研究者は、なぜ私たちが滑って転倒するのか、そしてそれを防ぐ方法を見ています

マーティ・レビン著

ピットの研究チームの 1 つは、私たちが滑って転ぶ原因と、それを防ぐより良い方法の背後にある科学の理解に近づいています。そして私たちは床から起き上がって気づく必要があります。

摩擦、潤滑、そして物体がどのように接触し、振動し、磨耗するのか、たとえば地面に対する靴などを測定する科学は、「トライボロジー」と呼ばれます。 スワンソン工学部の教員であるカート・ベショーナー氏は、乾いた表面と濡れた表面で靴がどのようにグリップしたり滑ったりするのかについて、ナノメートルレベルまで生体力学を研究しています。

「これはそれほどよく知られたサブ分野ではありません。そして、最終的にトライボロジーを行う多くの人々と同様に、私もその専門分野を念頭に置いて始めたわけではありません」と彼は言います。

機械工学の学部生だったベショルナーは、生体力学を通じて科学が人間にどのように適用されるかを発見しました。 その後、博士号を取得します。 ピットの人間の動きとバランスの研究室では、研究仲間がすでに滑落事故を理解しようとしていることに気づきました。 「この地域が本当に未開発であることが明らかになった」と彼は語った。 エンジンの潤滑とタイヤのトラクションについては長い間研究されてきましたが、より現代的な研究は人間とその履物にはあまり適用されていませんでした。

ベショーナー氏とスワンソンスクールの機械・材料科学教員であるテビス・ジェイコブズ氏は、国立労働安全衛生研究所から史上最小のスケールで表面粗さを測定するための2年間の助成金を受けて2年目を迎えている。 彼らはまた、最高のグリップ力を備えたタイルの設計に熱心に取り組んでいるアメリカタイル評議会とも協力しています。

私たちは氷が非常に滑らかであることを知っています。 しかし、あらゆる表面にすぐにくっついて動かなくなる靴が役に立たないことはわかっています。 では、これら 2 つの極端な境界線の間で、最も安全に散歩できる最適な場所はどこでしょうか? 最適な路面と最も役立つ靴は何ですか?

重要なのは、適切な種類と量の摩擦を生み出すことです。 摩擦は、湿った状態でも乾燥した状態でも、さまざまな条件下で発生します。 滑らかに見える床にはある程度の摩擦があり、Beschorner と Jacobs の研究はヒステリシス摩擦、つまり床上のさまざまなサイズや配列の凹凸、特に目に見えない小さな種類の凹凸に接触したときの靴底の材料の振動に焦点を当てています。

「フローリングは平らに見えても、拡大してみるとかなり荒れています」とベショナー氏は指摘する。 確かに、大まかな部分は非常に小さいですが、「しかし、実際に非常に小さいものについては、ここに問題があります。それらはたくさんあります。」と彼は言います。

研究者チームは、電子顕微鏡による表面特性の検査や、さまざまな靴を装着した機械のふくらはぎと足で床の上を「歩き」、各靴が受ける摩擦などの多くの力を測定するなど、いくつかの方法で床をテストしている。床材や床の状態も様々です。

この研究の長期的な目標は、靴会社がよりグリップ力の高い靴を作り、床材会社が床のデザインを改善できるよう支援すること、そして「消費者が靴のトラクションや摩擦について、より適切な情報に基づいた意思決定ができ​​るように情報を提供する効果的な方法を見つけること」です。そして床材も購入中です。」

同氏は、すでに「研究の継続を正当化すると思われる説得力のある結果が得られている」と述べており、研究チームはさらなる資金提供を模索するつもりだという。

それまでの間、彼らは来月大阪で開催される流体工学カンファレンスでこれらの初期結果の要約を発表し、彼らのテストとモデリングが滑りの危険性を予測するために機能していることを示す予定である。

歩くとき、靴の振動はさまざまな場所でさまざまな周波数で発生することが研究で判明した。 床上のより大きなスケールの構造物は、靴の底の材料を低周波数で振動させますが、より小さなスケールの構造物は、それらが互いに接近しているため、より高い周波数の振動を引き起こします。 「その振動によって失われるエネルギーが多ければ多いほど、滑る危険性が減ります」と彼は説明する。 表面が靴をより良くグリップします。

しかし、研究の初期結果が示しているように、靴メーカー（靴のグリップ力をテストするメーカー）は、最も重大な滑り点を捉えるのに十分な高い振動周波数で履物を測定していない、と彼は付け加えた。

ゴムの特性は、これらの摩擦試験の結果に大きな違いをもたらしますが、「消費者はこの情報にほとんどアクセスできません」とベショーナー氏は言います。 重大な結果をもたらす転倒は、高齢者だけでなく、屋内外のさまざまなタイプの労働者の間でも発生するため、転倒はビジネスの損失や生命の損失につながる可能性があります。

「滝が他の有害な副作用から死に至る一連の出来事を引き起こす可能性があることは、本当によくあることです」。 実際、救急外来を受診する怪我の原因のトップは転倒が多く、これを上回るのは数年で自動車事故だけだという。

「危険がより明白になるように、あるいは完全に回避できるように、私たちが働いたり住んだりする場所をどのように設計すればよいでしょうか?

転倒防止のために「公衆衛生の観点からできることはたくさんある」。靴や床材を購入する前に、より適切な安全情報を人々に提供することも含まれる。 「タイヤを買うのとあまり変わりません」と彼は指摘する。 「購入決定に役立つ情報を人々に提供できれば提供するほど、より安全な歩行に向けて大きく舵を切ることができます。」

Marty Levine は、University Times のスタッフライターです。 [email protected] または 412-758-4859 までご連絡ください。

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