JP2020124487A

JP2020124487A - 整形外科用固定材

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Publication number: JP2020124487A
Application number: JP2020012415A
Authority: JP
Inventors: 松井　哲也; Tetsuya Matsui; 哲也松井; 裕貴玉浦; Yuki Tamaura; 啓介岩崎; Keisuke Iwasaki
Original assignee: Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2020-08-20
Also published as: US20200289332A1

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂を含む加熱変形可能な整形外科用固定材について、通気性を改善し、変形時に屈曲部に割れが生じにくくし、貼り合せた際にも剥がれにくくし、かつ軽量化も図る。【解決手段】整形外科用固定材１０として、熱可塑性樹脂とフィラーとを含む線材１１からなり、その線材１１が交絡することで網目状の構造に形成されている構成を採用する。網目状の構造であるため、従来のプレート状の整形外科用固定材と比較して空隙が大きく、通気性が向上し軽量化が図られる。線材が熱可塑性樹脂のみならずフィラーを含む構成としたため、熱可塑性樹脂単体からなる場合と比較して、強度が向上している。整形外科用固定材を貼り合せると、貼り合せ面において加熱により軟化した線材同士が絡まり合った状態となるため剥がれにくい。【選択図】図１

Description

本発明は、整形外科用固定材に関する。

患部を固定するための整形外科用固定材、いわゆるギプス材として、従来の石膏を用いたものに代えて、特許文献１および２のように、熱可塑性を有する樹脂素材を用いたものが近年普及しつつある。
特許文献１および２の整形外科用固定材は、熱を加えることで、骨折した箇所等の人体の患部に沿わせて変形させたり、患部の状態変化に応じて再変形させて調整したりすることが容易であり、固化した後には十分な強度を有するため、石膏等に比べて利便性が高いといえる。

しかしながら、特許文献１および２の整形外科用固定材は、熱可塑性樹脂等の材料をプレート状に成形したものであるため、指や鼻を固定可能な比較的小型のサイズのものは別論のこと、手首や足首を固定可能なサイズにまで大型化すると、重量が大きくなり、装用感が悪化するおそれがある。
また、プレート状であることから比較的脆く、患部に沿って変形させる際に、負荷が集中する屈曲部に割れが生じるおそれがある。
同じく、プレート状であり表面が平滑であることから、整形外科用固定材同士を貼り合わせた際に、ずれ応力に弱く、界面がはがれやすいおそれがある。
さらに、特許文献２の整形外科用固定材のように、通気孔を設けるなどして通気性を改善させる試みもなされているが、依然として通気性が不十分であり、熱や湿気がこもりやすいため、患部が蒸れてかゆみを引き起こしたり、雑菌が繁殖したりするおそれがある。

特開２０１８−０４２７２１号公報特開２０１８−１０２４９２号公報

そこで本発明の解決すべき課題は、熱可塑性樹脂を含む加熱変形可能な整形外科用固定材について、通気性を改善し、変形時に屈曲部に割れが生じにくくし、貼り合せた際にも剥がれにくくし、かつ軽量化も図ることである。

上記した課題を解決するため、発明にかかる整形外科用固定材を、熱可塑性樹脂とフィラーとを含む線材からなるものとし、前記線材が交絡することで編目状の構造に形成される構成としたのである。

発明にかかる整形外科用固定材は、交絡する線材がその交点において互いに溶着されている構成を採用することができる。また、全体がシート状に成形されている構成を採用することができる。さらに、フィラーは熱可塑性樹脂よりも熱伝導性の高い熱伝導性粉末とすることができ、なかでもフレーク状のアルミニウム粉末であるのが好ましい。線材は、熱可塑性樹脂１００重量部に対しフィラーが５重量部以上５０重量部以下とすることができる。

発明にかかる整形外科用固定材を、以上のように網目状の構造に形成したので、従来のプレート状の整形外科用固定材と比較して空隙が大きいため、通気性が向上し、軽量化が図られる。

また、発明にかかる整形外科用固定材を、熱可塑性樹脂のみならずフィラーを含む構成としたため、熱可塑性樹脂単体からなる構成と比較して、強度が向上している。
特に、患部に沿って変形させる際に、網目構造が適宜圧縮ないし伸長することで負荷のかかりやすい屈曲部の曲げ強度が向上するため、屈曲部から割れが生じることが抑制される。

さらに、発明にかかる整形外科用固定材同士を貼り合せると、貼り合せ面において加熱により軟化した線材同士が絡まり合った状態となるため剥がれにくく、患部の場所や大きさ等、必要に応じて部分的な補強等を容易におこなうことができる。

実施形態の整形外科用固定材の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図実施形態の整形外科用固定材の使用方法の一例を示す斜視図実施形態の整形外科用固定材の使用方法の他の例を示す（ａ）および（ｃ）は側面図、（ｂ）は斜視図実施形態の整形外科用固定材を曲げ変形させた状態を示す側面図

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１に示す実施形態の整形外科用固定材１０は、熱可塑性樹脂とフィラーとを含む線材１１を交絡させて成形される平面視略矩形のシート体である。

実施形態の整形外科用固定材１０を使用する際には、図２（ａ）のようにシート体を患部の大きさに合せて適宜カットし、（ｂ）のようにトレイＴに入れた温水Ｗにつけるなどして加熱することで軟化させ、（ｃ）患部（図示では腕Ａ）に沿って変形させた後、自然冷却等により固化させることで、患部Ａを固定する。
患部Ａの腫れが小さくなるなど、患部Ａの状態が変化した場合には、患部Ａから取り外して加熱することで再変形させ、図２（ｄ）のように、適宜余剰分をカットするなどして、患部Ａに沿うように調整をおこなう。
図２では、患部として腕Ａを例示したが、実施形態の整形外科用固定材１０は、図３（ａ）のような患部としての鼻Ｎや、（ｂ）のような患部としての指Ｆや、（ｃ）のような患部としての脚Ｌなど、他の部位の患部にも、同様に、カットし、患部に沿って軟化変形させ、冷却固化させることで、固定をおこなうことができる。

整形外科用固定材１０を図１のようなシート体とすることで、患部に沿った変形作業等、取扱いの利便性が向上している。
シート体の寸法は特に限定されないが、長さ寸法や幅寸法については、３００〜５００ｍｍが例示できる。長さ寸法や幅寸法が数千ｍｍのように大きすぎると取り扱いにくくなり、数十ｍｍのように小さすぎると患部が比較的大きな場合に覆うことがむずかしくなるからである。
また、厚み寸法については、３〜１０ｍｍが例示できる。厚み寸法が３ｍｍを下回ると強度が低下したり、変形させた際に屈曲部に割れが生じたりするおそれがあり、１０ｍｍを上回ると重量が増して装用感が悪くなったり、変形させにくくなったりするおそれがあるからである。

実施形態の整形外科用固定材１０を構成する線材１１は、図１（ａ）のように、平面視で概ね円弧を描くようにして重なり合いかつ絡まり合い、図１（ｂ）のように、整形外科用固定材１０の厚み方向にも絡まり合うことで三次元状の網目構造をなしている。ここで、絡まり合う線材１１の交点（接触点）同士は溶着している。
また、三次元の網目構造において、空隙１２は整形外科用固定材１０の厚み方向に連通している。したがって、整形外科用固定材１０は、その厚み方向に通気性が付与されている。

このような線材１１の三次元状の網目構造により、実施形態の整形外科用固定材１０は従来のプレート状の整形外科用固定材と比較して空隙１２が大きなものとなっているため、軽量であり、通気性も良好である。整形外科用固定材１０の通気性の具体的値は特に限定されないが、ＪＩＳＬ１０９６Ａ法において、１５０〜２５０ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓであることが例示できる。
線材１１の網目構造の密度は特に限定されないが、０．１〜１ｇ／ｃｍ^３であるのが好ましい。０．１ｇ／ｃｍ^３を下回ると、強度が低下するおそれがあり、１ｇ／ｃｍ^３を上回ると、通気性が低下する恐れがあるからである。同様の理由から、整形外科用固定材の空隙率は、４〜９０％であることが好ましい。

また線材１１の三次元状の網目構造により、補強等のために実施形態の整形外科用固定材１０を重ね貼りする必要が生じた場合にも、重ね合わせた面において加熱軟化した線材が絡まり合って固化するため、従来の平滑な外面を有する整形外科用固定材と比較して界面が剥がれにくくなっている。
線材１１の交点同士は溶着しているため、線材が分離することが防止され、線材にはフィラーが含有されているため、熱可塑性樹脂単体の場合と比較して強度が増している。

図４のように、整形外科用固定材１０を曲げ変形させる際も、屈曲部１３の内側Ｉで網目構造が圧縮し、屈曲部１３の外側Ｏで網目構造が伸長することで、曲げに伴なう変位が吸収され、屈曲部１３から割れが生じることが防止されている。
整形外科用固定材１０の曲げ強度の具体的値は特に限定されないが、６５〜８５Ｎが例示できる。

線材の形状としては、繊維状のものであって、交点を溶着することで３次元網目形状を形成できれば、その太さ、断面形状、長さは特に限定されないが、太さとしては強度が良好であるものとして０．１〜５ｍｍが、断面形状としては円形、楕円形、多角形が例示できる。
また、線材は、熱可塑性樹脂とフィラーを必須成分として含むが、それ以外にも、抗菌剤、防かび剤、接触冷感剤など、任意の成分を含んでもよい。

線材に含まれる熱可塑性樹脂の種類は特に限定されないが、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸、ポリグリコール酸などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン系樹脂が例示できる。また、これらの樹脂が混合したものであってもよい。
熱可塑性樹脂の融解温度範囲は特に限定されないが、４０℃以上９０℃以下であることが好ましい。この範囲内であれば、整形外科用固定材を汎用されている温度の温水により軟化させることができるため取扱いが容易となる。なかでも、ポリカプロラクトンが、融解温度範囲が５８〜６０℃であり、５０〜８０℃程度の温水で簡単に熱変形しかつ固化後の形状が変形しにくいため、特に好ましい。
ポリカプロラクトンを用いる場合、Ｐｅｒｓｔｏｒｐ社製の熱可塑性ポリカプロラクトンである、グレード名ＣａｐａＴＭ６１００、同６２００、同６２５０、同６４００、同６４３０、同６５００、同６５００Ｃ、同６５０６、同６８００が好適に使用できる。これらのポリカプロラクトンは、約６０℃以上の温水に漬けるだけで（最適温度と時間は９０℃約３秒）容易に変形させることができるため、患部に沿わせた成形が特に容易である。

線材に含まれるフィラーとしては、熱可塑性樹脂と混合したときに強度を向上できるものであればその種類は特に限定されないが、整形外科用固定材の重量が増加しないように軽量であることが好ましい。
また、フィラーとしては熱伝導性が高い物質が好ましく、その場合、患部の熱を整形外科用固定材を通じて効果的に外部に放散することができる。
例えば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、などの金属やその酸化物及び金属化合物、それらを用いた合金、シリカなどの無機物などが挙げられる。中でも、安価で入手が容易でかつ軽量で高い熱伝導性を有するアルミニウム粉末（アルミニウムの合金を含む）が好ましい。アルミニウム粉末の粒径は特に限定されないが、平均粒径５〜１０μｍであることが例示できる。
フィラーの量としては、熱可塑性樹脂１００重量部あたり５重量部以上５０重量部以下であることが望ましく、１０重量部以上２０重量部以下であることがより望ましい。１０重量部を下回ると強度の向上が不十分なものとなる恐れがあり、２０重量部を上回ると、整形外科用固定材の全体重量が大きくなる恐れがあるからである。
フィラーの形状としては、特に限定されず使用でき、粒状、略球状、フレーク状、不定形状などが挙げられる。フィラーには表面処理を施すこともできる。

整形外科用固定材の製造方法は特に限定されないが、不織布と同様の製造方法が例示できる。すなわち、溶融した熱可塑性樹脂とフィラーの混合物をノズルから紡出させ、捕集コンベア上に堆積させることが例示できる。
ノズルの動きや紡出口の形状や位置等を適宜調整することで、上記混合物からなる線材が円弧を描くようにして捕集コンベア上に堆積され、自然冷却による固化前にコンベア上で線材の交点が自重により溶着されることになる。線材同士が点接触するため、荷重がその点に集中し、溶着力は強固なものとなっている。

以下、本発明の実施例および比較例を挙げて、本発明の内容を一層明確にする。

（実施例１）
まず、熱可塑性樹脂としてポリカプロラクトン樹脂（品名Ｃａｐａ^ＴＭ６８００、Ｐｅｒｓｔｏｒｐ社製）８０質量％とアルミニウムフレークを含むマスターバッチ（品名「ＭＥＴＡＸＮＥＯ（メタックスネオ）」品番「ＮＭＥ０１０Ｔ６」、アルミ分７０重量％、アルミニウム粉末の平均粒径１０μｍ、キャリア樹脂は低密度ポリエチレンとポリエチレンワックスの混合物、東洋アルミニウム株式会社製）２０質量％を練り合わせた組成物を準備した。
得られた組成物を、ノズルを有する押出成形機を用いて、２００℃、押し出し速度１８ｃｍ／ｍｉｎで約１．３ｍｍの糸状に溶融した組成物を押出した。
押出時に組成物を固まる前に絡み合せることで、実施例１として、寸法が長さ４５０ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚み５ｍｍで、３次元状の網目構造を有する矩形シート状の整形外科用固定材を作製した。

（実施例２）
ポリカプロラクトン樹脂とアルミニウムフレークを含むマスターバッチの混合比を６０質量％対４０質量％とした以外は実施例１と同様にして実施例２の整形外科用固定材を作製した。

（比較例１）
熱可塑性樹脂としてポリカプロラクトン樹脂（品名Ｃａｐａ^ＴＭ６８００、Ｐｅｒｓｔｏｒｐ社製）６０質量％とアルミニウムフレークを含むマスターバッチ（品名「ＭＥＴＡＸＮＥＯ（メタックスネオ）」品番「ＮＭＥ０１０Ｔ６」、アルミ分７０重量％、アルミニウム粉末の平均粒径１０μｍ、キャリア樹脂は低密度ポリエチレンとポリエチレンワックスの混合物、東洋アルミニウム株式会社製）４０質量％を練り合わせ、汎用の射出成形機を用いて、長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚み２ｍｍのプレート状の成形物を得た。
このプレート状の成形物を実施例１の整形外科用固定材の寸法に合わせて長さ４５０ｍｍ×３００ｍｍにカットし、比較例１の整形外科用固定材を作製した。

（比較例２）
原材料としてポリカプロラクトン樹脂のみを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例２の整形外科用固定材を作製した。

（試験１）
実施例１および比較例１の整形外科用固定材について、重さを測定した。
結果を表１に示す。表１から、実施例１の整形外科用固定材は、比較例１の整形外科用固定材よりも重量が約５％低減していることがわかる。

（試験２）
実施例１および２ならびに比較例１の整形外科用固定材について、ＪＩＳＬ１０９６Ａ法で通気性の測定を行なった。
結果を表２に示す。表２から、実施例１および２の整形外科用固定材は、比較例１の整形外科用固定材よりも通気性が劇的に改善されていることがわかる。

（試験３）
実施例１および２ならびに比較例１および２の整形外科用固定材について、それぞれ長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍの試験片を切り出し、端部を折り返して曲げ強度を測定した。
曲げ強度の測定には５９６９形万能試験機（インストロン社製）を用い、８ｃｍ開いた受け台に試験片を設置し、１０ｍｍ／分でヘッドを降下させて、破壊が起きた時の荷重を計測した。計測は５回おこない、その平均値を算出した。
結果を表３に示す。表３から、実施例１および２の整形外科用固定材の曲げ強度は、比較例１の整形外科用固定材の曲げ強度とそん色なく、かつ比較例２の整形外科用固定材の曲げ強度よりも有意に大きいことがわかる。

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲内およびこれと均等の意味でのすべての修正と変形を含む。

たとえば実施形態では、整形外科用固定材１０をシート体としているが、これに限定されず不定形状とすることができる。また、整形外科用固定材１０がシート体であったとしても、患部の形状に沿うように所望とする形状を備えていれば、実施形態のような平面視矩形に形状は限定されず、平面視正方形、平面視三角形、平面視円形、平面視楕円形とすることもできる。
実施形態では、整形外科用固定材１０の線材１１は、平面視で円弧を描くような形状となっているが、これに限定されず、平面視で略直線状、波状、不規則形状などとすることもできる。

実施形態では、整形外科用固定材１０を線材１１のみからなるものとしているがこれに限定されず、たとえば線材１１からなる網目構造体の片面に、患部を冷却するための冷却シートを積層する構造としてもよい。
実施形態では線材１１の交点は溶着されているが、接着剤で接着する等、他の手段により固定されていてもよいし、交点は重なり合うだけで固定されていなくてもよい。

１０整形外科用固定材
１１線材
１２空隙
１３屈曲部
Ａ腕
Ｎ鼻
Ｆ指
Ｌ脚
Ｔトレイ
Ｗ温水
Ｉ屈曲部の内側
Ｏ屈曲部の外側

Claims

熱可塑性樹脂とフィラーとを含む線材からなり、
前記線材が交絡することで網目状の構造に形成されている整形外科用固定材。
前記交絡する線材は、その交点において互いに溶着されている請求項１に記載の整形外科用固定材。
全体がシート状に成形されている、請求項１または２に記載の整形外科用固定材。
前記フィラーは、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導性の高い熱伝導性粉末である請求項１から３のいずれかに記載の整形外科用固定材。
前記熱伝導性粉末は、フレーク状のアルミニウム粉末である請求項４に記載の整形外科用固定材。
前記線材は、熱可塑性樹脂１００重量部に対しフィラーが５重量部以上５０重量部以下である請求項１から５のいずれかに記載の整形外科用固定材。