JP2006124848A - 人体用緩衝体 - Google Patents

Abstract

【課題】転倒時の骨折を防止し、しかも着用感に優れ就寝時にも着用できる人体用緩衝体２の提供。
【解決手段】人体用緩衝体２は、多孔質体４と、袋体６と、吸気弁８と、排気口１０とを備えている。多孔質体４は、連続気泡を含むポリマー成形体である。多孔質体４は荷重によって容易に変形し、荷重の除去によって直ちに復元する。袋体６は、合成樹脂製のフィルムからなる。吸気弁８は、逆止弁である。緩衝体２に圧縮荷重が加わると、袋体６の内部の空気が排気口１０から排出される。圧縮荷重が除去されると、袋体６の内部へ吸気弁８から空気が流入し、緩衝体２が復元する。袋体６に吸気される空気の単位時間当たりの量は、袋体６からに排気される気体の単位時間当たりの量よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、転倒時等において人体への衝撃を緩和する緩衝体に関する。

人口に占める高齢者の割合が増えていることに伴い、この高齢者が転倒して骨折する事故も増えている。特に、大腿骨頸部骨折が、増加の傾向にある。大腿骨頸部骨折の治癒には、長時間を要する。大腿骨頸部骨折が原因で、寝たきりとなってしまう事例もある。大腿骨頸部骨折は大きな社会問題となりつつあり、その予防が強く求められている。

大腿骨頸部骨折を防止するために、種々の保護具の提案がなされている。例えば、特表平９−５０８８２４には、人の大腿骨頚部周りの体型に合うように凹状の側面を備えたドーム形部材を有するヒッププロテクターが記載されている。このヒッププロテクターの表面全体は、剛性のポリプロピレンフォーム等の独立気泡形熱可塑性材料からなり、ドーム形の硬質なシェルとして形成されている。

上記のヒッププロテクターと同様にドーム型に形成されたシェルが大腿骨頸に相当部分をカバーするように収納されたズボンの提案もある（特表平１０−５１２０１６）。このシェルは、偏平方向圧縮強度と横方向圧縮強度で規定される可撓性を備えている。これらは、剛性の高い外郭によるため、大きな衝撃に対する防護機能は、緩衝材のみからなるヒッププロテクターに比べて大きい。

剛性の高いプロテクターは、着用感が悪く常時着用するには適していない。特に就寝時には、寝返りの際に突き上げ感が生じる。剛性の高いプロテクターは、就寝時に身体から外される。骨折の発生する多くの場合は、寝床から離床するときであるといわれている。就寝時に外される必要のあるプロテクターでは、離床時の骨折は防止されない。

常時着用できる衣類装着用として、アクリル系共重合体からなる衝撃吸収パッドが提案されている（特開平９−２６８４０９号公報）。これは、着用して違和感のない軟らかさと、衝撃吸収機能とをバランスさせるものである。このパッドは、就寝時も着用されうる。しかし、このパッドの衝撃吸収性は十分ではない。
特公昭５３−２１６６７号公報 特開２００１−１００１公報 特開平９−２６８４０９号公報

本発明はこのような情勢に鑑みてなされたものであり、転倒時の骨折を防止し、しかも着用感に優れ就寝時にも着用できる人体用緩衝体の提供を目的としている。

本発明に係る人体用緩衝体は、変形復元性を有する多孔質体と、この多孔質体を気密に包み込む袋体と、この袋体内に気体を流入させる吸気手段と、この袋体外に気体を排気させる排気手段とを備えている。この緩衝体は、袋体内に吸気される気体の単位時間当たりの量が、袋体外に排気される気体の単位時間当たりの量よりも大きくなるように構成されている。

好ましくは、吸気手段として逆止弁が用いられる。この逆止弁は、吸気方向に開かれ、かつ排気方向に閉じられる。好ましくは、多孔質体と袋体とは、接合される。

好ましくは、多孔質体は連続気泡を有する。多孔質体が、独立気泡と、複数の独立気泡を連通する通路とを備えてもよい。

この人体用緩衝体では、転倒時に急激に荷重が加わったときでも、空気が急速には排出されない。従って、袋体がエアースプリングとして機能し、人体への衝撃が緩和される。一方、この緩衝体に就寝時に体重がかかると、袋体から徐々にではあるが十分な量の空気が排出されるので、緩衝体は人体に沿った形状を呈する。この緩衝体は、着用感に優れる。ヒトは、この緩衝体を着用したまま、眠ることができる。起床時に緩衝体にかかる荷重が除去されると、多孔質体の復元力によって袋体に急速に空気が流れ込む。起床直後にヒトが転倒しても、この緩衝体によって骨折が防止されうる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る人体用緩衝体２が示された一部切り欠き斜視図である。この緩衝体２は、多孔質体４と、袋体６と、吸気手段としての吸気弁８と、排気手段としての排気口１０とを備えている。この緩衝体２の平面形状は、矩形である。この緩衝体２の典型的なサイズは、縦が１４０ｍｍであり、横が１４０ｍｍであり、そして厚みが２０ｍｍである。

多孔質体４は、連続気泡を含むポリマー成形体である。多孔質体４は、可撓性である。多孔質体４は荷重によって容易に変形し、荷重の除去によって直ちに復元する。多孔質体４の基材ポリマーとして、合成樹脂又はゴムが用いられうる。合成樹脂材料の具体例としては、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シリコーン及び各種熱可塑性エラストマーが挙げられる。ゴムの具体例としては、天然ゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体及びエチレン−プロピレン−ジエン共重合体が挙げられる。加工性の観点から、ポリウレタンが好ましい。エステル系ポリウレタン及びエーテル系ポリウレタンのいずれも用いられうるが、形状復元性に優れたエーテル系ポリウレタンがより好ましい。

後述されるように、この緩衝体２では袋体６がエアースプリングとして機能し、この袋体６によって衝撃が緩和される。多孔質体４は衝撃の緩和に寄与する必要がないので、そのバネ定数が大きく設定される必要はない。就寝時に容易に変形するとの観点から、通常の緩衝体に用いられる多孔質体よりもバネ定数が小さいほうが好ましい。

多孔質体４の気泡は、化学的又は物理的な処理により得られる。具体的な製造方法としては、化学反応途中の揮発性のガスを利用する方法、発泡剤を混合させる方法、撹拌時に泡立たせる方法等が挙げられる。

連続気泡の形成に好適な製造方法として、爆発法及び溶出法が挙げられる。爆発法では、ブロックが発泡成形された後、爆発力で単泡体の気泡の壁が破られて連続気泡が形成される。溶出法では、炭酸カルシュウムの微粉末が練り込まれた材料からブロックが射出成形された後、このブロックが塩酸水中に浸漬されて粉末炭酸カルシュウムが溶出される。多孔質体４が、独立気泡と、複数の独立気泡を連通する通路とを備えてもよい。

袋体６は可撓性であり、かつ空気不透過性である。袋体６は、合成樹脂製のフィルムからなる。袋体６の基材ポリマーとしては、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエステル等が挙げられる。 ポリオレフィンの具体例としては、ポリエチレン及びポリプロピレンが挙げられる。材質の異なる複数のフィルムが積層されて、袋体６が形成されてもよい。

成形後の袋体６は、開口を備えている。この開口から、多孔質体４が収納される。開口は、例えば熱溶着によって閉じられる。これにより、袋体６が、吸気弁８及び排気口１０を除いて、気密となる。

袋体６の裏面は、多孔質体４と接合されている。接合の手段としては、接着剤又は熱溶着が挙げられる。液状のポリマー組成物が多孔質体４の表面に塗工されることにより、このポリマー組成物からなる袋体６が得られてもよい。塗工によって得られた袋体６は、多孔質体４と堅固に密着する。

図２は、図１の人体用緩衝体２の一部が示された拡大断面図である。この図２には、袋体６及び吸気弁８が示されている。図２から明らかなように、袋体６は複数の通気孔１２を備えている。吸気弁８は、本体１４と傘部１６とからなる。本体１４は袋体６を貫通しており、袋体６に固定されている。傘部１６は薄肉であり、容易に変形しうる。傘部１６のサイズは、その外縁の内側に通気孔１２が位置するように設定されている。袋体６の内圧が外気よりも大きいときは、図２において実線で示されるように、傘部１６が袋体６の裏面に密着している。この状態では、傘部１６によって通気孔１２の流通が遮蔽されている。袋体６の内圧が外気よりも小さいときは、図２において二点差線で示されるように、傘部１６が袋体６から離間する。この状態では、通気孔１２を通じて空気の流通が可能である。この吸気弁８は、逆止弁である。吸気手段として、他の構造の逆止弁が用いられてもよい。

吸気弁８は、ゴム組成物からなる。ゴム組成物の好適な基材ゴムとしては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水添アクリロニトリル−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴム及びアクリルゴムが例示される。軟質な合成樹脂から、吸気弁８が形成されてもよい。

図３は、図１の人体用緩衝体２の一部が示された拡大断面図である。この図３には、袋体６及び排気口１０が示されている。排気口１０は、袋体６に堅固に接合されている。排気口１０は、筒体１８と貫通孔２０とからなる。貫通孔２０により、袋体６の内部が外気と連通されている。貫通孔２０の内径は、極めて小さい。貫通孔２０の内径は、図２に示された通気孔１２の内径よりもはるかに小さい。

図４（ａ）は図１の人体用緩衝体２の使用状態が示された正面図であり、図４（ｂ）はその側面図であり、図４（ｃ）はその背面図である。この図４には、人体２２と装着具２４とが示されている。装着具２４は、人体２２に巻かれるベルト２６と、このベルト２６に吊された尻当て２８とを備えている。尻当て２８は、左右一対のポケット３０を備えている。このポケット３０に、緩衝体２が収納される。この緩衝体２は、大腿骨頸部の直上に位置している。

この装着具２４を着用したヒトが転倒したとき、緩衝体２には急激に圧縮力が加わる。圧縮力により袋体６の内圧は上昇し、袋体６の内部の空気は貫通孔２０を通じて外部へと排出される。前述のように貫通孔２０の内径は小さいので、単位時間当たりの排出量は小さい。従って、衝突の進行中も、袋体６は十分に大きな内圧を維持する。袋体６はエアースプリングとして機能し、ヒトへの衝撃が緩和される。

この装着具２４を着用したヒトが就寝するとき、緩衝体２に体重がかかり、袋体６の内圧が上昇する。内圧の上昇により、袋体６の内部の空気は貫通孔２０を通じて外部へと排出される。前述のように、貫通孔２０を通じた単位時間当たりの排出量は小さいが、ある程度の時間の経過により、十分な量の空気が排出される。多孔質体４は連続気泡を備えるので、圧縮に対する多孔質体４の反力は極めて小さい。排出により、緩衝体２は人体２２に沿った形状を呈する。この緩衝体２は、就寝時にヒトに違和感を与えない。この緩衝体２は、着用感に優れる。

この装着具２４を着用したヒトが起床するときは、緩衝体２にかかっていた荷重が除去される。除去により、圧縮変形していた多孔質体４が復元しようとする。この復元力により、袋体６の内圧は低下する。すると、図２において二点差線で示されるように傘部１６が変形し、通気孔１２を通じて袋体６に空気が流入する。通気孔１２の内径は十分に大きいので、単位時間当たりの排出量は大きい。従って、荷重の除去から短時間で、緩衝体２は復元する。ヒトが起床の直後に転倒した場合でも、緩衝体２によって骨折が防止される。

以下、排気及び吸気の速度の測定方法が説明される。まず、緩衝体２の上面に、縦が１４０ｍｍであり、横が１４０ｍｍであり、厚みが１．０ｍｍの鋼板が載置される。次に、この鋼板に、１１ｋｇの錘が載せられる。すると、緩衝体２は徐々に変形し、やがて変形が停止する。錘が載せられてから変形が停止するまでの時間Ｔ１が、測定される。次に、錘が除けられる。すると緩衝体２は徐々に復元し、やがて復元が停止する。錘が除けられてから復元が停止するまでの時間Ｔ２が、測定される。

骨折防止の観点から、時間Ｔ１は１．０秒以上が好ましく、２．０秒以上が特に好ましい。就寝時の着用感の観点から、時間Ｔ１は１０．０秒以下が好ましく、４．０秒以下が特に好ましい。起床直後の転倒によっても骨折が防止されるとの観点から、時間Ｔ２は１．０秒未満が好ましく、０．８秒以下が特に好ましい。時間Ｔ２は、通常は０．０１秒以上である。

図５は、図１の人体用緩衝体２の一部が示された拡大断面図である。この図５には、矢印Ａで示される方向に衝撃が加わった様子が示されている。衝撃により、多孔質体４及び袋体６は圧縮変形している。変形により、袋体６の容積が減少している。仮に、袋体６が多孔質体４と接合されていないと、図５において二点差線で示されるように、袋体６が多孔質体４から浮き上がる。この浮き上がりにより、多孔質体４と袋体６との間に空間が生じる。この空間は、袋体６の容積減少を妨げ、袋体６の内圧上昇を阻害する。この空間により、緩衝効果が減ぜられる。前述のように、袋体６は多孔質体４と接合されているので、両者は一体的に変形する。従って、空間は生じない。この緩衝体２は、緩衝効果に優れる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る人体用緩衝体３２が示された断面図である。この緩衝体３２は、多数の袋体３４を備えている。隣接する袋体３４同士は、接合されている。袋体３４の材質は、図１に示された緩衝体２の袋体６と同一である。袋体３４は、気密である。袋体３４には、多孔質体３６が収納されている。多孔質体３６の材質は、図１に示された緩衝体２の多孔質体４と同一である。図示されていないが、それぞれの袋体３４は、吸気弁及び排気口を備えている。この緩衝体３２では、多孔質体３６と袋体３４とは接合されていない。

この緩衝体３２に衝撃が加わると、多孔質体３６及び袋体３４は圧縮変形する。前述のように多孔質体３６と袋体３４とは接合されていないので、変形時に袋体３４は多孔質体３６から浮き上がる。この浮き上がりにより、多孔質体３６と袋体３４との間に空間が生じる。この緩衝体３２では、多数の袋体３４により空気室が分割されているので、浮き上がりによって生じる空間の容積は小さい。多孔質体３６と袋体３４とが接合されていないにもかかわらず、浮き上がりによる緩衝効果の阻害の程度は小さい。この緩衝体３２により、骨折が防止される。もちろん、多孔質体３６と緩衝体３２とが接合されてもよい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例］
実施例として、図１から図３に示された緩衝体を用意した。この緩衝体では、多孔質体はエーテル系ポリウレタンからなり、袋体はポリプロピレンからなる。この緩衝体のサイズは、縦が１４０ｍｍであり、横が１４０ｍｍであり、厚みが２０ｍｍである。この緩衝体では、時間Ｔ１は４．０秒であり、時間Ｔ２は０．４秒である。この緩衝体の質量は、２０ｇである。

［比較例］
比較例の緩衝体として、エーテル系ポリウレタンからなる多孔質体を用意した。この緩衝体のサイズは、縦が１４０ｍｍであり、横が１４０ｍｍであり、厚みが２０ｍｍである。この緩衝体の質量は、１５０ｇである。

［低速圧縮試験］
緩衝体の上面全体を圧縮試験機（インテスコ）にて０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で押し、緩衝体を圧縮変形させて変位−荷重曲線を求めた。この結果が、図７に示されている。また、荷重が５０Ｎのときのバネ定数が、下記の表に示されている。

［衝撃試験］
直径が４０ｍｍの円柱の底面に直径が４０ｍｍの半球が接合された形状であり、質量が９５０ｇである金属製を錘を用意した。この錘を、２００ｍｍの高さから半球が下向きとなるように落下させ、緩衝体に衝突させた。このときの反力を、緩衝体の下に敷かれた床反力計で測定した。この結果が、図８及び下記の表に示されている。

実施例 比較例
低速圧縮試験 バネ定数 （Ｎ／ｍｍ） ３ ５０
衝撃試験 反力 （Ｎ） ２００ ４５０

上記表に示されるように、実施例の緩衝体では、低速圧縮時のバネ定数が小さい。従ってこの緩衝体では、就寝時の突き上げ感が小さい。さらに、実施例の緩衝体では、衝撃が加わったときの反力が小さい。この緩衝体は、骨折の防止に有効である。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明は、人体の膝、肘等の防護にも用いられうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る人体用緩衝体が示された一部切り欠き斜視図である。 図２は、図１の人体用緩衝体の一部が示された拡大断面図である。 図３は、図１の人体用緩衝体の一部が示された拡大断面図である。 図４（ａ）は図１の人体用緩衝体の使用状態が示された正面図であり、図４（ｂ）はその側面図であり、図４（ｃ）はその背面図である。 図５は、図１の人体用緩衝体の一部が示された拡大断面図である。 図６は、本発明の他の実施形態に係る人体用緩衝体が示された断面図である。 図７は、低速圧縮試験の結果が示されたグラフである。 図８は、衝撃試験の結果が示されたグラフである。

符号の説明

２、３２・・・人体用緩衝体
４、３６・・・多孔質体
６、３４・・・袋体
８・・・吸気弁
１０・・・排気口
１２・・・通気孔
１４・・・本体
１６・・・傘部
１８・・・筒体
２０・・・貫通孔

Claims (5)

1. 変形復元性を有する多孔質体と、
   この多孔質体を気密に包み込む袋体と、
   この袋体内に気体を流入させる吸気手段と、
   この袋体外に気体を排気させる排気手段とを備えており、
   この袋体内に吸気される気体の単位時間当たりの量が、袋体外に排気される気体の単位時間当たりの量よりも大きくなるように形成されている人体用緩衝体。
2. 上記吸気手段として、吸気方向に開かれるとともに排気方向に閉じられる逆止弁が用いられている請求項１に記載の人体用緩衝体。
3. 上記多孔質体と袋体とが接合されている請求項１又は２に記載の人体用緩衝体。
4. 上記多孔質体が連続気泡を有する請求項１から３のいずれかに記載の人体用緩衝体。
5. 上記多孔質体が、独立気泡と、複数の独立気泡を連通する通路とを有する請求項１から３のいずれかに記載の人体用緩衝体。
   

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