JP6491479B2 - 使用者の皮膚又は外部組織に接触する器具の摩擦低減及び快適さの向上をもたらす工学表面 - Google Patents

Description

本発明は、使用者の皮膚又は他の外部組織（例えば、唇）に接触するように構成されている表面を有する器具に関連する。

使用中に、皮膚に接触する様々な装置が知られている。このような装置の例は、限定されないが、防塵マスク、イヤホン、哺乳瓶及び乳房ポンプである。そのような器具の使用、特に長期間の使用は、皮膚刺激又は他の種類の不快感を引き起こす可能性がある。

したがって、例えばイヤホン、哺乳瓶又は搾乳器のような、長期間に渡って使用者の皮膚又は他の外部組織に接触するように構成される装置に使用するための、摩擦低減及び快適さの向上をもたらす表面（surface）の必要性が存在する。

したがって、本発明の一つの目的は、摩擦の低減及び／又は使用者の快適さの向上をもたらすことによって従来の器具の複数の短所を克服する、使用者の皮膚又は他の外部組織（例えば、唇）に接触するように構成された表面を有する装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、従来の設計及び製造技術に関連する複数の不利益を受けない、使用者の皮膚又は他の外部組織（例えば、唇）に接触するように構成された表面を有する器具を製造する方法を提供することである。

一つの実施形態において、その使用中に使用者の外部組織、例えば皮膚又は唇に接触するように構成された器具が提供される。その器具は、外部組織に直接的に接触するように構成された接触部を有する。接触部の少なくとも一部分は、それぞれが類似する幾何学的形状をもち、ランダムでない（規則性を有する）、予め設計された複数の表面形状部を含む工学表面（工学的な技術をもちいて作られた面）を有する。その部分において、それぞれの直接隣接する一対の表面形状部の間のピッチは、所定の最大ピッチ値以下（最大ピッチ値よりも小さいか又は同等）である。そしてその部分において、表面形状部のそれぞれの高さは、所定の最大高さ値以下（最大高さ値よりも小さいか又は同等）である。

他の実施形態において、その使用中に使用者の外部組織に接触するように構成された器具の製造方法が提供される。その方法は、工学表面を設計する設計ステップを含み、工学表面の少なくとも一部分は、それぞれが類似する幾何学的形状をもち、ランダムでない（規則性を有する）、予め設計された複数の表面形状部を含む。その工学表面の少なくとも一部分において、それぞれの直接隣接する一対の表面形状部の間のピッチは、所定の最大ピッチ値以下（最大ピッチ値よりも小さいか又は同等）である。そしてその工学表面の少なくとも一部分において、複数の表面形状部のそれぞれの高さは、所定の最大高さ値以下（最大高さ値よりも小さいか又は同等）である。そして、方法は、器具の接触部を形成するステップであって、接触部が工学表面を有し、接触部が使用者の外部組織に直接係合（engage）するように構成されるように形成する、形成ステップを含む。

本発明のこれら及び他の目的、形状及び特徴、そしてまた構造の関連する複数の要素及び複数の部品の組合せの動作方法及び機能、並びに製造の経済性は、添付の図面を参照して以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考慮することによって、より明らかになるであろう。これらの全ては、本明細書の一部を形成する。本明細書において、同様の参照番号は、様々な図面内の対応する部分を指す。しかしながら、図面は例示及び説明のみを目的とし、本発明の限界の定義として意図されないことが明確に理解されるべきである。

図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図１Ａ乃至１Ｊは、工学表面をそれぞれ有する例示的な実施形態の等角図である。 図２は、一つの個別の例示的な実施形態による、図１Ａの接触部の模式図である。 図３及び図４は、本明細書において記述される工学表面を有する接触部をそれぞれ含む、一組のイヤホンの二つの異なる実施形態の模式図である。 図３及び図４は、本明細書において記述される工学表面を有する接触部をそれぞれ含む、一組のイヤホンの二つの異なる実施形態の模式図である。 図５は、乳首を有する哺乳瓶の模式図であり、乳首は、本明細書において記述される工学表面を有する接触部を含む。 図６は、胸部フランジを有する搾乳器の模式図であり、胸部フランジは、本明細書において記述される工学表面を有する接触部を含む。 図７は、本明細書において記述される工学表面を有する接触部を含む、心拍数モニタリング機能をもつ腕時計の模式図である。 図８乃至１１は、様々な個別の代替的な実施形態による、図２の接触部の断面図である。 図８乃至１１は、様々な個別の代替的な実施形態による、図２の接触部の断面図である。 図８乃至１１は、様々な個別の代替的な実施形態による、図２の接触部の断面図である。 図８乃至１１は、様々な個別の代替的な実施形態による、図２の接触部の断面図である。

本明細書において使用される場合、単数形の“一つの”、“ある”及び“前述の”は、文脈が明確に異なる指示をしない限り、複数の参照を含む。本明細書において使用される場合、二つ又はそれ以上の部分又は構成要素が“結合”されるという記述は、その複数の部品が、直接又は間接的に、すなわち、関連性が生じる限りで一つ又はそれ以上の中間部品又は構成要素を介して、連結されること又は共に動作することを意味するものとする。本明細書において使用される場合、“直接的に結合される”とは、二つの要素が互いに直接的に接触していることを意味する。本明細書において使用される場合、“固定的に結合される”又は“固定される”とは、互いに対して一定の幾何学的配置を維持しながら、一体として動くように結合されることを表す。

本明細書において使用される場合、本明細書で使用される場合、用語“単位の（unitary）”は、構成要素が単一の部品又はユニットとして作製されることを意味する。すなわち、別個に作製され、次いで一つのユニットとして一緒に結合された複数の要素を含む構成要素は、“単位の”部品又は物体ではない。本明細書において使用される場合、二つ又はそれ以上の部品が互いに“係合する”という記述は、これらの部品が、互いに対して直接的に又は一つ又はそれ以上の中間部品又は構成要素を介して力を及ぼすことを意味するものとする。本明細書において使用される場合、用語“数”は、１又は１よりも大きな整数（すなわち、複数）を意味する。

本明細書において使用される、方向を示す語句は、例えば、これらに限定されないが、上端、下端、左、右、上、下、前、後及びそれらの派生語は、図面に示される要素の方向に関連しており、明確に列挙されない限り特許請求の範囲を限定していない。

図１Ａに見られるように、接触部６４Ａの工学表面は、多数の表面形状部７０を有する。各表面形状部７０は、接触部６４Ａの底面７２から上方に延びるドーム形状の構造である。図１Ｂに見られるように、接触部６４Ｂの工学表面は、鋸刃状の形状を有する。表面形状部は、多数のリッジ７４Ｂ、及び４つの隣接するリッジ７４Ｂの交差によって形成される多数のピラー部材７６Ｂを含む。加えて、図１Ｂに見られるように、４つの直接隣接するリッジ７４Ｂのそれぞれの郡によって画成される領域内に、谷部７８Ｂが形成される。図１Ｃに見られるように、接触部６４Ｃの工学表面は、多数の表面形状部７０を有する。それぞれの表面形状部７０は、接触部６４Ｃの底面７２から上方に延びるピラー構造である。更なる例示的な複数の工学表面を有する、更なる他の例示的な接触部６４Ｇ乃至６４Ｊは、図１Ｇ乃至図１Ｊに示されている。

さらに、本発明の一つの例示的な実施形態において、接触部の工学表面は、二つの特定の設計パラメータによって特徴付けられる。すなわち、表面形状部のピッチ（Ｐ）及び表面形状部の高さ（Ｈ）である。本明細書において使用される場合、用語“ピッチ”は、直接隣接する一対の同様な表面形状部の対応する部分の間の距離を意味するものとし、用語“高さ”は、表面形状部の最高点とその表面形状部が位置する接触部６４の最も低い面７２との間の垂直方向の（vertical）距離を意味するものとする。図１Ａを参照すると、その実施形態のドーム形状の表面形状部７０のピッチ（Ｐ）及び高さ（Ｈ）が、それぞれ「Ｐ」及び「Ｈ」と標識されている。図１Ｂを参照すると、それらの実施形態の鋸刃状の形状において、ピッチは、直接隣接する複数のピラー部材７６Ｂの間で測定され、高さは、（表面形状部の最高点である）各ピラー部材７６Ｂの頂点から、谷部７８Ｂの最も深い点まで測定される。代替的に、ピッチは、直接隣接する複数のリッジ７４Ｂの中央の間で測定されてもよい。

一つの例示的であって非限定的な実施形態において、具体的な材料は４０ショアＡのデュロメータ硬さを有するシリコンであってもよい。他の例示的で非限定的な実施形態において、具体的な材料は５ショアＡのデュロメータ硬さを有する液体シリコンゴムであってもよい。さらに、（低摩擦及び皮膚の快適性を基準として、）本明細書において記述される接触部６４の様々な実施形態の試験及びモデリング（例えば、多数のシミュレーションを使用するＦＥＭモデリング）を通して、本発明の発明者は、接触部６４の性能はある工学表面を採用することによって最適化され得ることを見出した。その工学表面において、それぞれの直接隣接する一対の同様な表面形状部の間のピッチは、ある所定の最大ピッチ値（Ｐ_ｍａｘ）以下（Ｐ_ｍａｘよりも小さいか又は同等）である。そして、それぞれの同様な表面形状部の高さは、ある所定の高さ値（Ｈ_ｍａｘ）以下（Ｈ_ｍａｘよりも小さいか又は同等）である。

一つの特定の実施形態において、工学表面はピッチによって特徴付けられる。そのピッチは、ピッチは、表面全体で不変であり、かつ均一である（本明細書において使用される場合、工学表面内の隣接する表面形状部のピッチ値を比較する場合は、“均一である”とは、ピッチ値が全て互いに１０％又はそれ以下の製作公差内にあることを意味するものとする）。さらに、ピッチはＰ_ｍａｘ以下（Ｐ_ｍａｘよりも小さいか又は同等）である。そのような、ピッチが不変かつ均一な表面の例は、図１Ａ、図１Ｂ及び図２（後述する）に示されている。

一つの代替的な特定の実施形態において、工学表面はピッチによって特徴付けられる。そのピッチは、異なる方向に沿って異なる寸法／性質を有しているという意味で、異方性である。より具体的には、本実施形態において、ピッチは、第一の方向において不変かつ均一な第一のピッチ値Ｐ１を有するものである。そして、第一の方向に対して交差する（例えば、直角な）第二の方向において、ピッチは、不変かつ均一な第二のピッチ値Ｐ１を有している。そのような実施形態の一つの例は、ドーム形状の表面形状部７０を用いて図１Ｄに示されている。そのような実施形態の他の例は図１Ｅに示されており、本明細書の他の箇所で記述されるように、鋸刃状の形状が採用されている。

一つの代替的な特定の実施形態において、工学表面はピッチによって特徴付けられる。そのピッチは、表面全体で変化してもよい。ただし、いずれの場合においても、ピッチはＰ_ｍａｘ以下（Ｐ_ｍａｘよりも小さいか又は同等）である。そのような実施形態の一つの例は、ドーム形状の表面形状部７０を用いて図１Ｆに示されている（とはいえ、複数の他の形状を有する形状部もまた採用可能である）。図示された実施形態において、Ｐｉ＝Ｐ１，Ｐ２，…ＰＮとして、０＜Ｐｉ＜Ｐ_ｍａｘ又は２Ｒ＜Ｐｉ＜Ｐ_ｍａｘが成立する。ここで、「Ｒ」は半球形状ドームの半径である。一つの特定の実施形態において、各ピッチ値は互いの５０％以内である。他の特定の実施形態において、ピッチ値の最大変化は、互いの１０％と５０％との間のどこかである（光学的なステッチや振動ノイズの効果を回避するため）。

同様に、他の特定の実施形態において、工学表面は高さによって特徴付けられる。その高さは、表面全体で不変であり、かつ均一である（例えば、それぞれの同様な表面形状部について。本明細書において使用される場合、工学表面内の複数の表面形状部の高さ値を比較する場合は、“均一である”とは、高さ値が全て互いに３０％又はそれ以下の製作公差内にあることを意味するものとする）。そして、高さ値は、Ｈ_ｍａｘ以下（Ｈ_ｍａｘよりも小さいか又は同等）である。

その上に、一つの特定の、非限定的かつ例示的な実施形態において、Ｐ_ｍａｘは、１００ミクロン（１００μｍ）に等しく、Ｈ_ｍａｘは、１００ミクロンに等しい。言い換えれば、この例示的な実施形態において、ピッチＰ及び高さＨは以下のように特徴付けられる：Ｐ＜１００ミクロンかつＨ＜１００ミクロン。今説明した実施形態の改良である、他の特定の、非限定的かつ例示的な実施形態において、ピッチＰ及び高さＨは以下のように特徴付けられる：Ｐ＜５０ミクロン（又は、代替的にＰ＜１００ミクロン又は２０ミクロン）かつ１０ミクロン＜Ｈ＜４０ミクロン。今説明した実施形態の更なる改良でもある、更に他の特定の、非限定的かつ例示的な実施形態において、ピッチＰ及び高さＨは以下のように特徴付けられる：２０ミクロン＜Ｐ＜５０ミクロン（又は、代替的に１０ミクロン＜Ｐ＜５０ミクロン、Ｐ＜５０ミクロン、又はＰ＜１００ミクロン）かつ１０ミクロン＜Ｈ＜２０ミクロン。更に他の特定の、非限定的かつ例示的な実施形態において、Ｐ_ｍａｘは、１０ミクロン以上（１０ミクロンよりも大きいか又は同等）であり、１００ミクロン以下（１００ミクロンよりも小さいか又は同等）である。そして、Ｈ_ｍａｘは、１０ミクロン以上（１０ミクロンよりも大きいか又は同等）であり、１００ミクロン以下（１００ミクロンよりも小さいか又は同等）である。これらの例示的な実施形態は、例えば、図１A乃至図１Cに示され、本明細書の他の箇所において記述される、工学表面形状部のいずれにおいても実施され得る。試験及びモデリングを通じて、本発明の発明者は、これらの例示的な実施形態による処理面は、接触部６４のような皮膚接触面上で実施される場合は、使用中に使用者の皮膚への悪影響を有さず、したがって、性能を最適化することができることを見出した。例えば、このような形状は、使用者の皮膚のより深い層に対する過度の圧迫の集中をもたらさないものであることが見出された。

このように、上述に基づいて、以下の例示的で非限定的な、工学表面におけるピッチ及び高さの組み合わせが可能である（１μｍ（マイクロメートル）＝１ミクロン）。

上記から分かるように、記載した実施形態の各々において、最大高さＨが指定されている。最大高さＨが指定される一つの理由は、接触面６４が使用者の皮膚に係合して力を加える場合に、最も背の高い表面形状部（例えばドーム形状の表面形状部７０（図１Ａ）及びピラー７６及び７０（図１Ｂ及び図１Ｃ））の過度のたわみ／変形が生じる可能性を限定することである。最も背の高い表面形状部の大き過ぎるたわみは、結果として使用中の追加的な静止摩擦をもたらすものであり、それ故望ましくない。試験及びモデリングを通じて、本発明の発明者は、望ましくない静止摩擦を避けるためには、法線方向の（normal）圧力４．４ｋＰａ及び１の摩擦係数に応えて、１ミクロン又はそれ以下のたわみが望ましいことを見出した。したがって、一つの例示的な実施形態において、選択された特定の材料に依存して、１ミクロン又はそれ以下のたわみを有するために十分に固い／硬質の表面形状部が結果としてもたらされるように、最大高さは指定される。例えば、そのようなたわみを有する表面形状部のそれぞれの高さは、２０ミクロン以下、１５ミクロン以下又はこれと同等、又は、１０ミクロン以下又はこれと同等、であり得る。それぞれの表面形状部は、５０ミクロン以下の（例えば、等方性又は異方性の）ピッチを有する（又は、代替的に３０ミクロン以下の（等方性又は異方性の）ピッチを有する）。一つの特定の実施形態において、第一の方向において５０ミクロンのピッチ及び１３ミクロンの高さを有し、第二の方向において５０ミクロンのピッチ及び５ミクロンの高さを有する（異方性のピッチを有する）工学表面が、ナノ秒レーザーを使用して作られる。

さらに、本発明の発明者は、使用者の皮膚の過剰な“ドーミング”（すなわち、接触部が皮膚に係合して皮膚に力を加えたときの、接触面６４に向かっての皮膚の変形）を防止することが、接触部６４の工学表面に関して有益であることを見出した。その防止されるべきドーミングは、複数の接触部６４の最も背の高い表面形状部の間の部分（例えば、底面７２（図１Ａ及び図１Ｃ）及び谷部７８Ｂ（図１Ｂ））に皮膚が触れる程度のものである。そのような過剰なドーミングは、ドーミングが結果として追加的な皮膚接触領域を生じさせ、それ故に追加的な摩擦及び潜在的なレッドマーク（発赤跡）を生じさせるために、望ましくない。したがって、一つの例示的な実施形態において、最も背の高い表面形状部（例えば、ドーム形状の表面形状部７０（図１Ａ）及びピラー７６及び７０（図１Ｂ及び図１Ｃ）について最小の高さ指定することが有益である。ひとたび、そのような実施形態が上述のように指定されると、そこに、ピッチＰ及び高さＨは以下のように特徴付けられる：２０ミクロン＜Ｐ＜５０ミクロンかつ１０ミクロン＜Ｈ＜２０ミクロン。

図２は、ドーム形状の表面形状部７０を用いた工学表面を有する接触部の、一つの特定の、非限定的な実施形態の模式図である。図２に示されるように、この特定の実施形態において、各ドーム形状の表面形状部７０は、ドーム形状の表面形状部７０が、ドーム形状の表面形状部７０の中心軸８０に関して対称であるような、軸対称的なプロファイル（外形）を有している。加えて、各ドーム形状の表面形状部７０は、半径Ｒを有する半球形状の先端部８２を含む。先端部８２は、錐台−円錐形状の底部８４（例えば、底部８４は錐台の形状を有する。本明細書において使用される場合、“錐台”は、先端部が、その底面に平行な平面によって切り欠かれた錐体を意味するものとする）に接続されている。先端部８２は、中心軸８０に対して測定される半頂点角度Θ（頂点の角度の半分）を有する。一つの特定の、例示的な実施形態において、先端部８２は、５ミクロンから１０ミクロンの間の半径Ｒを有する。前述の実施形態と組み合わせることができる、他の特定の、例示的な実施形態において、底部８４は、材料のデュロメータ硬度に依存して、１０度から６０度に等しい半頂点角度Θを有する（一つの特定の実施形態において、４０ショアＡの材料デュロメータ硬度について、Θは３０度に等しい）。その上に、更に他の特定の、例示的な実施形態において、半径Ｒ及び半頂点角度Θのまさに特定したパラメータに加えて、図２に示される例示的な接触部６４のピッチＰ及び高さＨは、以下のように特徴付けられる：２０ミクロン＜Ｐ＜５０ミクロンかつ１０ミクロン＜Ｈ＜２０ミクロン。

その上また、この例示的な実施形態において、本明細書において記述されるような工学表面を有する接触部６４は、モールディング工程を利用して形成される。金型は、成形品上に処理表面を付与するように形成されている。例えば、これに限定されないが、適切な金型は、レーザー技術（例えば、フェムトレーザー、ピコレーザー又はナノレーザー）を用いて金型表面を形成することによって構築することができる。モールドが形成されると、レーザー加工された金型表面はその表面に転写され、それ故に表面にその質感（texture）を与える。しかしながら、他の適切な技術も、適切な金型を作成するために使用され得ることが理解されるであろう。他の適切な技術は、例えば、フライス加工、研磨、サンドブラスト、エッチング又は放電加工等であり得るが、これらに限定されない。

本明細書の他の箇所に記載されるように、使用者の皮膚に接触する工学表面は、柔らかく、柔軟で、クッションのような、弾性の材料であり得る。材料は、例えば、シリコン、（例えば熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）のような）適切に柔らかい熱可塑性エラストマー、ラテックス、ポリブタジエン、独立気泡（クローズドセル）の発泡体又はこのような材料の任意の組み合わせであり得るが、これらに限定されない。加えて、このような材料は、如何なるゴム状又は弾性の高分子材料であってもよく、例えば、有機単量体が、ブタジエン、イソプレン、ジアルキルシロキサン、ジアリールシロキサン、アクリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、クロロプレン、フッ素化エチレン、エチレン及び酢酸ビニルの混合物、エチレン及び１種又はそれ以上のアクリル酸エステルの混合物、及びエチレンとプロピレン及びジエンの混合物からなるグループから選択された材料であってもよい。上記の材料は、皮膚と適合性があることに留意すべきである。これが好ましいが、必須ではなく、皮膚に最も有利には適合性でないかも知れない他の材料も使用され得る。

さらに、一つ又はそれ以上の特定の実施形態において、上記の材料のうちの如何なるものも、以下の柔らかさ／弾性の特性を有して、本明細書において記述される工学表面を含む複数の要素を製造するために使用されることができる：２−５５ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１−３．５ＭＰａ（又は０．１−１．５ＭＰａ）の弾性係数、又は代替的に、２−５０ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１−３．５ＭＰａ（又は０．１−１．５ＭＰａ）の弾性係数、又は更に代替的に、５−５０ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１−３．５ＭＰａ（又は０．１−１．５ＭＰａ）の弾性係数。複数の特定の実施形態において、以下の具体的な材料が可能である：（ｉ）２ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１５の弾性係数を有するシリコン、（ｉｉ）５ショアＡのデュロメータ硬度及び０．３の弾性係数を有するシリコン、及び（ｉｉｉ）４０ショアＡのデュロメータ硬度及び１．４の弾性係数を有するシリコン。

本明細書の他の箇所で述べたように、工学表面を採用することの一つの利点は、工学表面がある程度の自己クリーニングを提供することである。具体的には、使用中に使用者の皮膚に対してこすられた後に、本明細書において記述されるような工学表面が、従来の平坦な基準表面よりも少ない皮膚細胞を保持するように、決定されている。皮膚接触表面に付着する皮膚の有機物は、細菌の成長の源泉であり、そして、そのような細菌の成長は皮膚の発赤を促進するため、付着する皮膚細胞の数を低減できる形状は、有益であろう。

本明細書において記述されるような工学表面は、例えば、埋め込み又はパッチの部分を形成してもよいことが理解されるべきである。本明細書において記述されるような（例えばディスポーザブルな）工学表面は、例えば本明細書に記述されるような、様々な種類の器具の接触部に使用されることができるが、これらに限定されない。本明細書において記述されるような工学表面の使用は、如何なる特定の器具にも限定されないこともまた、理解されるべきである。それよりむしろ、工学表面は、多種多様な器具の組織接触部の形成するために使用され得る。例えば図３は、柔らかい、柔軟な弾性材料から形成される耳接触部（イヤーピース）１０２を有する一組のイヤホン１００の一つの実施形態の模式図である。弾性材料は例えばシリコンであるが、これに限定されない。図３に見られるように、本明細書において様々な実施形態で記述される工学表面は、イヤーピース１０２上の皮膚接触部１０４を形成するために使用され得る。同様に、図４は、柔らかい、柔軟な弾性材料から形成されるイヤーピース１０８を有する一組のイヤホン１０６の他の実施形態の模式図である。弾性材料は例えばシリコンであるが、これに限定されない。図４に見られるように、本明細書において様々な実施形態で記述される工学表面は、イヤーピース１０８上の皮膚接触部１１０を形成するために使用され得る。他の例として、図５は、柔らかい、柔軟な弾性材料から形成される乳首又は乳頭１１４を有する哺乳瓶１１２の一つの実施形態の模式図である。弾性材料は例えばシリコンであるが、これに限定されない。図５に見られるように、本明細書において様々な実施形態で記述される工学表面は、乳首又は乳頭１１４上の組織接触部１１６を形成するために使用され得る。更に他の例として、図６は、容器１２０、ハンドル駆動ポンプ１２２及び、柔らかく柔軟な弾性材料から形成される胸部フランジ１２４を有する搾乳器１１８の一つの実施形態の模式図である。弾性材料は例えばシリコンであるが、これに限定されない。図６に見られるように、本明細書において様々な実施形態で記述される工学表面は、胸部フランジ１２４上の組織接触部１２６を形成するために使用され得る。更に他の例が、図７に示されている。図７は、心拍数モニタリング機能をもつ腕時計１２８の一つの実施形態の後方の模式図である。図７に見られるように、腕時計１２８は、中央部１３０及び二本のストラップ１３２Ａ及び１３２Ｂを有する。中央部１３０は、センサを保持ように構成されたセンサ領域１３４、及びセンサ領域１３４を取り囲む組織接触部１３６を含む。組織接触部１３６は、本明細書において様々な実施形態で記述される工学表面を有する。工学表面の主な機能は、センサ領域１３４に設けられたセンサと皮膚との間の滑りを防止するとともに、同時に皮膚の快適さをもたらすことである。一つの例示的な実施形態において、組織接触部１３６は、腕時計１２８の背面に取り付けられたシリコンゴムパッチを有する。加えて、今述べたようなセンサの適用は、腕時計に限定されるものではなく、それどころか、如何なる種類の皮膚へのセンサの適用であり得る。接触部１０４，１１０，１１６，１２６，１３６は、代替的に、イヤーピース１０２、イヤーピース１０８、乳首又は乳頭１１４、胸部フランジ１２４又は腕時計１２８の一部分ののみを覆うように設けられることができ、その場合は、選択されたパターン又は選択された部分で設けられることができることが理解されるべきである。

本明細書の他の箇所で述べたように、図２は、ドーム形状の表面形状部７０を用いた工学表面を有する接触部６４Ａの、一つの特定の、非限定的な実施形態の模式図である。各ドーム形状の表面形状部７０は、軸対称性のプロファイルを有し、ドーム形状の表面形状部７０の中心軸８０について対称的である。加えて、ドーム形状の表面形状部７０のそれぞれは、錐台−円錐形状の底部８４に接続される、半径Rを有する半球形状の先端部８２を含む。

図８は、ある特定かつ非限定的な、図２の接触部６４の実施形態（「６４Ａ−１」と標識されている）の断面図である。接触部６４Ａ−１において、工学表面は以下のパラメータ／特性を有する：（ｉ）接触部６４Ａ−１は、例えばシリコンのような、５ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１ＭＰａから１．５ＭＰａ（例えば、０．３ＭＰａ）の弾性係数を有する材料で作られる。（ｉｉ）各ドーム形状の表面形状部７０−１は、７．５ミクロンに等しい基部半径（ＢＲ）を有する。（ｉｉｉ）接触部６４Ａ−１のドーム形状の表面形状部７０−１のピッチＰは、１５ミクロンである。（ｉＶ）各ドーム形状の表面形状部７０−１の高さは、１０ミクロンである。そして、（Ｖ）接触部６４Ａ−１のドーム形状の表面形状部７０−１は、０．０１ＭＰａの法線方向の圧力及び１の摩擦係数に応じて、１ミクロン又はそれ以下（例えば、０．８６９９２６ミクロン又はそれ以下）のたわみを有する。

図９は、別の特定かつ非限定的な、図２の接触部６４の実施形態（「６４Ａ−２」と標識されている）の断面図である。接触部６４Ａ−２において、工学表面は以下のパラメータ／特性を有する：（ｉ）接触部６４Ａ−２は、例えばシリコンのような、５ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１ＭＰａから１．５ＭＰａ（例えば、０．３ＭＰａ）の弾性係数を有する材料で作られる。（ｉｉ）各ドーム形状の表面形状部７０−２は、７．５ミクロンに等しい基部半径（ＢＲ）を有する。（ｉｉｉ）接触部６４Ａ−２のドーム形状の表面形状部７０−２のピッチＰは、３０ミクロンである。（ｉＶ）各ドーム形状の表面形状部７０−２の高さは、５ミクロンである。そして、（Ｖ）接触部６４Ａ−２のドーム形状の表面形状部７０−２は、０．０１ＭＰａの法線方向の圧力及び１の摩擦係数に応じて、０．５ミクロン又はそれ以下（例えば、０．４３４９６３ミクロン又はそれ以下）のたわみを有する。

図１０は、更に他の特定かつ非限定的な、図２の接触部６４の実施形態（「６４Ａ−３」と標識されている）の断面図である。接触部６４Ａ−３において、工学表面は以下のパラメータ／特性を有する：（ｉ）接触部６４Ａ−３は、例えばシリコンのような、５ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１ＭＰａから１．５ＭＰａ（例えば、０．３ＭＰａ）の弾性係数を有する材料で作られる。（ｉｉ）各ドーム形状の表面形状部７０−３は、５ミクロンに等しい基部半径（ＢＲ）を有する。（ｉｉｉ）接触部６４Ａ−３のドーム形状の表面形状部７０−３のピッチＰは、１５ミクロンである。（ｉＶ）各ドーム形状の表面形状部７０−３の高さは、５ミクロンである。そして、（Ｖ）接触部６４Ａ−３のドーム形状の表面形状部７０−３は、０．０１ＭＰａの法線方向の圧力及び１の摩擦係数に応じて、０．６ミクロン又はそれ以下（例えば、０．５５０５ミクロン又はそれ以下）のたわみを有する。

図１１は、更に他の特定かつ非限定的な、図２の接触部６４の実施形態（「６４Ａ−４」と標識されている）の断面図である。接触部６４Ａ−４において、工学表面は以下のパラメータ／特性を有する：（ｉ）接触部６４Ａ−４は、例えばシリコンのような、５ショアＡのデュロメータ硬度及び０．１ＭＰａから１．５ＭＰａ（例えば、０．３ＭＰａ）の弾性係数を有する材料で作られる。（ｉｉ）各ドーム形状の表面形状部７０−４は、５ミクロンに等しい基部半径（ＢＲ）を有する。（ｉｉｉ）接触部６４Ａ−４のドーム形状の表面形状部７０−４のピッチＰは、１０ミクロンである。（ｉＶ）各ドーム形状の表面形状部７０−４の高さは、５ミクロンである。そして、（Ｖ）接触部６４Ａ−４のドーム形状の表面形状部７０−４は、０．０１ＭＰａの法線方向の圧力及び１の摩擦係数に応じて、０．３ミクロン又はそれ以下（例えば、０．２４４６６７ミクロン又はそれ以下）のたわみを有する。

特許請求の範囲において、括弧内の如何なる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。用語“有する”又は“含む”は、特許請求の範囲に列挙されたものの他の要素又はステップの存在を排除しない。いくつかの手段を列挙する装置に係る請求項において、これらの手段のいくつかは、一つのかつ同一のハードウェアの項目によって具体化されてもよい。ある要素に先行する用語“一つ”又は“ある”は、そのような要素が複数存在することを排除しない。いくつかの手段を列挙する如何なる装置に係る請求項においても、これらの手段のいくつかは、一つのかつ同一のハードウェアの項目によって具体化されてもよい。ある複数の要素が互いに異なる従属請求項において列挙されたという単なる事実は、これら複数の要素が組み合わせて使用されることができないことを示さない。

本発明は、例示の目的のために、現在最も実用的で好ましい実施形態と考えられるものに基づいて詳細に説明されたが、そのような詳細は、もっぱら例示の目的のためであって、本発明は開示された実施形態に限定されず、それどころか、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内の変更及び均等なアレンジをカバーするように意図されていることが、理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な限り、如何なる実施形態の一つ又はそれ以上の特徴が、如何なる他の実施形態の一つ又はそれ以上の特徴と組み合わされ得ることを予期していることが理解されるべきである。

Claims (7)

1. 使用中に使用者の外部組織の外表面に接触するように構成された器具であって、
   ‐外部組織に直接的に接触するように構成された接触部であり、
   当該接触部の少なくとも一部分は工学表面であって、該工学表面は、予め設計された複数の表面形状部と、複数の第二の表面形状部と、谷部とを含み、前記複数の表面形状部の夫々は、互いに類似する幾何学的形状をもち、ランダムでない、ピラー部材であり、前記第二の表面形状部はリッジ部材であり、前記谷部は、前記谷部から隆起した４つの前記リッジ部材によって囲まれる領域それぞれに形成され、前記ピラー部材は、４つの隣接する前記リッジ部材の交差によって前記リッジ部材より隆起して形成された、工学表面を有し、
   当該接触部の前記一部分において、それぞれの直接隣接する一対の前記表面形状部の間のピッチは、所定の最大ピッチ値以下であり、
   当該接触部の前記一部分において、各前記表面形状部の高さは、所定の最大高さ値以下であり、前記所定の最大ピッチ値は、１００ミクロンであり、前記所定の最大高さ値は、１００ミクロンである、
   接触部、を有する、
   器具。
2. 前記接触部の前記一部分において、各前記表面形状部の高さは、互いに等しい、請求項１記載の器具。
3. それぞれの直接隣接する一対の前記表面形状部の間の前記ピッチが、（ｉ）１０ミクロン以上、かつ、５０ミクロン以下である、又は（ｉｉ）２０ミクロン以上であり、かつ、５０ミクロン以下であるかのいずれかである、
   請求項１記載の器具。
4. 前記表面形状部の前記高さが、（ｉ）１０ミクロン以上、かつ、４０ミクロン以下であり、又は（ｉｉ）１０ミクロン以上、かつ、２０ミクロン以下であるかのいずれかである、
   請求項３記載の器具。
5. それぞれの直接隣接する一対の前記表面形状部の間の前記ピッチが等しいか、又は
   前記工学表面が、
   （ｉ）第一の方向におけるそれぞれの直接隣接する一対の前記表面形状部の間の前記ピッチは、第一のピッチ値と等しく、前記第一の方向と交差する第二の方向におけるそれぞれの直接隣接する一対の前記表面形状部の間の前記ピッチは、前記第一のピッチ値とは異なる第二のピッチ値と等しいような、異方性ピッチ、又は、
   （ｉｉ）直接隣接する一対の前記表面形状部の間の複数の前記ピッチは、一定ではなく、いずれの場合においても、前記所定の最大ピッチ値以下であるような、可変ピッチ、
   のいずれかを示す、
   請求項１記載の器具。
6. 前記器具は、
   （ｉ）前記接触部が胸部フランジの一部である、搾乳機、
   （ｉｉ）前記接触部がイヤーピースの一部である、イヤホンの組、
   （ｉｉｉ）前記接触部が乳首の一部である、哺乳瓶、及び
   （ｉＶ）センサデバイスであって、前記接触部が該センサデバイスの皮膚接触面に設けられている、センサデバイス、
   からなる群から選択される、請求項１記載の器具。
7. 予め設計された複数の前記表面形状部を有する前記接触部の少なくとも一部分は、２から５５ショアＡのデュロメータ硬度を有する材料で作られる、請求項１記載の器具。

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