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あいち産業科学技術総合センター

研究報告2017

研究論文

オーダーメイドサポーター設計システムの開発
福 田 ゆ か ＊ 1、 山 内 宏 城 ＊ 1、 佐 々 木 敏 哉 ＊ 2、 佐 々 木 哲 哉 ＊ 2Development of Designing System for Custom-made Stocking
Yuka FUKUTA *1 , Hiroki YAMAUCHI * 1 , Toshiya SASAKI *2 and Tetsuya SASAKI * 2Owari Textile Research Center * 1 Trestech Co.,Ltd. * 2
リンパ浮腫防止効果を保ちつつ快適な着用感を得られるオーダーメイドサポーターを設計する ためのシステムを開発した。編地の伸縮特性について評価し、設計に用いるための近似式と脚のサイズと着圧から型 紙 を 作 成 す る ア ル ゴ リ ズ ム に つ い て 検 討 し た 。 サ イ ズ は 児 童 向 け か ら 大 人 向 け ま で を 想 定 し 、 着 圧 5～25mmHg と 設 定 し て 開 発 し た シ ス テ ム で 作 成 し た 型 紙 か ら サ ポ ー タ ー を 編 成 し た 。脚 の 可 動 マ ネ キ ン に 装着した時の着圧をエアパック方式で測定し、誤差が大きいサンプルの近似式を再検討し誤差を減じる修正を 行 っ た 。修 正 し た シ ス テ ム で は 、 50％ 延 伸 糸 使 用 の 風 合 い の 異 な る 2 種 類 の 組 織 を 用 い 、目 標 で あ る 誤
差 10％ 以 内 で サ ポ ー タ ー を 設 計 で き る こ と を 確 認 し た 。今 後 シ ス テ ム を 用 い た オ ー ダ ー メ イ ド サ ポ ー タ ーの商品化をめざす予定である。

１．はじめにで試験片を編成した。

ニットは伸縮性に富み、その特長を活かしてアパレル

50％延伸糸については、児童向けのサポーター用に圧以外への用途展開が期待されている。無縫製横編機のよ迫力が高くなりすぎないことを目的とし糸の配列を変えうな高性能編機も開発されており、編組織設計の幅も広た児童向けの組織(以下児童用組織と表記)で試験片を編がってきている。しかし、ニット製品を設計するための成した。

CAD システムはアパレル用途が主であり、型紙のない製編地の耐久性を確認するため、30％と 70％延伸糸使用品設計については試行錯誤を繰り返しながら行っているの 1 種類の編地と 50％延伸糸使用の 2 種類の編地についのが現状である。て、(株)島津製作所製 精密万能試験機(AG-IS)を用い、がん患者等に発生する浮腫を軽減させるために、現在は医療用弾性着衣や伸縮性のある筒状包帯が使用されてJIS L 1096 定伸長時伸長弾性率 A 法(定率伸長時伸長弾性率・繰返し法)を測定した。

いる。しかし患者の多くはこの 25mmHg 以上の医療用編地の風合いを確認するため、30％と 70％延伸糸使用

弾性着衣では圧迫力が強く、握力の弱い高齢者等は自身の 1 種類の編地と 50％延伸糸使用の 2 種類の編地についで装着することが難しく介助が必要ということである。て、カトーテック(株)製 風合い(曲げ)試験機(KES-FB2-

また、伸縮性のある筒状包帯では反対に圧迫力が弱すぎAUTO-A)で編地の曲げ硬さを測定した。て効果が期待できないということである

1)2)。そこで、医療用弾性ストッ キングと筒 状包帯の中間の 着圧 (10〜25mmHg)のサポーターをオーダーメイドで設計するためのシステムの開発を行った。

2.2 オーダーメイドサポーターを設計するためのアルゴリズムの検討
編地の引張特性から、設定した着圧となるように製品の各部位の編地の伸び率を算出し、効果の高い着圧(5〜25mmHg)で設計を行うアルゴリズムについて検討した
3)4) 。50％延伸糸使用の 2 種類の編地について、カトーテ

２．実験方法ック(株)製

2.1 編地の耐久性と風合い評価
サポーターの耐久性と風合いを上げるため、綿糸とウレタン糸のエアー加工時のウレタン糸の延伸条件を風合い(引張・せん断 )試験機

(KES-FB1-AUTO-A)を用い編地の引張特性を測定した。
2.3 設計したサポーターのサンプル編成と着圧評価30％、50％、70％とした糸を作製した。30％、50％、大人サイズのサポーターについては、50％延伸糸使用

70％延伸糸を用い、編地の耐久性と引張特性を評価するの 2 種類の組織で、着圧 15mmHg、20mmHg、25mmHg

ため、サポーターと同じ編組織(以下大人用組織と表記)と設定し作成した型紙に基づき、着圧測定のためのサン1 尾張繊維技術センター

＊

素材開発室

2 株式会社トレステック＊

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プルサポーターを編成した。子供サイズのサポーターについては、50％延伸糸使用 の 2 種類の組織で、着圧5mmHg、10mmHg、15mmHg と設定し作成した型紙にしないことがわかった。
よって、設計については 50％延伸糸使用の 2 種類の組織の編地について検討することとした。

基づき、着圧測定のためのサンプルサポーターを編成した。
着圧を測定するため、Airwolf 社製熱溶解積層式 3D プリンター(HD2X)を用い、(株)ミジンコ製匠コポリエステルフィラメントを用い、大人サイズを 2 サイズ (以下足首までのデザインを“大人サイズ 1”、つま先までのデザインを“大人サイズ 2”と表記)、児童サイズを 1 サイズ(合計 3 サイズ)の脚の可動マネキンを作製した。
2.4 オーダーメイドのサポーターを設計するシステムの実装システムの現場での実用化を検討するため、2.2 で検討したアルゴリズムに基づきプロトタイプのシステムを作成した。システムの開発環境として、OS は Microsoft
Windows XP、プログラム言語は Microsoft Visual Basic

図１KES 曲げ特性のグラフ

3.2 オーダーメイドサポーターを設計するためのアルゴリズムの検討
50％延伸糸使用の 2 種類の編地について、編成した編地の引張特性について評価した(図２)。

2005 を用いた。

３．実験結果及び考察
3.1 編地の耐久性と風合い評価
30％と 70％延伸糸使用の 1 種類の編地と 50％延伸糸使用の 2 種類の編地について、定率伸長時伸長弾性率を表１に示す。なお、繰返し 20 回以上の数値は 20 回の数値と比較しほとんど変化が無かった。糸を加工する時の延伸率が大きいほど、伸長弾性率が高く編地の回復が良く耐久性が高いことがわかった。50％以上の延伸糸使用の編地について、伸長弾性率が 90％を超える値となり、ストレッチの生地としての使用に適していることがわかった。
表１30、70、50％延伸糸を使用した編地の定率伸長時伸長弾性率
試料

定率伸長時伸長弾性率 (%)
繰返し 10 回

繰返し 20 回

30％延伸糸使用大人用組織

88.787.070％延伸糸使用大人用組織

95.2

94.7

50％延伸糸使用大人用組織

94.593.9

作製したい脚のサイズと着圧を入力し、引張特性の近50％延伸糸使用児童用組織

92.892.3

似式から設定した着圧になる各部位の編地の伸び率と編

図２

KES 引張特性のグラフ(上：大人用組織、下：児童用組織)

目数を算出することで効果の高い着圧(15〜25mmHg)
ただし、糸の延伸率が大きいほど曲げ剛性が高くなりのサポーターを設計するアルゴリズムについて検討した。

(図１)、編地の風合いが硬くなるため着用時の快適性が子供サイズのサポーターについては、圧迫力が高くなり下がることが予測される。

すぎないよう効果の高い着圧を 5〜15mmHg と想定し、30 ％ 延 伸 糸 を 使 用 し た 編 地 に つ い て は 伸 長 弾 性 率設計を行うアルゴリズムについて検討した。

90％以下で耐久性が劣り編地が回復しないと、太もも部引張特性を測定した 50％延伸糸使用の 2 種類の編地分においてズリ落ちが顕著で着用時の快適性が劣ることについて、近似式(1)、(2)を用いたアルゴリズムで作成しがわかった。また、70％延伸糸使用の編地は硬く装着がた型紙からサンプルサポーターを編成したところ、大人困難だったため、着用しやすいサポーターの製造に合致用組織の 15mmHg 及び 25mmHg の設定値で設計したサ

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ンプルと、児童用組織の 5～15mmHg で設計した全サン研究報告2017確認した。

プルについて、設計値と実測値の着圧の誤差が 10%以内設計したサポーターを入力したサイズの脚に装着するにならなかったため、近似式の補正を行い、最終的に近前後の状態のサポーターの伸縮モデルを生成し、編成時似式(3)、(4)を用いることとした。と着用時の編地の状態を確認できるようにした(図３)。

初期近似式

着圧の状態を色分けで表示する着圧予測のマッピングモ

50％延伸糸使用大人用組織の編地の近似式

デルについても作成した(図４)。

T = 73 × e0.0165×⊿w－50・・・・(1)50％延伸糸使用児童用組織の編地の近似式
T = 152× e0.0065×⊿w－140・・・・(2)補正後の近似式
50％延伸糸使用大人用組織の編地の近似式
T = 81 × e0.015×⊿w－48

・・・・(3)50％延伸糸使用児童用組織の編地の近似式
T = 165× e0.006×⊿w－148

編上モデル

・・・・(4)

T：編地の張力 (gf / cm）⊿w：編地の伸び率 (%)
着圧は Kirk の計算式(5)で、筒形状のため張力はコース方向の 1 方向のみで算出した。
H＝T/R

・・・・(5)

H：衣服圧 (gf / cm2)

着用モデル

R：受圧面の曲率半径 (cm)

図３

編地の伸び率と編目数の算出は、Kirk の計算式より求伸縮モデル（設定値 25mmHg 大人用組織）

めた張力がかかった状態のコース方向の伸び率を以下の近似式(6)、(7)から算出した。張力のかかった状態のループの幅(着用時のループの幅)を式(8)で、ウェール方向、コース方向の編目数を式(9)、(10)でそれぞれ算出した。
50％延伸糸使用大人用組織の編地の近似式⊿w = Log(( T ＋ 48) / 81)/ 0.015

・・・・(6)

設

置値

設

置値

50％延伸糸使用児童用組織の編地の近似式⊿w = Log(( T ＋ 148 ) / 165)/ 0.006

・・・・(7)

J' = J ×( 1 ＋ ⊿w/100 )・・・・(8)

Mw = Lw / J'・・・・(9)Mc = Lh /P・・・・(10)J’： 張 力 が T gf/cm か か っ た 状 態 の ル ー プ の 幅(mm)
J：張力が 0 gf/cm の時のループの幅 (mm)Mw：各部位のウェール数 (目)Lw：各部位のサポーターの円周 (mm)
Mc：総コース数 (目)Lh：サポーターの長さ (mm)
P：ループの高さ (mm)修正後のアルゴリズムに基づき型紙を作成したところ、

図４

着圧表示モデル（大人用組織）

3.3 設計したサポーターのサンプル編成と着圧評価
児童用組織で子供サイズのサポーターを設計した型紙と試作したサポーターの写真を図５に示す。試作したサポーターを作製した可動マネキンに装着した時の着圧を設定した着圧と設計した型紙からの着圧の予測値を比較測定した。50％延伸糸を使用して作製した大人サイズ 1

して、計算式上は設定値に近い型紙を作成できることをのサポーターの着圧の実測値は、15mmHg、20mmHg、81
25mmHg の設定値において、アルゴリズム修正後の全てのサンプルで誤差 10％以内であることを確認した(図６)。

図５

児童サイズの作成した型紙とサンプル（左から 5mmHg、10mmHg、15mmHg）

図８

大人サイズ 2 の着圧の実測値

3.4 オーダーメイドのサポーターを設計するシステムの実装
測定した脚のサイズと設定した着圧から自動で無縫製横編用の型紙データを出力するシステムとして実装した。
システムによって作成したビットマップ形式の型紙画像は、(株)島精機製作所製の無縫製横編機で編成するための圧縮柄データに変換することができた。

４．結び
本研究成果として、リンパ浮腫防止効果を保ちつつ快
大人サイズ 1 の着圧の実測値

適な着用感を得られるオーダーメイドサポーターを設定

50％延伸糸を使用して風合いの異なる 2 種類の組織でできた。効果的な着圧と風合いの好みは患者によって個作製した児童サイズのサポーターの着圧の実測値は、人差があるため、耐久性と風合いを考慮の上、50%延伸10mmHg、15mmHg の設定値において、アルゴリズム

糸使用による大人用に作製した硬い風合いの組織と児童修正後の全てのサンプルで誤差 10％以内であることを用に作製した柔らかい風合いの組織と設定着圧を選択す確認した(図７)。5mmHg のサンプルについては着圧がることで、患者の好みを考慮し効果のあるサポーターを弱すぎるため、リンパ浮腫防止効果はほとんど無いと考提供できるシステムとなった。

図６値との誤差 10％以内で設計するためのシステムを開発えられること、測定のばらつきが大きいことから、開発オーダーメイドでの製品生産に対応するため、開発ししたシステムで設計できる着圧の範囲から除外することたシステムによって作成したビットマップ形式の型紙画とした。

像を、(株)島精機製作所製の無縫製横編機で編成するための圧縮柄データに簡易に変換できることを確認した。

付記
本研究の一部は独立行政法人科学技術振興機構

平成27 年度研究成果展開事業マッチングプランナープログ
ラム「探索試験」として実施した。

文献
図７

子供サイズの着圧の実測値

システム確認のため 50％延伸糸を使用して風合いの異なる 2 種類の組織で、サイズの異なる大人サイズ 2 のサポーターを作製した。着圧の実測値は、15mmHg、20mmHg、25mmHg の設定値において、サンプルで誤差 10％以内であることを確認した(図８)。

1）小川佳宏：静脈学，24(4)，447 (2013)2）平井正文：日本血管外科学会雑誌，16(6)，717(2007)3）W. Kirk and S.M. Ibrahim ： Text. Res. J., 37,37(1966)
4）丹羽雅子 他：アパレル科学 美しく快適な被服を科学する，P22-28，P85-97(1997)，朝倉書店