JPWO2020022277A1 - 競技用義足のソール - Google Patents

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Abstract

少なくとも1の湾曲部を介して、爪先側へ延びる板ばね状の足部を有する競技用義足の、前記爪先から前記湾曲部側へ弧状に延在する接地域に装着するソールであって、該ソールは、前記接地域の延在形状に従う形状の底面を有し、該底面は、前記ソールの幅方向に延びる複数の幅方向溝によって区画される、少なくとも1つの幅方向陸部を有し、前記幅方向陸部は、前記複数の幅方向溝に面する両側壁と接地面との境界位置にある両端縁に、面取り部を有することを特徴とする。

Description

この発明は、競技用義足の接地域に装着されるソール、特に偏摩耗の発生を抑制しながら、路面に対する接地面積を確保した競技用義足のソールに関する。
従来、湾曲部を介して爪先側へ延びる板ばね状の足部を有し、接地域が爪先から湾曲部側に弧状に延在する、競技用の義足(以下、競技用義足又は単に義足ともいう)が知られている。このような板ばね状の足部を有する競技用義足には、接地域の底面に、路面と当接するソールが取付けられるのが一般的である。
例えば、特許文献1には、湾曲した板ばね状の競技用義足の下面に取り付けられた、ジョギングやランニング等の競技種目に応じたソールが例示されている。即ち、特許文献1には、路面に接地するソールの下面に、各々が六角形状の接地面を有する多数のアウトソール部が設けられたソールが記載されている。
特開2016−150189号公報
ここで、競技用義足を用いた競技における全体的なスピードアップに伴い、安定した走行を可能とするため、路面に対する接地面積の確保が課題とされている。特許文献1に記載のソールでは、六角形状のアウトソール部にて接地面積を確保しているが、使用に伴ってアウトソール部に偏摩耗が生じることが問題となっていた。
そこで、本発明の目的は、偏摩耗の発生を抑制しながら、路面に対する接地面積を確保した競技用義足のソールを提供することにある。
発明者は、前記課題を解決する手段について鋭意究明した。即ち、競技用義足のソールの底面について詳細に検討を行ったところ、ソール底面に溝を設けて凹凸を形成する際、凹凸の形状を工夫することによって、偏摩耗を抑制しながら、路面に対する接地面積を確保できることを新たに知見し、本発明を完成するに至った。
本発明の競技用義足のソールは、少なくとも1の湾曲部を介して、爪先側へ延びる板ばね状の足部を有する競技用義足の、前記爪先から前記湾曲部側へ弧状に延在する接地域に装着するソールであって、該ソールは、前記接地域の延在形状に従う形状の底面を有し、該底面は、前記ソールの幅方向に延びる複数の幅方向溝によって区画される、少なくとも1つの幅方向陸部を有し、前記幅方向陸部は、前記複数の幅方向溝に面する両側壁と接地面との境界位置にある両端縁に、面取り部を有することを特徴とする。
本発明により、偏摩耗の発生を抑制しながら、路面に対する接地面積を確保した競技用義足のソールを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るソールが装着された競技用義足の側面図である。 本発明の一実施形態に係るソールの底面のパターンを示す図である。 図2のII−II線断面図である。 面取り部の形状のバリエーションを示す図である。 面取り部の形状のバリエーションを示す図である。 競技用義足が着用され、着用者が直進して走る場合における、足部の動作と接地形態を段階的に説明するための図である。 競技用義足が着用され、着用者が直進して走る場合における、足部の動作と接地形態を段階的に説明するための図である。 競技用義足が着用され、着用者が直進して走る場合における、足部の動作と接地形態を段階的に説明するための図である。 競技用義足が着用され、着用者が直進して走る場合における、足部の動作と接地形態を段階的に説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係るソールの底面のパターンを示す図である。 図5のIV−IV線断面図である。 サイプの形状のバリエーションを示す図である。 サイプの形状のバリエーションを示す図である。
以下、図面を参照しながら本発明の競技用義足のソール(以下、ソールとも称する)を、その実施形態を例示して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るソール5が装着された競技用義足1の側面図である。競技用義足1は、板ばね状の足部2を有し、その先端側の接地域にソール5を装着する。なお、図示は省略しているが、足部2の基端部は、アダプタを介してソケットに接続され、ソケットに着用者の足の断端を収容することによって、着用者が義足を着用することができる。アダプタ及びソケットは、大腿義足、下腿義足等、足の断端位置に応じたものが用いられる。図1は、競技用義足1を着用した着用者の直立状態における足部2及びソール5を示している。
以下、本実施形態では、競技用義足の高さ方向において、足部2がアダプタと接続される側を接続側といい、路面Sと接地する側を接地側という。また、競技用義足1の爪先Tとは、足部2が接続側から延びて終端する最先の点を指す。
本実施形態において、競技用義足1の足部2は、少なくとも1の湾曲部、図示例では1の湾曲部3を介して、爪先T側へ板状に延びる形状を有している。図1では、足部2は、接続側から接地側へ順に、直線部2a、爪先T側へ凸の曲線部2b、足部前後方向Yの後側へ凸の湾曲部3、接地側に凹の曲線部2c及び接地側に凸となる弧状に爪先T側に延びる接地部4からなる。
なお、足部2に材質は限定されないが、強度及び軽量化の観点から、炭素繊維強化プラスチック等を用いることが好適である。
接地部4は、接地側に、爪先Tから湾曲部3側へ弧状に延在する接地域4sを有し、この接地域4sにソール5が装着されている。接地域4sは、競技用義足1を着用した着用者が直進走行動作を行った際に、路面Sと当接する全領域を指し、ソール5が装着された状態では、接地域4sは、ソール5を介して路面Sと当接する。
ソール5の材質は特に限定されないが、例えばゴム等を用いることができる。
ソール5は、接地域4sの延在形状に従う形状を有している。また、ソール5の接地側が、ソール底面5sである。図1に示すとおり、ソール底面5sは、爪先T側から湾曲部3側へ、弧X1及びX2が連なる形状を有している。本実施形態では、弧X1と弧X2とは、互いに異なる曲率半径を有しているが、同じ曲率半径を有していてもよい。
以下、ソール底面5sが爪先T側から湾曲部3側に延在する方向を、Y方向といい、このY方向と直交するソール底面5sの幅方向を、W方向という。さらに、ソール5の厚み方向をZ方向という。
図2は、本発明の一実施形態に係るソール底面5sのパターンを示す図である。ソール底面5sには、W方向に延びる複数の幅方向溝20によって区画される、少なくとも1つの幅方向陸部10、図示例では3列の幅方向陸部10が配置されている。
図3Aは、幅方向陸部10の延在方向に直交する断面視、即ち図2のII−II線断面図である。幅方向陸部10は、幅方向溝20に面する両側壁10Wa及び10Wbと、接地面10sとの境界位置にある両端縁に、面取り部c1及びc2を有する。即ち、幅方向陸部10は、側壁10Waと接地面10sとが交わってなす稜角、及び側壁10Wbと接地面10sとが交わってなす稜角を面取りした形状を有している。面取り部c1及びc2の形状は任意であるが、例えば、図3A及び図3Bに示すような直線状や、図3Cに示すような、幅方向陸部10の内部に曲率半径の中心を有する円弧状とすることができる。
幅方向陸部10を面取り部c1及びc2を有する形状とすることによって、以下の効果を得ることができる。即ち、義足の着用者の走行中、ソール底面5sが湾曲部3側から爪先T側へと、又は爪先T側から湾曲部3側へとソール底面5sが順次接地する動作の際には、幅方向陸部10の路面S側の端縁における接地圧が高くなる傾向があった。特に、端縁がエッジ成分を有していると、そのエッジ成分を中心に優先摩耗が生じやすかった。そこで、幅方向溝20に面する両側壁10Wa及び10Wbと、接地面10sとの境界位置にある両端縁を面取りした形状とすることによって、両端縁における優先摩耗の発生を回避することができる。また、幅方向陸部10が接地面10sから接地して、面取り部c1及びc2を含む部分がZ方向に圧縮されることによって、Y方向外側へゴム流れが生じて接地面10sに歪みが生じるのを防ぎ、接地圧を均一に保つことができるため、接地面積を十分に確保することができる。
幅方向陸部10の、Z方向における高さh1と、幅方向陸部10の延在方向に直交する方向における長さw1とは、高さh1が長さw1に対して1.5倍以上10.0倍以下であることが好ましい。この構成によれば、競技用義足1の着用者の走行に際して、ソール底面5sに適切な柔軟性を持たせながら、幅方向陸部10に十分な剛性を付与することができる。
面取り部c1及びc2のZ方向における高さh2は、幅方向陸部10のZ方向における高さh1の25%以上67%以下であることが好ましい。高さh2/高さh1を、25%以上とすることによって、偏摩耗の発生を効果的に防止することができ、67%以下とすることによって、幅方向陸部10に十分な剛性を付与することができる。好適には、高さh2/h1は、33%以上60%以下であり、より好適には、50%である。
さらに、幅方向陸部10の、該幅方向陸部10の延在方向に直交する方向における長さw1と、両端縁の面取り部c1及びc2の、幅方向陸部10の延在方向に直交する方向における長さw2及びw3の総計とは、以下の式の関係を満足することが好ましい。
(式)0.3≦[w1−(w2+w3)]/w1≦0.9
[w1−(w2+w3)]/w1の値を0.3倍以上とすることによって、幅方向陸部10の最初の接地の瞬間における接地面積を十分に確保することができ、防滑性能を高めることができ、0.9倍以下とすることによって、階段状の側壁による排水性能をより効果的に発揮することができる。
好適には、0.3≦[w1−(w2+w3)]/w1≦0.8であり、より好適には、0.47≦[w1−(w2+w3)]/w1≦0.78である。
なお、長さw2及びw3は、図3Aでは同様の長さを有するが、図3Bに示すように、長さw2と長さw3とを異ならせてもよい。このとき、長さw2よりも長さw3が大きいことが好ましい。即ち、幅方向陸部10の湾曲部3側に位置する面取り部c2の長さw3を、爪先T側に位置する面取り部c1の長さw3よりも大きくすることによって、ソール底面5sが湾曲部3側から爪先T側へ接地する際、先に路面Sに当接する側を相対的につぶれにくい形状として、幅方向陸部10が接地面10sからZ方向へと圧縮される際に、歪みの発生を効果的に抑制することができるため、路面Sとの接地面積をより確保しやすい。
また、面取り部c1及びc2の、幅方向陸部10の延在方向に直交する方向における長さw2及びw3は、高さh2に対して、0.5倍以上8.0倍以下の長さを有することが好ましい。この構成によれば、面取り部c1及びc2を形成することによって、幅方向陸部10の剛性を損なうことなく、偏摩耗の発生を抑制しながら、効果的に路面に対する接地面積も確保することができる。
なお、幅方向陸部10の長さw1は、2.0mm以上8.0mm以下とすることが好ましい。2.0mm以上とすることにより、幅方向陸部10に十分な陸部剛性を付与すると共に、8.0mm以下とすることによって、Y方向におけるソール底面5sの柔軟性を維持することができる。好適には、長さw1は3.0mm以上6.5mm以下であり、より好適には、3.8mm以上4.5mm以下である。
また、面取り部c1及びc2の長さw2及びw3は、0.5mm以上2.5mm以下とすることが好ましい。0.5mm以上とすることにより、偏摩耗の抑制効果を高めることができ、2.5mm以下とすることにより、幅方向陸部10の剛性を損なうことなく、接地面積を十分に確保することができる。
さらに、幅方向陸部10の高さh1については、1.0mm以上7.0mm以下とすることが好ましい。1.0mm以上とすることによって、ソール底面5sの凹凸による排水性能を向上させることができ、7.0mm以下とすることによって、幅方向陸部10の剛性を維持することができる。高さh1は、好適には、2.0mm以上3.5mm以下であり、より好適には、2.4mm以上3.5mm以下である。
面取り部c1及びc2の高さh2については、0.5mm以上2.5mm以下とすることが好ましい。0.5mm以上とすることによって、偏摩耗の発生をより効率的に抑制し、2.5mm以下とすることによって、幅方向陸部10の剛性の低下を抑制することができる。好適には、高さh2は、0.7mm以上1.5mm以下であり、より好適には、1.2mm以上1.5mm以下である。
次に、図4A、4B、4C、4D及び図5を参照して、他の実施形態に係る競技用義足のソールの底面5sの溝パターンについて説明する。なお、第2実施形態に係る競技用義足のソールは、基本的な構成は第1実施形態と同様であり、面取り部を有する幅方向陸部が形成されているが、第1実施形態とは、幅方向陸部の延在形状が異なる。
第2実施形態に係る競技用義足ソールのソール底面5sのパターンは、後述する実験により得られた接地形態に関する知見に基づいている。ソール底面5sの接地形態の実験結果について、図4A、図4B、図4C及び図4Dを用いて、以下に説明する。図4A、図4B、図4C及び図4Dは、競技用義足1を着用した着用者が直進走行を行った場合における、足部2の動作とソール底面5sとの接地形態を段階的に説明するための図である。各図面の上部は、足部2及びソール5の側面図であり、各図面の下部は、競技用義足1を着用した着用者が直進走行動作を行った際の、ソール底面5sの接地形態の変遷を示している。
図4Aは、着用者が持ち上げた競技用義足1を路面Sに降ろし、全体重が競技用義足1に負荷された状態を示している。図面の下部に示すとおり、義足1を路面Sに降ろした当初は、ソール底面5sの接地域は該底面の中央部付近にあり、ソール底面5sの湾曲部3側端部及び爪先Tから、Y方向において間隔を空けた領域である。
図4Bは、図4Aの状態から、着用者が全体重を競技用義足1に負荷したままで、前に向かって踏み込んだ状態を示している。健常者の走行の場合、最初に接地する靴裏の踵側から爪先側に向けて順に接地していく踏み込み形態が一般的であるが、競技用義足1は、最初に接地したところよりも湾曲部3側に接地領域が移動している。
図4Cは、着用者が、競技用義足1を着用した側と反対の足を前方に振り出し、競技用義足1の蹴り出し動作を開始した状態を示している。この蹴り出し動作に入ると、競技用義足1は、ソール底面5sの、図4A及び図4Bで示した領域よりも爪先T側の領域で接地している。
図4Dは、着用者が競技用義足1を蹴り出す最終段階の、路面Sから離れる直前の状態を示している。ソール底面5sの爪先Tから蹴り出すために、図4Cよりもさらに爪先T側の領域で接地している。
上記図4A、図4B、図4C及び図4Dに示す実験結果を踏まえ、発明者は、ソール底面5sを上記した接地領域の推移に応じて機能分離させることが義足ソールの性能向上に有利であるとの知見を得て、そのための以下の溝パターンに想到した。
すなわち、図5において、ソール底面5sは、幅方向溝20によって区画された、幅方向Wに延びる幅方向陸部100、110、120、140及びサイプ130Aを有している。なお、図5のIII―III線断面図は、図3Aの幅方向陸部10の断面形状に対応し、幅方向陸部100は、幅方向陸部10と同様に面取り部c1及びc2を有している。幅方向陸部110、120及び140についても、図5において二重線で示す部分が面取り部である。
幅方向陸部100は、W方向へ略ジグザグ状に延びる幅方向延在部100aと、爪先T側に凸となる向きに屈曲する屈曲部から爪先T側に延びる爪先側突出部100bと、湾曲部3側に凸となる向きに屈曲する屈曲部から湾曲部3側に延びる湾曲部側突出部100cとを含む形状である。幅方向陸部110は、幅方向延在部110aと、爪先側突出部110bと、湾曲部側突出部110cとを含む形状である。なお、幅方向陸部140は、幅方向陸部110と同様の形状である。
ここで、幅方向陸部100及び110が配置された領域は、上記の図4A及び図4Bに示す接地領域に想到する、着用者が最初に着地し、全体重が競技用義足1に負荷された状態で踏み込み動作を行っている領域である。従って、着用者が競技用義足1に全体重を負荷しても体全体のバランスが保たれるように、該領域が路面Sと十分にグリップすることが肝要である。幅方向延在部100aをジグザグ状の形状とし、さらに、爪先側突出部100bと湾曲部側突出部100cとを形成することによって、Y方向に沿って効果的に排水機能を発揮させ、路面Sとのグリップ力を十分に確保し、義足が滑るのを抑制すること、即ち防滑性能を高めることができる。
なお、幅方向陸部110は、幅方向陸部100よりも陸部幅を大きくしている。図4Bに示したように、着地直後に踏み込んだ状態においては、最初に接地した領域よりも湾曲部3側、即ち着用者が進む向きとは反対側に接地領域が変遷している。ここでは、着用者が前に進もうとする上半身の動きと、接地領域の推移の向きとが一時的に逆になっており、図4C〜4Dに示した、接地形態の後半の蹴り出し動作に向けて、高い推進力が必要となる段階である。幅方向陸部100よりも湾曲部3側に、幅方向陸部100よりも幅が大きい幅方向陸部110を配置して陸部比率を高めることによって、この配置領域の剛性を高め、踏み込み動作を蹴り出し動作にスムーズに繋げるための、高い推進力を実現する。
幅方向陸部120は、W方向へ略ジグザグ状に延び、且つ、陸部幅が広狭の繰り返しである、幅方向延在部120aと、爪先T側に凸となる向きに屈曲する屈曲部から、幅方向延在部120aの延在する向きに凸となるように延びる爪先側突出部120bと、湾曲部3側の凸となる向きに屈曲する屈曲部から、幅方向延在部120aの延在する向きに凸となるように延びる湾曲部側突出部120cとを含む形状である。
この幅方向陸部120が配置された領域は、上記図4Cに示した、競技用義足1の蹴り出し動作を開始した際に接地する領域である。陸部幅が変化する形状とすることによって、陸部剛性を高めながら、排水性能を向上させることができる。換言すると、相対的に陸部幅の大きい部分と小さい部分とを併存させた形状とすることによって、陸部幅を大きくしながら、陸部幅を大きくすることによる滑りやすさを回避することができる。
また、本実施形態のソール底面5sは、爪先T側の端縁から湾曲部3側に向かう領域に、W方向に対して傾斜する向きに直線状に延在する、複数のサイプ130Aを備えることが好ましい。サイプ130Aが配置された領域は、上記図4Dに示したように、着用者が、競技用義足1を着用した側と反対の足を前方に振り出し、競技用義足1の蹴り出し動作を行うための領域である。該領域は、爪先Tに向けて順に接地し、着用者がソール底面5sで路面Sを押して滑らせるように接地していくため、特に摩耗が進展しやすい領域である。よって、この領域では、耐摩耗性能を高めるとともに、接地時の滑りにくさも維持することが肝要である。
特に、サイプ130Aが形成された爪先T側のソール底面5sの端縁から一定の領域は、図1における、爪先Tから一定の曲率半径で連続する弧X1に対応する領域であり、上記の図4Dに示したように、競技用義足1を着用した着用者が、蹴り出し動作を行う際に、最後に接地して、より激しい摩耗が発生する傾向があった。よって、この領域では、特に高い耐摩耗性能を備える必要がある。そこで、他の領域に形成された溝よりも幅の小さいサイプ130Aを形成し、剛性を損なうことなく、エッジ成分を配分している。よって、激しい摩耗からソール5を保護し、足部2自体の使用寿命を長期化することができる。
また、サイプ130Aは、ソール底面5s内で終端し、且つ、図5のIV−IV線断面図である図6Aに示すとおり、サイプ130Aを区画する両側壁とソール底面5sとの境界位置にある両端縁に、面取り部c10及びc20を有する形状とすることが好ましい。サイプ130Aに面取り部c10及びc20を設けることによって、ソール底面5sの排水性能を高めることができ、さらに、サイプ130Aの路面S側の端縁に欠けや摩耗が発生するのを防ぐことができる。
なお、サイプの形状は任意であり、図6Aに示すサイプ130Aの形状のほか、図6Bに示すサイプ130Bのように、面取り部c10及びc20を弧状とすることもできる。さらに、図6Cに示すとおり、面取りを有しない形状とすることもできる。
なお、いずれの実施形態においても、ソール底面5sのパターンでは、幅方向陸部を区画する、幅方向溝を構成する溝壁及び溝底に、フッ素が塗布されていることが好ましい。幅方向溝の溝壁及び溝底にフッ素が塗布されていることによって、ソール底面5sにおける排水性能を高めることができる。
1:競技用義足、 2:足部、 2a:直線部、 2b、2c:曲線部、 3:湾曲部、 4:接地部、 4s:接地域、 5:ソール、 5s:ソール底面、 10:幅方向陸部、 10s:接地面、 10Wa、10Wb:側壁、 20:幅方向溝、 100、110、120、140:幅方向陸部、 100a、110a、120a:幅方向延在部、 100b、110b、120b:爪先側突出部、 100c、110c、120c:湾曲部側突出部、 130A、130B、130C:サイプ、 c1、c2、c10、c20:面取り部、 w1:幅方向陸部10の延在方向に直交する方向における長さ、 w2、w3:面取り部c1及びc2の、幅方向陸部10の延在方向に直交する方向における長さ、 h1:幅方向陸部10のZ方向における高さ、 h2:面取り部c1及びc2のZ方向における高さ、 S:路面、 Y:ソール底面5sが爪先T側から湾曲部3側に延在する方向、 W:Y方向と直交するソール底面5sの幅方向、 Z:ソール5の厚み方向

Claims (4)

  1. 少なくとも1の湾曲部を介して、爪先側へ延びる板ばね状の足部を有する競技用義足の、前記爪先から前記湾曲部側へ弧状に延在する接地域に装着するソールであって、
    該ソールは、前記接地域の延在形状に従う形状の底面を有し、
    該底面は、前記ソールの幅方向に延びる複数の幅方向溝によって区画される、少なくとも1つの幅方向陸部を有し、
    前記幅方向陸部は、前記複数の幅方向溝に面する両側壁と接地面との境界位置にある両端縁に、面取り部を有することを特徴とする、競技用義足のソール。
  2. 前記面取り部の前記ソールの厚み方向における高さは、前記幅方向陸部の前記ソールの厚み方向における高さの25%以上67%以下である、請求項1に記載の競技用義足のソール。
  3. 前記両端縁の面取り部の、前記幅方向陸部の延在方向に直交する方向における長さw1及びw2の総計と、前記幅方向陸部の、該幅方向陸部の延在方向に直交する方向における長さw3とは、以下の式の関係を満足する、請求項1又は2に記載の競技用義足のソール。
    (式)0.3≦[w1−(w2+w3)]/w1≦0.9
  4. 前記底面は、前記爪先から一定の曲率半径で連続する部分に、線状に延びる少なくとも1本のサイプを有し、
    前記サイプは、前記底面内で終端し、且つ、前記サイプを区画する該サイプ長手方向の両側壁と前記底面との境界位置にある両端縁に、面取り部を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の競技用義足のソール。
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