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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-12
(45)【発行日】2024-06-20
(54)【発明の名称】緩衝材
(51)【国際特許分類】
E04F 15/18 20060101AFI20240613BHJP
E04F 15/10 20060101ALI20240613BHJP
G01N 3/303 20060101ALI20240613BHJP
【ＦＩ】
E04F15/18 602E
E04F15/10 101
G01N3/303 D
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020089112
(22)【出願日】2020-05-21
(65)【公開番号】P2021183771
(43)【公開日】2021-12-02
【審査請求日】2023-04-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】304023994
【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(72)【発明者】
【氏名】佐野 麻美子
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 安海
(72)【発明者】
【氏名】福岡 達也
【審査官】吉村 庄太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０７１２２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０６０２３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１４７５３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２８８６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｆ １５／１８
Ｅ０４Ｆ １５／１０
Ｇ０１Ｎ ３／３０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
床材と同一材料の評価材上に衝撃付与体を落下させることにより、前記床材上で人が転倒したときの前記人の大腿骨に加わる衝撃荷重を模擬的に測定する際に、前記評価材と前記衝撃付与体との間に配設される緩衝材であって、超軟質造形用ウレタン樹脂からなり、
２５℃における測定周波数１Ｈｚでの複素弾性率Ｅ ＊ が０．０５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下であると共に動的粘弾性ｔａｎδが０．１以上０．７以下であり、
５Ｊ以上５０Ｊ以下の衝撃エネルギーを加えられたときに生じる衝撃荷重を３回繰り返し求めて得られる標準偏差が１００．０以下となるものである
ことを特徴とする緩衝材。
【請求項2】
アスカーＣ硬度が０超１６未満であることを特徴とする請求項１に記載の緩衝材。
【請求項3】
厚さが１２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の緩衝材。
【請求項4】
３．５ｋｇ以上６．０ｋｇ以下の質量の前記衝撃付与体を０．３ｍ以上０．７ｍ以下の高さから落下されたときに生じる衝撃荷重が３５００Ｎ以上１００００Ｎ以下となるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、衝撃を緩和する緩衝材に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第３６００７２６号公報
【文献】特許第５２４４９２７号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】西尾康宏 等, 実験力学, 第16巻, 第4号, 第307-314頁, 2016年
【文献】S. N. Robinovitch et al., Journal of Biomechanical Engineering, vol.113, pp.366-374, Nov. 1991
【文献】“Reducing hip fracture risk during sideways falls : Evidence in young adults of the protective effects of impact to the hands and stepping”, Journal of Biomechanics, vol.40, pp.2612-2618, 2007
【文献】M. Masuzawa et al., “Engineering Aspects of Human Skull Fracture”, Neurologia medico-chirurgica, vol.11, pp.46-65, 1971
【文献】Amy C. Courtney et al., The Journal of Bone and Joint Surgery, vol.77-A, No.3, pp.387-395, Mar. 1995
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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「ＪＩＳ Ａ ６５１９」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ている。この試験は、床材と同一材料の評価材の上に頭皮や頭骨の硬度に相当するゴム板（ショアＡ硬度３７）を緩衝材として載せて、緩衝材を介して評価材に衝撃を加えることにより、「Ｇ値」を求めている。
【0007】
このようにして行われている上述した試験は、頭部障害評価を転用していることから、大腿骨骨折に対するリスクを高精度で評価できると言い難いものであった。そのため、床材上で使用者が転倒したときに使用者の大腿骨に加わる衝撃荷重の模擬的な測定を高精度に実施できるようにすることが強く求められていた。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前述した課題を解決するための本発明は、床材と同一材料の評価材上に衝撃付与体を落下させることにより、前記床材上で人が転倒したときの前記人の大腿骨に加わる衝撃荷重を模擬的に測定する際に、前記評価材と前記衝撃付与体との間に配設される緩衝材であって、超軟質造形用ウレタン樹脂からなり、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの複素弾性率Ｅ
＊
が０．０５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下であると共に動的粘弾性ｔａｎδが０．１以上０．７以下であり、５Ｊ以上５０Ｊ以下の衝撃エネルギーを加えられたときに生じる衝撃荷重を３回繰り返し求めて得られる標準偏差が１００．０以下となるものであることを特徴とする緩衝材である。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係る緩衝材によれば、超軟質造形用ウレタン樹脂からなるので、床材上で使用者が転倒したときに使用者の大腿骨に加わる衝撃荷重の模擬的な測定を高精度に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る緩衝材を使用する床材衝撃荷重測定装置の主な実施形態の概略構成図である。
【図2】本発明に係る緩衝材を使用する床材衝撃荷重測定装置の他の実施形態の概略構成図である。
【図3】本発明に係る緩衝材を使用する床材衝撃荷重測定装置の更なる他の実施形態の概略構成図である。
【図4】本発明に係る緩衝材を使用する床材衝撃荷重測定装置の更に他の実施形態の概略構成図である。
【図5】本発明に係る緩衝材を使用する床材衝撃荷重測定装置の衝撃付与体の他の実施形態の概略構成図である。
【図6】本発明に係る緩衝材を使用する床材衝撃荷重測定装置の衝撃付与体の更なる他の実施形態の概略構成図である。
【図7】本発明に係る緩衝材の実施形態における厚さごとの衝撃エネルギーと衝撃荷重との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明に係る緩衝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。
【0012】
〈主な実施形態〉
本発明に係る緩衝材の主な実施形態を図１に基づいて説明する。
本発明に係る緩衝材の主な実施形態を図１に基づいて説明する。
【0013】
まず、本発明に係る緩衝材を使用する本実施形態に係る床材衝撃荷重測定装置を図１に基づいて説明する。
【0014】
図１に示すように、衝撃荷重測定装置２は、床ＦＬに設置されたコンクリートやステンレス等のような剛直な材料からなる測定台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、床材と同一材料からなる評価材９がロードセル８上に載置されると共に、本実施形態に係る緩衝材１０が評価材９上に載置される。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。
【0015】
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。
【0016】
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、評価材９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。
【0017】
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。
【0018】
そして、本実施形態に係る緩衝材１０は、評価材９上に錘１１を落下させることにより、床材上で人が転倒したときの人の大腿骨に加わる衝撃荷重を模擬的に測定する際に、評価材９上に載せて使用するものであって、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）等）からなっており、人体軟組織を模した材料となっている。
【0019】
ところで、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や豚等の動物軟組織を使用するケースが多い。
【0020】
しかしながら、これらの材料は、衝撃荷重測定装置２での測定にあたって適用できる条件域が狭く、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、豚等の動物軟組織は、人体軟組織に近似した挙動をするものの、個体差や鮮度の影響が大きく、材料としてのバラつきが大きくなってしまうため、再現性のある安定した測定を行うことが困難である。
【0021】
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、衝撃荷重測定装置２での測定にあたって適用できる条件域が広く、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、非常に好適なものとなる。
【0022】
また、緩衝材１０の材料は、大腿骨転子部周辺（臀部）の人体軟組織の硬さや弾性等を勘案して、アスカーＣ硬度（日本工業規格「ＪＩＳ Ｋ ７３１２」に準拠）が０超１６未満（好適には５以上１０以下）であり、２５℃における測定周波数１Ｈｚでの複素弾性率Ｅ＊が０．０５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下（好適には０．１ＭＰａ以上０．６ＭＰａ以下）であると共に動的粘弾性ｔａｎδ（前記非特許文献１に準拠）が０．１以上０．７以下（好適には０．２以上０．５以下）であると非常に好ましい。
【0023】
さらに、緩衝材１０は、高齢者（６５歳以上）の大腿骨転子部周辺（臀部）の人体軟組織の厚さを勘案して、厚さが１２ｍｍ以上５０ｍｍ以下（好適には１２ｍｍ以上３５ｍｍ以下）であると非常に好ましい。
【0024】
続いて、上述した衝撃荷重測定装置２を使用した衝撃荷重Ｆ及び変位量Ｄの測定方法を説明する。
【0025】
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（０．３ｍ≦Ｓｈ≦０．７ｍ）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と合わせて質量Ｓｗ：３．５ｋｇ≦Ｓｗ≦６．０ｋｇ）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（１２ｍｍ≦Ｋａ≦５０ｍｍ），硬さ（アスカーＣ硬度）Ｋｂ（０＜Ｋｂ＜１６）の緩衝材１０を載置する。
【0026】
なお、錘１１（衝撃付与体）の落下高さＳｈは、人の転倒速度（約２．５～３．５ｍ／ｓ程度：前記非特許文献３参照）に基づいて、その範囲が設定される値である。また、加速度計１８と合わせた錘１１の質量、すなわち、衝撃付与体の質量Ｓｗは、衝撃荷重Ｆｓの基準値（例えば６５００Ｎ）及び上記落下高さＳｈに基づいて、その範囲が設定される値である。
【0027】
次に、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、基準となる衝撃荷重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質量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。
【0028】
そして、前記衝撃荷重Ｆｓが３５００Ｎ以上１００００Ｎ以下（好適には５０００Ｎ以上８０００Ｎ以下）となる基準値（例えば６５００Ｎ）になると共に前記衝撃エネルギーＳＥが５Ｊ以上５０Ｊ以下（好適には１０Ｊ以上４０Ｊ以下）となる基準値（例えば２８．４Ｊ）になった場合には、錘１１の落下高さＳｈや質量Ｓｗ，緩衝材１０の厚さＫａや硬さＫｂ等の条件をそのままの状態で設定する。
【0029】
他方、前記衝撃荷重Ｆｓや前記衝撃エネルギーＳＥが前記基準値とならない場合には、前記衝撃荷重Ｆｓや前記衝撃エネルギーＳＥが前記基準値となるように前記条件を上述した範囲内で適宜調整することにより、衝撃荷重測定装置２の前記衝撃荷重Ｆｓや前記衝撃エネルギーＳＥを前記基準値に設定する。
【0030】
ここで、前記衝撃荷重Ｆｓは、立位から転倒したときに人の大腿骨転子部に人体軟組織を介して加わる衝撃力が、筋弛緩状態で約５６００Ｎ程度、緊張状態で約８６００Ｎ程度であることから（前記非特許文献２参照）、その範囲が３５００Ｎ以上１００００Ｎ以下（好適には５０００Ｎ以上８０００Ｎ以下）に設定される値である。
【0031】
つまり、緩衝材１０は、３．５ｋｇ以上６．０ｋｇ以下の質量Ｓｗの前記衝撃付与体を０．３ｍ以上０．７ｍ以下の高さＳｈから落下されたときに生じる前記衝撃荷重Ｆｓが３５００Ｎ以上１００００Ｎ以下の範囲となるように緩衝するものなのである。
【0032】
なお、前記衝撃エネルギーＳＥは、前記衝撃荷重Ｆｓの値及び緩衝材１０の上述した条件等によって予め算出することができ、その範囲が５Ｊ以上５０Ｊ以下（好適には１０Ｊ以上４０Ｊ以下）に設定される値である。
【0033】
このようにして衝撃荷重測定装置２の前記衝撃荷重Ｆｓ及び前記衝撃エネルギーＳＥを上記基準値に設定したら、ロードセル８と緩衝材１０との間に評価材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上に落下させる。
【0034】
これにより、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、模擬による衝撃荷重Ｆを求める。また、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と評価材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、評価材９の変位量（変形量）Ｄを算出する。そして、前記衝撃荷重Ｆ及び前記変位量（変形量）Ｄに基づいて、床材の性能を評価する。
【0035】
このような本実施形態に係る緩衝材１０においては、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、衝撃荷重測定装置２での測定にあたって適用できる条件域が広く、様々な条件に基づく転倒による衝撃荷重の測定に優れた汎用性を発現することができる。
【0036】
したがって、本実施形態に係る緩衝材１０によれば、床材上で使用者が転倒したときに使用者の大腿骨に加わる衝撃荷重の模擬的な測定を高精度に実施することができる。
【0037】
また、５Ｊ以上５０Ｊ以下の衝撃エネルギーＳＥを加えられたときに生じる衝撃荷重Ｆを３回繰り返し求めて得られる標準偏差が１００．０以下となるものであると、底付（衝撃荷重により潰れて緩衝効果がなくなる現象）や破損等を生じ難くすることができるので、繰り返し使用することができ、非常に好ましくなる。
【0038】
〈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１に示したような衝撃荷重測定装置２に緩衝材１０を使用して模擬による衝撃荷重Ｆ等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２～４に示すような衝撃荷重測定装置に緩衝材１０を使用して衝撃荷重Ｆを測定することも可能である。
《衝撃荷重測定装置》
なお、前述した実施形態においては、図１に示したような衝撃荷重測定装置２に緩衝材１０を使用して模擬による衝撃荷重Ｆ等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２～４に示すような衝撃荷重測定装置に緩衝材１０を使用して衝撃荷重Ｆを測定することも可能である。
【0039】
具体的には、図２に示されている衝撃荷重測定装置３０は、測定台５上に評価材９が載置され、評価材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を合わせて質量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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
また、図３に示されている衝撃荷重測定装置３１は、測定台５上に評価材９が載置され、評価材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。
【0043】
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。
【0044】
また、図４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。
【0045】
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。
【0046】
《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、本発明はこれに限らない。
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、本発明はこれに限らない。
【0047】
他の実施形態として、例えば、図５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。
【0048】
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ない。他の実施形態として、例えば、図６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。
【0049】
《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、本発明はこれに限らない。他の実施形態として、例えば、ロードセル８に代えて、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。
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、本発明はこれに限らない。他の実施形態として、例えば、ロードセル８に代えて、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。
【実施例】
【0050】
本発明に係る緩衝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。
【0051】
［実施例１］
〈試験体及び比較体〉
下記の表１に示す緩衝材の試験体１１及び比較体１１～１３を用意した。
〈試験体及び比較体〉
下記の表１に示す緩衝材の試験体１１及び比較体１１～１３を用意した。
【0052】
【表1】
【0053】
ただし、試験体１１の超軟質造形用ウレタン樹脂には、株式会社エクシール製「人肌のゲル」（商品名）を用いた。比較体１１には、科学捜査における骨折評価に使用されるセルスポンジを用いた。比較体１２には、頭蓋骨骨折の骨折リスク評価に使用される発泡スチロールを用いた（前記非特許文献４参照）。比較体１３には、日本工業規格「ＪＩＳ Ａ ６５１９」の「床の硬さ試験」にて疑似頭皮として緩衝材に使用されるゴム板を用いた。
【0054】
〈試験内容〉
上記試験体１１及び上記比較体１１～１３におけるアスカーＣ硬度，動的粘弾性ｔａｎδ，複素弾性率Ｅ＊をそれぞれ求めた。なお、アスカーＣ硬度は、株式会社テクロック製のデュロメータ「ＧＳ－７０１Ｎ」（型番）を使用して測定した。また、動的粘弾性ｔａｎδ，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。
上記試験体１１及び上記比較体１１～１３におけるアスカーＣ硬度，動的粘弾性ｔａｎδ，複素弾性率Ｅ＊をそれぞれ求めた。なお、アスカーＣ硬度は、株式会社テクロック製のデュロメータ「ＧＳ－７０１Ｎ」（型番）を使用して測定した。また、動的粘弾性ｔａｎδ，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。
【0055】
さらに、基本的には先に説明した衝撃荷重測定装置２を利用し、試験体１１，比較体１１～１３を測定台５上に載置して錘１１を落下させることにより衝撃荷重Ｆｓを計測し、これを３回それぞれ繰り返し行って、平均値及び標準偏差（ＳＤ）を各々算出することにより、繰り返し使用の可否の確認を行った。
【0056】
ただし、前述した衝撃荷重測定装置２において、錘１１を、図６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。
【0057】
《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／質量Ｓｗ：３．８５ｋｇ（加速度計含む）
・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／質量Ｓｗ：３．８５ｋｇ（加速度計含む）
【0058】
《測定条件》
・落下高さＳｈ：２０ｃｍ
・衝撃エネルギーＳＥ：７．５５Ｊ
・落下高さＳｈ：２０ｃｍ
・衝撃エネルギーＳＥ：７．５５Ｊ
【0059】
〈試験結果〉
上述した試験の結果を下記の表２に示す。
上述した試験の結果を下記の表２に示す。
【0060】
【表2】
【0061】
表２からわかるように、比較体１１（セルスポンジ）及び比較体１２（発泡スチロール）は、衝撃荷重測定を３回繰り返して行ったところ、衝撃荷重値が大きく増加してしまい、繰り返し使用できるものではなかった。特に、比較体１１（セルスポンジ）は、衝撃に弱く、比較的小さい衝撃エネルギーであっても、底付を生じてしまい、他よりも衝撃荷重値がかなり大きくなってしまった。また、比較体１３（ゴム板）は、頭皮を模していることから、衝撃吸収能が大きくなく、比較的小さい衝撃エネルギーでも、衝撃荷重値が比較的大きくなってしまった。
【0062】
これに対し、試験体１１（超軟質造形用ウレタン樹脂）は、衝撃荷重測定を３回繰り返し行っても、衝撃荷重値が大きくないないだけでなくほとんど変わらず、繰り返し使用可能であることが確認できた。
【0063】
［実施例２］
〈試験体〉
超軟質造形用ウレタン樹脂からなる下記の表３に示す厚さの緩衝材の試験体２１～２５を用意した。
〈試験体〉
超軟質造形用ウレタン樹脂からなる下記の表３に示す厚さの緩衝材の試験体２１～２５を用意した。
【0064】
【表3】
【0065】
ただし、試験体２１～２５の超軟質造形用ウレタン樹脂には、株式会社エクシール製「人肌のゲル」（商品名）を用いた。
【0066】
〈試験内容〉
前述した実施例１で用いた衝撃荷重測定装置２を使用し、試験体２１～２５を測定台５上に載置して試験体２１～２５に錘１１を落下させることにより、衝撃エネルギーＳＥと衝撃荷重Ｆｓとの関係を求めた。
前述した実施例１で用いた衝撃荷重測定装置２を使用し、試験体２１～２５を測定台５上に載置して試験体２１～２５に錘１１を落下させることにより、衝撃エネルギーＳＥと衝撃荷重Ｆｓとの関係を求めた。
【0067】
〈試験結果〉
試験結果を図７に示す。
試験結果を図７に示す。
【0068】
図７からわかるように、試験体２１（１０ｍｍ）は、厚さが薄過ぎて、衝撃エネルギーが比較的小さくても、底付を生じて衝撃荷重値が大きくなり過ぎてしまう。他方、試験体２５（４０ｍｍ）は、厚さが比較的厚く、衝撃エネルギーが比較的大きくても、衝撃荷重値が比較的小さくなる。
【0069】
これらのことから、衝撃エネルギーＳＥ（５Ｊ以上５０Ｊ以下、好適には１０Ｊ以上４０Ｊ以下）の大きさに応じて、適切な範囲の衝撃荷重Ｆｓ（３５００Ｎ以上１００００Ｎ以下、好適には５０００Ｎ以上８０００Ｎ以下）となるように、緩衝材の厚さを選定できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【0070】
本発明に係る緩衝材は、床材上で使用者が転倒したときに使用者の大腿骨に加わる衝撃荷重の模擬的な測定を高精度に実施することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【0071】
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
５ 測定台
６ 錘落下部
７ 荷重測定部
８ ロードセル
９ 評価材
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】