JP2015112270A - 人体模型及び人体模型形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の人体において柔らかい部分の質感を実際の人体に近いものとした人体模型を提供する。【解決手段】人体形状のうち実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分（乳房及び臀部）を除いた形状を硬質ウレタンで形成したて硬質部１０とし、硬質部１０において除いた部分に、人体乳房や臀部の形状を低反発ウレタンで形成した軟質部２０とし、軟質部２０を硬質部１０に取り付けて一体化したものの表面全体にウレタンゲルの層を形成してゲル層３０とし、ゲル層３０の表面にウレタンパウダーを塗布して、ゲル層３０の表面をコーティングした被膜層４０とした人体模型１。【選択図】図２

Description

本発明は、硬質ウレタン及び低反発ウレタンを用い、実際の人体に近い質感を得ることができる人体模型及び人体模型形成方法に関する。

従来、いわゆるマネキン人形のように衣服や下着を装着してディスプレイするための人体模型や癌の触診診断訓練あるいは看護訓練用などの医療用の人体模型がある。このマネキン人形や医療用人体模型は、全体をＦＲＰや熱可塑性樹脂のブロー成形品などの硬質材料を用いて形成し、関節部分を曲げることができるような構造としたり、体内に磁気センサなどを埋め込んで超音波診断の訓練ができるような構造にしたりしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２０１３−１８３７８２号公報 特開２０１１−１４１４０２号公報

ところが、従来のマネキン人形は、全体がＦＲＰ成形や熱可塑性樹脂ブロー成形により作られており、硬質であるため、胸部（乳房）や臀部などのように実際の人体では柔らかい部分も硬いままであり、衣服、特に下着を装着した場合に実物の人体とはかなり異なる質感となるという問題があった。

また、医療用の人体模型の場合も同様に硬質材料で形成されているため実際の人体とは質感が異なり、触診訓練や看護訓練など効果が得にくいという問題があった。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、実際の人体において柔らかい部分の質感を実際の人体に近いものとした人体模型を提供することを目的とする。

この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。

上記「発明が解決しようとする課題」において述べた問題を解決するためになされた発明は、硬質部（１０）、軟質部（２０）、ゲル層（３０）及び被膜層（４０）を備えた人体模型（１）である。

硬質部（１０）は、人体形状のうち実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分を除いた形状を硬質ウレタンで形成したものであり、軟質部（２０）は、硬質部（１０）において除いた部分に、除いた部分と同じ人体の形状を低反発ウレタンで形成したものである。

ゲル層（３０）は、軟質部（２０）を硬質部（１０）に取り付けたものの表面全体にウレタンゲルで形成されるものであり、被膜層（４０）は、ゲル層（３０）の表面をウレタンパウダーでコーティングしたものである。

このような人体模型（１）では、実際の人体において柔らかい部分の質感を実際の人体に近いものとすることができる。その理由を以下に説明する。
硬質部（１０）は、人体模型（１）の基礎となる部分であり、例えば、乳房や臀部のように実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分が除かれた形状で、硬質ウレタンで形成されているため硬い。

軟質部（２０）は、人体模型（１）のうち硬質部（１０）において除かれた部分、例えば、乳房や臀部のように実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分であり、低反発ウレタンで形成されているため、硬質部（１０）よりも柔らかい。

また、ゲル層（３０）は、硬質部（１０）に軟質部（２０）を取り付けたものにウレタンゲルで形成されている。すると、硬質部（１０）には、硬質ウレタンにゲル層（３０）が形成されるため、軟質部（２０）にゲル層（３０）が形成されている部分に比べ、硬いものの、皮膚が形成されたような質感を得ることができる。

一方、軟質部（２０）は、低反発ウレタンにゲル層（３０）が形成されるため、より柔らかくなる。したがって、例えば、乳房や臀部など他の部分に比べ柔らかい部分の質感がより向上する。つまり、実際の人体において柔らかい部分の質感を実際の人体に近いものとすることができる。

ここで、ウレタンゲルで層を形成した場合、一般的にその表面には、いわゆるべたつきが生じ、手で触れたりすると、ウレタンゲルが手に付着したり、表面に異物が付着したりしてゲル層（３０）が劣化する。

そこで、ゲル層（３０）の表面をウレタンパウダーでコーティングすると、表面のべたつきがなくなり、ウレタンゲルが手に付着したり、異物が付着してゲル層（３０）が劣化したりすることがなくなり、使いやすく、耐久性のある人体模型（１）とすることができる。

請求項２に記載の発明は、硬質部形成工程、軟質部形成工程、ゲル層形成工程及び被膜層形成工程によりにより人体模型（１）を形成する人体模型形成方法である。
硬質部形成工程は、硬質ウレタンを、人体形状のうち実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分を除いた形状で形成する工程であり、軟質部形成工程は、低反発ウレタンを、硬質部形成工程で形成した硬質部（１０）において除いた部分と同じ人体の形状で形成する工程である。

また、ゲル層形成工程は、硬質部形成工程で形成した硬質部（１０）に軟質部形成工程で形成した軟質部（２０）を取り付けたものの表面全体にウレタンゲルの層を形成する工程であり、被膜層形成工程は、ゲル層形成工程で形成したゲル層（３０）の表面をウレタンパウダーでコーティングする工程である。

このような形成方法により形成した人体模型（１）は、請求項１に記載の人体模型（１）と同様の特徴を有する人体も模型となる。

人体模型の概略の形状を示す外観図である。 人体模型の概略の構造を示す断面図である。 硬質部の形成工程を示す図である。 軟質部の形成工程を示す図である。 ゲル層形成用型に硬質部及び軟質部を一体化したものを設置したときの様子を示す断面図である。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
（人体模型１の構造）
図１は、本発明が適用された人体模型の概略の形状を示す外観図であり、図２は、人体模型の概略の構造を示す断面図である。

図１に示すように、人体模型１は、いわゆる衣服、特に下着を展示するためのマネキン人形であり、実際の人体の臀部を含む上半身の模型である。
図２に示すように、人体模型１は、硬質部１０、軟質部２０、ゲル層３０及び被膜層４０を備えている。

硬質部１０は、硬質ウレタンで形成されており、人体形状のうち実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分である、乳房及び臀部を除いた形状に形成されている。
ここで、「他の部分より柔らかい部分」とは、一例として乳房及び臀部を挙げたが、特に乳房や臀部に限定されるものではなく、人体において硬度の差がある部分を模擬する際に、硬い部分に比較して柔らかい部分を意味している。

また、硬質ウレタンとは、イソシアネート（ＮＣＯ）基を２個以上有するポリイソシアネートとヒドロキシル（ＯＨ）基を２個以上有するポリオールを、触媒（アミン化合物等）、発泡剤（水、フルオロカーボン等）、整泡剤（シリコーンオイル）などと一緒に混合して、泡化反応と樹脂化反応を同時に行わせて得られる、均一なプラスチック発泡体のことをいう。

軟質部２０は、低反発ウレタンで形成されており、硬質部１０において除いた部分、つまり、乳房や臀部と同じ人体の形状に形成されている。
低反発ウレタンとは、バネのような「弾性」と粘土やガムのような「粘性」を併せ持つ「粘弾性を有するウレタン」であり、特殊な分子構造に設計され、「弾性」を抑え「粘性」を上げたフォームで、ヒステリシスロス率（ＪＩＳ Ｋ ６４００−２））の大きい衝撃吸収性フォームの特性も有している。気泡が連通し、圧縮したのちに外力を取り除いた際、ゆっくりと元に戻る性質があり、一般ウレタンに比較して反発弾性率が１５％程度以下（ＪＩＳ Ｋ ６４００−３）と非常に小さい特徴を有している。

また、低反発ウレタンは、一般的なウレタンと同様に、ポリオールとポリイソシアネ―トを主成分として発泡剤、整泡剤、触媒等を撹拌混合して発泡する材料である。低反発弾性フォームの原料としてはポリオールの構造等に特徴があり、圧縮後にゆっくりとした復元性を持ち、エネルギー吸収性能を高めるために粘弾性的にポリウレタン樹脂組成を変性する。

ゲル層３０は、ウレタンゲルで形成される、厚さ約５「ｍｍ」の均一の厚さの層であり、乳房や臀部などの軟質部２０を硬質部１０に取り付けて一体の形成したものの表面全体に、ウレタンゲルの層として形成される。

被膜層４０は、ゲル層３０の表面に形成したコーティング層であり、ウレタンパウダーをゲル層３０の表面に刷毛塗りしたり、スプレーによって吹きつけ塗装を行ったりすることにより、ゲル層３０のベタつきがなくなるまでコーティング層を形成する。
（人体模型１の製造方法）
次に、図３、図４及び図５に基づき人体模型１の製造方法について説明する。図３は、硬質部１０の概略の形成工程を示す図であり、図４は、軟質部２０の概略の形成工程を示す図であり、図５は、ゲル層形成用型７０に硬質部１０及び軟質部２０を一体化したものを設置したときの様子を示す断面図である。。
（１）硬質部１０の形成
（ア）図３（ａ）に示すように、内面形状が人体の外形形状となるようにシリコン製や金属製の型５０ａ，５０ｂを作成する。型５０ａ，５０ｂは、人体の前面の前型５０ａと後面の後型５０ｂとの２分割とする。また、前型５０ａ及び後型５０ｂの内面形状は、硬質ウレタンが硬化し収縮する際の収縮寸法を考慮した形状とする。
（イ）図３（ｂ）に示すように、前型５０ａ及び後型５０ｂの内部に硬質ウレタンを流し込み（図３（ｂ）中横線で示す部分）、硬化させる。
（ウ）図３（ｃ）に示すように、型を取り外して人体形状の硬化物を取り出し、乳房と臀部（図３（ｃ）中二点鎖線で示す部分）を削り取り、硬質部１０（前部を前硬質部１０ａ、後部を後硬質部１０ｂと呼ぶ）を形成する。
（２）軟質部２０の形成
（ア）図４（ａ）に示すように、内面が乳房の外形形状及び臀部の外形形状となるシリコン製や金属製の形６０ａ，６０ｂを作成する。乳房形状の型を乳房型６０ａ、臀部形状の型を臀部型６０ｂと呼ぶ。また、乳房型６０ａ及び臀部型６０ｂの内面形状は、低反発ウレタンが硬化し収縮する際の収縮寸法を考慮した形状とする。
（イ）図４（ｂ）に示すように、乳房型６０ａ及び臀部型６０ｂに低反発ウレタンを流し込み（図４（ｂ）中横線で示す部分）、硬化させる。
（ウ）図４（ｃ）に示すように、乳房型６０ａ及び臀部型６０ｂから軟質部２０（乳房形状のものを乳房形軟質部２０ａ、臀部形状のものを臀部形軟質部２０ｂと呼ぶ）を取り出す。
（３）ゲル層３０の形成
（ア）前硬質部１０ａに乳房形軟質部２０ａを、また、後硬質部１０ｂに臀部形軟質部２０ｂをそれぞれ接着剤で取り付けて一体化し、人体模型１の形状とする。
（イ）図５に示すように、硬質部１０と軟質部２０とを一体化したものを、ゲル層形成用型７０に入れ、硬質部１０及び軟質部２０を一体化したものの表面に、約５［ｍｍ］の均一の厚さのウレタンゲル層を形成する。

ゲル層形成用型７０は、前型７０ａと後型７０ｂに２分割されている。そして、前型７０ａ及び後型７０ｂの内径形状は、硬質部１０及び軟質部２０を一体化したものの外径より厚さで約５［ｍｍ］大きくなっている。

したがって、図５に示すように、内部に硬質部１０及び軟質部２０を一体化したものを入れて、前型７０ａと後型７０ｂとを一体化させると、内部に厚さ約５［ｍｍ］の空間が形成される。その空間にウレタンゲルを注入することにより厚さ約５［ｍｍ］のゲル層３０を形成する。
（ウ）ウレタンゲルが自然硬化するまでゲル層形成用型７０を保持し、ゲル層３０を形成する。
（エ）ウレタンゲルが硬化した後、ゲル層形成用型７０の前型７０ａと後型７０ｂを分離し、形成した人体模型を取り出す。
（４）被膜層４０の形成
（ア）ウレタンパウダーを電動スプレーのタンクに入れ、ゲル層３０を形成した人体模型の表面のベタつきがなくなるまで吹き付け、厚さ数１０［μｍ］の被膜層４０を形成する。
（イ）形成した被膜層４０を自然乾燥させ人体模型１とする。
［人体模型１の特徴］
以上のような人体模型１では、硬質部１０は、乳房や臀部のように実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分が除かれた形状で、硬質ウレタンで形成されているため硬い。また、軟質部２０は、人体模型１のうち硬質部１０において除かれた部分（乳房や臀部）のように実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分であり、低反発ウレタンで形成されているため、硬質部１０よりも柔らかい。

また、ゲル層３０は、硬質部１０に軟質部２０を取り付けて一体化したものにウレタンゲルで形成されている。すると、硬質部１０には、硬質ウレタンの表面にゲル層３０が形成されるため、軟質部２０にゲル層３０が形成されている部分に比べて硬いものの、皮膚が形成されたような質感を得ることができる。

一方、軟質部２０は、低反発ウレタンの表面にゲル層３０が形成されるため、より柔らかくなる。したがって、乳房や臀部など他の部分に比べ柔らかい部分の質感がより向上する。つまり、実際の人体において柔らかい部分の質感を実際の人体に近いものとすることができる。

さらに、ウレタンゲルで層を形成した場合、一般的にその表面には、いわゆるべたつきが生じ、手で触れたりするとウレタンゲルが手に付着したり、表面に異物が付着したりしてゲル層３０が劣化する。

これに対し、人体模型１では、ゲル層３０の表面にウレタンパウダーを塗布して、ゲル層３０の表面をコーティングしてあるので、ウレタンゲルが手に付着したり、異物が付着したりしてゲル層３０が劣化することがなくなり、使いやすく、耐久性のある人体模型１となる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
（１）上記実施形態では、硬質部１０を形成する際に、まず人体形状に形成した後に、乳房や臀部を削っていたが、内面形状を乳房や臀部が削られた形状となった型を使用してもよい。
（２）上記実施形態では、人体模型として衣服を展示するためのマネキン人形について説明したが、医療用（触診や看護）の訓練用の人体模型に適用してもよい。また、人体模型外にも、硬質部分と軟質部分のある玩具などに適用してもよい。
（３）上記実施形態では、ゲル層３０を形成するために、ゲル層形成用型７０を用いたが、硬質部１０及び軟質部２０を一体化したものの表面にウレタンゲルを刷毛やスプレーなどで塗布してゲル層３０を形成してもよい。

１… 人体模型 １０… 硬質部 １０ａ… 前硬質部 １０ｂ… 後硬質部 ２０… 軟質部 ２０ａ… 乳房形軟質部 ２０ｂ… 臀部形軟質部 ３０… ゲル層 ４０… 被膜層 ５０ａ… 前型 ５０ｂ… 後型 ６０ａ… 乳房型 ６０ｂ… 臀部型 ７０… ゲル層形成用型 ７０ａ… 前型 ７０ｂ… 後型。

Claims (2)

1. 人体形状のうち実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分を除いた形状を硬質ウレタンで形成した硬質部と、
   前記硬質部において除いた部分に、該除いた部分と同じ人体の形状を低反発ウレタンで形成した軟質部と、
   前記軟質部を前記硬質部に取り付けたものの表面全体にウレタンゲルで形成されるゲル層と、
   前記ゲル層の表面をウレタンパウダーでコーティングした被膜層と、
   を備えたことを特徴とする人体模型。
2. 硬質ウレタンを、人体形状のうち実際の人体において他の部分よりも柔らかい部分を除いた形状で形成する硬質部形成工程と、
   低反発ウレタンを、前記硬質部形成工程で形成した硬質部において除いた部分と同じ人体の形状で形成する軟質部形成工程と、
   前記硬質部形成工程で形成した硬質部に前記軟質部形成工程で形成した軟質部を取り付けたものの表面全体にウレタンゲルの層を形成するゲル層形成工程と、
   前記ゲル層形成工程で形成したゲル層の表面をウレタンパウダーでコーティングする被膜層形成工程と、
   により人体模型を形成する人体模型形成方法。