクリル樹脂に比べて滑らかな表面を示し、Ra 値はそれぞれ 3:2、3:1、2:1、2:3 の比で 0.766 μm、0.9716 μm、0.9847 μm、1.5461 μm です。 ただし、比率が 1:3 のエポキシ樹脂の場合、硬化剤では硬化しません。 アクリル樹脂の Ra 値は、それぞれ 100:1、100:2、100:5、100:4、100:3 の比率で 1.0086 µm、2.362 µm、3.372 µm、4.762 µm、6.074 µm です。 製造される表面がより滑らかであることを考慮すると、積層ソケットの製造にはエポキシ樹脂がより良い選択です。

義肢装具は、欠損した身体の四肢の代わりとして製造される義肢です1、2。 義肢の目標は、ユーザーに通常の日常生活活動を回復させることです3,4。 これらのデバイスの製造には、熱成形や積層などのさまざまな製造技術が利用可能です5。 熱成形によりプラスチックシートが柔らかくなり、それをポジキャスト上に置き、ラミネート加工では樹脂と硬化剤を使用してポジキャストをコーティングします5、6、7。 これらのプロセスと材料により、プロテーゼソケットの異なる機械的特性が引き起こされました8。 エポキシの場合、樹脂と硬化剤の推奨比率は 2:1 ですが、アクリルの場合、前述のサプライヤーのカタログでは 100:1 ～ 3 となっています。

極限引張強さ、曲げ強さ、剛性などの機械的品質の点で、積層複合材料から製造されたプロテーゼソケットは、コポリマー熱可塑性ソケットよりも強いことがわかっています9、10、11。 建設中に引かれた真空の量、ウェットアウトの程度（強化材料への樹脂の飽和）、樹脂の種類、樹脂の量、および繊維強化の種類はすべて、積層補綴ソケットにばらつきを生み出す可能性があります5、12。 。

断端の表皮、皮下組織、血管、血流はすべて、動作によって生じる圧力と摩擦の影響を受けます。 皮膚表面の相互滑り摩擦は、角質層のバリア機能の効率を破壊し、皮膚外傷を誘発する傾向があります 13,14。 プロテーゼソケットとライナーの材料間の摩擦係数とエネルギー散逸は、両方とも表面粗さの影響を受けます15、16。 経大腿参加者のほとんどは、ストラップまたは吸引サスペンション (CSS) を使用していました17。 吸引サスペンションを使用する経大腿患者の場合、ソケットは患者の皮膚に直接接触するため、皮膚の状態に影響を与えます。

熱安定性に関しては、作成された複合材料は、同じ温度およびより高いエンタルピーでの劣化速度の低下という点で純粋なエポキシ樹脂を上回っており、天然繊維で強化されたエポキシ複合材料が純粋なエポキシ樹脂よりもはるかに優れていることが証明されました18。 アクリルは 33% 高い横引張強度と同等の弾性率を持っていました。 これは、同等の長手方向曲げ強度および弾性率を有していた。 横曲げ強さと弾性率はわずかに低かった。 優れた破壊靱性と耐剥離性を示しました。 顕微鏡写真により、アクリルの微細構造延性とエポキシの脆性破壊メカニズムが明らかになりました。 アクリルはエポキシよりも高いタンデルタピークを持っていました19,20。