TW202222198A

TW202222198A - 頭蓋形狀矯正頭盔

Info

Publication number: TW202222198A
Application number: TW110140286A
Authority: TW
Inventors: 大野秀則; 大野秀晃; 橋都浩平; 中野裕士
Original assignee: 日商日本醫療股份有限公司
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-06-16
Also published as: TWI788074B; WO2022091453A1; JP2022073089A; JP6833240B1

Abstract

本發明的課題為提供：既能維持頭盔整體的強度及硬度，又能充分地輕量化，並且能同時滿足通氣性的頭蓋形狀矯正頭盔。本發明的頭蓋形狀矯正頭盔，是具備「非發泡合成樹脂製外側殼」與「配設於前述殼之內面的發泡合成樹脂製內側襯墊」的頭蓋形狀矯正頭盔，在前述殼之各自的側頭部，經補強的至少2個連結肋，配置在從側頭部的中央起對稱的位置，至少在其中一側之側頭部的中央，形成槽縫。

Description

頭蓋形狀矯正頭盔

本發明關於：用於幼兒的頭蓋變形矯正之「具備硬質外側殼與軟質內側襯墊」的頭蓋形狀矯正頭盔。

如同大眾所知悉，幼兒的頭蓋變形，譬如斜頭(plagiocephaly，頭蓋呈現左右不對稱的形狀，朝單側大幅傾斜的變形形狀)、短頭(brachycephaly，頭蓋的前後方向尺寸明顯較短的變形形狀)、及長頭(dolichocephaly，頭蓋的前後方向尺寸明顯較長的變形形狀)的治療，採用了將頭蓋形狀矯正頭盔覆蓋幼兒的頭蓋，而將頭蓋的成長往矯正變形的方向誘導的治療方式。然後，作為這種治療方式所採用的頭蓋形狀矯正頭盔，如同以下的專利文獻1及2，揭示了採用硬質外側殼及軟質內側襯墊的頭蓋形狀矯正頭盔。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2014-169510號公報 [專利文獻2]日本特開2019-178462號公報

[發明欲解決之問題]

上述專利文獻1所揭示之傳統的頭蓋形狀矯正頭盔，存在如以下所述之應解決的問題。在上述專利文獻1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔中，設有槽縫，並在殼設有複數個通氣口。在該通氣口採用表面扣具(surface fastener)等作為固定手段，將頭蓋形狀矯正頭盔安裝於穿戴者(使用者)。然而，在這種將通氣口兼作為固定手段的場合中，除了殼要求輕薄之外，由於一定程度的應力集中於通氣口，而存在頭蓋形狀矯正頭盔從該部分歪斜的可能性。為了使頭蓋形狀矯正頭盔保持必要強度及硬度，仍然有必要使殼形成相當的厚度(10~15mm左右)。正因如此，頭蓋形狀矯正頭盔的重量，對幼兒的身體成為負擔，而期待更進一步的輕量化。除此之外，為了配合並維持頭蓋的矯正功能、必要強度及硬度，而形成頭蓋形狀矯正頭盔之外側的硬質殼，是有必要以熱可塑性樹脂等構成，且通氣性當然也變差。因此，雖然有「大幅地開設頭頂部分，並於側頭(temporal)部的部分具有複數個通氣口」的裝置，卻仍然如同專利文獻1及2，呈現一種稱不上「穿戴者可舒適地穿戴」的狀態。

此外，在上述的專利文獻2中，則採用了以下的構造：採用由內側壁與外側壁所形成之中空構造的殼來達成輕量化，並藉由在內側壁與外側壁設置通氣口，以促進空氣循環。然而，即使以中空構造達成輕量化，由於利用內側壁與外側壁形成中空構造，殼的整體厚度無法變薄，在各個壁的強度下降的場合，必須四處設置用來補強的肋，構造變得複雜。據此，被認為製造步驟複雜且成本變高。

本發明是有鑑於上述的事實所發展的發明。具體地說，頭蓋形狀矯正頭盔除了仍然期待輕量化之外，還必須維持一定程度的強度。此外，由於穿戴者的成長，頭盔的尺寸也需要能一定程度的調整。當固定時，其結構通常是在傳統的頭蓋形狀矯正頭盔設置結合部，並利用連結構件而形成固定。本案的發明人發現：在上述的場合中，應力集中於「由結合構件所固定的連結肋部分」，當將頭蓋形狀矯正頭盔的殼予以薄化的狀況下，前述應力集中的問題益發明顯。因此，本發明的第一技術性課題，是提供一種已補強了「脆弱的連結部分」之頭蓋形狀矯正頭盔。

本發明的第二技術性課題，是提供一種：既能維持頭盔整體的強度及硬度，又能充分地輕量化，並且能同時具備通氣性的頭蓋形狀矯正頭盔。 [解決問題之手段]

本案的發明人，全神貫注地研究及試作實驗的結果，而發現：藉由提供一種已利用各種手段補強了連結肋的硬質殼之頭蓋形狀矯正頭盔，即使將殼更進一步輕薄化，對穿戴者的固定也不會有問題的技術。此外，還發現：當藉由粉末燒結積層成形法等成形殼時，藉由採用「硬質殼整體由網狀構造所形成」的構造，而同時具備輕量化與通氣性，且更進一步藉由將樹脂的定向(方向)分散，可製造出強度上沒有問題的頭蓋形狀矯正頭盔。

亦即，本發明的第一樣態，是具備「合成樹脂製外側殼」與「配置於前述殼的內面之發泡合成樹脂製內側襯墊」的頭蓋形狀矯正頭盔，該頭蓋形狀矯正頭盔，在前述殼之各自的側頭部，經補強的2個連結肋，配置在從側頭部的中央起對稱的位置，至少在其中一側之側頭部的中央，形成槽縫。根據製造方法之容易性的觀點，最好是構成：連結肋部分的厚度，比硬質殼更厚。或者，連結肋亦可將構成硬質殼的樹脂密度提高。具體地說，當利用3D列印機製造時，可變更「作用於連結肋部分的熱」等。替代性作法，連結肋構件亦可由「與硬質殼不同的樹脂」構成。

藉由採用這樣的構造，即便使結合構件通過連結肋而將頭蓋形狀矯正頭盔安裝於穿戴者，穿戴者的動作與此時所產生的應力，由經補強的連結肋與連結構件所吸收，藉此，相較於兼任通氣口與連結部之譬如專利文獻1所記載的傳統頭盔，可防止兼任通氣口的連結部的破損、或者頭盔整體的變形。考慮到頭蓋形狀矯正頭盔是長時間安裝於穿戴者，用來調整頭蓋形狀的裝置，藉由對連結肋進行補強來吸收應力，進而維持頭盔整體之形狀的作法，是革命性的作法。連結肋部分的材料，也可以是與殼相同的材料，亦可稍後附加於特定的位置。在基於製造方法之簡易程度的觀點中，亦可採用與殼相同的合成樹脂，並利用3D列印等習知的方法製作。

本發明的第二樣態中，提供一種頭蓋形狀矯正頭盔，其連結肋構成比硬質殼的厚度更厚。

本發明的第三樣態中，提供一種頭蓋形狀矯正頭盔，其連結肋利用連結構件而形成結合。

本發明的第四樣態中，提供一種頭蓋形狀矯正頭盔，其槽縫設於兩側的側頭部。

本發明的第五樣態中，提供一種頭蓋形狀矯正頭盔，藉由其槽縫從兩側之側頭部的上緣延伸至下緣，而將前述殼分割成前側殼及後側殼。

本發明的第六樣態中，提供一種頭蓋形狀矯正頭盔，其殼為網狀構造。

本發明的第七樣態中，提供一種頭蓋形狀矯正頭盔，在殼的外周緣構成：較殼的平均厚度，更增加了厚度的補強部。

本發明的第八樣態中，提供一種頭蓋形狀矯正頭盔，殼在整面具備複數個通氣口，配置在從側頭部的中央呈對稱位置的通氣口，是厚度較殼的平均厚度更厚的通氣孔。

本發明的第九樣態，為頭蓋形狀矯正頭盔的製造方法，依據從「欲矯正之頭蓋的掃描資料」導出之欲矯正之頭蓋的外形，藉由使用3D列印機的製造方法成形該殼，接著將該襯墊配設於該殼的內面。

在本發明中，使用3D列印機的製造方法，可適當地選擇。作為這樣的製造方法，雖具有材料擠出成形法(Material Extrusion)、光聚合固化法(Vat Polymerization)、粉末床熔融成形法(Powder Bed Fusion)，特別是選擇性雷射燒結法(selective laser sintering)、材料噴射法(Material Jetting)、黏著劑噴印法(Binder Jetting)、定向能源沉積法(Direct Energy Deposition)、片材疊層法(Sheet Lamination)，卻不侷限於這些方法。

本發明中，殼的蕭氏D硬度(Shore D hardness)為70~85，襯墊的鋼珠回彈性(ASTM D3574)為15%以下較合適。殼最好是對應於頭蓋頂部的部位形成開口，且整體呈現環狀。在合適的實施形態中，在殼形成有「從上緣延伸至下緣」的槽縫，在該槽縫的其中一側緣，配設有「從厚度方向內側部延伸」的突出片，在該槽縫的另一個側緣，對應於該突出片，於厚度方向內側部配設有下沉凹部，在該突出片的表面與該下沉凹部的底面，配設有「可自由分離地形成連結」的相互連結手段，倘若使該突出片位於該下沉凹部並藉由該相互連結手段連結該突出片與該下沉凹部，該殼的表面之中該槽縫的兩側領域將圓滑地連接。 [發明的效果]

在本發明的頭蓋形狀矯正頭盔中，由於連結肋構成較厚的厚度，因此採用連結構件安裝於穿戴者時所產生之對連結構件的應力，可由連結構件與連結肋吸收，藉此，即使將殼的部分更進一步薄化，穿戴者也能沒問題地穿戴。

此外，在本發明中，由合成樹脂所成形的殼，也能構成網狀(網眼狀)。在將殼的整體容積設為100%的場合中，構成殼的樹脂之容積比例為95~70%左右。倘若考慮到輕量化與情度之間的平衡，則75%被認為最合適。在本發明中，容積的比例，可對同一個穿戴者的「非網狀構造之平滑表面的頭蓋形狀矯正頭盔」所使用之樹脂的容積或者重量、與具有網狀構造的頭蓋形狀矯正頭盔進行比對而算出。這樣的比例，雖然因網狀的緻密程度而有所變更，但在將殼的整體容積設為100%的場合中，最好是構成殼的樹脂之容積比例為90%左右，藉此可確保與專利文獻1所記載之頭蓋形狀矯正頭盔相同的強度。因此，本發明，在減少樹脂之使用的同時，能使殼形成輕量化。此外，藉由採用網狀構造，可此來自「位於襯墊內側之頭蓋」的熱，有效率地從殼整體散出，並能有效率地從殼整體導入外部氣體。

此外，本發明的頭蓋形狀矯正頭盔，由前側殼與後側殼所構成，這些殼可在連結肋使用表面扣具等的連結構件而與以上所說明的槽縫結合並固定。該結合用肋，藉由預先構成比殼的平均厚度更厚，在網狀構造之中確保「穩固地形成固定的部分」，能抑制殼整體的形狀歪斜。

根據本發明的方法，依據欲矯正之頭蓋的外形，並藉由使用3D列印機的製造方法，而成形殼。不需要高價的成形模具，能十分快速且低價地製造：不受「保持必要強度及硬度」的限制，能使殼充分輕量化的頭蓋形狀矯正頭盔。

以下，參考圖面更進一步詳細說明根據本發明所構成的頭蓋形狀矯正頭盔之合適的實施形態。

參考圖1說明，根據本發明所構成之圖示的頭蓋形狀矯正頭盔2，是由合成樹脂製外側殼60、與發泡合成樹脂製內側襯墊(圖面中未顯示)所構成。

除此之外，在圖1還記載了設在結合肋20與結合肋20之間的槽縫30。本發明的頭蓋形狀矯正頭盔，設有頭頂開口部40。頭頂開口部40呈現環狀。除此之外，本發明的頭蓋形狀矯正頭盔，具備周緣補強部50。周緣補強部50，是在前側殼的周邊部與後側殼的周邊部，與「用來規定頭頂開口部40」之略呈圓形的上緣一起將材料厚度增大的部分。周緣補強部50的橫剖面形狀，為直徑為4~8mm左右之略呈圓形的所謂「圓形包邊(Circular hemming)」即可。殼60除了周緣補強部50以外之部分的厚度，為2~4mm左右即可。

在圖1中，隔著槽縫在各殼之相同高度的位置，設有連結肋20。連結肋20，只要具有「保持表面扣具等連結構件」的功能並且能調整的話，形狀就不是那麼重要。在圖1中，在圓形的直徑位置形成有連結肋20。如圖3所記載，藉由在連結肋20採用連結構件70，能調整本發明之頭蓋形狀矯正頭盔的連結狀態。

在連結肋20之間形成有槽縫30。藉由根據穿戴者之頭部的成長狀態而適當地調整(撐開)槽縫30，可在不妨礙頭蓋成長的狀態下，利用連結構件70的鬆緊，而不對穿戴者的頭蓋造成負擔地矯正變形。

在本發明中，殼60可由合成樹脂所成形。亦可與結合肋20一起成形，或亦可單獨成形而稍後組合。根據本發明，由於結合肋20設在槽縫30、或者在其他樣態中設在前後結合部，因此容易承受：頭盔穿戴時的調整、或者穿戴者的運動所帶來的應力。因此，在本發明中，為了對「容易承受應力的部分」進行補強，而提供材料厚度比殼60更厚的連結肋(圖2)。

接著參考圖3，說明將本發明的頭蓋形狀矯正頭盔安裝(穿戴)於穿戴者的樣態。本發明的頭蓋形狀矯正頭盔，在殼的內側具備內側襯墊80。內側襯墊80是由發泡合成樹脂所形成，最好是由連續氣泡發泡合成樹脂所形成，被配設於殼60的內面。內側襯墊80，譬如是透過雙面膠帶可自由裝卸地貼附於殼60的內面，當本發明的頭蓋形狀矯正頭盔因穿戴者的汗而受到汙染時、或者可配合頭蓋的成長，而適時地更換。最好是將內側襯墊80配設在：殼60的內面中，除了周緣補強部50以外的所有部分。如果有必要，內側襯墊80可由複數個構件構成，並選擇性地貼附於殼60內面的適當部位。由發泡合成樹脂所形成的內側襯墊80，具有6~20mm的厚度，且最好具有15%以下的鋼珠回彈性(ASTM D3574)。形成內側襯墊80之合適的發泡合成樹脂，可列舉出開放氣孔(open cell)的發泡胺甲酸乙酯、以「Memory Foam CF-45」作為商品名而販售的連續氣泡發泡胺甲酸乙酯。配設於殼60內面的內側襯墊80，可作為所謂的緩衝材發揮作用，並具有吸收並揮發穿戴者的汗的功能。由於內側襯墊80所吸收的汗，透過頭頂開口部40、或者透過以下所說明之殼61的網狀構造而蒸發，因此穿戴者能舒適地穿戴。

接著參考圖4，說明在本發明的頭蓋形狀矯正頭盔中，殼成為網狀構造的樣態。在該樣態中，由於殼61成為網狀構造，故相較於專利文獻1所記載的傳統頭盔，通氣性受到改善。此外，由於網狀構造的緣故，能減少樹脂的使用量。除此之外，藉由將樹脂成形為網狀構造，由於將各個樹脂的定向分散，因此可確保與傳統頭蓋形狀矯正頭盔相等或更高的強度這一點，也能由本實施樣態的頭蓋形狀矯正頭盔能實現「能承受作為醫療機器之認證」的規格而獲得證明。

接著參考圖5，說明在本發明的頭蓋形狀矯正頭盔中，將殼分割成前後的樣態。在該樣態中，凹結合部311與凸結合部322設於前側殼611及後側殼612。在圖5所記載的樣態中，在前側殼611設有凹結合部311，在後側殼設有凸結合部322。在圖5的樣態中，亦可在前側殼611的兩端設有凸結合部322，在後側殼612的兩端設有凹結合部311。這樣的組合並不是特別重要，亦可將凸結合部322設於前側殼611的其中一側，並將凹部結合部311設於另一側，且為了使後側殼的兩端分別與前側殼的兩端形成卡合，而在後側殼的兩端設置連結構造。

接著參考圖6及圖7，說明在本發明的頭蓋形狀矯正頭盔中，殼具有複數個通氣口的樣態。如同前述的專利文獻1所記載，殼具備複數個通氣口，並將該通氣口作為結合肋使用的樣態，已為大眾所知悉。在本樣態中，對這樣的結合肋進行補強。在圖6及圖7中顯示：使位於合適位置之通氣口的厚度形成更厚而作為結合肋。然而，在製造步驟中，舉例來說，根據「藉由控制雷射的熱，而提高該部分之樹脂的結晶度」等的研究，即使不變更厚度，也能補強局部的通氣口。

本發明的頭蓋形狀矯正頭盔，因應嬰幼兒之頭蓋的成長，使前後結合部31或者槽縫30與結合構件70，在左右方向上稍微分離，並增加其寬度，也能使頭蓋形狀矯正頭盔的內側尺寸稍微增加。由於殼60內面中的槽縫30的兩側領域平滑地連接，因此殼60表面中之槽縫30的兩側領域也平滑地連接，不存在大幅的突起等。因為這緣故，穿戴著頭蓋形狀矯正頭盔的幼兒，不會因頭蓋形狀矯正頭盔而妨礙其睡眠時的翻身。此外，不會因為幼兒睡眠時的翻身而導致頭蓋形狀矯正頭盔偏移，不會妨礙正確的矯正。

本發明之頭蓋形狀矯正頭盔的殼60，依據欲矯正之變形頭蓋的外形，藉由使用3D列印機的製造方法而成形殼。

這種方法所採用之樹脂的體積在「殼整體的體積」中的占比，當將殼整體的容積設為100%時，最好是95%~70%。當70%以下，所製作的網狀構造無法確保充分的強度，此外，當95%以上，就樹脂的使用量而言並無成本優勢，並且在殼形成網狀構造的場合中，不容易製作出網眼。在適合的樣態中，選擇性雷射燒結法，由於利用雷射光線使樹脂粉末形成燒結後成形並積層，因此在這樣的成形方法中，當平面形成時，樹脂分子因燒結時的熱收縮而形成定向等，容易產生強度的差異。在本發明中，藉由使殼形成網狀，而形成「細小的隆起緣的交叉單位平均地分散於全面」的狀態，因此可以更一致地保持「這種造形時的熱收縮所衍生的物理性質(physical property)」。

欲矯正之變形頭蓋的外形，其本身可藉由大眾所熟知的3D掃描模式而確定。此外，作為合適範例的選擇性雷射燒結法，本身是眾所皆知的造形方法，其詳細的說明在本案說明書中省略。在本發明中，亦可適當地變更前側殼的厚度與後側殼的厚度。舉例來說，藉由使「含有汗線較多之前額部分的前側殼」構成更薄，能效率地執行汗的擴散。

作為用來成形殼的合成樹脂材料，可列舉出如同聚醯胺(尼龍)、聚碳酸酯、聚酯、聚縮醛、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁烯、ABS樹脂、纖維素樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、氟樹脂之較為剛性的合成樹脂，但根據選擇性雷射燒結法的成形性、強度及硬度，聚醯胺較為合適，特別是聚醯胺12。所成形之殼60的蕭氏D硬度為70~85，其中又以75~80更佳。

實施例1 採用尼龍12的粉末，並利用粉末燒結積層造形機(日商ASPECT的商品名「RaFaEl」)，成形為如圖1及圖5所圖示之形態的殼。積層節距為0.1mm。殼的平均內徑約為150mm，全高約為150mm，除了材料厚度較厚之補強部以外的部位厚度為3.0mm，材料厚度較厚之補強部的橫剖面直徑為6.0mm。殼表面之開口的平均直徑約為90mm。殼的蕭氏D硬度為77，殼的總重量為63.0g。使如以上所述的殼，以直立狀態從150cm的高度自然落下至平坦的混凝土(concrete)製地板上後，對殼的狀態進行檢查，並未發現在殼產生裂痕(crack)之類的損傷。

實施例2 與實施例1相同，依據同一位嬰幼兒的頭蓋掃描資料，成形出圖5所圖示的殼、與專利文獻1所記載之形狀的殼。專利文獻1所示的頭盔，以和實施例1大致相同的條件製造。除了形成網狀構造這點之外，在以相同條件製造的場合中，專利文獻1所記載的頭盔，其殼成形所需的樹脂容量為103.298mm ³，圖5所圖示之頭盔的成形所需要的樹脂容量，為93.011mm ³。根據樹脂的使用量，藉由形成網狀構造，達成大約10%的輕量化。不僅如此，將這些殼以直立狀態從150cm的高度自然落下至平坦的混凝土製地板上後，對殼的狀態進行檢查，並未發現在殼產生裂痕之類的損傷。即使是經輕量化的頭盔，也能實現與傳統製品相同的強度。

10:頭蓋形狀矯正頭盔 20:連結肋 22:通氣孔 30:槽縫 40:頭頂開口部 50:周緣補強部 60:殼 70:連結構件 80:內側襯墊 31:前後結合部 61:網狀殼 62:通氣孔殼 311:凹結合部 312:凸結合部 611:前側殼 612:後側殼

[圖1]為顯示依據本發明所構成之頭蓋形狀矯正頭盔的圖。 [圖2]為顯示依據本發明所構成的頭蓋形狀矯正頭盔之結合用肋的圖。 [圖3]為顯示以結合構件將依據本發明所構成的頭蓋形狀矯正頭盔予以固定之狀態的圖。 [圖4]為顯示在依據本發明所構成的頭蓋形狀矯正頭盔中，殼部分為網狀構造之頭蓋形狀矯正頭盔的圖。 [圖5]為顯示在依據本發明所構成的頭蓋形狀矯正頭盔中，殼部分被分割成前側殼與後側殼之頭蓋形狀矯正頭盔的圖。 [圖6]為顯示在依據本發明所構成的頭蓋形狀矯正頭盔中，殼部分具有複數個通氣口之頭蓋形狀矯正頭盔的圖。 [圖7]為顯示在依據本發明所構成的頭蓋形狀矯正頭盔中，在具備「通氣孔兼任經補強的連結肋」的樣態中通氣口之放大圖的圖。

31:前後結合部

61:網狀殼

Claims

一種頭蓋形狀矯正頭盔，是具備合成樹脂製外側殼、與配置於前述殼的內面之發泡合成樹脂製內側襯墊的頭蓋形狀矯正頭盔，在前述殼之各自的側頭部，經強化的至少2個連結肋，配置在從側頭部的中央起對稱的位置，至少在其中一側之側頭部的中央，形成有槽縫。
如請求項1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔，其中前述連結肋，構成比殼的厚度更厚。
如請求項1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔，其中前述連結肋利用連結構件而結合。
如請求項1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔，其中前述槽縫設於兩側的側頭部。
如請求項1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔，其中藉由前述槽縫從兩側之側頭部的上緣延伸至下緣，而將前述殼分割成前側殼及後側殼。
如請求項1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔，其中前述殼為網狀構造。
如請求項1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔，其中在前述殼的外周緣構成：比殼的平均厚度，更增加了厚度的補強部。
如請求項1所記載的頭蓋形狀矯正頭盔，其中前述殼在整面具備複數個通氣口，配置在從側頭部的中央呈對稱位置的通氣口，是厚度比殼的平均厚度更厚的通氣孔。
一種頭蓋形狀矯正頭盔的製造方法，是請求項1至請求項7之其中任一項所記載的頭蓋形狀矯正頭盔的製造方法，其中依據從欲矯正之頭蓋的掃描資料導出的欲矯正之頭蓋的外形，藉由選擇性雷射燒結法成形該殼，接著將該襯墊配設於該殼的內面。