JPH0467869A - 装具用シートおよび装具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外科や整形外科において使用する体幹装具、上
肢装具や下肢装具、特に短下肢、長下肢や膝などの装具
として好適に使用しうる固定性と可動性を兼ね備え、か
つ身体への装着性と耐久性に優れた装具用シートおよび
装具に関するものである。

〔従来の技術〕

装具用の素材としては古くから金属や皮や布が使用され
てきたが、重くて外見が悪く、錆びたり、不潔になりや
ずいなどの欠点がある一方、近年になって高分子技術の
進歩に伴って上記の欠点を解消する熱可塑性樹脂が多用
されてきている。熱可塑性樹脂材料には、軽量で外見が
良く、錆びることがなく、汚れがつきにくくて清潔であ
って、可撓性があり、加熱により形の調整がある程度可
能であり、さらに製造にさいしては患者から採型した石
膏などの陽性モデルに正確に合致した形状が得られるな
どの利点がある。

熱可塑性樹脂を主要素材とする装具の製作法としては、
患者から採型した陽性モデルにオープン中で加熱軟化さ
れた熱可塑性樹脂シートをかぶせ、陽性モデルと熱可塑
性樹脂シートとの間の空気を吸引して密着させて成形す
る真空成形法と、患者から採型した陽性モデルにオープ
ン中で加熱軟化された熱可塑性樹脂シートをかぶせ、手
しぼりにより密着させて成形する手技成形法がある。

従って、これに使用される素材としては、身体への装着
時に要求される本来の特性とともに、製造時、特に加熱
軟化時における取扱いの容易なものが望まれている。こ
れらを考慮して、使用される熱可塑性樹脂は患者の症状
や適用部位によって素材が異なるが、主に超高分子量ポ
リエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンなど
が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂と金属と
を機械的な特性で比較すると、金属の場合には強度が大
きく、しかも継手を使用することにより可動性も優れて
いるのに対し、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を関節を
含む部位などに使用する場合には強度が弱く、固定性が
十分でなく、しかも可動性を要する継手部としての機能
も十分ではない。例えば、熱可塑性樹脂製靴べら式短下
肢装具は、歩行のみならず日常生活動作においても使用
されるが、しゃがみ込み動作や階段昇降動作時のように
足関節背屈を要求される動作には生理的関節軸とのずれ
による動作時の違和感、繰り返し反応による破損などの
問題がある。

強度を強くするために樹脂シートを厚くすると、足関節
などの固定性は向上するが、継手部に相当する部分での
可動性を失うばかりか、重量の増加を来たし、着装感の
不満は増長される。また、かさ高になることにより市販
されている既製の靴を履くことができなくなる欠点があ
った。

本発明は、上記の欠点を解消するために、熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂の優れた成形性と化学的性質および機械的
性質を利用して、製作が容易で関節等の固定性と可動性
の兼ね合いが優れ、装着性と耐久性に優れた装具用シー
トおよび装具を提供することを目的とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するために、反撥弾性が３
０〜８０％、ショアＤ硬度が３０〜６０、引張強さが１
５０　ｋｇ／ｃ（以上、引裂強度が７０ｋｇ／ａｍ以上
および示差走査熱量計（ＤＳＣ）による融点が１１０〜
２３０℃である熱可塑性ポリウレタン樹脂によりシート
状に形成されていることを特徴とする装具用シートおよ
び反撥弾性が３０〜８０％、ショアＤ硬度が３０〜６０
、引張強さが１５０　ｋｇ／ｃｊ以上、引裂強度が１０
ｋｇ／ｃｍ以上および示差走査熱量計（ＤＳＣ）による
融点が１１０〜２３０℃である熱可塑性ポリウレタン樹
脂により人体に装着可能に形成されていることを特徴と
する装具である。

本発明における反撥弾性とは、ＪＩＳ　Ｋ　７３１１の
反撥弾性試験法、ショアＤ硬度とは、ＪＩＳ　Ｋ　７３
１１硬さ試験法、引張強さとは、ＪＩＳ　Ｋ　７３１１
の引張試験法、引裂強度とは、ＪＩＳ　Ｋ　７３１１の
引裂試験法、それぞれにより測定したものであり、さら
に示差走査熱量計（ＤＳＣ）による融点とは、示差走査
熱量計（ＤＳＣ、パーキンエルマー社製）にて測定した
融点をいう。

本発明における熱可塑性ポリウレタン樹脂は、−船釣に
ポリウレタンエラストマーと言われているもので、原料
面からソフトセグメントの構成成分となる高分子ポリオ
ールとハードセグメントの構成成分となるジイソシアネ
ートおよび鎖延長側・架橋剤から成り、これらの原料成
分の種類や比率の組合せで基本的にはゴム状の特性を示
すソフトセグメントブロックと結晶性のハードセグメン
トブロックから構成される。

ソフトセグメントの構成成分となるポリオール類として
は、ポリメリックポリオール、すなわち高分子ポリオー
ルとしてポリエステルポリオールおよびポリエーテルポ
リオールのいずれも使用される。

ポリエステルポリオールの一般的な例としては、末端基
がＯＨ基であるポリエチレンアジペート、ポリブチレン
アジペートのような汎用グリコールのアジペートなどが
あげられるが、特殊なタイプとしては、室温で液状のポ
リジエチレンアジペートやポリヘキサンアジペートなど
も使用される。

また、酸成分にフタル酸などの芳香族系酸を一部に用い
たり、コハク酸のような特殊な二塩基酸を用いたものな
ども使用できる。こうしたアルコール成分と酸成分とか
らなるポリエステルポリオール以外にポリカプロラクト
ンのようなポリエステルポリオールも広く使われている
。

一方、ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレ
ングリコールが低粘度で安価であるため、広く用いられ
ているが、さらに高物性を必要とする場合には、ポリテ
トラメチレングリコールが用いられる。

ハードセグメントの構成成分であるジイソシアネート類
としては、トリレンジイソシアネート、４．４′−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、１゜５−ナフタレンジ
イソシアネー）、３．３’−トリジンジイソシアネート
、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、パラ
フェニレンジイソシアネート、シクロへキサメチレンジ
イソシアネート等が用いられる。

鎖延長剤としては、１，４−ブチレンゲリコールのよう
な単分子グリコールが脂肪族系ポリウレタン架橋剤とし
て用いられている。芳香族鎖延長剤としては、ハイドロ
キノンジエチロールエーテルも使用されている。ソフト
セグメント、ハードセグメントおよび鎖延長剤、架橋剤
等の種類や割合を選択することにより本発明の目的に適
した性能を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂を得ること
ができる。

本発明の目的を達成するために、本発明における熱可塑
性ポリウレタン樹脂と他の樹脂、例えばポリ塩化ビニル
樹脂、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等とブレン
ドすることにより本発明における熱可塑性ポリウレタン
樹脂を主成分とする組成物としても差し支えない。この
場合における熱可塑性ポリウレタン樹脂は７０重量％以
上が望ましい。

本発明に使用する熱可塑性ポリウレタン樹脂の反撥弾性
は、装具の固定性と可動性という相反する要求性能を有
するための弾力性と柔軟性を考慮し、素材を選ぶときの
目安となるものである。

熱可塑性ポリウレタン樹脂の反撥弾性が３０％未満の低
い場合には、この装具は柔軟ではあるが、弾性、固定性
に乏しく、好ましくない。また、熱可塑性ポリウレタン
樹脂の反撥弾性が８０％を越える高い場合には、装具の
使用時における屈曲のさいに大きな力が必要となり、装
着部位に大きな負担がかかり好ましくない。患者の疾患
部位、変形度合い、年令、体力、性別等によるが、３０
〜８０％が必要であり、好ましくは３５〜７５％である
。

熱可塑性ポリウレタン樹脂に要求されるショアＤ硬度は
、患部の変形の矯正あるいは患部の局所的な固定、支持
または色画の要求度合いによって決定されるが、３０〜
６０であることが必要であり、好ましくは３５〜５５で
ある。

熱可塑性ポリウレタン樹脂の引張強さおよび引裂強度は
、装具の耐久性に関係し、患者の年令、体力、性別等を
考慮にいれて選択されるべきであるが、最も要求強度が
低い小児に適用する場合でも引張強さは１５０　ｋｇ／
ｃｊ以上、引裂強度で７０ｋｇ／１以上は必要である。

なお、引張強さは５００　ｋｇ／ｉ以下、引裂強度は２
５０ｋｇ／ｃｍ以下であることが実用上望ましい。

熱可塑性ポリウレタン樹脂の示差走査熱量計（ＤＳＣ）
による融点は、患者から保型した石膏陽性モデルにオー
プン中で加熱軟化された熱可塑性ポリウレタン樹脂から
形成した成形シートをかぶせる成形時の加熱軟化させる
温度設定の目安となるものである。

熱可塑性ポリウレタン樹脂の融点が低いほど、装具の製
造時の作業は好都合であるが、１１０℃より低い場合は
、熱変形温度やビカツト軟化点が１００℃以下となり、
装具を装着したままでの患者の入浴や熱湯による装具の
消毒、殺菌、洗浄の際に可塑変形や部分的な流動を引き
起こす恐れがある。

また、熱可塑性ポリウレタン樹脂の融点が２３０℃より
高い場合には、装具の耐熱性は向上するが、作業性、安
全性が損なわれる。装具の耐熱性と製造時の作業性を考
慮に入れるならば、さらに望ましい範囲は１５０〜１９
０℃である。

本発明の装具用シートの製造方法としては、船釣にはシ
ート押出機による押出成形により製造される。装具用シ
ートより装具を製造する方法としては、装具用シートを
加熱軟化せしめ、陽性モデル等にかぶせ、装具用シート
と陽性モデルとの間の空気を吸引したり、装具用シート
の外面から流体圧、人力、機械力をかけて密着せしめて
成形する。さらに、装具の成形法としてはシート押出機
により押出成形された装具用シートが冷却される前にブ
ロー成形、プレス成形、真空成形などの各種の成形を施
したり、あるいは射出成形などの成形法により直接に成
形してもよい。

装具用シートおよび装具の厚さは、特に限定されるもの
ではないが、１〜５鵬、好ましくは２〜４■が実用上適
当である。

本発明の装具用シートおよび装具には、硬さの向上、成
形性の向上、物性の改良および軟化速度の増大等を計る
目的で無機フィラーを添加剤として混入してもよい。

これらの目的に利用される無機フィラーとじては、限定
的ではないが、例えばホワイトカーボン等のシリコン化
合物：Ｐｉ酸バリウムおよび硫酸カルシウム等のアルカ
リ土類金属の硫酸塩：炭酸カルシウムおよび塩基性炭酸
マグネシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩：ケイ酸ア
ルミニウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マ
グネシウムおよびケイ酸ジルコニウム等の多価金属のケ
イ酸塩：酸化ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化
カルシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン
、酸化ジルコニウムおよびシリカ等の多価金属の酸化物
：水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化
カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化アルミニウムおよび水
酸化ジルコニウム等の多価金属の水酸化物：カオリン、
タルク、雲母、パイロフィライト、モンモリロナイトお
よびセリサイトなど粘土鉱物類：さらに硫酸バリウムと
硫化亜鉛とからなるリトポン：クリストバライト：セル
ロース：ガラス繊維ニガラス粉末：カーボンプラック：
グラファイト：銅粉末およびアルミニウム粉末などが挙
げられる。

なかでも酸化チタン、カーボンブラックおよび銅粉末な
どの微粉末がよく用いられる。

本発明の装具用シートおよび装具に無機フィラーを混入
する場合の混入量は３０重量％未満である。

無機フィラーの混入量が３０重量％を超えると、硬さの
増大、粘弾性の減少などの物性変化がおこり、装具用シ
ートおよび装具が跪く破折しやすいなどの好ましくない
性質が発現する。

さらに他の目的のために、本発明の装具用シートおよび
装具にチタン白、ベンガラ、トルイジンレッド、ベンジ
ジンイエローのような顔料、食用赤色３号、食用緑色３
号、食用青色１号のような着色剤、チメロサール、マー
キュロクロムなどの水銀化合物および硝酸銀、プロティ
ン銀などの銀化合物およびクロラミン塩素酸カリウム、
硫酸クロルヘキシジンなどのクロル化合物製剤およびヨ
ウ素、ヨードグリセリンなどのヨウ素化合物製剤などの
殺菌剤および抗菌剤などを、他の添加剤として混入した
り、表面に塗布、印刷もしくはコーティングしてもよい
。

上述の無機フィラー、顔料、着色剤、殺菌剤および抗菌
剤などの添加剤は温度制御の可能な混合機、ニーグー、
エクストルーダーなどにより混入できる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれらに限定されない。

〔実施例１〕 熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ダウ・ケミカル日
本■製、商品名：ペレセン２１０２−８０ＡＥ　。

反撥弾性（ＪＩＳ　Ｋ　７３１１）５５％、ショアＤ硬
度（ＪＩＳ　Ｋ７３１１）４５、引張強さ（ＪＩＳ　Ｋ
　７３１１）４９０　ｋｇ／ｄ、引裂強度（ＪＩＳ　Ｋ
　７３１１）９０ｋｇ／ｃｍ、　ＤＳＣによる融点１６
４”Ｃ）のベレットをシート押出し機により厚さ３■に
押出成形し、５００ｍＸ　５００■のシートを得た。

この装具用シートをオープン中で１８０℃、１０分間加
熱軟化させ、短下肢装具用の石膏陽性モデルにかぶせて
手しぼりによって成形したところ、２〜Ｚ５ｍの範囲の
厚みの装具が再現性よく得られた。

この装具に修正、トリミングを加え、軽度の内反尖足を
認める患者に装着したところ、装具の適度の固定性のた
めに足尖部の引きずりが改善され、歩容が安定するとと
もに、装具の可動性のためにしゃがみ込み動作が容易と
なった。また、装具を装着して市販の靴を履くことがで
き、外出が可能となった。

〔比較例１〕 熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ダウ・ケミカル日
本■製、商品名：ペレセン２３５２−７０Ａ、反撥弾性
（ＪＩＳ　Ｋ　７３１１）６５％、ショアＤ硬度（ＪＩ
Ｓ　Ｋ　７３１１）２０、引張強さ（ＪＩＳ　Ｋ　７３
１１００６　ｋｇ／ｄ、引裂強度（ＪＩＳ　Ｋ　７３１
１）６２ｋｇ／ｃｍ、　ＤＳＣによる融点１２７℃）の
ベレットをシート押出し機により厚さ３■に成形し、５
００ｍｍ　Ｘ　５００閤のシートを得た。この装具用シ
ートをオーブン中で１８０℃１１０分間加熱軟化させ、
短下肢装具用の石膏陽性モデルにて真空成形によって成
形したところ２〜２．５　ｗａの範囲の厚みの装具が得
られた。

この装具に修正、トリミングを加え軽度の内反尖足を認
める患者に装着したところ、装具の弾性が低いために足
尖部の引きずりが改善されず、歩容が不安定であった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、特定
の条件限定の物性を有することにより弾力性と柔軟性を
兼ね備えた熱可塑性ポリウレタン樹脂を使用することに
より、製作が容易で、しかも固定性と可動性という相反
する要求性能を有する装具用シートおよび装具を提供す
ることを可能とするものである。

特許出願人　　　ユニチカ株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）．反撥弾性が３０〜８０％、ショアＤ硬度が３０
   〜６０、引張強さが１５０ｋｇ／ｃｍ＾２以上、引裂強
   度が７０ｋｇ／ｃｍ以上および示差走査熱量計（ＤＳＣ
   ）による融点が１１０〜２３０℃である熱可塑性ポリウ
   レタン樹脂によりシート状に形成されていることを特徴
   とする装具用シート。
2. （２）．反撥弾性が３０〜８０％、ショアＤ硬度が３０
   〜６０、引張強さが１５０ｋｇ／ｃｍ＾２以上、引裂強
   度が７０ｋｇ／ｃｍ以上および示差走査熱量計（ＤＳＣ
   ）による融点が１１０〜２３０℃である熱可塑性ポリウ
   レタン樹脂により人体に装着可能に形成されていること
   を特徴とする装具。