1、前言
假肢中的假肢接受腔是与人体接触的部分，为了减轻使用中的负担，根据使用者的体形做成相应的匹配形状是非常重要的。由于传统的假肢接受腔使用热固性树脂纤维复合材料（FRP），由模仿使用者体形的石膏模具成形，因此制作时假肢接受腔的形状与使用者的体形一致。但是，随着年龄的增长，使用者的体形发生变化，假肢接受腔会逐渐不适合体形，由于使用了热固性树脂，所以接受腔的修正很难，需要重新制作。
因此，在本项研究中，我们开发了一种可容易的进行形状修正的CFRP假肢接受腔，采用了加热可变软的热塑性树脂和具有轻量化和高强度化性质的碳纤维。
2、内容
2.1 编织预制件的制作
为了更容易遵循石膏模具的形状并简化铺层，通过将碳纤维制成具有伸缩性的织物中间基材（编织预制件）。首先，如图1所示，为了防止编织加工中碳纤维受到损伤，制作了在碳纤维外层包裹聚乙烯纤维（以下称为PE纤维）的包芯线。然后，如图2所示，使用提前制作的包芯线，用全成型产品编织机制成具有良好伸缩性的罗纹编织预制件，其中一端细小收紧，便于适应不同体型的形状。
图1 包芯线
图2 编织预成型件
2.2 CFRP假肢接受腔的制作
编织预成型件是将覆盖在碳纤维外层的PE纤维加热熔融并浸渍在碳纤维中制成CFRP复合材料。如图3所示，具体的CFRP假肢接受腔的制造过程。
图3 CFRP假肢接受腔的制作流程
首先，（a）根据使用者的体型制作石膏型上层叠编织预成型件，（b）从上至下用PVA薄膜覆盖整体。（c）通过对薄膜的内部进行减压，向编织预成型件施加约1个气压压力的同时，在加热炉内180℃加热40分钟。最后，（d）对CFRP成形品进行脱模、修剪（e）完成CFRP假肢接受腔的制作。
2.3 CFRP假肢接受腔的物理特性
为了评估制作的假肢接受腔的强度，对接受腔的环向进行了压缩试验。并对传统的假肢接受腔也进行了同样的试验进行比较。作为测试的结果，由于两个接受腔均没有出现明确的屈服点，如图4因此记录了位移30mm时的压缩载荷，传统的接受腔为402N，本次新开发的接受腔为571N，由此可知压缩强度得到了提高。
图4 假肢接受腔的压缩强度测试
2.4 CFRP假肢接受腔的校正
由于使用者的体型变化，需要对接受腔进行校正。首先如图5所示对接受腔进行加热，使之变软，再将校正用的石膏型插入到接受腔中, 通过用力压入接受腔的前端，可以将接受腔整体紧贴到石膏型上。此时对校正前后的接受腔的形状变化进行评估。通过三维数字化测量仪侧梁形状并计算表面积。如图6所示，校正前和校正后的表面积比较结果，修正前的接受腔为5.5×104mm²，修正后的接受腔为5.8×104mm²，通过校正表面积增加了约5%。
图5 通过加热校正接受腔
3、结论
采用热塑性CFRP制作的假肢接受腔不仅在强度上得到了提高，而且更容易随着使用者体型的变化进行形状校正修复。
4、参考文献
長谷部裕之，森大介，奥村航，熱可塑性CFRPを用いた義肢ソケットの開発，2021
