JP7336704B2

JP7336704B2 - 衝撃吸収床材

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Publication number: JP7336704B2
Application number: JP2019192235A
Authority: JP
Inventors: 麻美子佐野; 尚池田; 慎一宮本; 真志服部; 安海伊藤
Original assignee: Toppan Inc; University of Yamanashi NUC
Current assignee: Toppan Inc; University of Yamanashi NUC
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2023-09-01
Anticipated expiration: 2039-10-21
Also published as: JP2020071224A; JP2020076305A; JP2020071225A; JP7336705B2

Description

本発明は、衝撃吸収床材に関し、特に、転倒したときの大腿骨の骨折防止に有効なものである。

現在、高齢者の転倒骨折が社会問題化しており、高齢者が要介護となる要因の１０％は転倒骨折が占めている。また、医療事故においても、転倒骨折が２０～２５％を占めている。転倒による骨折箇所は、年代によって大きく異なり、６０歳代以降になると大腿骨骨折のリスクが急増している。大腿骨骨折は、入院治療が必要となり、歩行できない状態が長期間続くため、骨量が減少して、症状が深刻化し易く、要介護状態を招き易くなっている。また、幼稚園、保育園、認定こども園等の幼児保育関連施設においても、転倒骨折による事故は、全体の２割強を占めている。

そのため、例えば、下記特許文献１，２においては、転倒したときの衝撃を吸収することにより、骨折のリスクを低減させる床材を提案している。

特許第３６００７２６号公報特許第５２４４９２７号公報

西尾康宏等, 実験力学, 第16巻, 第4号, 第307-314頁, 2016年 S. N. Robinovitch et al., Journal of Biomechanical Engineering, vol.113, pp.366-374, Nov. 1991 Amy C. Courtney et al., The Journal of Bone and Joint Surgery, vol.77-A, No.3, pp.387-395, Mar. 1995

ところで、前記特許文献１，２等に記載されている床材においては、日本工業規格「ＪＩＳＡ６５１９」で規定されている床の硬さ試験に基づいて性能が評価され、当該試験で得られた「Ｇ値」が１００Ｇ以下の場合に「安全」と判断されている。

しかしながら、上述した床の硬さ試験は、頭部障害評価を転用したものであることから、大腿骨骨折に対するリスクを正当に評価できるものとは言い難い。このため、上述した従来の床材は、大腿骨骨折に対する安全評価が十分に担保されているとは言い難く、大腿骨骨折のリスクに十分に対応しているとは言えなかった。

このようなことから、本発明は、大腿骨骨折のリスクに十分に対応することができる衝撃吸収床材を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係る衝撃吸収床材は、使用者の転倒による衝撃で生じる大腿骨の骨折を抑制する衝撃吸収床材であって、硬質性材料からなる床上材と、前記床上材の下方に設けられる軟質性材料からなる床下地材とを有し、前記床上材の厚さが２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、前記床下地材の厚さが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、全体の厚さが６ｍｍ以上２５ｍｍ以下であると共に、前記床下地材は、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの動的粘弾性Ｔａｎδが０．１以上０．７以下且つ複素弾性率Ｅ^＊が０．３ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であり、前記使用者が転倒したときの前記大腿骨の転子部に加わる圧力分布に基づく重さ及び形状の衝撃付与体を、前記使用者の腰の高さに基づいた落下高さから落下させて、人体軟組織を模した材料からなる緩衝材へ衝撃を付与したときに生じる基準衝撃荷重Ｆｓが６５００Ｎとなるように設定された条件において、前記衝撃付与体を前記落下高さから落下させて、前記緩衝材を介して前記床材へ衝撃を付与したときに生じる衝撃荷重Ｆが２０００Ｎ以上５０００Ｎ以下となるものであることを特徴とする。

本発明に係る衝撃吸収床材によれば、大腿骨骨折のリスクに十分に対応することができるので、高齢者の要介護や医療事故等の要因となる転倒骨折の発生率を確実に低減することができる。

本発明に係る衝撃吸収床材の主な実施形態の概略構造図である。本発明に係る衝撃吸収床材の衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定装置の主な実施形態の要部の概略構造図である。本発明に係る衝撃吸収床材の衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定装置の他の実施形態の要部の概略構造図である。本発明に係る衝撃吸収床材の衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定装置のさらに他の実施形態の要部の概略構造図である。本発明に係る衝撃吸収床材の衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定装置のさらに他の実施形態の要部の概略構造図である。本発明に係る衝撃吸収床材の衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定装置の錘の他の実施形態の概略構造図である。本発明に係る衝撃吸収床材の衝撃荷重を測定する衝撃荷重測定装置の錘のさらに他の実施形態の概略構造図である。衝撃荷重を測定したときの荷重の経時的変化を示すグラフである。

本発明に係る衝撃吸収床材の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

［主な実施形態］
本発明に係る衝撃吸収床材の主な実施形態を図１，２に基づいて説明する。

本実施形態に係る衝撃吸収床材は、図１に示すように、使用者の転倒による衝撃で生じる大腿骨の骨折を抑制する衝撃吸収床材１１０であって、硬質性材料からなる床上材１１１と、床上材１１１の下方に設けられる軟質性材料からなる床下地材１１２と、床上材１１１の上面に布設される絵柄層１１３と、絵柄層１１３の上面に布設される保護層１１４とを有している。

前記床上材１１１は、合板等の木質基材、木粉とプラスチックスとを混合した複合基材、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィンや塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂基材等の硬質性材料からなり、使用者が歩行する床面を構成するものである。

前記床下地材１１２は、ポリオレフィン、ＰＶＣ、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）等の樹脂等の軟質性材料からなり、化学発泡や物理発泡や超臨界発泡等の方法により独立発泡や連続発泡等の発泡構造を有し、衝撃を吸収する衝撃吸収部を構成するものである。

絵柄層１１３は、ポリオレフィンやＰＶＣ等の床上材１１１と同一材料からなるシートに木目や幾何学模様等の絵柄を施したものであり、意匠性を付与するものであって、必要に応じて適宜設けられるものである。

保護層１１４は、アクリルコートや透明なＰＶＣ等からなり、耐薬品性、耐傷付き性、耐へこみ性等の耐久性を向上させるように表面を保護するものであり、必要に応じて適宜設けられるものである。

そして、前記衝撃吸収床材１１０は、床上材１１１の厚さｔ１が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以上１２ｍｍ以下）、床下地材１１２の厚さｔ２が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下（好ましくは５ｍｍ以上８ｍｍ以下）、全体の厚さｔ３が６～２５ｍｍ（好ましくは７ｍｍ以上２０ｍｍ以下）となっている。

前記床上材１１１は、厚さｔ１が２ｍｍ未満であると、衝撃が加わった際に局所的な変形を生じ易く、床下地材１１２に衝撃を分散させ難くなり、床下地材１１２の衝撃吸収能を十分に発現させることが難しくなってしまうばかりか、床下地材１１２に底付（衝撃荷重により気泡のエアー等が一定のところまで潰れて緩衝効果がなくなる現象）を生じさせ易くなってしまい、好ましくなく、２０ｍｍを超えると、重量が大きくなり過ぎて、施工性に難点を生じ易くなってしまい、好ましくない。

前記床下地材１１２は、厚さｔ２が４ｍｍ未満であると、十分な衝撃吸収能を発現し難くなってしまい、好ましくなく、１０ｍｍを超えると、沈み易くなり歩行し難くなってしまい、好ましくない。

前記衝撃吸収床材１１０は、厚さｔ３が６ｍｍ未満であると、床上材１１１及び床下地材１１２の少なくとも一方が十分な厚さを成し得なくなってしまい、好ましくなく、２５ｍｍを超えると、厚くなり過ぎて、施工性に難点を生じ易くなってしまい、好ましくない。

また、床下地材１１２は、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの動的粘弾性Ｔａｎδが０．１以上０．７以下（好ましくは０．２以上０．５以下）且つ複素弾性率Ｅ^＊が０．３ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下（好ましくは０．８ＭＰａ以上７．０ＭＰａ以下）のものである。

前記床下地材１１２は、上記Ｔａｎδが０．１未満であると、弾性が大きくて、十分な衝撃吸収能を発現し難くなってしまい、好ましくなく、上記Ｔａｎδが０．７を超えると、粘性が大きくて、沈み易くなって歩行し難くなってしまい、好ましくなく、上記Ｅ^＊が０．３ＭＰａ未満であると、変形し易くなり、沈み易くなって歩行し難くなってしまい、好ましくなく、上記Ｅ^＊が１０ＭＰａを超えると、変形し難くなり、十分な衝撃吸収能を発現し難くなってしまい、好ましくない。

特に、前記床下地材１１２は、単位幅における前記床上材１１１の曲げ剛性（曲げこわさ）の値が０．０１Ｎｍ^２以上５Ｎｍ^２以下であって、前記複素弾性率Ｅ^＊が１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であると好ましく、単位幅における前記床上材１１１の曲げ剛性（曲げこわさ）の値が０．５Ｎｍ^２以上１００Ｎｍ^２以下であって、前記複素弾性率Ｅ^＊が０．３ＭＰａ以上８ＭＰａ以下であると好ましい。

なお、単位幅における前記床上材１１１の曲げ剛性（曲げこわさ）の値は、三点曲げ試験によって得られるヤング率Ｅ（曲げ弾性）と断面二次モーメントＩとの積（ＥＩ）から求められる値であり、前記床上材１１１が、硬さの異なる複数の材料を積層した複合材料からなる場合には、各材料の層毎のヤング率Ｅ（曲げ弾性）と断面二次モーメントＩとの積（ＥＩ）をそれぞれ求めて、これらの和を算出することにより、得ることができる。

さらに、前記衝撃吸収床材１１０は、使用者が転倒したときの大腿骨の転子部に加わる圧力分布に基づく重さ及び形状の衝撃付与体を、当該使用者の腰の高さに基づいた落下高さから落下させて、人体軟組織を模した材料からなる緩衝材へ衝撃を付与したときに生じる基準衝撃荷重Ｆｓが６５００Ｎとなるように設定された条件において、当該衝撃付与体を上記落下高さから落下させて、上記緩衝材を介して当該床材１１０へ衝撃を付与したときに生じる衝撃荷重Ｆが２０００Ｎ以上５０００Ｎ以下（好ましくは３０００Ｎ以上４５００Ｎ以下）となるものである。

ここで、衝撃荷重Ｆ及び変位量（変形量）Ｄを測定する衝撃荷重測定装置について図２に基づいて説明する。

図２に示すように、衝撃荷重測定装置２は、床ＦＬに設置された測定台５と、測定台５上に配置された錘落下部６と、荷重測定部７とを備えている。測定台５上には、荷重測定部７のロードセル８が配置され、骨折に対する安全性を評価すべき衝撃吸収床材１１０と同一材料からなる評価床材９がロードセル８上に載置されると共に、評価床材９上に緩衝材１０が載置される。ロードセル８は、衝撃付与体である錘１１が落下したときの衝撃荷重が入力され、その情報を衝撃荷重算出装置１２に出力する。

錘落下部６は、測定台５から立ち上がる支柱１３と、支柱１３の上部に直交して水平方向に延在する腕部１４と、支柱１３に対する腕部１４の高さを変化させるダイヤルなどの高さ調整部１５と、を備えている。腕部１４の先端側の下部には電磁石１６が配置されており、電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７のＯＮ操作を行うと、加速度計１８を設けた錘１１が電磁石１６に吸引され、電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７のＯＦＦ操作を行うと、錘１１が加速度計１８と共に電磁石１６から切り離され、錘１１が加速度計１８と共に緩衝材１０上に落下するようになっている。

加速度計１８は、その情報を衝撃エネルギー・変位量算出装置１９に出力する。衝撃エネルギー・変位量算出装置１９は、加速度計１８からの情報等に基づき、錘１１の衝突により生じた衝撃エネルギーＳＥを算出すると共に、評価床材９の床下地材の変位量（変形量）Ｄを算出する。なお、本実施形態では、錘落下部６及び電磁石１６及び電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７が、錘保持落下部に対応している。

また、錘１１は、緩衝材１０と接触して打撃を与える下方面の打撃部１１ａが、大腿骨の転子部の形状を模して、曲率半径Ｒ６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下（好ましくは９０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下）の曲面をなしており、全体として球形状となっている。

また、緩衝材１０は、人体軟組織を模した超軟質造形用ウレタン樹脂（例えば、株式会社エクシール製「人肌のゲル」（商品名））からなり、大腿骨周辺の人体軟組織を模して、アスカーＣ硬度（日本工業規格「ＪＩＳＫ７３１２」に準拠）が０超１６未満（好ましくは５以上１０以下）、ヤング率が０．０５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下（好ましくは０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下）、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの動的粘弾性Ｔａｎδ（前記非特許文献１に準拠）が０．１以上０．７以下（好ましくは０．２以上０．５以下）、厚さが７ｍｍ以上８０ｍｍ以下（好ましくは９ｍｍ以上３０ｍｍ以下）となっている。

このような衝撃荷重測定装置２を使用する衝撃荷重Ｆ及び変位量Ｄの測定方法を次に説明する。

まず、衝撃荷重測定装置２の錘落下部６の腕部１４が錘１１の落下高さＳｈとなるように高さ調整部１５を操作すると共に、錘１１（加速度計１８と合わせて重量Ｓｗ）を用意し、電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７のＯＮ操作を行うことで、腕部１４に配置した電磁石１６に加速度計１８と共に錘１１を吸引させておき、測定台５にロードセル８を載置し、ロードセル８上に厚さＫａ，硬さＫｂの緩衝材１０を載置する。

そして、電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７のＯＦＦ操作を行うことで、電磁石１６から切り離した錘１１及び加速度計１８を緩衝材１０上に落下させると、衝撃荷重算出装置１２が、ロードセル８からの衝撃荷重値に基づいて、基準衝撃荷重Ｆｓを求める一方、衝撃エネルギー・変位量算出装置１９が、加速度計１８からの情報に基づいて、錘１１の衝突により生じた緩衝材１０の変位量（変形量）Ｄ１を算出すると共に、加速度計１８からの情報及び前記重量Ｓｗ，前記落下高さＳｈ等に基づいて、衝撃エネルギーＳＥを求める。

前記基準衝撃荷重Ｆｓが６５００Ｎとなると共に前記衝撃エネルギーＳＥが２８．４Ｊとなる場合には、錘１１の落下高さＳｈや重量Ｓｗ，緩衝材１０の厚さＫａや硬さＫｂ等の条件をそのまま状態で設定し、当該基準衝撃荷重Ｆｓが６５００Ｎとならない場合や当該衝撃エネルギーＳＥが２８．４Ｊとならない場合には、当該基準衝撃荷重Ｆｓが６５００Ｎとなると共に当該衝撃エネルギーが２８．４Ｊとなるように上記条件を適宜調整することにより、上記衝撃荷重測定装置２の基準衝撃荷重Ｆｓを６５００Ｎに設定すると共に上記衝撃エネルギーＳＥを２８．４Ｊに設定する。

なお、前記基準衝撃荷重Ｆｓは、立位から転倒したときに大腿骨に５６００Ｎ（筋弛緩状態）の衝撃力が加わることから（前記非特許文献２参照）、安全係数として１．１５倍することにより、その値を６５００Ｎとしている。また、衝撃エネルギーＳＥは、前記基準衝撃荷重Ｆｓの値及び前記緩衝材１０の条件（厚さや各種物性値等）等によって予め算出されて決定される値であり、多くの場合、２８．４Ｊに設定される。

上記衝撃荷重測定装置２の基準衝撃荷重Ｆｓ及び衝撃エネルギーＳＥを設定したら、ロードセル８と緩衝材１０との間に評価床材９を載置した後、改めて、電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７のＯＦＦ操作を行うことで、電磁石１６から切り離した錘１１を加速度計１８と共に緩衝材１０上に落下させ、衝撃荷重算出装置１２によって、ロードセル８からの衝撃荷重値に基づいて、衝撃荷重Ｆを求めると共に、衝撃エネルギー・変位量算出装置１９によって、加速度計１８からの情報に基づいて、錘１１の衝突により生じた緩衝材１０と評価床材９とを合わせた変位量（変形量）Ｄ２を算出し、先に求めた緩衝材１０の変位量（変形量）Ｄ１との差分（Ｄ２－Ｄ１）を算出することにより、評価床材９の床下地材の変位量（変形量）Ｄを算出する。

このようにして求められた衝撃荷重Ｆが、２０００Ｎ未満であると、衝撃吸収能が強すぎて歩行し難くなってしまい、好ましくなく、５０００Ｎを超えると、衝撃吸収能が弱く、大腿骨骨折のリスクに十分に対応することが難しくなるため、好ましくない。

したがって、本実施形態に係る衝撃吸収床材１１０によれば、大腿骨骨折のリスクに十分に対応することができるので、高齢者の要介護や医療事故等の要因となる転倒骨折の発生率を確実に低減することができる。

ところで、前記衝撃吸収床材１１０は、敷設される施設ごとに、要求される性能が異なっている。例えば、高齢者の介護施設においては、利用者が日常生活を過ごすことから、歩き易さ（歩行感）が重要となる。近年は、フローリングが増加しているが、規模が大きいと、ＰＶＣの長尺シートを利用することが多い。

このため、高齢者の介護施設において、床上材１１１は、フローリング等の木質基材の場合、厚さｔ１が４ｍｍ以上１８ｍｍ以下であると好ましく、ＰＶＣ等の樹脂基材の場合、厚さｔ１が２ｍｍ以上８ｍｍ以下であると好ましい。このときの床下地材１１２は、厚さｔ２が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であればよい。

他方、病院等の医療施設においては、手術台やストレッチャー等のキャスター付きの重量物を頻繁に走行移動させることから、耐キャスター性が要求されると共に、ベッド等の重量物を長時間にわたって静置状態にすることから、耐静荷重性が要求される。フローリングは、目地に菌等が入り込んでしまう可能性があるため、医療施設で使用されることがほとんどなく、ＰＶＣのシートが主流となっている。

このため、医療施設において、床上材１１１は、厚さｔ１が２ｍｍ以上６ｍｍ以下であると好ましく、床下地材１１２は、厚いと静荷重でへこみを生じ易くなるため、厚さｔ２が４ｍｍ以上８ｍｍ以下であると好ましい。

［他の実施形態］
＜衝撃荷重測定装置＞
なお、前述した実施形態においては、図２に示したような衝撃荷重測定装置２を利用して衝撃荷重Ｆを測定する場合について説明したが、本発明は、これに限らず、他の実施形態として、例えば、図３～５に示すような衝撃荷重測定装置を利用して衝撃荷重Ｆを測定することも可能である。

具体的には、図３に示されている衝撃荷重測定装置３０は、測定台５上に評価床材９が載置され、評価床材９上に緩衝材１０が載置される。錘１１及び加速度計１８並びにロードセル８が一体化されて衝撃付与体を構成し、錘１１及び加速度計１８並びにロードセル８を合わせて重量Ｓｗとなっている。そして、電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７のＯＮ操作を行うと、錘１１が加速度計１８及びロードセル８と共に電磁石１６に吸引保持される。

なお、錘１１は、緩衝材１０と接触して打撃を与える下方面の打撃部１１ａのみが、大腿骨の転子部の形状を模して、曲率半径Ｒ６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下（好ましくは９０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下）の曲面をなしており、全体として円柱状となっている。

このような衝撃荷重測定装置３０においては、前述した実施形態の場合と同様に、電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置１７のＯＦＦ操作を行うことで、電磁石１６から錘１１を加速度計１８及びロードセル８と共に切り離し、緩衝材１０上に落下させることができる。

また、図４に示されている衝撃荷重測定装置３１は、測定台５上に評価床材９が載置され、評価床材９上に緩衝材１０が載置される。そして、錘落下部６は、腕部１４が高さ調整部１５を中心として下方向にスウィング可能な構造となっている。また、腕部１４の先端には、加速度計１８及びロードセル８が固定されて、さらに錘１１が固定されている。なお、本実施形態では、錘落下部６が錘保持落下部に対応し、高さ調整部１５が回転部に対応し、錘１１，加速度計１８，ロードセル８，腕部１４が衝撃付与体に対応している。

このような衝撃荷重測定装置３１においては、衝撃荷重測定装置３１の高さ調整部１５を操作することにより、錘落下部６の腕部１４が錘１１の落下高さＳｈとなるように調整する。そして、高さ調整部１５を緩めて腕部１４が下方向にスウィングすることで、錘１１を緩衝材１０上に落下させることができる。

また、図５に示されている衝撃荷重測定装置３２は、既設の床ＦＬに敷設される床材が評価床材９となっている。この衝撃荷重測定装置３２の錘落下部６も、腕部１４が高さ調整部１５を中心として下方向にスウィング可能な構造となっている。そして、腕部１４の先端には加速度計１８及びロードセル８が固定されて、さらに錘１１が固定されると共に、錘１１の下部を覆うように緩衝材１０が配置される。なお、本実施形態では、錘１１，加速度計１８，ロードセル８，腕部１４，緩衝材１０が衝撃付与体に対応している。

このような衝撃荷重測定装置３２においては、衝撃荷重測定装置３１の高さ調整部１５を操作することにより、錘落下部６の腕部１４が錘１１の落下高さＳｈとなるように調整する。そして、高さ調整部１５を緩めて腕部１４が下方向にスウィングすることで、床ＦＬに敷設されている評価床材９へ向けて緩衝材１０を介して錘１１を落下させることができる。

＜衝撃付与体＞
また、前述した実施形態においては、緩衝材１０と接触して打撃を与える下方面の打撃部１１ａが、大腿骨の転子部の形状を模すように、曲率半径Ｒ６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下（好ましくは９０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下）の曲面をなす球形状又は円柱状の錘１１を適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、図６に示すように、緩衝材１０と接触して打撃を与える下方面の打撃部１１ａの一方向（長さ方向）の曲率半径Ｒ１（例えば１７５ｍｍ）と、当該一方向と直交する他方向（幅方向）の曲率半径Ｒ２（例えば６５ｍｍ）とをそれぞれ別に設定することにより、当該打撃部１１ａを大腿骨の転子部の形状に三次元的に更に近似させた錘１１とすると、より好ましい。

また、前述した実施形態では、錘１１に打撃部１１ａを一体的に設けた衝撃付与体の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、図７に示すように、重量のある本体部１１ｂと、打撃を付与する打撃部１１ａとに錘１１を分けて、本体部１１ｂと打撃部１１ａとの間にロードセル８や加速度計１８等を介装するようにした衝撃付与体とすることも可能である。

＜荷重計測部＞
また、前述した実施形態においては、ロードセル８を利用することにより、衝撃荷重を直接的に計測するようにしたが、他の実施形態として、ロードセル８に代えて、例えば、加速度計１８で計測された加速度等に基づいて、衝撃荷重を求めるようにすることも可能である。

＜緩衝材＞
また、前述した実施形態においては、超軟質造形用ウレタン樹脂からなる緩衝材１０を適用した場合について説明したが、条件によっては、合成ゴム，天然ゴム及びその発泡体、発泡スチロール、各種エラストマー及びその発泡体、動物軟組織等からなる緩衝材を適用することも可能である。

例えば、頭部衝撃を計測するＧ値測定では、疑似頭皮として、無発泡の天然ゴムが使用され、精密性を求められるときに１５倍発泡の発泡スチロールが使用されている。また、頭部以外の場合には、天然ゴムの発泡体であるセルスポンジが使用されるケースが多い。

しかしながら、これらの材料は、前記衝撃荷重測定装置２での上述した測定方法において適用可能な条件域が狭く、様々な条件に基づく転倒による衝撃荷重の測定用の緩衝材として汎用性に欠けてしまう。すなわち、具体的に変形速度に対する線形性や応力波等の影響を受けるため、条件によっては測定が安定しないのである。そして、動物軟組織は、人体軟組織に近似した挙動をするものの、材料としてのバラつきが大きいため、安定した測定を行うことが困難である。

これに対し、超軟質造形用ウレタン樹脂は、材料としてのバラつきがないのはもちろんのこと、人体軟組織に近似した挙動をすることから、前記衝撃荷重測定装置２での上述した測定方法において適用可能な条件域が広く、様々な条件に基づく転倒による衝撃荷重の測定用の緩衝材として汎用性に優れるため、非常に好適である。

本発明に係る衝撃吸収床材の効果を確認するために行った実施例を以下に説明するが、本発明は以下に説明する実施例のみに限定されるものではない。

［試験体］
下記の表１に示す床上材及び床下地材からなる床材（表面サイズ：１００００ｍｍ^２）の試験体１～１７を作製した。

なお、単位幅における床上材の曲げ剛性（曲げこわさ）は、１００ｍｍ×３０ｍｍの試験片に対して、８０ｍｍのスパンで三点曲げ試験を行って、ヤング率Ｅ（曲げ弾性）を求めると共に、下記式（１）に基づいて断面二次モーメントＩを算出し、上記ヤング率Ｅ（曲げ弾性）と上記断面二次モーメントＩとの積（ＥＩ）により求めた。

Ｉ＝（ｂｈ^３）／１２（１）
ただし、ｂは１（単位幅）、ｈは厚さである。

また、床下地材の動的粘弾性Ｔａｎδ及び複素弾性率Ｅ^＊は、株式会社パーキンエルマー製の動的粘弾性測定装置「ＤＭＡ８０００」（型番）を使用して、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの圧縮モードによって測定した。

［試験内容］
上記試験体１～１７に対して、基本的には先に説明した衝撃荷重測定装置２を利用して、衝撃荷重Ｆ、変位量（変形量）Ｄ、底付の有無をそれぞれ求めた。ただし、前記衝撃荷重測定装置２において、前記錘１１を、図７に示したような、重量のある本体部１１ｂと、打撃を付与する打撃部１１ａとに分けたものとし、本体部１１ｂと打撃部１１ａとの間に加速度計１８を介装することにより、衝撃付与体を構成した。

＜装置仕様＞
・ロードセル／株式会社東京測器研究所製「ＴＣＬＵ－５Ａ」（型番）
・加速度計／昭和測器株式会社製デジタル衝撃・振動加速度計「１３４０Ｂ」（型番）
・測定台／定盤サイズ：７５０ｍｍ×１０００ｍｍ×１２５ｍｍ重量：１８５ｋｇ
・錘本体部／材質：ステンレス
・錘打撃部／材質：ステンレス削り出し曲率半径Ｒ：１００ｍｍ
・衝撃付与体／重量Ｓｗ：５．８５ｋｇ（加速度計含む）
・緩衝材／株式会社エクシール製「人肌のゲル」（商品名）
厚さ：２０ｍｍアスカーＣ硬度：７ヤング率：０．２２ＭＰａ
動的粘弾性Ｔａｎδ：０．２４（２５℃，測定周波数１Ｈｚ）

＜試験方法＞
前述した実施形態で説明したように、錘１１を落下させて（落下高さＳｈ：５０ｃｍ）、ロードセル８からの情報に基づいて、前記衝撃荷重Ｆｓ，Ｆ及び底付の有無を求めると共に、加速度計１８からの情報に基づいて、衝撃エネルギーＳＥ及び変位量（変形量）Ｄ１，Ｄ２，Ｄを求めた。

なお、底付の有無は、荷重の波形（荷重の経時的変化を示すグラフ）において、ピーク（衝撃荷重Ｆ）に達するまでの間の変曲点の有無で判断した。すなわち、図８Ａに示すように、ピークＰｍに達するまでに変曲点を生じなかった場合には、底付がないと判断し、図８Ｂに示すように、ピークＰｍに達するまでに変曲点Ｐｉを生じた場合には、底付があると判断した。

また、衝撃荷重Ｆは、前記非特許文献３の記載に基づき、下記の表２に示すランクに分けて判定した。

［試験結果］
上述した試験の結果を下記の表３に示す。

上記表３の結果からわかるように、試験体８，９，１４，１５においては、床下地材の動的粘弾性Ｔａｎδや複素弾性率Ｅ^＊の物性値が範囲外であることから、衝撃荷重Ｆが５０００Ｎを超え、評価が「×」となった。また、試験体１０，１２においては、床上材や床下地材の厚さｔ１，ｔ２が薄いことから、衝撃吸収能を十分に発現できず、衝撃荷重Ｆが５０００Ｎを超え、評価が「×」となった。

そして、試験体１１は、床上材の厚さｔ１が厚いことから、衝撃吸収能が高く、衝撃荷重Ｆが５０００Ｎ未満となるものの、床上材の重量が大きく、施工性に難点を生じてしまうため、評価が「×」となった。また、試験体１３は、床下地材の厚さｔ２が厚いことから、衝撃吸収能が高く、衝撃荷重Ｆが２１１０Ｎ未満となるものの、床下地材の変位量Ｄが大きく、歩行性に難点を生じてしまうため、評価が「×」となった。

これに対し、試験体１～７においては、床下地材の動的粘弾性Ｔａｎδや複素弾性率Ｅ^＊の物性値が範囲内であると共に、床上材及び床下地材並びに床材の厚さｔ１～ｔ３も範囲内であることから、衝撃荷重Ｆがすべて５０００Ｎ以下であり、変位量（変形量）Ｄも５ｍｍ以下で歩行性に問題がないと共に、底付も発生せず、施工性に何ら問題もないため、評価が「〇」又は「△」となった。

以上のことから、本発明に係る衝撃吸収床材は、大腿骨骨折のリスクに十分に対応できることが確認された。

本発明に係る衝撃吸収床材は、大腿骨骨折のリスクに十分に対応することができるので、高齢者の介護施設を始めとして、病院等の医療施設はもちろんのこと、幼稚園、保育園、認定こども園等の幼児保育関連施設等の各種施設の床面に適用することができ、産業上、極めて有益に利用することができる。

２，３０～３２衝撃荷重測定装置
５測定台
６錘落下部
７荷重測定部
８ロードセル
９評価床材
１０緩衝材
１１錘
１１ａ打撃部
１１ｂ本体部
１２衝撃荷重算出装置
１３支柱
１４腕部
１５高さ調整部
１６電磁石
１７電磁石ＯＮ・ＯＦＦ装置
１８加速度計
１９衝撃エネルギー・変位量算出装置
１１０衝撃吸収床材
１１１床上材
１１２床下地材
１１３絵柄層
１１４保護層

Claims

使用者の転倒による衝撃で生じる大腿骨の骨折を抑制する衝撃吸収床材であって、
硬質性材料からなる床上材と、
前記床上材の下方に設けられる軟質性材料からなる床下地材と
を有し、
前記床上材の厚さが２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、
前記床下地材の厚さが４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、
全体の厚さが６ｍｍ以上２５ｍｍ以下であると共に、
前記床下地材は、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの動的粘弾性Ｔａｎδが０．１以上０．７以下且つ複素弾性率Ｅ^＊が０．３ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であり、
前記使用者が転倒したときの前記大腿骨の転子部に加わる圧力分布に基づく重さ及び形状の衝撃付与体を、前記使用者の腰の高さに基づいた落下高さから落下させて、人体軟組織を模した材料からなる緩衝材へ衝撃を付与したときに生じる基準衝撃荷重Ｆｓが６５００Ｎとなるように設定された条件において、前記衝撃付与体を前記落下高さから落下させて、前記緩衝材を介して前記床材へ衝撃を付与したときに生じる衝撃荷重Ｆが２０００Ｎ以上５０００Ｎ以下となるものである
ことを特徴とする衝撃吸収床材。
請求項１に記載の衝撃吸収床材において、
単位幅における前記床上材の曲げ剛性の値が０．０１Ｎｍ^２以上５Ｎｍ^２以下であって、
前記床下地材の前記複素弾性率Ｅ^＊が１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下である
ことを特徴とする衝撃吸収床材。
請求項１に記載の衝撃吸収床材において、
単位幅における前記床上材の曲げ剛性の値が０．５Ｎｍ^２以上１００Ｎｍ^２以下であって、
前記床下地材の前記複素弾性率Ｅ^＊が０．３ＭＰａ以上８ＭＰａ以下である
ことを特徴とする衝撃吸収床材。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の衝撃吸収床材において、
前記衝撃付与体は、前記緩衝材と接触して打撃を与える打撃部を備え、当該打撃部が曲率半径Ｒ６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下の曲面を有するものである
ことを特徴とする衝撃吸収床材。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の衝撃吸収床材において、
前記緩衝材は、アスカーＣ硬度が０超１６未満のものである
ことを特徴とする衝撃吸収床材。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の衝撃吸収床材において、
前記緩衝材は、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの動的粘弾性Ｔａｎδが０．１以上０．７以下のものである
ことを特徴とする衝撃吸収床材。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の衝撃吸収床材において、
前記緩衝材は、厚さが７ｍｍ以上８０ｍｍ以下のものである
ことを特徴とする衝撃吸収床材。
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の衝撃吸収床材において、
前記緩衝材は、超軟質造形用ウレタン樹脂からなるものである
ことを特徴とする衝撃吸収床材。