論文
ファーサイド側突における胸腹部傷害メカニズムの分析
楠原由人 *1 ，井田等 *1 ，青木雅司 *2

浅岡道久 *3 ，Ning Zhang *4 ，大原史朗 *5

Analysis of the Mechanisms of Thoracoabdominal Injuries Caused
by Far-side Impacts
Yoshito Kusuhara*1, Hitoshi Ida*1, Masashi Aoki*2
Michihisa Asaoka*3, Ning Zhang*4, Shiro Ohara*5
要旨
側面衝突事故では，衝突側の乗員だけでなく，反対側の乗員（ファーサイド乗員）も重傷を負うことがある．北米の市場事故データを調査した結果，ファーサイド側突事故における死因部位は頭部・胸部に次いで腹部が多いことが分かった．本研究では腹部に着目し，人体モデル（THUMS）を活用してファーサイド側突事故を再現したところ，肝臓上面を損傷する可能性が高いことが示唆された．これに対する
1 つの解決策として，乗員の上体の動きを抑えることで肝臓の傷害が低減することを確認した．
Abstract
In side collisions, it is not only near-side occupants but also far-side occupants that may be seriously
injured. We conducted an accident analysis using North American data, and the results showed that
abdominal injury was the third most common type of injury, following head and thorax injury, as thecause of death in far-side impacts. We then reproduced far-side impact accidents in simulations using
a human body model（THUMS）. The results suggested that there is a high possibility of damage tothe upper surface of the liver. It was confirmed that one way to reduce such liver injury is by
suppressing the motion of the occupant's upper body.

1．背景

2．目的

側面衝突事故は乗員に近い側から衝突されるニヤサイド衝突と，乗員に対して遠い側から衝突されるファーサイド側突の 2 種類があり，欧州のアセスメントでは 2020 年よりファーサイド側突に関する評価形態が追加されている．それはポール側突をスレッド試験で再現し，WorldSID（WorldSide Impact Dummy）を着座させてファーサイド事故による安全性の評価を実施している．この試験では頭部移動量に関して評価基準が設けられているため，頭部外傷による重傷の低減の指標として効果的である．
本研究では，ファーサイド乗員のさらなる安全性向上を狙い，ファーサイド側突の市場事故の実態把握から対策の方向性を検討した．

2 － 1．事故調査データ概要
市場事故調査には NHTSA（National Highway
Traffic Safety Administration）の統計管理セン
ターが公開している北米自動車事故データベース（NASS/CDS）を用いた．2002 年～ 2015 年の 13
年間における普通乗用車の側突事故のうち図－ 1に示す自車の右側から衝突された事故のデータに限定した．また，調査対象は運転席およびその後席の乗員に限定した．自車については乗用車に限定してトラック・バスは除いた．

*1*3*5*2*4

性能実験部 衝突安全第 2 技術室
性能実験部
TGR Technical Center, LLC
23

性能実験部 予測技術室
Toyoda Gosei North America Corporation

ファーサイド側突における胸腹部傷害メカニズムの分析

30°
60°

自車

6

衝突方向

泌尿器7%

消化器系
13%

他車
(衝突してくる車)

肝臓
48%

120°
180 °
図－ 1

腎臓
28%

13

■：調査対象乗員

22

脾臓
4%

対象とした事故形態

2 － 2．事故調査内容
まず，ファーサイド側突における外傷重症度
AIS（Abbreviated Injury Scale） が 4 以 上 の 重篤な傷害を負った受傷者数を調査した．図－ 2 に受傷部位別に調査した結果を示す．頭部・胸部が多い結果となった．頭部・胸部に関しては，前述したファーサイド側突に関するアセスメントの追加により良化していくことが見込まれる．一方衝
突側のドアや乗員への直接接触が考えにくい腹部に関しても AIS4 以上の重篤な傷害は発生しており受傷者全体の 1 割を占めていた．よって本研究ではこの腹部に着目して更なる分析を行った．

2
図－ 3グラフ外の数字は件数

腹部受傷臓器の分布
（46 ケース［AIS2 以上］）

フロアコンソール
シートベルト
インストルメントパネル
助手席側 Bピラー
助手席側 ドア
助手席側 アームレスト
助手席側 シート
グラブハンドル

6050
受傷者数[人]0AIS4
AIS5AIS640

図－ 42468101214

肝臓の受傷因子
（22 ケース［AIS2 以上］）

3020

3．手法100頭部図－ 2胸部

腹部脊椎

下肢

顔面頸部

3 － 1．試験用ダミーと人体モデルについて乗員の傷害値評価をするうえで，法規・レイティ
ング試験では図－ 5 に示す衝突試験用ダミーを用いて胸腹部のたわみ量や脊椎の加速度・角速度を計測して傷害リスクを評価する．なお，本研究では骨や臓器がモデル化されていて，肝臓の受傷メカニズムの把握をするのに向いている人体シミュレーションモデルの THUMS（Total HUman
Model for Safty）を用いた（図－ 6）．

上肢

AIS4 以上の部位毎の受傷者数

次に腹部受傷者における受傷臓器の内訳を
図 － 3 に 示 す．AIS2 以 上 の 腹 部 受 傷 者 の う ち48％（22 件）が肝臓を受傷していることが分かった．また，肝臓を受傷した 22 件を受傷因子別に分類した結果を図－ 4 に示す．フロアコンソー
ルが 6 割となり最多であった．フロアコンソールによって頭部を含む乗員の移動量が減り頭部受傷リスクの低減が見込まれる一方でコンソールと腹部が接触することで腹部の受傷リスクがあることが示唆される．
本研究では代表的な腹部傷害である肝臓の受傷メカニズムを分析して対策を検討した．

3 － 2．THUMS を活用した検討フロー
THUMS を活用した検討フローを図－ 7 に示
す．はじめに肝臓のテストピースレベルの引張・圧縮試験 1） をシミュレーションで再現して材料特性の同定を行った．その後，臓器レベルの圧縮試験と再現シミュレーションの結果を比較してシミュレーションモデルの肝臓の妥当性を検証した．次にファーサイド側突スレッド試験 2） を再24

ファーサイド側突における胸腹部傷害メカニズムの分析現したシミュレーションモデルを構築してTHUMS を着座させた．その後，乗員の脊椎に設置した加速度計の応答やフロアコンソールからの荷重を試験とシミュレーションで比較して車両レベルのモデル妥当性を確認して肝臓傷害指標の検討を行った．傷害指標に関しては，実際の事故の傷害傾向を確認しながらその傾向を捉えている指標を選定した．
最後に肝臓受傷の受傷因子で特に件数の多かったフロアコンソールの高さを変えて肝臓傷害への影響を調査してメカニズムを分析した後，対策の方向性を検討した．
なお，各フローで用いた試験結果についてはアメリカの研究機関が実施した結果を引用している 1）2）．

肝臓シミュレーションモデルの材料特性の同定(テストピースレベルの引張・圧縮試験)
肝臓シミュレーションモデルの臓器レベルの妥当性確認(肝臓の圧縮試験)
ファーサイド側突試験結果とシミュレーション結果の比較(試験：PMHS*,

シミュレーション：人体モデル(THUMS)

肝臓傷害指標の検討
フロアコンソールの影響およびメカニズムの分析(肝臓の受傷要因であるフロアコンソールの高さを変えて影響を確認 )*PMHS：Post Mortem Human Surrogates（人の供試体）

図－ 7

検討フロー

4．結果
4 － 1．肝臓モデルの材料特性の同定
まず，図－ 8 に示す肝臓のテストピースの引張試験をシミュレーションで再現した．その結果の比較を図－ 9 に示す．複数の試験結果の中央値となるように THUMS の肝臓の引張特性を変更した．圧縮特性に関しても引張特性同様に
図－ 10 に示す圧縮試験をシミュレーションで再現 し，THUMS の 肝 臓 の 圧 縮 特 性 を 変 更 し た（図－ 11）．

出典：h ttps://www.humaneticsgroup.com/sites/default/
files/2020-11/um-w50m_rev_k.pdf

図－ 5

試験用ダミー（WorldSID）

図－ 8

100

上限
下限
THUMSオリジナル
本研究

応力(kPa)80

出典：https://www.toyota.co.jp/thums/about

図－ 6

人体モデル（THUMS）

 臓テストピース引張試験 1）と肝再現シミュレーション

60
4020000.1

0.2

0.3

0.40.5ひずみ

図－ 925応力 - ひずみ特性比較（引張）ファーサイド側突における胸腹部傷害メカニズムの分析

材料試験で同定した物性を肝臓モデルに反映した結果，高ひずみ域の圧縮特性が試験結果に近づくことを確認した．

圧縮治具

圧縮治具

4 － 3．ファーサイド側突モデルの妥当性確認
次にファーサイド側突スレッド試験の再現モデ
ルを構築して，乗員挙動とコンソールからの荷重を比較した．乗員挙動については，図－ 14 に示す
乗員の脊椎に配置した A 点，B 点，C 点の加速度計の応答を比較した．比較結果を図－ 15 ～図－ 18に示す．シミュレーションモデルの THUMS の各脊椎の加速度の応答とコンソールからの荷重が試
験を概ね再現していることを確認した．

肝臓(テストピース)

図－ 10 臓テストピース圧縮試験 1）と肝再現シミュレーション

0応力(kPa)-50-100-150
上限
下限
THUMSオリジナル
本研究-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1-200-250

A点0ひずみ図－ 11

応力 - ひずみ特性比較（圧縮）4 － 2．肝臓モデルの物性検証
肝臓の静圧縮試験のレイアウトと再現シミュ
レーションを図－ 12 に示す．この肝臓の静圧縮試
験をシミュレーションで再現して圧縮特性（応力－ひずみ線図）を比較した．比較結果を図－ 13 に示す．

B点

コンソール荷重
図－ 14C点

ファーサイド側突スレッドのレイアウト

A点 加速度時間(ms)050100150応力(kPa)

図－ 12加速度 (G)20肝臓の静圧縮試験と再現シミュレーション

160140120100806040200-20-40

試験
THUMSオリジナル
本研究-60

図－ 1500.05

0.1

0.150.2

試験
シミュレーション

A 点の加速度比較
（試験×シミュレーション）

4 － 4．肝臓傷害指標の検討
ファーサイド側突スレッド試験を再現したシミュレーションモデルを用いて THUMS の肝臓の最大ひずみを確認した．最大ひずみは図－ 19に示すようにコンソールとオーバーラップしている肝臓下面ではなく，肝臓上面で発生していることが分かった．

0.25

Strainひずみ
図－ 130応力 - ひずみ特性比較（肝臓静圧縮）26

ファーサイド側突における胸腹部傷害メカニズムの分析

B点 加速度時間(ms)
050100最大ひずみの発生場所

150

加速度 (G)200

肝臓-20-40

試験シミュレーション

-60

図－ 16

後方

B 点の加速度比較
（試験×シミュレーション）

図－ 19時間(ms)5010015020加速度 (G)最大ひずみ発生場所（右側面視）4 － 5．コンソール高さの肝臓傷害の影響
次に肝臓の受傷因子で特に件数の多かったフロアコンソールについて，コンソール高さによる肝臓上面のひずみへの影響を調査した．図－ 20 に示すコンソールと肝臓のオーバーラップ率を変化させ最大ひずみを確認した．その結果を図－ 21に示す．約 60％のオーバーラップ率で肝臓上面に発生するひずみが最大となることが分かった．

C点 加速度0前方

0-20-40Overlap ratio = Hc/Hl x 100%

試験シミュレーション

-60

図－ 17

C 点の加速度比較
（試験×シミュレーション）

コンソール荷重時間(ms)050100

Hl: Height of liver150

Hc: Console overlapwith liver

0-500-1000

図－ 20-1500-2000-2500

図－ 18

試験シミュレーション

コンソールと肝臓のオーバーラップ率1.2

コンソールの荷重比較 （試験×シミュレーション）

また，Jin らが行った市場事故調査 3）によると
交 通 事 故 に よ る 肝 臓 受 傷 者 53 ケ ー ス の う ち，67.9% が肝臓上面に損傷を負っていることが報告されており，今回のシミュレーション結果の肝臓の傷害傾向と一致していることが分かった．
よって，最大ひずみを肝臓傷害指標として選定した．

最大ひずみ

荷重 (N)

500

1.00.80.60.40406080100

オーバーラップ率 (%)
図－ 212720

最大ひずみとオーバーラップ率の関係

ファーサイド側突における胸腹部傷害メカニズムの分析

5．考察
5 － 1．肝臓傷害発生メカニズム
肝臓上面にひずみが発生するまでの流れを整理した．まず，ファーサイド側突により乗員は慣性力で車内側へ移動しようとする（図－ 22）．上体は，シートベルトで拘束されているが，コンソールで胸から上側の動きは完全に止められず，シートベルトから肩がずれながら車内側へ移動する．
また，肝臓上面は図－ 23 で示すように胸部と腹部を隔てる間膜で結合しているため，上体の動きに追従する．

5 － 2．対策効果の確認対策として，肝臓のひずみが最大になるオー
バーラップ率の条件において，仮想の反力板と反力を調整するバネを用いて上体の移動を抑制する対策を考えた．
図－ 24 に対策前の上体挙動を，図－ 25 に対策後の上体挙動を示す．この時の肝臓のひずみを図－ 26 と図－ 27 に示す．対策前後で最大ひずみを比較したところ上体の移動を抑制することで肝臓上面に発生していた最大ひずみは 1/3 程度まで減少することを確認した（図－ 28）．

上体(肝臓上面)の動き

図－ 24

肝臓下面への入力

対策前

正面視(コンソールオーバーラップ 57%)

図－ 22

反力板

肝臓上面の傷害発生メカニズム

横隔膜上体挙動（正面視）間膜反力を調整するバネ

図－ 25

損傷部位

対策後

上体挙動（正面視）

肝臓
前方

出典：https://www2.kuh.kumamoto-u.ac.jp/transplant/patient/liver_transplant/02.html

図－ 23

肝臓付近の拡大図

コンソール

一方，腰部や肝臓下面は，コンソールにより横移動が規制されている．この状態で間膜と結合した肝臓上面の端部でせん断力が生じてひずみが増加し，肝臓上面を損傷したと推察される．
対策の方向性として，肝臓上面にせん断力を発生させないように上体の移動を抑制することが有効と考えた．

図－ 26

28

対策前

肝臓の右側面視ファーサイド側突における胸腹部傷害メカニズムの分析

参考文献

前方1 ）Kemper et al, Multi-Scale Biomechanical
Characterization of Human Liver andSpleen, 22nd Enhanced Safety Vehicle
Conference ,11-0195（2011）
2 ） Pinter et al, Comparison of PMHS,WorldSID, and THOR-NT Responses inSimulated Far Side Impact, STAPP CAR
CRASH JORNAL, Vol.51 p.313-360（2007）
3 ）Jin et al, Mechanisms of blunt liver trauma
patterns : An analysis of 53 cases,
EXPERIMENTAL AND THERAPEUTIC
MEDICINE, Vol.5 p.395-398（2013）

コンソール
図－ 27

対策後

肝臓の右側面視

1.2
著者

楠原由人

井田等

青木雅司

浅岡道久

Ning Zhang

大原史朗

最大ひずみ

1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

図－ 28

肝臓の最大ひずみの比較

6．まとめ（1）NASS/CDS を用いた市場事故調査でファーサイド側突事故の AIS2 以上の腹部受傷者では，肝臓の受傷が最も多いことが分かった．
（2）THUMS を用いたファーサイド側突シミュレーション結果と事故調査の肝臓傷害の傾向が一致する最大ひずみを肝臓傷害を表す指標として選定した．
（3）ファーサイド側突において，上体の横方向への移動量を低減させることで，肝臓上面の受傷リスクを低減できることを確認した．

29