JP2008525659A - 骨折の危険を減少させるための衣服、保護装置及び方法 - Google Patents

Abstract

ここに、皮膚表面近くに骨部例えば大転子を有する脆弱領域上への衝撃力により人または動物被験者の骨折の危険を減少させるための衣服、装置及び方法が開示される。脆弱領域の近位に皮膚表面近くの骨部が乏しい軟組織領域がある。衣服は、衝撃エネルギーが脆弱領域から軟組織領域へ転換されそこで安全に分散されるように脆弱領域及び軟組織領域の解剖学的特徴に従って成形される少なくとも一つの保護装置、及び脆弱領域から軟組織領域へ衝撃エネルギーを転換できるように少なくとも一つの保護装置を被験者に取り外し可能に取り付けるための取付け手段を含む。保護装置は脆弱領域を部分的にまたは全体的に囲むように形成され、脆弱領域上にエネルギーを伝達しない自由保護スペースを確立する厚みを有し、適切な弾性及び硬度を有する柔軟弾性の材料を含むので、転倒の際、衝撃力は部分的に装置を軟組織領域へ押し付けて、その圧搾中弾性材料が硬化するとき弾性材料は徐々にエネルギーを周りの軟組織へ移行させ、それによって、衝撃エネルギーの実質的部分が軟組織領域で吸収されへ転送される。衣服は、着用者にとって快適でありかつ安定形状を維持しさらに十分な衝撃エネルギーを脆弱領域を囲む軟組織領域へ伝達できるようにする軽量、柔軟でかさばらない保護装置を備える。

Description

本発明は、概ね、骨折防止用の装置、特に転倒による衝撃時の股関節部骨折を防止するための装置、及びこれに関連する方法に関する。

（股関節部骨折疫学）
先行技術書類米国特許第５，５９９，２９０号（ＵＳ−５，５９９，２９０）によれば、近位大腿骨の骨折は高齢者の間で死亡及び罹病の大きな原因である。米国において年間で約２５０，０００件の股関節部骨折が発生している。９０歳まで生きると、女性のほぼ３３パーセント及び男性の１７パーセント以上が股関節部骨折を経験することになる。股関節部骨折前には機能的に独立していた患者のうち１５−２５パーセントが、その後１年以上長期看護環境にいる。別の２５−３５パーセントは移動のために他者へ依存する。股関節部骨折を生き延びた人の半分を越える人が正常機能を回復することはない。さらに、高齢患者の股関節部骨折に関連する平均死亡率は１年目でほぼ２０パーセントである。

股関節部骨折の公衆衛生上の影響も非常に大きい。英国における調査は、いつでも急性整形科のベッドの約５０パーセントが股関節部骨折患者で占められていることを示している。米国においては、股関節部骨折患者の平均入院期間は３週間であり、他の診断の場合より長い。米国における股関節骨折患者の急性及び慢性治療に関わる年間コストは７０億ドルを上回ると推定される。世界の人口の平均年齢が上がることが予想されるので問題は悪化することしか考えられず、一部の人は次の世紀の半ばまでには股関節部骨折の総数はほぼ三倍に上昇する可能性を示唆している。

全ての股関節部骨折のうち９０パーセント以上が転倒によって生じている。しかし、高齢者の転倒のほとんどは僅かな負傷しか生じず、１−３パーセントが股関節部骨折を生じる。高齢の転倒者の調査は、下記の要因が転倒時に股関節部骨折を患う危険を増大することを示している（重大性の順番で）。１）股関節または脚側面への衝撃（２０倍以上骨折の危険を増す）、２）高く細い体型、３）高い初期位置エネルギーを伴う転倒（体格指数及び転倒高さに依存する）及び最後に４）近位大腿骨の骨密度の低さ。これらの結果は、転倒時の股関節部骨折の危険が近位大腿骨の密度及び強さではなく転倒の深刻さによって支配されることを示唆している。従って、股関節部骨折の発生率を下げるために、股関節部骨折防止戦略は転倒発生率を下げるか、転倒時に大腿骨を保護しなければならない。移動を制限することは医学的リスクを伴い、人間の自律性及び生活の質を損なうが、移動を制限することによって前者の戦略を達成できる。転倒の危険が最も高い高齢者集団における体操プログラムを通じてこれを達成できるかも知れないが、どのような調査も今日までこの種の試みの効果を立証していない。いずれにしても、多くの場合複数の要因（心臓、神経、筋骨）及び転倒の偶発原因を考えると、高齢者から転倒を完全に排除することを期待するのは非現実的に思われる。従って、股関節部骨折の発生を減少させるための最も信頼できる方法は、転倒の衝撃段階において大腿骨を保護することであるように思われる。このためには、基本的に大腿骨に加わる衝撃力を大腿骨の骨折閾値より低い値へ下げる必要がある。

股関節部骨折とは、体の中で最も強く、最も重く、かつ最も長く、全体長のほぼ４分の１を占める骨である大腿骨の近位端の骨折を意味する。大腿骨の近位端は、大腿骨頭、大腿骨頚及び大転子及び小転子から成る。大腿骨の骨頚は球形の大腿骨頭を大腿骨体へ連結する。大腿骨頚は、骨頚及び骨体からの大きな、やや長方形の側方突起であり殿筋部のいくつかの筋肉の付着部となる大転子によって、側方で制限される。大転子は皮膚及び脂肪組織（脂肪）の比較的薄い層のすぐ下に横向きにあり、大腿の側面で簡単に触診できる。大転子は股関節部の最も側方の点であるので、人が横たわるとき堅い表面と接触する部位であり、かつ人が横倒しに腰から転倒するときの衝撃力のほとんどが加わる部位である。従って、大転子への衝撃となる横転は股関節部骨折の高い危険を伴う。

大転子を蓋う軟組織の量が僅かであるのに対して、大転子に隣接する後殿筋（殿部）及び前大腿部には実質的量の軟組織が存在する。これらの部位に衝撃があると、この軟組織は大量のエネルギーを吸収して下にある骨構造へ加わる衝撃力を低下させることができる。殿部軟組織は大殿筋、中殿筋及び小殿筋並びに殿部を覆う多量の脂肪層を含む。最も重要な前大腿軟組織は四頭筋であり、３つの広筋及び大腿直筋を含む。

実験的に、尻餅をシミュレートする形態で高齢者の死体の大腿骨へ負荷を与えると、大腿骨を骨折させるために必要な平均的力は２０４０Ｎである［Ｌｏｔｚ ＪＣ及びＨａｙｅｓ ＷＣ，Ｊ Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ Ｓｕｒｇ［Ａｍ］，７２−Ａ，６８９−７００，１９９０］。骨折するまで骨によって吸収される対応する平均的エネルギーは２５Ｊである。直立しているとき、体の位置エネルギーは優にこの量の２０倍を超える。これまでの調査では、平均的な横向きの尻餅から受ける衝撃によって大腿骨へ加わる力は約６ｋＮであることを示しており、平均骨折力の３倍を超える（Ｒｏｂｉｎｏｖｉｔｃｈ，ＳＮ，Ｈａｙｅｓ，ＷＣ，ＭｃＭａｈｏｎ，ＴＡ，Ｊ Ｂｉｏｍｅｃｈ Ｅｎｇ，１１３，３６６−３７４，１９９１）。従って、転倒中の股関節部骨折を避けるには、下記のうち一つまたはそれ以上が必要である。１）股関節部側面への直接的衝撃が避けられなければならない、２）衝撃部位が股関節部の外部へ広がらなければならない、または３）下降中の大腿筋の収縮、広げた手による転倒の遮断または床及び衝撃部位を覆う軟組織の両方の変形など代替メカニズムによって大量のエネルギーが吸収されなければならない。

骨に加わる力が骨折を開始するのに必要な力を上回るとき、股関節部骨折と同様に脛骨、橈骨及び尺骨など他の骨の骨折が生じる。この種の状況は、衝撃エネルギーが高くかつ接触が骨折する骨構造の直接上にある小さい領域に生じるときに生じることが多い。このような状況において、衝撃エネルギーを吸収するあるいは広い面積へ分散することはできず、高い局部応力が下にある骨に加わる。

（先行技術の保護装置）
股関節部骨折を防止する目的でいくつかの保護服がこれまでに開発された。これらの装置の全てが、尻餅中大腿骨へ加わる衝撃を減少させることによって骨折発生率を減少させようとしている。

米国特許第５，５９９，２９０号及び米国特許第５，５４５，１２８号において一つの装置が提案されている。この解決法は、脆弱領域及び軟組織領域の解剖学的特徴に従って形成される少なくとも一つの保護装置に配置される剪断抵抗厚を有する（ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ）材料の使用に基づいている。この装置は、衝撃エネルギーの実質的部分を脆弱領域から衝撃エネルギーを安全に分散できる軟組織領域へ転換するために、材料の剪断抵抗行動、及び急激な衝撃を受けて堅くなる固有の能力を利用する。さらに、先行技術書類は、脆弱領域から軟組織領域へ衝撃エネルギーを転換することができるように被験者へ保護装置を取り外し可能に取り付けるための取付け手段を開示している。

先行技術テクノロジーが上記問題を克服する解決法をもたらすとしても、この種の保護装置に伴う問題が存在する。この問題は、主に、装置を重くする剪断抵抗材料によるものであり、かつ着用及び洗濯に対して耐久性があり、かつ力転嫁特性に一貫性がある安定形状を維持できるカプセルへ剪断抵抗材料を封入することを条件とすることにある。さらに、流体特性故に例えば洗濯中または洗濯後に剪断抵抗材料がカプセルから漏出する危険がある。

先行技術テクノロジーは、また、例えば湾曲またはドーム型の、剛性材料から成るまたはこれを組み込む転嫁原理に基づく保護装置またはシェルを含む衣服を開示している。ただし、この種の剛性装置は着用者の許容性に悪影響を及ぼすと見られており、例えば横向きで寝ているときなど堅い非柔軟性の装置より柔軟保護装置の方が着用者にとって快適である。

さらに、単に股関節部全体を覆う例えば円形または楕円形にカットされた例えば８−１８ｍｍ厚のポリマーフォーム材から成るソフトクッションまたはパッドタイプの製品がある。大転子及びその周りのエリアへ直接配置されるこの種のエネルギー吸収及び／または分散材料または構造（Ｆｅｒｂｅｒに対する米国特許第４，８０７，３０１号、Ｇａｌｔｏｎに対する米国特許第４，７３７，９９４号、Ｋｏｌｂに対する米国特許第４，７６１，８３４号、Ｋｏｌｓｋｙに対する米国特許第５，０３４，９９８号、Ｗｏｒｔｂｅｒｇに対する米国特許第４，５７３，２１６号）は、大転子及び近位大腿骨幹を覆うので、股関節部への衝撃中この領域へ実質的荷重を伝える、と言う大きな欠点を有する。前述の通り、大腿骨のこれらの領域特に大転子は股関節部の全ての骨成分の中で最も側方へ伸びており、これを覆う僅かな軟組織でしか保護されていない。従って、保護対象の全エリア内で最も低いコンプライアンス領域であり、従って保護服への衝撃時に衝撃力の大半が大腿骨へ伝達される。

米国特許第６，１９５，８０９号は、全体的に楕円形の第一ベース部と、これに重ねられる隆起部を開示している。隆起部は逆Ｕ字形を有する開放環状で設けられる。この種の製品は、力の減衰に関する限りプレート型の一般フォームパッドに比べて改良品である。しかし、それでも、大転子はベース部材料を介して送られる力から衝撃を受ける。

この種の先行技術のソフトパッド装置は、大転子部を含めて股関節部の大きな面積を覆い、非通気性であり、従って着用すると暑い傾向があるので、例えば複数の小さい穴を装置表面に配設することによって、通気性を増して、温度を下げる試みがされている。その他の市販のソフトパッド装置はパッド中央に小さい円形穴（直径約２−２．５ｃｍ）を有し、製造者の説明によれば、装置が大転子を中心としてその周りへ正確に配置されているか否かを着用者または介護者が指でチェックできるようになっている。

前述のとおり、この種のソフトパッド装置は、大きくエネルギーを吸収するが、直接大転子を覆うのでエネルギーの実質的部分を直接大転子へ伝達する欠点を有する。従って、ある程度効率を良くするには装置を比較的厚くなければならないので、着用時にかさばって暑く、この場合も着用者の許容度を低下させることになる。

本発明は、着用者にとって快適でより暑くなくかつ安定した形状を維持し、かつ脆弱領域を取り囲む軟組織領域へ衝撃エネルギーの実質的部分を転嫁し、吸収し、転送することができる軽量で柔軟な保護装置を含む、骨折の危険を減少するための衣服、装置及び方法を提供することによって、上記の問題に対する解決することを課題とする。

本発明によれば、請求項１または２に記載の衣服を提供することによって上記の不利点及び欠点が克服される。

請求項１４に記載の保護装置も、上記の不利点及び欠点に対する解決法を与え、本発明の目的を果たす。本発明によれば、請求項１８に記載の方法も、本発明の目的を果たす。

本発明による解決法は、基本的にエネルギーの安全な分散を得るために脆弱領域に向う衝撃エネルギーをその周囲軟組織領域へ転嫁し、吸収し、転送する可能性を利用する。本発明による装置はそれ自体が主にエネルギー吸収性の柔軟（ｓｏｆｔ）保護材料で形成されるが、新規装置の形状及び寸法は、この装置を、エネルギーを脆弱領域から移動させて周囲軟組織へ連送するのに適するものにする。この効果を得るために、保護装置は、ユーザーにとって快適な柔軟保護装置を得るために、緩衝性の弾性材料から製造される。装置は、部分的または全体的に脆弱領域を囲むがこれを覆わずそれによって軟組織領域だけを覆う形状及び寸法で提供される。装置は十分な厚みと共に比ショアＡ硬度を有するので、装置に囲まれる脆弱領域に保護スペースまたは保護自由高さ（以後これは「保護スペース」と呼ぶ）が付与される。

選択された厚みに対して十分な弾性／硬度を持つ弾性材料を提供することによって、装置は転倒時に衝撃力によって部分的に圧縮され、それによって衝撃エネルギーの実質的部分を吸収する。装置の材料は脆弱領域を直接覆わず、その代わりに保護スペースが脆弱領域に設けられるので、エネルギーが脆弱領域へ直接伝達される前に装置が実質的に圧縮されなければならない。弾性物質が圧縮してより剛性になると、下にある軟組織領域へのエネルギーの移行が増すが、それでも脆弱領域へエネルギーが直接移行することはない。保護スペースが「底を突く」（または）軟組織の中まで沈むほど転倒がひどい場合のみ、衝撃エネルギーの一部が直接脆弱領域へ伝達されるが、このような場合、衝撃エネルギーはかなり低いレベルまで減少する。

言い換えると、衝撃力はまず保護スペースがあるために周りの保護装置へ方向転換または、または転嫁されて、弾性作用に対して保護装置を圧縮し始め、それによって脆弱領域／大転子へ向う衝撃力を減衰して、残りの衝撃エネルギーが徐々に保護スペースを囲む保護装置の部分によって被覆される軟組織領域へ転送される。このようにして、転倒時のエネルギーのほとんどまたは全てを安全に軟組織領域へ転換しまたは吸収または分散することができる。

本発明による装置は、着脱可能に着用者に取り付けることができる。内部保護スペースを脆弱領域と概ね一致するように取付けることができる。これによって、軟組織を覆う保護装置が受ける衝撃エネルギーの全てまたは実質的部分が脆弱領域ではなく軟組織に分散される。

本発明は脆弱領域を取り囲み、かつ装置の中央部において脆弱領域より高い位置または高さまで伸張する材料を含む装置を提供する場合に、材料の剛性／硬度と厚みの適切な組合せが使用されるとき、衝撃エネルギーの実質的部分または全てが軟組織領域へ転送される。従って、脆弱領域で作用する衝撃エネルギーまたは衝撃力は全くないかまたは大幅に減少するだろう。

十分に高い弾性を付与することによって、本発明の実施形態において、セルラー、フォームまたはスペーサファブリック材料による軽量形態でありかつ着用者の許容性と適合する十分に厚みの少ない装置を提供可能であり、かかる装置は持ちかつ歩く、立つ、横になる及び座るなど日常の着用者の活動時に体形に適合するので心地よく使用できる。

本発明の望ましい実施形態によれば、装置は、脆弱領域から衝撃エネルギーを受けて転換するために脆弱領域／大転子ではなく軟組織領域を覆うように構成されてよく、衝撃エネルギーの実質的部分または全部を吸収し軟組織領域へ転送する。取付け手段は、装置が軟組織を覆うが脆弱領域／大転子を覆わないように装置を取り付けるための手段を含んでよい。

装置が設置されるショートパンツの形態の取付け手段を提供することができる。通常、装置が大転子を保護するには、ショートパンツは２つの保護装置を含む。他の実施形態によれば、取付け手段は一つまたはそれ以上の保護装置を含み保護装置を所定の位置に保持するベルトを含む。

他の実施形態によれば、保護装置を着用者の皮膚に付着させるための接着手段または例えばフック／ループ等の装置を例えばショートパンツに取り付けられるようにする他の取付け手段の形態の取付け手段を提供することができる。

本発明の望ましい実施形態によれば、１０−２０ｍｍの間の厚み、望ましくは１２−１７ｍｍ間の厚みを持つ股関節部保護装置を提供することができる。これは同程度の高さを持つ保護スペースを作る。材料の厚みはゴム特性−デュロメーター硬度に関するＡＳＴＭ２２４０−９７標準テストによる測定で５から４５までの間のショアＡ硬度を持つ弾性材料に関連する。

さらに、本発明による股関節部保護装置は通常４０ｇ未満望ましくは３０ｇ未満の重量を有する。

適切な材料は、例えばポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ゴムまたはシリコンを主原料とする弾性材料である。さらに、弾性材料は編み、織り、セル、フォームまたは発泡形態であることが望ましい。

水を吸収しない独立気泡フォームまたは耐水性があり、乾き易いスペーサファブリック形態から装置を製造することが望ましい。これによって、装置はカプセル封入することなく非常に衛生的にかつ丈夫に作られる。

このような実施形態は、着用者に対して十分な保護並びに快適さを与えるだろう。開放保護スペースが脆弱領域を覆うことによって、この種の実施形態はほとんどの従来の装置より着用していて暑くない。快適さを強化するために、装置の皮膚側すなわち内側に肌に優しい層例えばスペーサファブリック、両面ファブリックまたはその他の織布または不織布の層を設けることも可能である。両面ファブリックまたはスペーサファブリックを使用することは、空気層を作って、装置と皮膚との間の空気循環を継続的に確立することを可能にする。このことは、装置が非通気性材料から作られる場合に特に重要である。これによって、不快な熱及び湿気の増大を防止することができ、それによってユーザーの快適さを増すことができる。特定の高技術材料、例えばＣｏｏｌｍａｘ糸及び熱調整材料例えばＯｕｔｌａｓｔを組み込むことによってこの効果を増すことができる。

保護スペースは、皮膚から保護装置外側への空気通路を形成し、水分及び水蒸気が体から逃れられるようにして、着用者がそれほど暑く感じないようにすることが望ましい。

衣服及び装置は何度も再使用及び洗浄できる材料で製造されることが望ましい。衣服から取り外し可能にするかまたは衣服に固定されるように装置を製造することができ、従って衣服と一緒に装置を洗浄するか別個に清浄することができる。選択的に、例えば急性治療用の使い捨て装置を提供することが可能である。

本発明の概念に関する上記説明から理解されるように、保護装置に様々な形態を付与できる。ただし、脆弱領域を覆うための位置に保護装置が比較的大きい開口または穴を含む保護スペースを有することが重要な特徴であり、かつ同様に、保護スペースが脆弱領域／大転子上方にある程度の高さを有することが重要である。

装置に選択される硬度、形状、寸法及び厚みは、意図される用途、体の保護対象となる脆弱領域の位置、脆弱領域の特性及び強さ及び転倒の予想される衝撃エネルギー及び力のレベルに依存するだろう。着用者側に向けられる装置の側面は、体に適合するようにフラットであるかまたは湾曲し、かつ必要な保護スペースを有していてよい。

装置が大転子及び大腿骨を保護するためのものである場合、大転子及び／または大腿骨を覆う保護スペースの水平幅は４０から７０ｍｍの間である。この保護スペースの垂直長さは可変であり、幅とほぼ同寸法とすることができるが、大腿骨を保護するために保護装置の下縁に向かって相対的にもっと長い距離にわたって伸長する、例えば馬蹄形の製品を提供することも可能である。

本発明によれば、馬蹄形は馬蹄のアームが大腿骨に沿った位置に配置される。例えば保護スペースを部分的または完全に覆う薄い材料を使用することによってまたは１本またはそれ以上の連結細片または他の連結手段を使用することによって、馬蹄のアームをその位置にしっかりと維持することができる。カバーは一体的部品でも良いし、別個の構成要素例えば馬蹄または装置を含む衣服に取り付けられるファブリック層など別の構成要素であっても良い。いずれにしても、この種のカバーまたは連結細片はできる限り薄くなければならず、かついずれの場合にも装置の保護効果を減少させないために保護スペースの高さに比べて非常に薄くなければならない。例えば、厚みは０−２ｍｍであってよい。

例えば成形による製造によってカバーが一体的に作られる場合、１−２ｍｍの厚みが使用され、この種の装置において、全体的厚みは１１−１８ｍｍであれば、脆弱領域の上に９−１７ｍｍの自由保護スペースが残される。身体は、通常、人によって異なる湾曲を持つので、保護スペースの高さの測定は、人ではなく平らな表面を基準にして行われる。

アームの位置及び距離を固定するための他の方法として、例えば装置のアーム間のエリアに衣服の一つまたはそれ以上のシーム（ｓｅａｍ）またはその他の連結部材を設けることによって、装置を含む衣服に分離手段を構成することができる。

保護装置の外形は楕円形、長方形または丸またはこれらの組合せとすることができる。選択的に、保護装置が馬蹄の２本のアームで構成される製品に匹敵する２本の平行アームからのみ成り、２本のアーム間に連結ブランチを持たない形態で、衣服を提供することができる。衣服が大腿骨／大転子を保護するためのものである場合、この種の２本の別個のアームは大腿骨に沿って実質的垂直に配列されるだろう。この種のアームは、上述のようなカバーまたは連結細片によって相互に連結されるか、または衣服の収容ポケットの形態によって固定され得る。

転倒による骨折を未然に防ぐために大転子及び大腿骨を保護する装置が使用される。

部分的にまたは全体的に軟組織領域によって囲まれた他の隆起した骨構造を保護するためにも本発明による装置を使用することができる。

あらゆる年齢及び寸法の人がこの装置を使用することができ、また様々なユーザー群及び寸法のために他の寸法、形状及び厚みの装置を提供することができる。

本発明による製品は人間に使用するために開発されているが、動物に使用することも可能である。

実験室環境における実験は、本発明による製品が、先行技術のどのような股関節部プロテクタよりも脆弱領域上への衝撃力の大幅に優れた減衰をもたらすことを証明した。先行技術の製品は２０−４０％の減衰をもたらすのに対して、本発明による製品は５０から８０％あるいは９０％までの減衰をもたらすことができることが証明された。

この非常に高い性能は、保護スペースとその周囲のエネルギー吸収弾性材料の組合せが、装置が圧縮されるときの装置の形状によるエネルギー転送／転換効果が結びつくことによると、考えられる。

この装置を製造するために他の製造テクノロジーを使用することができる。このように、成形、シートまたはブロック材料のカッティング、圧延、熱成形、溶接及びこれらのテクノロジーの様々な組合せによって製品を製造することができる。さらに、例えば溶接、接着または積層によって複数の層または部品を組み立てることによって製品を製造することができ、これらの層または部品は異なる特性または同じ特性を持ってよい。

さらに、剛性の構成要素例えば弾性材料を覆うドーム形外側シェルを含む装置を提供することも可能である。

使用される弾性材料に応じて、例えば防水膜に装置を封入することが有利かもしれない。これによって洗えない材料すなわち水を吸収するかまたは複数回洗濯すると劣化する材料を装置に使用することが可能になる。

例えば印刷、レーザー彫刻またはエンボスにより情報またはパターンを装置の表面に付与できる。

装置を取付け手段のポケットに入れて使用することが意図される場合、保護装置をポケットの中へ挿入するとき摩擦を減少または制御するか、または洗浄中または着用中ポケット内で回転、屈曲または移動しないようにするカバーを保護装置に設けることができる。これによって、保護装置は常に正確に位置決めされることが保証される。

例えば装置の縁に沿ってテキスタイルトリムを形成することによって、装置を固定させる手段として例えばテキスタイル布帛で作られるカバー材料を使用することもできる。これは、ポケットを作る必要なく衣服例えばショートパンツに装置を直接縫い付けるまたは溶接できるようにする。

装置が衣服のポケットに収納または入れて着用される場合、装置の形状に対して相対的にポケットの形状及び特性を最適化することによって装置が衣服内の所定の場所にしっかりと維持されるようにポケットの形状及び寸法を形成することができる。例えばポケットをタイトフィット、非弾性、非対称形にすることによって、装置が回転、屈曲または誤った取付けができないように案内シームまたはその他の連結手段を装置に設けることができる。

本発明の特徴及び利点は、添付図面と一緒に以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるだろう。

図１は、馬蹄形の保護装置４を含む衣服１の斜視図を示している。保護装置は被験者３の股関節部２に取り付けられている。馬蹄形の保護装置４は、２本のアーム５、６及び２本のアームを相互連結するブランチ７を含む。保護装置４は、保護装置４によって被覆される軟組織領域９によって囲まれた、大転子８及び大腿骨１８の形態の脆弱領域を部分的に囲む。

図１から、保護スペース１１が大転子８及び大腿骨１８を覆いかつこれに近接するエリアに設けられることが理解される。

図５に略図的に示されるように転倒に伴う衝撃力１０が加わる時に、衝撃エネルギーは部分的に保護装置４の弾性材料に吸収され、かつ保護装置４によって部分的に軟組織領域９上への衝撃力１２に転換されて、大転子及び大腿骨上への衝撃力をゼロまたは大幅に低い値まで減じる。

他の実施形態によれば、アーム５、６間のスペースを被覆する薄い材料の層によって保護装置４を被覆することができる。他の実施形態において、同レベルの保護を達成するために保護スペース１１の高さ（図の平面に対して直交する）を同様に維持して、保護装置の全厚に薄い厚さの層を追加できる。この種の実施形態は例えば熱成形によってセルラーポリオレフィンから製造可能である。

図２による実施形態は、図１に関して説明したような保護装置４を含む。

図２は、図１に対応するが、ショートパンツ１７の形の取り付け手段を示している。ショートパンツは、大転子８に対して正確な位置に保護装置を維持するために保護装置の形状に対応する形状を有するポケット１６を含む。保護装置４をポケット内に取り付けるときに保護装置４を案内して、該配置を回避し、かつ着用中及び洗浄中保護装置を正確な位置に維持するために、アーム５、６の間に連結部材、例えばシーム（ｓｅａｍ）１９が設置される。

図３による実施形態は、図１及び２に関して説明された実施形態とは僅かに異なる保護装置４’を含む。

保護装置４’は、環状形状を有する。馬蹄形装置のアーム間の「オープンスペース」の代わりに、この保護装置の実施形態は、環状リム部内に中央部を有し、設けられかつその中に保護スペースが形成される。環状部はその円周全体に沿って同じ厚みを持つか、一部のエリア、例えば大腿骨を覆う予定のエリアにおいて異なる厚みを持ってよい。

図３は、また、保護装置４’用の異なる取付け手段を示している。取付け手段はベルト１５を含む。適切な任意の手段、例えばフック／ループ閉鎖部材（図示されていない）によってベルトを開閉することができる。

図４は、人の皮膚２０付近に大転子８を有する人３を示し、軟組織の薄い層２１のみが大転子８を覆っている。衝撃力１０（略図的に示されている）は大転子８の領域に向けられている。多数の矢印１２は、衝撃エネルギー及び力が大転子及び大転子の周りに広がる近接エリアに向うことを示している。従って、衝撃力は大転子上に作用し、これを覆いかつ取り囲む軟組織９による衝撃エネルギーの吸収はごく僅かである。この場合に骨折の危険は高い。

図５に示されるように、大転子８の領域に向う衝撃力１０（略図的に示されている）は、エネルギーを移動させない保護スペースがあるために、保護装置４によって軟組織領域９へ転換されまたは誘導される。これによって、衝撃エネルギー１２は、圧縮されて（図６に示されるように）部分的に軟組織の中へ沈み込みそれによってより剛性になり、下の軟組織９へ残りのエネルギーを転送する保護装置４の弾性材料によって軟組織領域へ部分的に吸収されかつ部分的に転送されまたは転換されかつ、分散される。深刻な転倒において、結局大転子領域は転倒が生じた表面に接触するかも知れないが、これは実質的遅れた後に力のレベルが大幅に減少して生じる。

図６から、垂直断面で示されたように衝撃力１０が加わる前及び加わるときに保護装置４がどのように作用するかが判る。従って、図６は図１−２による実施形態の使用状況を示している。

本発明による保護装置を用いて実験室試験が行われた。、図７は、従来のいわゆるソフトパッドに見られるような中実シート形態の全く同じ材料と比較して、発泡ポリプロピレンから製造された保護装置について、保護なしで転倒した時の大転子上への衝撃力のパーセントで表される大転子上で達成される衝撃力の減衰を示している。

同一の外径及び２ｍｍの増分で９から１９ｍｍまで様々な厚みを持つ保護装置についてテストが行われた。股関節部全体を覆う中実シートの減衰を本発明による馬蹄形の減衰と直接比較するために、棒グラフにそれぞれＡ列及びＢ列で示されるカットアウトなし（中実プレート）及びカットアウト付き（馬蹄形においてカットアウトは保護スペースを形成する）でテストが行われた。

図６から、１１−１９ｍｍの厚みを有するＢ装置は衝撃力の７５−９０％の減衰率を示すのに対してＡ装置は３５−４５％の減衰率を示すので、Ｂ装置はＡ装置に比べてかなり高い減衰率を有することが明らかである。

より具体的には、図６から１９ｍｍの厚みのシートは４７％の減衰率を示すのに対して、本発明による１１ｍｍの馬蹄形装置は約７７％の減衰率を示す。

これらの結果は、従来のソフトパッドに比べて本発明による馬蹄形パッドが優れていることを証明している。しかし、これらのテスト結果は単なる示唆として見なされるべきであり、減衰レベルの結果はテスト形態、例えば軟組織の硬さ及びエネルギーレベルに大きく依存する。

テスト対象の材料は、ゴム特性−デュロメーターに関するＡＳＴＭ２２４０−９７標準テストに従った測定で４１．５のショアＡ硬度を有する。これは一部の着用者が柔軟順応材と見ないように、本発明による保護装置として許容できる弾性／柔軟性の上域にある。

本発明によれば、柔軟材料望ましくはゴム特性−デュロメーターに関するＡＳＴＭ２２４０−９７標準テストに従った測定で５から４５のショアＡ硬度の弾性／硬度を有するフォーム材を使用することが望ましい。同様のテストがショアＡ硬度９の材料について実施され、その結果は図６の場合と同じ傾向が当てはまることを示した。

図８は、下に示される表１−２に関する２つの異なる曲線を示している。表１−２は、本発明に従って発泡ポリオレフィンから製造された馬蹄形保護装置に様々な寸法を用いた場合の、保護なしで転倒した場合の大転子上への衝撃力のパーセントで表される衝撃力の減衰を示している。

表１−２において：Ｐ．Ｓ．は保護スペースである。
Ｌ＊Ｗは馬蹄形装置の全長と全幅であり、
厚みはテスト対象の装置の全厚であり、それぞれ１０ｍｍ及び１５ｍｍである。

表１において、馬蹄形装置の外寸法は、それぞれ１０ｍｍ及び１５ｍｍの厚みのパッドについて長さ方向及び幅方向の両方において２ｃｍの増分で変化している。テスト間隔において、寸法が大きくなるとそれだけ減衰率が高くなることが理解される。また、減衰レベルにとって厚みが大きな影響を持つことが理解される。

表２において、馬蹄形のアーム間の距離に等しい保護スペースの幅は１０ｍｍの増分で３０から７０ｍｍへ補正されている。保護装置が正確に位置決めされる最適距離は約５０ｍｍ−６０ｍｍであることが理解される。

図８のＡ５及びＡ６はそれぞれ１０ｍｍ及び１５ｍｍの保護装置の厚みを示し、従って保護スペースの高さを示している。

この場合１０ｍｍの厚みを有する保護装置が４０％を超える減衰率を示すこと、及び１５ｍｍの厚みを有する保護装置が５５％から８０％までの間の減衰率を示すことが理解される。

図９は、本発明による保護装置の可能な様々な形状を略図的に示している。全ての実施形態において、保護スペースは保護装置の中央部に形成される。この中央部を部分的または全面的に取り囲む一つまたはそれ以上の周辺部は、保護スペース領域に位置決めされる脆弱領域に近位の軟組織領域を覆うように配置される。

適用された力減衰試験システムが図１０に示され、このシステムは、衝撃振り子（塊２０、アーム２１及びピボット２２）及び解剖学的表面構造及び骨盤コンプライアンスの点で典型的な女性の骨盤に合うように設計された代用骨盤２３を含む。代用骨盤は、軟組織をシミュレートするためにフォーム２５によって取り囲まれる代用大腿骨２４を含む。ロードセル２６は大腿骨２４上への力を測定するための信号を発生し、骨盤のばね２７は骨盤コンプライアンスの効果をシミュレートする。代用骨盤は、ヒップパッドとその下の骨格及び軟組織構造との結合反応に基づくパッド性能の評価を可能にした。

骨盤コンプライアンスは、シミュレートされた尻餅をついた女性について測定された値（Ｒｏｂｉｎｏｖｉｔｃｈ，Ｓ．Ｎ．，Ｈａｙｅｓ，Ｗ．Ｃ．，ＭｃＭａｈｏｎ，Ｔ．Ａ．，Ｊ．Ｂｉｏｍｅｃｈ Ｅｎｇ，１１３：３６６−１７４，１９９１）の１３％以内である有効剛性６５ｋＮ／ｍをユニット全体に与えるネオプレンばねによってシミュレートされた。全ての実験において、振り子のヘッドは大転子の側面に衝突する向きに定められた。外部に加わる力全体が振り子上の力プレート２８によって測定され、他方、軟組織を介して股関節部に送られる力が大腿骨上に取り付けられたロードセルによって測定された。振り子の衝撃速度は、尻餅をついたボランティアについて測定された平均股関節部衝撃速度と同様の４．４ｍ／ｓであった。振り子の質量は２６ｋｇであり、股関節部への衝撃中の身体の平均有効質量に合致する（Ｒｏｂｉｎｏｖｉｔｃｈ，Ｓ．Ｎ．，Ｈａｙｅｓ，Ｗ．Ｃ．，ＭｃＭａｈｏｎ，Ｔ．Ａ．，Ｊ．Ｂｉｏｍｅｃｈ Ｅｎｇ，１１３：３６６−１７４，１９９１）。従って、衝撃時の振り子の運動エネルギーは２５０ジュールであった。

馬蹄形の保護装置４が誤配置され、それにより大転子及び大腿骨が馬蹄形装置に囲まれた保護スペース内の中央に完全に位置決めされていない状態で実験室実験が行われた。この実験は、３０−５０ｍｍの上、下、側面またはこれらの組合せの該配置にも関わらず、馬蹄形装置は従来の柔軟かつ硬質のプロテクタに比べて十分な減衰率を示した。従って、本発明による保護装置は、多少配置を誤っても、先行技術のシート及び剛性シェルに比べて優位の減衰率を示す。

被験者の股関節部に着用された、本発明による保護服の斜視図である。 取付け手段がショートパンツの形を取る、本発明による保護服の斜視図である。 取付け手段が股関節部に装置を取り付けるためのベルトの形を取る、本発明による保護服の斜視図である。 本発明による保護装置なしの大転子領域における転倒時の衝撃力を示す略図である。 本発明による保護装置を使用する場合の大転子領域における衝撃力を示す、図４に対応する略図である。 衝撃力が加わる前及びその時点の保護装置を示す部分断面図である。 股関節部骨折を防止するために本発明による保護装置を使用する場合の力の減衰レベルを示すグラフである。 股関節部骨折を防止するために使用される本発明による保護装置に関する様々なパラメータを変化させた２つの減衰曲線を示す。 本発明による保護装置の様々な形状を示す略図を示す。 本発明による保護装置の力減衰能力をテストする際に使用される衝撃振り子及びロードセルの側面図である。

Claims (18)

1. 皮膚表面近くで骨部の不足した軟組織領域が近位に存在する、皮膚表面近くに骨部を有する脆弱領域上への衝撃力に起因する人または動物被験者の骨折の危険を減少させるための衣服であって、
   衝撃エネルギーが少なくとも部分的に脆弱領域から軟組織領域へ転換され、軟組織領域において安全に分散されるように、脆弱領域及び軟組織領域の解剖学的特徴に従って形成された少なくとも一つの保護装置と、
   脆弱領域から軟組織領域へ衝撃エネルギーを転換することができるように被験者へ少なくとも一つの前記保護装置を取り外し可能に取り付けるための取付け手段と、を含み、
   前記保護装置は、ゴム特性−デュロメーター硬度に関するＡＳＴＭ ２２４０−９７標準テストによる測定で５から４５の間のショアＡ硬度を有する緩衝性弾性材料を含み、かつ脆弱領域を覆うのではなく部分的にまたは全体的に囲むように形成され、脆弱領域の上に開放保護スペースを形成する厚みを有し、
   前記保護スペースは、衝撃エネルギーが少なくとも部分的に前記弾性材料に吸収されるとき前記弾性材料と結合して脆弱領域上への衝撃エネルギーが軟組織領域へ少なくとも部分的に転換されるようにする適切な高さを有し、それによって衝撃エネルギーの実質的部分が軟組織領域へ転換されかつ分散される、衣服。
2. 大転子上への衝撃力に起因する人または動物被験者の骨折の危険を減少させるために人または動物被験者の股関節部に設置される衣服であって、
   大転子は大腿骨の終端にあり、股関節部は大転子及び大腿骨の近位にあって皮膚表面近くで骨部が不足した軟組織領域を有する、
   衝撃エネルギーが少なくとも部分的に大転子から軟組織領域へ転換され、軟組織領域においてエネルギーが安全に分散されるように、大転子及び軟組織領域の解剖学的特徴に従って成形される少なくとも一つの保護装置と、
   大転子から軟組織領域へ衝撃エネルギーを転換することができるように被験者へ少なくとも一つの前記保護装置を取り外し可能に取り付けるための取付け手段と、を含み、
   前記保護装置は、ゴム特性−デュロメーター硬度に関するＡＳＴＭ ２２４０−９７標準テストによる測定で５から４５の間のショアＡ硬度を有する緩衝性弾性材料を含み、かつ大転子を覆うことなくこれを部分的にまたは全体的に囲むように形成され、かつ大転子の上に開放保護スペースを形成する厚みを有し、
   前記保護スペースは、衝撃エネルギーが少なくとも部分的に前記弾性材料に吸収されるとき前記弾性材料と結合して大転子上への衝撃エネルギーが軟組織領域へ少なくとも部分的に逸らされるようにする適切な高さを有し、それによって衝撃エネルギーの実質的部分が軟組織領域へ転換されて分散される、衣服。
3. 前記保護装置は水を吸収しない独立気泡フォームまたは耐水性で乾き易いスペーサファブリック形態で作られる、請求項１または２に記載の衣服。
4. 前記保護装置の厚みが同様の高さの保護スペースを作る１０−２０ｍｍの間であり、望ましくは１２−１７ｍｍの間である、請求項１から３のいずれか一項に記載の衣服。
5. 少なくとも一つの保護装置は、２本のアームを含みかつ２本の前記アーム間の露出内部エリアに前記保護スペースを形成する馬蹄形であり、前記衣服が被験者に着けられるとき前記内部エリアが脆弱領域または大転子及び大腿骨と概ね一致し、かつ
   取付け手段は、２本の前記アームと共に脆弱領域または大転子の両側の近位で被験者に前記保護装置を取り外し可能に取り付ける、請求項１から５のいずれか一項に記載の衣服。
6. 前記保護スペースが皮膚から前記保護装置の外側への空気通路を形成して、水分及び蒸気が体から逃げられるようにして、着用者が暑さを感じないようにする、請求項１から５のいずれか一項に記載の衣服。
7. 前記弾性材料がゴム特性−デュロメーター硬度に関するＡＳＴＭ２２４０−９７標準テストによる測定で９から３０の間のショアＡ硬度を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の衣服。
8. 少なくとも一つの前記保護装置が４０ｇ未満、望ましくは３０ｇ未満の重量を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の衣服。
9. 前記弾性材料がポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ゴムまたはシリコンから成るグループから選択されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の衣服。
10. 前記弾性材料が編み、織り、フォーム、セルまたは発泡形態である、請求項１から９のいずれか一項に記載の衣服。
11. 前記取付け手段が、前記保護スペース内部に伸長する連結シーム（ｓｅａｍ）を使用することによって、前記保護装置を適切な位置に維持するのに適した形態のポケットを備えたショートパンツまたはベルトを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の衣服。
12. 前記取付け手段が少なくとも一つの前記保護装置に結合されるベルトを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の衣服。
13. 前記取付け手段が、少なくとも一つの前記保護装置を被験者の体に付着させるための接着手段または少なくとも一つの保護装置を衣服に付着させるためのフック／ループ閉鎖手段を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の衣服。
14. 転倒時の衝撃エネルギーが少なくとも部分的に脆弱領域から軟組織領域へ転換され、軟組織領域においてエネルギーが安全に分散されるように脆弱領域及び軟組織領域の解剖学的特徴に従って形成される保護装置であって、
    脆弱領域から軟組織領域へ衝撃エネルギーを転換することができるように被験者に少なくとも一つの前記保護装置を取り外し可能に取り付けるための取付け手段を含み、
    前記保護装置は、ゴム特性−デュロメーター硬度に関するＡＳＴＭ ２２４０−９７標準テストによる測定で５から４５の間のショアＡ硬度を有する緩衝性弾性材料を含み、かつ脆弱領域を部分的にまたは全体的に取り囲むように形成され、かつ脆弱領域の上方に保護スペースを形成する厚みを有し、
    前記保護スペースは、衝撃エネルギーが少なくとも部分的に前記弾性材料に吸収されるときに前記弾性材料と結合して大転子上への衝撃エネルギーが軟組織領域へ少なくとも部分的に逸らされるようにする適切な高さを有し、それによって衝撃エネルギーの実質的の部分が軟組織領域へ転換されて分散される、保護装置。
15. 該保護装置が２本のアームを含む馬蹄形に構成されている、請求項１４に記載の保護装置。
16. 前記弾性材料は、ゴム特性−デュロメーター硬度に関するＡＳＴＭ ２２４０−９７標準テストによる測定で９から３０の間のショアＡ硬度を有する、請求項１４−１５のいずれか一項に記載の保護装置。
17. 被験者の体または衣服に付着させるための接着手段を更に含む、請求項１４−１６のいずれか一項に記載の保護装置。
18. 皮膚表面に近い骨部、望ましくは大転子を有する脆弱領域上への衝撃力に起因する人または動物被験者の骨折の危険を減少させるための方法であり、脆弱領域の近位に皮膚表面近くの骨部が不足している軟組織領域がある、方法において、
    保護スペースが概ね脆弱領域と一致するように請求項１から１７のいずれか一項に記載の衣服または保護装置を設置し、衝撃エネルギーの実質的部分が圧縮され剛化された材料によって軟組織領域に吸収されて転送される程度まで衝撃力が前記保護装置を軟組織に対して圧縮するように取り付けることを含み、それによって衝撃エネルギーを安全に分散して、骨折の危険を減少させる、方法。

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