WO2018150626A1

WO2018150626A1 - ヘルメット

Info

Publication number: WO2018150626A1
Application number: PCT/JP2017/036418
Authority: WO
Inventors: 一策蓮井; 雄太蓮井
Original assignee: 株式会社クラフト
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2018-08-23
Also published as: JP2020063520A

Abstract

硬質素材で形成され外殻を構成するシェルを有するヘルメット（３０）であって、シェル（３）の外面の一部又は全面が、ダイラタント特性を有する柔軟素材で形成された保護部材（１）で覆われており、保護部材（１）は、使用者の脳震盪を防止すると共に、衝突相手に損傷を与えることを防止するためのものである。本発明によれば、保護部材（１）はシェル（３）の外面側を覆っているので、最初の衝撃に対し、吸収・消散効果の高いダイラタント特性を有する保護部材（１）で吸収・消散でき、ダイラタント特性による効果を効率的に発揮させることができる。

Description

ヘルメット

　本発明は、使用者の脳震盪を防止すると共に、衝突相手に損傷を与えることを防止するヘルメットに関する。

　軽度の外傷性脳損傷は、一般的には脳震盪として知られている。脳震盪は様々な現場、例えば建設現場、運動競技（特に接触するスポーツ）での練習や試合の場で頻繁に起こっている。スポーツ関連の脳震盪は、ＮＦＬ（National Football League）、ＮＣＡＡ（National Collegiate Athletic Association）のフットボールチーム及び全てのレベルでの参加者にとって、主要な関心事である。また、脳震盪はアイスホッケー、ラクロス、サイクリング、スキー及び野球などの他の活動に参加する人にとっても重大な関心事である。

　脳震盪は、元に戻る些細な脳障害と見られていたが、たとえ意識を失わなくても、脳震盪が繰り返されると、消耗性疾患の過程、例えば痴呆、神経変性疾患、パーキンソン病、慢性外傷性脳症又はボクサー認知症の一因となり、重篤な有害事象である。

　スポーツ選手の脳震盪の問題は、代表例として、ヘルメット同士が直接ぶつかり合うアメリカンフットボールにおいては大きな問題になっている。例えばＮＦＬにおいて、既に他界しているＮＦＬの選手の９６％が変性脳疾患である慢性外傷性脳症の兆候を示していたことが研究によって明らかになっている。また、２０１５年３月には２４歳のＮＦＬ有望選手が引退を決意したが、その理由は度重なる衝撃で頭部に悪影響が及ぶこと、すなわち脳震盪を恐れたためである。現在、アメリカのフットボール界においては、脳震盪が３回から４回あった時点で医師から引退勧告を受ける。

　競技は異なるがＭＬＢ（Major League Baseball）の日本選手である青木宣親選手が試合中、頭部に死球をうけ、長期間にわたって脳震盪の影響に苦しんだ。また、ＮＦＬ選手会が、ハーバードメディカルスクールに１億ドルの助成金を出して、選手の健康について１０年に亘るプロジェクトを立ち上げている。

　また、最新の米国映画でコンカッシォン(脳震盪)と言う映画が公開された。そのストーリーは、移住してきたアフリカ男性で検体・解剖医師が、ＮＦＬ選手の脳の断面から、それまで異常がないと言われてきたことに対して、戦いを挑むというものである。同映画中、６０Ｇの力で脳震盪等が起こるが、実際のプレー中には１００Ｇの力が加わっていると述べている、

　このような背景の下、ＮＦＬでは脳震盪問題の対策費及び訴訟費用として、１０億ドル以上を支出している。ＮＦＬのライン同士のぶつかりあいに最も近いスポーツとして、日本の国技である相撲が挙げられる。両者を比較した場合、大相撲の力士が頭から相手にぶつかる回数は、ＮＦＬの選手が中学高、高校、大学及びプロ生活において練習や試合で発生するヘルメット同士がぶつかる回数よりも圧倒的に多いと考えられる。しかし、大相撲の力士の脳震盪の問題は、ほとんど聞かれることがない。

　その理由としては、大相撲はヘルメットを着用する競技ではなく、競技者の人体同士が、ヘルメットのような硬質の構造物を介することなくぶつかり合う競技であるので、肉体的損傷が生じる場合はあっても、脳に与える影響は少ないと考えられる。仮に力士がヘルメットを着用して相撲を取った場合、ヘルメット同士がぶつかり合うため脳震盪の問題が生じることが予測される。

　すなわち、運動競技においては、脳震盪はヘルメットを着用する競技で発生し易く、その主原因はヘルメット同士がぶつかり合うことにあることが分かる。特許文献１には、シェル内の多層ライナーとして、外層・中間層・内層を備えたものが開示されている。特許文献２には、ヘルメットが有する耐貫通性能及び耐衝撃性能を備えるとともに、収納性や携帯性も向上させたものが開示されている。

　特許文献３には、利用者が望む軽量性を確保しつつ、衝撃吸収性を最大にするヘルメット設計をコンピューター用いて行うことが開示されている。特許文献４には、ヘルメット表面のみならず、ヘルメットの開放端も覆うことができ頭部の保護をより一層向上できるヘルメットカバーが開示されている。特許文献５には、ヘルメット本体に容易に着脱できる耐衝撃補強材を装着できる耐衝撃性ヘルメットが開示されている。

特開２０１６－５３９２５３号公報特開２０１４－２３１６５７号公報特開２０００－２４５８８８号公報特開２００６－０２８６６２号公報特開２００２－２６６１５０号公報

　従来のヘルメットは、一般に、外装又は外殻に硬質素材を使用したシェルと内装に軟質素材を使用したライナーとで構成されており、装着者の頭部に伝わる入射力を直線的に吸収する構造になっている。この構造は、主に表面的な頭部外傷防止を目的としたものであり、脳震盪防止を目的としたものではなかった。すなわち、従来のヘルメットは脳震盪を予防するのではなく、頭蓋骨の骨折などを予防するように設計されていた。このことは、特許文献１～５に開示されたヘルメットについても同様であり、前記各文献には、脳震盪を含む外傷性脳損傷防止を目的としたヘルメットは開示されていなかった。

　本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、使用者の脳震盪の防止及び衝突相手に損傷を与えることの防止に有利になるヘルメットを提供することを目的とする。

　前記目的を達成するために、本発明のヘルメットは、硬質素材で形成され外殻を構成するシェルを有するヘルメットであって、前記シェルの外面の一部又は全面が、ダイラタント特性を有する柔軟素材で形成された保護部材で覆われており、前記保護部材は、使用者の脳震盪を防止すると共に、衝突相手に損傷を与えることを防止するためのものであることを特徴とする。

　この構成によれば、保護部材はシェルの外面側を覆っているので、最初の衝撃に対し、吸収・消散効果の高いダイラタント特性を有する保護部材で吸収・消散でき、ダイラタント特性による効果を効率的に発揮させることができる。本発明に係るヘルメットによれば、保護部材の無いヘルメットに比べ、衝撃加速度が４割程度軽減されることが衝撃吸収性試験により確認されており、本発明に係るヘルメットは、使用者の脳震盪を防止し、かつ衝突相手に損傷を与えることを防止することができるヘルメットとして有用であり、特にアメリカンフットボール用ヘルメットとして有用である。

　前記本発明のヘルメットにおいては、下記の各構成とすることが好ましい。前記保護部材は、シート部と凸部とで段差構造を形成していることが好ましい。この構成によれば、凸部１ｂとシート部１ａとで２段階に衝撃が吸収されることに加えて、衝突時には、点状の衝突ではなく複数の凸部が衝突対象に当接するので、エネルギー吸収効率が高まることに加え、保護部材の衝突面の単位面積当たりの荷重が小さくなるので、衝撃吸収力が大きくなる。さらに、凸部を有していることにより、凸部が衝突した際に、凸部が傾き衝突面に対して横方向に変位し易くなり、この横方向への変位による衝撃吸収力も得られる。

　前記凸部は高さ又は幅の異なる凸部が混在していることが好ましい。この構成によれば、衝突対象との接触面積を大きくでき、衝撃吸収力をより高めることができる。

　前記保護部材は、硬度の異なる凸部が混在していることが好ましい。この構成によれば、衝撃の強度、角度及び種類に対応させた仕様にすることができる。

　前記保護部材を設けた部分の前記シェルに穴が形成されていることが好ましい。この構成によれば、衝撃吸収効果が高まるとともに、軽量化に有利になる。

　前記保護部材は、前記シェルの内面の一部又は全面を覆っており、前記シェルの外面を覆った前記保護部材と前記シェルの内面を覆った前記保護部材とが前記シェルに設けた穴を介して一体になっていることが好ましい。この構成によれば、シェルの内面側でも衝撃吸収効果が得られるとともに、外面側の保護部材のシェルからの剥離防止効果が得られる。

　前記ヘルメットは、フェイスガードを有するヘルメットであり、前記フェイスガードの一部又は全部が前記保護部材で覆われていることが好ましい。この構成によれば、ヘルメット同士が衝突し硬質のフェースガードが他方のヘルメットに衝突した際にも、保護部材同士が衝突するので、衝撃が緩和される。

　前記ヘルメットは、イャーフラップを有するヘルメットであり、前記イヤーフラップの一部又は全部が前記保護部材で覆われていることが好ましい。この構成によれば、イヤーフラップ部の衝撃が緩和されるので、特に野球用ヘルメットとして有用である。

　前記シェルの内側に、複数層のライナー層を設けており、前記複数層のライナー層間に、硬質素材で形成された第２のシェルが介在していることが好ましい。この構成によれば、シェルで遮断され分散され、続いてライナー層で吸収された衝撃が、再び第２のシェルで遮断され分散され、さらにライナー層で吸収されることになり、衝撃の遮断・分散とこれに続く衝撃の吸収が繰り返されるので、衝撃軽減効果が一層高まる。

　本発明の効果は前記のとおりであり、要約すれば、最初の衝撃に対し、ダイラタント特性を有する保護部材で吸収・消散でき、ダイラタント特性による効果を効率的に発揮させることができ、保護部材の無いヘルメットに比べ、衝撃加速度が４割程度軽減されることが衝撃吸収性試験により確認されており、本発明に係るヘルメットは、使用者の脳震盪を防止し、かつ衝突相手に損傷を与えることを防止することができるヘルメットとして有用である。

従来のアメリカンフットボール用ヘルメットの一例の外観斜視図。図１に示したアメリカンフットボール用ヘルメットの縦断面図。図１に示したアメリカンフットボール用ヘルメットを人の頭に装着した状態における要部に係る縦断面図。本発明の一実施形態に係るアメリカンフットボール用ヘルメットの外観斜視図。図４に示したアメリカンフットボール用ヘルメットの正面図。図５に示したアメリカンフットボール用ヘルメットの縦断面図。図５に示したアメリカンフットボール用ヘルメットを人の頭に装着した状態における要部に係る縦断面図。本発明の一実施形態に係るオートバイ用ヘルメットの外観斜視図。本発明の一実施形態に係る野球用ヘルメットの正面図。図８に示したオートバイ用ヘルメットの側面図。図８に示したオートバイ用ヘルメットの断面図。本発明の一実施形態に係る登山用ヘルメットの側面図。図１２に示した登山用ヘルメットの正面図。本発明の別の実施形態に係る登山用ヘルメットの側面図。図１４に示した登山用ヘルメットの正面図。本発明の一実施形態に係る作業用ヘルメットの外観斜視図。本発明の別の実施形態に係る保護部材の取付状態を示す断面図。比較例１に係るヘルメットを示す外観斜視図。実施例１に係るヘルメットを示す外観斜視図。実施例２に係るヘルメットを示す外観斜視図。実施例３に係るヘルメットを示す外観斜視図。実施例４に係るヘルメットを示す外観斜視図。試験１の試験結果を示した図。試験２の試験結果を示した図。試験３の試験結果を示した図。試験４の試験結果を示した図。試験５の試験結果を示した図。試験６の試験結果を示した図。試験７の試験結果を示した図。試験８の試験結果を示した図。試験９の試験結果を示した図。試験１０の試験結果を示した図。

　本発明は、ダイラタント特性を有する柔軟素材で形成された保護部材をヘルメットに取り付けて、使用者の脳震盪を防止すると共に、衝突相手に損傷を与えることを防止するようにしたものである。本発明について具体的に説明する前に、図１～３を参照しながら、従来のヘルメット構造について説明する。図１は従来のアメリカンフットボール用ヘルメットの一例の外観斜視図であり、図２は図１に示したアメリカンフットボール用ヘルメットの縦断面図であり、図３は図１に示したアメリカンフットボール用ヘルメットを人の頭に装着した状態における要部に係る縦断面図である。

　図１の外観図に示したように、アメリカンフットボール用ヘルメット１００は、硬質素材（例えばアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ＡＢＳ)）で形成され外殻を構成するシェル３にフェイスガード２０が取り付けられている。フェイスガード２０は、針金状又は細い円柱状の硬質素材（例えば針金鋼材）で形成されている。図２の断面図に示したように、ヘルメット本体部分は、外側から順に、シェル３、軟質ライナー４及び硬質ライナー５で３層に構成されている。このうち硬質ライナー５は、図２に示したように、ヘルメット本体部分の頂部から側部に向けて放射状に形成されている。

　図３の断面図では、人の頭骸骨６の内部も図示しており、頭６の内部は、外側から順に、硬膜層７、クモ膜層８及び軟膜層９で３層に構成されており、これらの層が脳１０を覆っている。

　図４～７は、本発明の一実施形態に係るアメリカンフットボール用ヘルメット３０を示している。図４は本実施形態に係るアメリカンフットボール用ヘルメット３０の外観斜視図であり、図５は図４に示したアメリカンフットボール用ヘルメット３０の正面図であり、図６は同ヘルメット３０の縦断面図であり、図７は同ヘルメット３０を人の頭に装着した状態における要部に係る縦断面図である。

　本実施形態に係るアメリカンフットボール用ヘルメット３０は、ヘルメット本体部分の構造は、図１～３に示した従来のアメリカンフットボール用ヘルメット１００のものと同様であるが、図６に示したように、シェル３の外面及びフェイスガード２０の上部２０ａが、ダイラタント特性を有する柔軟素材で形成された保護部材１で覆われている点が、従来のものと異なっている。

　図６において、シェル３に設けた保護部材１は、シート部１ａと凸部１ｂとが一体になった段差構造を形成している。図４～図６に示したように、保護部材１はシェル３（図６参照）の外面全体を覆っている。図６において、フェイスガード２０の上部２０ａも保護部材１で覆われており、この保護部材１は図５に示したように、フェイスガード２０の幅方向の全体を覆っている。

　本実施形態において、ダイラタント特性とは、衝撃時以外ではゲル状で、衝撃時には瞬時に粘性を増して固体状となり、休止状態で再び元のゲル状となる特性のことである。ダイラタント特性を有する保護部材１は、低速で力が加わった状態又は休止状態ではゲルで可撓性を有し、高速で力が加わると、すなわち衝撃が加わると瞬時に剛性が増して固体エラストマとして振る舞い、衝撃エネルギーを吸収する。保護部材１の一部に衝撃が加わった場合も、その衝撃が加わった部分のみならず、その衝撃力が伝達された部分も瞬時に剛性が増して固体エラストマとして振る舞い、衝撃エネルギーを吸収し消散させる。

　保護部材１は、通常、ダイラタント特性を示すポリマ組成分、潤滑剤及び充填剤を含むようにする。ダイラタント特性を示すポリマ組成分は、ポリポロシロキサン・キサンタンガム・カーゴム及びポリビニルアルコール四ホウ酸ナトリウムよりなる群から選択された１種以上のポリマである。これらのポリマ組成分、例えばポリポロシロキサンは、低速で力が印加されると容易に変形して、ポリマ組成物に接触する対象物外形に順応し、高速で力が加わると瞬時に粘性が増加して固体ポリマとなり衝撃エネルギーを吸収し、固体ポリマを休止状態にすると元のゲル状態に緩やかに復帰する。

　保護部材１を成形するための材料は、例えば英国のＤ３０ｌａｂ社が製造し市販している公知のＤ３０（登録商標）材を使用することができる。Ｄ３０（登録商標）材は、受ける衝撃の強さで分子の結束が変化する。強い衝撃を受けると瞬時に分子同士が結束して固体状となり、衝撃が吸収・消散されエネルギーの多くが熱に変換される。衝撃が無くなると分子の結束が解かれて元の柔軟な状態に戻る。

　保護部材１のシェル３への取り付けは、特に限定されないが、例えば接着剤による取り付けが挙げられる。より強固に固定するために、ねじやボルトを使用してもよく、これらと接着剤を併用してもよい。ねじやボルトの材質は、例えば強化プラスチックやダイラタント特性素材である。ねじやボルトの材質にダイラタント特性素材を使用した場合は、ねじやボルトの一部が突出しても、安全面で特別問題とならない。

　また、本実施形態のように、保護部材１がシート部１ａと凸部１ｂで段差構造を形成している構造では、シート部１ａからねじやボルトの一部が突出しても、突出部が段差内にあれば、安全面において特別不利にならない。凸部１ｂの無い構造であっても、ねじやボルトの突出した部分を、ダイラタント特性素材で覆えば安全面において、特別不利にならない。他方、シェル３の内側については、通常ライナー層（図６の軟質ライナー４及び硬質ライナー５を参照）を有するので、安全面で特別問題とならない。

　また、保護部材１は、後記のとおり優れた衝撃軽減効果を発揮するとともに、保護部材１自体が補強材の役割を果たす。このため、シェル３への取り付けに、ねじやボルトを使用した場合、シェル３に穴が増えシェル３の単品は強度面では不利になるが、ヘルメット全体としては、保護部材１を有することにより強度面で特別不利にならない。

　以下、保護部材１の有無の比較をしながら本実施形態の効果について説明する。保護部材１が無いヘルメット１００（図１～３参照）では、最初に衝撃を受ける部材は、シェル３であり、ここで衝撃が遮断され分散する。その後、衝撃は軟質ライナー４及び硬質ライナー５（図２参照）で構成される２層のライナー層に衝撃が伝わり、ここで衝撃が吸収され、吸収できない衝撃が頭蓋骨６に伝わり、脳が頭蓋骨６の中で揺れて衝撃の伝達が終了する。外部からの衝撃が大きいと、吸収できない衝撃も大きくなり、脳が頭蓋骨６の中で大きく揺れて衝撃の伝達が終了する。この現象が脳震盪と呼ばれている。

　これに対し、本実施形態に係るヘルメット３０は、シェル３の外面が凸部１ｂとシート部１ａの段差構造の保護部材１で覆われている（図６参照）。この構成では、最初に衝撃を受ける部材は保護部材１であり、最初に衝撃を受けると、保護部材１を構成する凸部１ｂで衝撃が吸収され消散し、続いて保護部材１を構成するシート部１ａに伝わり、ここでも衝撃が吸収され消散する。そして、保護部材１で吸収や消散されずに残った衝撃は、シェル３に伝わり、ここで遮断され分散される。その後、シェル３で遮断や分散されなかった衝撃は、軟質ライナー４及び硬質ライナー５（図６参照）で構成される２層のライナー層に伝わり、ここで衝撃が吸収され、吸収できない衝撃が頭蓋骨６に伝わり、脳が頭蓋骨６の中で揺れて衝撃の伝達が終了する。

　すなわち、保護部材１の有無による効果を比較した場合、最初に衝撃を受ける部材は、保護部材１が無いヘルメット１００では、シェル３であり、シェル３は衝撃を遮断し分散させるに留まるが、保護部材１を有するヘルメット３０では、保護部材１はダイラタント特性を有する柔軟部材であるため、衝撃を吸収し消散させることができ、頭蓋骨６に伝わる衝撃も小さくできるので、脳が頭蓋骨６の中で揺れる程度も小さくなり、脳震盪が起こりにくくなる。

　したがって、保護部材１が有る場合は無い場合に比べて、衝撃吸収の効果が高まり、特に最初の衝撃に対し、吸収・消散効果の高いダイラタント特性を有する保護部材１で吸収・消散できるので、ダイラタント特性による効果を効率的に発揮させることができ、前記のとおり脳震盪防止に有利になる。後記する衝撃試験結果によれば、本発明に係るヘルメットは優れた衝撃軽減効果を発揮する。すなわち本発明に係るヘルメットは、脳震盪を含む外傷性脳損傷を防止し、かつ衝突相手に損傷を与えることを防止できるヘルメットとして有用である。また、本発明に係るヘルメットは、優れた衝撃軽減効果により、頭部強打に起因する脊髄損傷の防止にも寄与することが推測される。

　特に、本実施形態においては、保護部材１は、凸部１ｂとシート部１ａとで段差構造を形成しているので、前記のとおり、凸部１ｂとシート部１ａとで２段階に衝撃が吸収される。これに加えて、衝突時には、点状の衝突ではなく複数の凸部１ｂが衝突対象に当接するので、エネルギー吸収効率が高まることに加え、保護部材１の衝突面の単位面積当たりの荷重が小さくなるので、衝撃吸収力が大きくなる。また、凸部１ｂを有していることにより、凸部１ｂが衝突した際に、凸部１ｂが傾き、衝突面に対して横方向に変位し易くなり、この横方向への変位による衝撃吸収力も得られる。

　凸部１ｂの大きさは同一でもよいが、異なっていてもよい。凸部１ｂの大きさを変えることにより、衝突対象との接触面積を大きくでき、衝撃吸収力をより高めることができる。図４、図５に示した例では、凸部１ｂの高さ及び幅（直径）の異なる大小２種類の凸部１ｂを設けている。凸部１ｂの高さは、凸部１ｂの大きさ、硬さ及び形状に応じて適宜決定すればよく、特に限定されないが、例えば２ｃｍ～４ｃｍとすればよい。前記の凸部１ｂの大きさに関する説明は、以下の実施形態においても同様である。

　また、保護部材１は本実施形態のように段差構造に限るものではなく、凸部１ｂを設けずシート部１ａだけで構成されたものであってもよい。この構成であっても、保護部材１は軟質素材であるため、衝突時の接触面積が広くなり、硬質部材に比べ衝撃吸収力が大きくなる。また、保護部材１を有するヘルメット同士が衝突した場合、柔軟部材である保護部材１の素材面がずれることによっても衝撃吸収効果が得られる。

　また、比較例に係るヘルメット１００のように、外表面がシェル３であると（図１、２参照）、衝突対象物に対しても甚大な外傷性障害を与える危険性があるが、本実施形態に係るヘルメット３０のように、シェル３の外面に保護部材１を設けており、かつ保護部材１で衝撃軽減効果を発揮する構成では、衝突対象物（人や動物）に外傷性障害を与えることを防止する効果も発揮する。

　また、保護部材１を構成するダイラタント特性を有する柔軟部材は、形状や硬さの変更の自由度が高いので、目的に応じた仕様決定が容易になる。例えば、硬度の異なる凸部を混在させることにより、衝撃の強度、角度及び種類に対応させた仕様にすることができる。

　さらに、本実施形態に係るヘルメット３０は、保護部材１はシェル３の外側に設けているので、ヘルメット３０の内側の容量は変わらない。このため、内側の容量確保のために、シェル３を大型化させる必要性は生じない。これに対して、特許文献２記載の可撓性多層ヘルメットは、シェル内のライナー部分は多層構造であるため、シェル内の容量が犠牲になり、容量確保の為にシェル自体を大きくする必要性が生じる。

　他方、アメリカンフットボールにおいては、ヘルメットへの衝撃の大半は、ヘルメット（フェースガードも含む。）同士が衝突することによる衝撃である。試合中は、全速力で疾走する選手のヘルメット同士が衝突するところ、保護部材１のない従来のヘルメット１００（図１、２参照）では、硬質のシェル３同士が直接衝突するので、双方のヘルメット１００に強い衝撃が加わる。硬質のフェースガード２０が他方のヘルメット１００に衝突した場合も同様である。

　これに対し、本実施形態に係るヘルメット３０（図４～６参照）は、ダイラタント特性を有する柔軟素材で形成された保護部材１が、シェル３の外面だけでなく、フェイスガード２０の一部も覆っているので、ヘルメット３０同士が衝突し硬質のフェースガード２０が他方のヘルメット３０に衝突した際にも、保護部材１が同士が衝突するので、衝撃が緩和される。

　前記実施形態に係るヘルメットは、アメリカンフットボール用のヘルメット３０の例で説明したが、適宜変更することにより、他のスポーツや作業等に用いるヘルメットとしても使用可能である。図８はオートバイ用ヘルメット３１を示した斜視図である。本実施形態においては、シェル３の外側に、帯状の保護部材１を複数列に配列している。凸部１ｂの高さは適宜決定すればよく、空気抵抗を考慮に入れて、前列から徐々に高くするのが好ましい。

　図８の実施形態のように、保護部材１をオートバイ用のヘルメットに設けた場合には、事故が発生した際には、ヘルメット着用者が保護されることに留まらず、保護部材１による衝撃吸収効果により、ヘルメット着用者が通行人に衝突したとしても、当該通行人への外傷性障害を緩和させる効果も得られる。

　図９～図１１は、野球用ヘルメット３２を示しており、図９は正面図、図１０は側面図、図１１は断面図である。本実施形態においては、イヤーフラップ部１５についても保護部材１で覆われている。庇部１４には重量増を抑えるため、保護部材１は設けていない。

　図１２及び図１３は登山用ヘルメット３３を示しており、図１２は側面図、図１３は正面図である。本実施形態においては、保護部材１は登山用ヘルメット３３の頂部を中心に設けている。これは、重量増を抑えることと、登山におけるヘルメットの主目的は、頭上からの落下物に対する保護であることによるものである。

　図１４及び図１５は別の例に係る登山用ヘルメット３４を示している。図１４は側面図、図１５は正面図である。図１２及び図１３に示した登山用ヘルメット３３は保護部材１が前後方向に配置されているのに対し、図１４及び図１５に示した登山用ヘルメット３４は、保護部材１が左右方向に配置されている。

　図１２～図１５の実施形態のように、保護部材１を登山用のヘルメットに設けた場合には、落下物がヘルメットに衝突した際には保護部材１による衝撃吸収効果により、落下物の勢いが失われ二次災害が起こり難いという効果も得られる。

　図１６は、作業用ヘルメット３５を示している。登山用ヘルメット３３、３４と同様に、保護部材１は作業用ヘルメット３５の頂部を中心に設けている。その理由は登山用ヘルメット３３、３４の場合と同じであり、重量増を抑えることと、作業用ヘルメットの主目的は、頭上からの落下物に対する保護であることによるものである。

　保護部材１を登山用のヘルメット３３、３４に設けた場合や、作業用のヘルメット３５に設けた場合は、ヘルメット着用者が保護されるに留まらず、落下物がヘルメットに衝突した際には保護部材１による衝撃吸収効果により、落下物の勢いが失われ二次災害が起こり難いという効果も得られる。

　図１７は、本発明の別の実施形態に係る保護部材１の取付状態を示す断面図である。前記実施形態では、保護部材１は、シェル３の外面のみに設けているが、シェル３の内面にも設けてもよい。図１７においては、保護部材１を構成するシート部１ａがシェル３の外面を覆い、保護部材１を構成するシート部１ｃがシェル３の内面を覆い、外面のシート部１ａと内面のシート部１ｃとが、シェルに設けた穴１１を介して一体になっている。この構成によれば、シェル３の内面側でも衝撃吸収効果が得られるとともに、外面側の保護部材１のシェル３からの剥離防止効果が得られる。

　以下、本発明に係る実施例についての試験結果を参照しながら説明する。試験は比較例１（保護部材１の無いヘルメット）と実施例１～４（保護部材１の有るヘルメット）に係る試料について行った。各試料の仕様を下記表１に示す。

　図１８に比較例１に係るヘルメット１０１を示しており、比較例１は保護部材の無いヘルメットであり、実施例１～４はこの同一仕様のヘルメットに保護部材の追加や加工を行ったものである。図１９に実施例１に係るヘルメット４０を示しており、実施例１は頭部に保護部材１を貼り付けた仕様である。保護部材１の材料は、実施例１～４について共通しており、ダイラタント特性を有する部材であり、英国のＤ３０ｌａｂ社が製造し市販しているＤ３０（登録商標）材を使用した。図２０に実施例２に係るヘルメット４１を示しており、実施例２はイヤーフラップ部（シェル３と同じ材質）に保護部材１を貼り付けた仕様である。

　図２１に実施例３に係るヘルメット４２を示しており、実施例３は実施例１（図１９参照）と同様に、頭部に保護部材１を貼り付けた仕様である。実施例３は保護部材１の貼付位置におけるシェル３に大きな穴２５を設けている点が実施例１と異なっている。図２２に実施例４に係るヘルメット４３を示しており、実施例４も実施例１（図１９参照）と同様に、頭部に保護部材１を貼り付けた仕様である。実施例４は保護部材１の貼付位置におけるシェル３に小さな穴２６を複数設けている点が実施例１と異なっている。

　試験は、一般財団法人日本車輛検査協会東京検査所に委託した。試験内容は、ＣＰＳＡ０００５：２０１６認定基準による衝撃吸収性試験であり、試料であるヘルメットに硬式野球ボール又は軟式野球ボールを衝突させ、衝突加速度を計測した。主な試験機器として、野球用ヘルメット衝撃吸収性試験装置、１０ｋＨｚフィルター、投球機を用いた。試験１及び試験２の試験条件を下記表２に示す。

　表２中、処理温度とは前処理における温度であり、試験直前における試料近傍の雰囲気温度のことである（以下同じ。）。試験１、２においては処理温度は常温である。図２３に試験１（比較例１）の試験結果を示しており、図２４に試験２（実施例１）の試験結果を示している。同試験結果に基づいて、比較例１と実施例１の衝撃加速度（最大値）を比較した結果を下記表３に示す。

　表３中、衝撃加速度換算値とは、比較例１と実施例１とで球速が異なることから、衝撃加速度実測値を同一球速に換算した値のことである（以下同じ）。表３の結果によれば、実施例１は比較例１に比べ、衝撃加速度が４割程度軽減されていることが分かる。

　試験３、４は比較例１と実施例２との比較試験であり、試験１、２ではボールの打撃点が頭部であったのに対し、試験３、４ではイヤーフラップ部１５である。試験３、４においても処理温度は常温である。試験３及び試験４の試験条件を下記表４に示す。

　図２５に試験３（比較例１）の試験結果を示しており、図２６に試験４（実施例２）の試験結果を示している。同試験結果に基づいて、比較例１と実施例２の衝撃加速度（最大値）を比較した結果を下記表５に示す。

　表５の結果によれば、実施例１と同様に、実施例２は比較例１に比べ、衝撃加速度が４割近く軽減されていることが分かる。

　試験１～４では処理温度が常温であったのに対し、以下の試験５～８は処理温度が高温である。試験５及び試験６は処理温度を除き、それぞれ試験１、試験２と同じ試験条件であり、詳細を下記表６に示す。

　図２７に試験５（比較例１）の試験結果を示しており、図２８に試験６（実施例１）の試験結果を示している。同試験結果に基づいて、比較例１と実施例１の衝撃加速度（最大値）を比較した結果を下記表７に示す。

　表７の結果によれば、実施例１は比較例１に比べ、衝撃加速度が３割程度軽減されていることが分かる。

　試験７、８は比較例１と実施例２との比較試験であり、試験５、６ではボールの打撃点が頭部であったのに対し、試験７、８ではイヤーフラップ部１５である。試験７及び試験８の試験条件を下記表８に示す。

　図２９に試験７（比較例１）の試験結果を示しており、図３０に試験８（実施例２）の試験結果を示している。同試験結果に基づいて、比較例１と実施例２の衝撃加速度（最大値）を比較した結果を下記表９に示す。

　表９の結果によれば、実施例２は比較例１に比べ、衝撃加速度が３割５分軽減されていることが分かる。

　試験１～８の試験結果によれば、保護部材１のある実施例１及び２は、処理温度が常温において、打撃点が頭部及びイヤーフラップ部のいずれにおいても衝撃加速度が４割程度軽減され、処理温度が高温においても、打撃点が頭部及びイヤーフラップ部のいずれにおいても３割～３割５分程度衝撃加速度が軽減されることが分かった。より詳細に見れば、処理温度が常温及び高温のいずれにおいても、打撃点がイヤーフラップ部の方が、打撃点が頭部よりも、衝撃加速度が軽減される程度が高いことが分かった。

　試験１～８に用いたボールが硬式野球ボールであるのに対し、試験９～１０では軟式野球ボールを用いた。試験９、１０は実施例３及び実施例４の試験であり、試験９及び試験１０の試験条件を下記表１０に示す。

　図３１に試験９（実施例３）の試験結果を示しており、図３２に試験１０（実施例４）の試験結果を示している。下記表１１に、同試験結果における実施例３及び実施例４の結果を示し、あわせて、比較のための試験１において、保護部材無しのヘルメットに硬式野球ボールを衝突させた比較例１の表３の試験結果を示している。

　表１１の結果によれば、実施例３、４における球速は、比較例１における球速よりも少し低いことを考慮しても、軟式野球ボールを衝突させた実施例３、４は、硬式野球ボールを衝突させた比較例１に比べ、衝撃加速度が大幅に低減されることが分かる。このことにより、保護部材１を貼り付けたヘルメットは、アメリカンフットボール用のヘルメットとして有用であることが理解できる。すなわち、保護部材１を貼り付けたヘルメットに、軟式野球ボールを衝突させることは、保護部材１を貼り付けたヘルメット同士を衝突させる状況に近似しており、アメリカンフットボールの対戦中の両チームの選手が保護部材１を貼り付けたヘルメットを装着すれば、ヘルメット同士がぶつかり合うとき衝撃が大幅に緩和されることになる。

　また、保護部材１の貼付位置におけるシェル３に小さな穴２６を複数設けた実施例４に比べ、保護部材１の貼付位置におけるシェル３に大きな穴２５を設けた実施例３の方が衝撃加速度が小さく、保護部材１の貼付位置におけるシェル３に穴を設けることは、衝撃加速度の軽減に寄与することが分かる。

　ここで、表１１中、保護部材無しのヘルメットに硬式野球ボールを衝突させた比較例１の衝撃加速度１７３５（ｍ／s^２）を、重力加速度９．８（ｍ／s^２）で除して衝撃値Ｇに換算すると１７７Ｇとなる。この値は、アメリカンフットボールのプレー中に加わると言われている１００Ｇを大きく上回る強い衝撃である。

　これに対して、表１１中、保護部材有りのヘルメットに軟式野球ボールを衝突させた実施例３の衝撃加速度３５７（ｍ／s^２）を、重力加速度９．８（ｍ／s^２）で除して衝撃値Ｇに換算すると３６．４Ｇとなる。同様に、実施例４の衝撃加速度４７９（ｍ／s^２）を衝撃値Ｇに換算すると４８．９Ｇとなる。これらの衝撃値は、比較例１の１１７Ｇの３割以下であり、かつアメリカンフットボールのプレー中に加わると言われている１００Ｇを大きく下回っており、脳震盪が起こると言われている６０Ｇも下回っている。

　また、保護部材無しのヘルメットに硬式野球ボールを衝突させることは、保護部材無しのヘルメット同士を衝突させる状況に近似しており、保護部材１を貼り付けたヘルメットに、軟式野球ボールを衝突させることは、前記のとおり、保護部材１を貼り付けたヘルメット同士を衝突させる状況に近似している。他方、表１１中、実施例３、４の球速は、比較例１の球速とほぼ同程度でありながら、衝撃値は比較例１の３割以下となることから、アメリカンフットボールの対戦中の両チームの選手が保護部材無しのヘルメットを装着したときの衝撃値が１００Ｇであれば、このヘルメットに保護部材１を貼り付けたヘルメットに交換すれば、衝撃値は脳震盪が起こると言われている６０Ｇを大きく下回る３０Ｇ以下になり得ることが推測される。

　さらに、実施例３、４は、図２１及び図２２のとおり、保護部材１は凸部の無いシート状であるが、図４～図６に示した実施形態では、凸部１ｂとシート部１ａとで段差構造を形成している。前記のとおり、凸部１ｂを有することにより、２段階の衝撃吸収効果、単位面積当たりの荷重が小さくなることによる衝撃吸収効果、衝突時の横方向への変位による衝撃吸収効果が得られる。このため、実施例３、４に代えて、図４～図６に示したヘルメットをアメリカンフットボールの対戦中の両チームの選手が装着した際には、衝撃値は一段と低下し、３０Ｇをさらに下回る衝撃値になることが推測され、脳震盪の防止及び衝突相手に損傷を与えることの防止に一層有利になる。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、前記各実施形態は一例であり、適宜変更したものであってもよい。例えば、図４～６に示したヘルメットは、シェル３の外面の全面が保護部材１で覆われているが、一部が保護部材１で覆われたものであってもよい。また、同ヘルメットは、フェイスガード２０の一部が保護部材１で覆われているが、全部が保護部材１で覆われたものであってもよい。また、保護部材１の段差構造は２段以上であってもよい。さらに、保護部材１の凸部１ｂを空洞化してもよく、この場合は軽量化を図ることができる。

　また、図６の構成では、シェル３の内側に軟質ライナー４及び硬質ライナー５で２層のライナー層が形成されている。前記のとおり、硬質素材のシェル３は衝撃を遮断し分散させる効果があり、２層のライナー層はそれぞれ衝撃を吸収する効果がある。他方、ライナー層にはシェル３のような衝撃を遮断し分散させる効果は乏しいため、２層のライナー層の間に硬質素材の第２のシェルを介在させてもよい。この構成によれば、シェル３で遮断され分散され、続いて軟質ライナー４で吸収された衝撃が、再び２層ライナー層間に介在した硬質素材の第２のシェルで遮断され分散され、さらに硬質ライナー４で吸収されることになる。すなわち、衝撃の遮断・分散とこれに続く衝撃の吸収が繰り返されるので、衝撃軽減効果が一層高まる。前記実施形態では、ライナー層は２層であるが１層でもよく３層以上でもよく、硬質素材の第２のシェルを介在させる場合はライナー層は２層以上であればよい。

　第２のシェルの厚みは、第１のシェルであるシェル３と同様にしてもよいが、適宜変更してもよい。例えば第２のシェルをシェル３よりも薄くすることにより、軽量化や生産性の向上（加工容易）を図ることができる。また、第２のシェルをを薄くすることにより、第２のシェルが振動し易くなり、この振動によりライナー層の振動吸収効果が一層高まることが期待できる。さらに、第２のシェルに多数の穴を形成することにより、汗や水分を外に逃がすことができる。

　また、本発明に係るヘルメットの効果について、主にアメリカンフットボールに用いた場合の例で説明したが、ヘルメット同士が衝突し合う競技、例えばアイスホッケー又はラクロスにおいても本発明に係るヘルメットは有用である。

　１　保護部材
　１ａ　シート部
　１ｂ　凸部
　３　シェル
　１５　イヤーフラップ
　２０　フェイスガード
　１１，２５，２６　シェルに設けた穴
　３０　アメリカンフットボール用ヘルメット
　３１　オートバイ用ヘルメット
　３２　野球用ヘルメット
　３３，３４　登山用ヘルメット
　３５　作業用ヘルメット

Claims

　硬質素材で形成され外殻を構成するシェルを有するヘルメットであって、
　前記シェルの外面の一部又は全面が、ダイラタント特性を有する柔軟素材で形成された保護部材で覆われており、
　前記保護部材は、使用者の脳震盪を防止すると共に、衝突相手に損傷を与えることを防止するためのものであることを特徴とするヘルメット。
　前記保護部材は、シート部と凸部とで段差構造を形成している請求項１に記載のヘルメット。
　前記凸部は高さ又は幅の異なる凸部が混在している請求項１に記載のヘルメット。
　前記保護部材は、硬度の異なる凸部が混在している請求項１に記載のヘルメット。
　前記保護部材を設けた部分の前記シェルに穴が形成されている請求項１に記載のヘルメット。
　前記保護部材は、前記シェルの内面の一部又は全面を覆っており、前記シェルの外面を覆った前記保護部材と前記シェルの内面を覆った前記保護部材とが前記シェルに設けた穴を介して一体になっている請求項１に記載のヘルメット。
　前記ヘルメットは、フェイスガードを有するヘルメットであり、前記フェイスガードの一部又は全部が前記保護部材で覆われている請求項１に記載のヘルメット。
　前記ヘルメットは、イヤーフラップを有するヘルメットであり、前記イヤーフラップの一部又は全部が前記保護部材で覆われている請求項１に記載のヘルメット。
　前記シェルの内側に、複数層のライナー層を設けており、前記複数層のライナー層間に、硬質素材で形成された第２のシェルが介在している請求項１に記載のヘルメット。