(57)【要約】      （修正有）【課題】負圧を通して制御可能な剛性を有する要素を提供する。【解決手段】負圧によって制御される可変の剛度を有する要素であって、気密性エンベロープと、各層３０ｅが第１の面４１及び第２の面４２を有する、エンベロープ内の複数の可撓性層３０ｅと、エンベロープの内部を排気するように適合された弁と、を含む要素において、２つの隣接する層の第１及び第２の面は、互いの間に０．５より高い摩擦係数を有し、２つの隣接する層の第１及び第２の面は、それらを分離するのに単位面積当たり０．０７Ｎ／ｍｍ2を下回る法線力が必要であるような、及び／又は、それらを法線方向に分離するのに必要な単位面積当たりのエネルギーが６．７Ｊ／ｍ2を下回るような、接着特性を有することを特徴とする。【選択図】図７
2018149277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧によって制御される可変の剛度を有する要素（１）であって、
気密性エンベロープ（１０）と、
各層（３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ）が第１の面（３１、４１）及び第２の面（３２、４２）を有する、前記エンベロープ内の複数の可撓性層（３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ）と、
前記エンベロープの内部を排気するように適合された弁（２０）と、
を含む要素（１）において、
２つの隣接する層の前記第１及び第２の面（３１、４１、３２、４２）は、互いの間に０．５より高い摩擦係数を有し、
２つの隣接する層の前記第１及び第２の面（３１、４１、３２、４２）は、それらを分離するのに単位面積当たり０．０７Ｎ／ｍｍ2を下回る法線力が必要であるような、及び／又は、それらを法線方向に分離するのに必要な単位面積当たりのエネルギーが６．７Ｊ／ｍ2を下回るような、接着特性を有する
ことを特徴とする、要素。
【請求項２】
前記層（３０、３０ｆ）は、単一材料で作られることを特徴とする、請求項１に記載の要素。
【請求項３】
前記層（３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ）は、母材（３０２）に埋め込まれた複数の繊維（３０１）で作られることを特徴とする、請求項１に記載の要素。
【請求項４】
前記繊維（３０１）は、一方向であることを特徴とする、請求項３に記載の要素。
【請求項５】
前記繊維（３０１）は、二方向又は多方向であることを特徴とする、請求項３に記載の要素。
【請求項６】
前記繊維（３０１）は、ガラス繊維、カーボン、アラミド又はポリエステル繊維から選択されることを特徴とする、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の要素。
【請求項７】
前記母材（３０２）は、熱硬化性ポリマー又は熱可塑性ポリマーで作られることを特徴とする、請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載の要素。
【請求項８】
各層（３０ａ、３０ｂ、３０ｅ）は、片側が少なくとも１つのコーティング（４１、４２）によって被覆されたコア（４０）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の要素。
【請求項９】
各層（３０ａ、３０ｅ）は、各々の側がそれぞれ第１及び第２のコーティング（４１、４２）によって被覆されたコア（４０）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１０】
前記コーティング（４１、４２）は、熱可塑性ポリウレタンエラストマーで作られることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の要素。
【請求項１１】
前記層（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ）は、連続シートで作られることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１２】
前記層（３０ｆ）は、テープ（６０、６５）の織り構造で作られることを特徴とする、請求項１〜請求項４、及び請求項４に従属する請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１３】
前記層の前記接着特性は、修正されたプローブ・タック試験を用いて、大気圧に等しい予荷重及び待機予荷重時間１００秒で測定されることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１４】
前記層の前記接着特性は、修正されたプローブ・タック試験を用いて、大気圧に等しい予荷重及び待機予荷重時間１００秒で測定され、その測定は、平面上に互いに隣接して配置された所定数のテープ（６０、６５）に対して行われることを特徴とする、請求項１２に記載の要素。
【請求項１５】
前記層の前記接着特性は、使用時と同様の層に対して測定されることを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸引又は真空などの負圧を通して制御される可変の剛度を有する要素に関する。本発明は、
・特定の医療用具（ギプス、機能的装具、インソール、並びに、四肢及び全身応急処置用の副木などの救急医療用具など）、
・運動具（スケート、スキー靴、サーフボード、並びにヘルメット又は膝当て及び胸当てのような運動用保護装備）、
・衝突又は事故の際に剛直化する安全要素、
・例えば再構成可能なキャンプ用家具又は玩具を作るのに用いられる、構造的要素、
・複合物を製造するためのモールド要素、
・包装要素、又は、
・例えば自動車分野での、衝突又は事故の際に剛直化する安全要素、
に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
吸引又は真空などの負圧を用いて、要素を、該要素を容易に成形して特定の所望の形状（人体の一部など）に従うように適合させることができる可撓性状態から、該要素が剛直であって、支持、保護及び／又は安定化を提供する剛性状態へ、又はその逆へ、変換する方法を提供することは既知である。負圧を使用する用具の基本的な構造は、通常、一般に可動粒子である内側充填材と、可撓性の空気不透過性の薄い外側カバーとを含む。この構造は、正常時には、用具を簡単かつ容易に身体及び患部四肢の周りにフィットさせることを可能にする。用具が所望の位置で所望の形状になると、これに負圧がかけられ、すると大気圧が可撓性外側カバーを圧縮し、粒子の全体積に対してかなりの圧力がかかることになる。粒子とカバーとの間の摩擦力は、互いの相対運動に抵抗し、それにより剛性がもたらされる。通常、排気時にカバーを密閉して用具の剛性を維持するために弁が含まれる。
弁を開放して空気を軽く吹き込む（ｗｉｆｆ）ことで、通常、剛性状態から軟質状態が得られる。
【０００３】
負圧を使用した整形外科用具に関して幾つかの特許が発行されている。特許文献１は、負傷した人又は身体部分を支持し安定化する用具について、均一な厚さを維持するための構造を開示する。この用具は、２つの可撓性フィルムによって包まれた内側領域を有し、この内側領域は、それぞれが２つの通気性可撓性材料のストリップで形成された２つの挿入体に分割される。各々の挿入体は、材料ストリップ間に形成された交差する縫い目によって、ばら詰めの粒子を収容するチャンバに分割される。両方の挿入体上の縫い目は、粒子が合体して実質的に均一な厚さの粒子層を形成するように、両方向で互い違いに配置される。しかしながら、顆粒又は粒子で作られるこのような構造は、厚くなりすぎるという問題を有しており、そのことが、輸送サイズ、及び、所望の負圧レベルに達するまで長い排気時間がかかるといった問題につながる大きい体積などの、実用上の制限をもたらす。
【０００４】
所望されない厚さ及び体積の問題を解決するために、特許文献２に開示された制御されたフィット性を有する身体装着要素は、複数の層を封入した、エンベロープの内部を排気するように適合された弁を有する、気密性エンベロープで作られる。各層は、両側が高摩擦係数の材料で作られたカバー層で被覆された、高いヤング率及び可撓性を有する材料で作られたコアで作られている。しかしながら、そのような身体装着要素は、以下の問題を呈する。
・ひとたび真空引きされて身体装着要素がその剛性状態になると、弁が開放されて可撓性状態になるときに、実際は、層同士がその粘着性のために互いに貼り付いたままとなることがあり、従って可撓性状態を適正に回復しない。
・剛性状態において、曲げ応力下にあるとき、層間剥離する（コーティングがコアから外れる）ことがある。
・特許文献２に開示された身体装着要素は、大気圧下で可撓性状態を適正に回復するために、低摩擦係数材料で作られた幾つかのストリップを含む。しかしながら、これらのストリップは、有効摩擦面を減らし、それが結果的に剛性状態における要素の剛度を低下させ、従ってその適正な機能に影響を与える。
【０００５】
要約すれば、上述のシナリオにおける粘着性及び層間剥離の両方の問題を効率的な方式で解決する、制御可能な剛度を有する要素が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１３７５１３号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１１／０７９８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、請求項１による、負圧によって制御される可変の剛度を有する要素に関する。この要素の好ましい実施形態は、従属請求項で定義される。
【０００８】
本発明の目的は、制御可能な剛度を有する既存の要素の粘着性及び層間剥離の問題を克服する、負圧によって制御可能な可変の剛度を有する要素を提供することである。そうするために、本発明の負圧によって制御可能な可変の剛度を有する要素は、可撓性状態と剛性状態との間で完全に可逆的であり、同時に、可撓性状態と剛性状態との間の剛比が、現行の解決法の剛比と比べて維持されるか、さらには改善される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の負圧によって制御される可変の剛度を有する要素は、
・気密性エンベロープと、
・各層が第１の面及び第２の面を有する、エンベロープ内の複数の可撓性層と、
・エンベロープの内部を排気するように適合された弁と、
を含む。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、２つの隣接する層の第１及び第２の面は、
・互いの間に０．５より高い摩擦係数を有し、
・それらを分離するのに単位面積当たり０．０７Ｎ／ｍｍ2を超えない法線力が必要であるような、及び／又は、それらを法線方向に分離するのに必要な単位面積当たりのエネルギーが６．７Ｊ／ｍ2を下回るような、接着特性を有する。
【００１１】
従って、本発明の要素は、幾つかの層を含む層構造を有し、以下の特性を有する。
・用いられる材料の選択、及び、層の表面全体が摩擦を支持することにより、高い層間摩擦係数を有する。
・層間接着力は、特に法線力が存在しないときには低い。
【００１２】
このようにして、第１及び第２の面は、大気圧下で互いに摺動可能になる。
【００１３】
本発明のさらなる利点は、層を、従来技術の要素の層（被覆されたコア層を含む）より薄く作ることができることであり、これは、高い摩擦係数及び低い接着特性という必要な特性を有する単一材料又は複合材で層を作ることができるので、それによりコーティング層及びコアの両方、並びにそれらの間の対応する接着層の必要性が排除されるということに起因するものである。
【００１４】
本発明のこの特定の要素構成により、要素の可撓性状態と剛性状態との間の剛比が改善され、その理由は、
・第１に、層が大気圧において互いに貼り付かないので、要素は、その軟質状態においてより可撓性になり、より成形が容易になること、及び
・第２に、低摩擦ストリップ又は縫い合わせの必要がないので、摩擦面が増大し、そのことが剛性状態において要素をより剛直にすること、
によるものである。
【００１５】
要素の用途に応じて、層は、単一材料で作ることができ、又は、複数の繊維で補強された母材で作ることができる。どちらの場合でも、層は連続的な若しくは均質なシートで作ることができ、又は、層はテープ又はリボンの織り構造で作ることができる。
【００１６】
層が繊維で補強された母材で作られる場合、繊維は、一方向、二方向、又は多方向とすることができる。一方向繊維を有する複合材のみが、テープによる織り構造に適している。
【００１７】
繊維は、ガラス繊維、カーボン、アラミド又はポリエステル繊維から選択されることが好ましい。そして母材は、熱硬化性ポリマー（ｔｈｅｒｍｏｓｔａｂｌｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ）又は熱可塑性ポリマーで作られることが好ましい。
【００１８】
別の好ましい実施形態によれば、層は、片側が少なくとも１つのコーティングによって被覆されたコア層を含むことができる。コアは、各々の側がそれぞれ第１及び第２のコーティングによって被覆されることが好ましい。
【００１９】
このようなコーティングは、熱可塑性ポリウレタンエラストマーで作られることが好ましい。
【００２０】
層の接着特性は、ＡＳＴＭ  Ｄ２９７９−０１「倒立プローブ機を用いた接着剤の感圧粘着性の標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｔａｃｋ  ｏｆ  ａｄｈｅｓｉｖｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｐｒｏｂｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）」のような標準化方法の修正版を用いて測定されることが好ましい。接着特性は、プローブ・タック試験を用いて、大気圧に等しい予荷重及び待機予荷重時間１００秒で測定されることが好ましい。
【００２１】
摩擦係数は、ＡＳＴＭ  Ｄ１８９４「プラスチックフィルム及びシートの静摩擦係数及び動摩擦係数の標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｓｔａｔｉｃ  ａｎｄ  ｋｉｎｅｔｃ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｏｆ  ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｆｉｌｍ  ａｎｄ  ｓｈｅｅｔｉｎｇ）」のような標準化手順を用いて測定されることが好ましい。
【００２２】
織テープで作られた層の場合、接着及び摩擦の特性は、得られる幅が標準法で設定された最小値より広くなるように平面上に互いに隣接して配置された特定の数のテープに対して、適合されたプローブ・タック試験を用いて測定することができる。
【００２３】
層の接着特性は、その使用条件にあるのと同様の層に対して測定される。すなわち、標準法では、層を測定が実行される前に清浄にすべきであることが指示されているが、本発明における要素の層の接着特性の測定に関して、層を予め清浄にする必要はなく、その接着及び摩擦の特性は、それらが要素の内部で使用されるときと同じ条件で測定すべきである。
【００２４】
本発明の付加的な利点及び特徴は、以下の詳細な説明から明らかとなり、添付の特許請求の範囲において特に示されるであろう。
【００２５】
説明を完全なものにし、本発明のより良好な理解を提供するために、一組の図面が提供される。この図面は、説明の一体部分を形成し、本発明の実施形態を例証し、それは本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、本発明をどのように実行することができるかの単なる例であると解釈すべきである。図面は以下の図を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による可変の剛度を有する要素の断面図を示す。
【図２】要素の内側の層の第１の実施形態の斜視図である。
【図３】要素の内側の層の他の可能な実施形態の斜視図を示す。
【図４】要素の内側の層の他の可能な実施形態の斜視図を示す。
【図５】要素の内側の層の他の可能な実施形態の斜視図を示す。
【図６】要素の内側の層の他の可能な実施形態の斜視図を示す。
【図７】要素の内側の層の他の可能な実施形態の斜視図を示す。
【図８】医療用途を意図とした本発明による要素の断面の斜視図である。
【図９】要素の別の実施形態による層のリボン製織構造の平面図である。
【図１０】層の接着性を測定するために本事例で用いられる適合法を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の説明は、限定的な意味で解釈されるものではなく、本発明の広範な原理を説明する目的のためだけに与えられる。本発明の次の実施形態は、本発明による要素及び結果を示す上記図面を参照して、例示の目的で説明される。
【００２８】
図１は、本発明による可変の剛度を有する要素１の好ましい実施形態を示す。要素１は、複数の可撓性層３０を封入した気密性の延伸可能なエンベロープ１０と、エンベロープの内部を排気するように適合された弁２０とで構成される。気密性エンベロープ１０は、制御された圧力を受けるのに適しており、エンベロープの内部を排気するように適合された弁２０を有する。
【００２９】
既知の方法において、エンベロープ１０の内部が大気圧のとき、層３０は未圧縮である。真空引きされると、可撓性層３０が互いに圧縮されて層間の摩擦が増大し、そのことが要素１の全体としての剛度を高める。このように、要素１は、大気圧における軟質の可撓性状態から、減圧されたときの剛性状態への、可変の状態の可能性を有する。
【００３０】
本要素１の新規性は、図２に示されるような層３０の特定の構造及び材料にあり、各層３０は、片側に第１の面３１を有し、他方の側に第２の面３２を有する、単一材料又は複合材で作られる。
【００３１】
要素１が適正に機能し、ひとたび真空引きされてその後解放されたときにその可撓性又は軟質状態が十分に回復するようにするためには、層の第１及び第２の層３１、３２が、高い摩擦係数と低い接着性接続の両方を与えるような材料、厚さ及び表面仕上げで作られることが重要である。
【００３２】
層は、２つの隣接する層３０の第１の面３１と第２の面３２との間の摩擦係数が、潤滑のために通常用いられる材料の摩擦係数より高くなるようなものとされる。面間の摩擦係数は０．６を上回る。より好ましくは、摩擦係数は１を上回る。
【００３３】
摩擦係数を測定するために、ＡＳＴＭ  Ｄ１８９４「プラスチックフィルム及びシートの静摩擦係数及び動摩擦係数の標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｓｔａｔｉｃ  ａｎｄ  ｋｉｎｅｔｃ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｏｆ  ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｆｉｌｍ  ａｎｄ  ｓｈｅｅｔｉｎｇ）」のような標準化手順を用いることができる。
【００３４】
層の本質的な必要条件は、低い接着特性を有することである。低い接着性とは、２つの隣接する層３０の第１及び第２の面３１、３２の間の接線方向接着力が、法線力が存在しないときに層３０が互いに摺動するような接着力であることを意味する。実際、層の第１及び第２の面は、これらを分離するのに単位面積当たり０．０７Ｎ／ｍｍ2を下回る法線力が必要であるような（すなわち、−０．０７Ｎ／ｍｍ2の圧縮法線力）、及び／又は、これらを法線方向に分離するのに必要な単位面積当たりのエネルギーが６．７Ｊ／ｍ2を下回るような、低い接着特性を有する。
【００３５】
このことは、ひとたび真空引きがもはや行われていない状態になり、要素１がその可撓性状態を回復したときに、異なる層同士が互いに貼り付いたままになることを防ぐための重要な特徴である。
【００３６】
層の摩擦及び粘着特性は、層の材料のみならず、層の厚さ及び表面仕上げ（粗さＲａ）によっても影響を受けると考えるべきである。２つの隣接する層３０の第１及び第２の表面３１、３２間の界面を特徴付けるために、２つの可撓性層３０に対して摩擦及び粘着性試験を行って、製造プロセスの影響を考慮に入れるのはこのためである。
【００３７】
接着特性は、適合されたプローブ・タック試験によって、大気圧に等しい予荷重、及び規準で言及された接着特性が安定する最大時間尺度である待機予荷重時間１００秒で、測定される。
【００３８】
接着剤の接着性を測定する標準化法は、ＡＳＴＭ  Ｄ２９７９−０１「倒立プローブ機を用いた接着剤の感圧粘着性の標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｔａｃｋ  ｏｆ  ａｄｈｅｓｉｖｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｐｒｏｂｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）」によって説明される。本事例では、この方法の適合版が用いられる。接着剤ではない層の間の接着性が測定されるので、標準化方法を適合（修正）しなければならない。これらの層は、より低い接着力を有し、その接着性は、層の材料、厚さ及び粗さに依存する。層は、標準法で指示されているように測定前にアルコール（又は他のいずれかの手段）で清浄にすることができる。しかし、その使用条件での層の接着特性を変えないようにするために、層の表面を予め清浄にすることなく測定を行うことも可能である。
【００３９】
重要なのは、統計的に有意な測定回数を得るように、適合した方法を数回繰り返して、異常値を無視することを可能にすることである。
【００４０】
測定方法を図１０に概略的に示し、ここで力（Ｆ）は、層間の変位（δ）に対して表わわれる。接着性測定方法は、以下の通りである。
ａ−ｃ）層の表面は、一定速度で接近し、ある時点で互いに接触し、圧縮力Ｆmaxに達するまで圧縮される。
ｃ−ｆ）層の表面は、５ｍｍ／秒の一定速度で分離される。（標準は１０ｍｍ／秒であるが、５ｍｍ／秒の速度はより正確さを提供するために用いられる。）
【００４１】
より詳細には、
ａ−ｂ）表面は一定速度で互いに向かって移動し、それらの間に接触はない。
ｂ−ｃ）ひとたび表面間で接触すると、圧縮力は、ピーク値Ｆmaxに達するまで、運動によって増大する。次いで層間の運動が停止し、力は一定レベルＦmaxで保持される。
ｃ−ｄ）表面は、互いに遠ざかる方向に一定速度で移動する。最初に、圧縮力が、層間接着力が極大値Ｆadhに達する時点まで、解除される。この接着力は、最初の圧縮力とは反対の方向を有する。
ｄ−ｅ）層間接着力は、表面が離れることよって消失する。
ｅ−ｆ）表面は、接触なしで、一定速度で互いに分離される。
【００４２】
標準化試験に対する特定の適合（修正）は、
・接着力が低いので、標準の５ｍｍプローブの代わりに５０ｍｍの円形接触面が用いられる。テープを含む実施形態の場合、多数のテープを隣同士に並べ、互いに並べられたテープが５０ｍｍの円形面を覆うようにすべきである。
・接着力が低いので、倒立プローブ機ではなく、通常の直立プローブ機が用いられる。
・接着試験は、ステンレス鋼プローブと接着剤との間で試験を行う代わりに、実際の要素の層の間で行われる。
・値Ｆmaxに達したときに、一定速度の接近運動が停止され、この時点で、プローブ機は、静荷重定数をＦmaxに保持するようにプログラムされる。用いられるＦmaxの値は２００Ｎであり、これは、表面にかかる大気圧の大きさのオーダーの圧縮荷重に対応する。
・プローブは、ステップｃ−ｆの間、静止面から垂直方向上方に持ち上げられる。
・静荷重は（１秒の代わりに）１００秒間維持される。
・規準において指定された特定の接着面層厚の代わりに実際の層が試験で用いられる。
・各測定間で表面を綺麗にすることなく、同じ標本（サンプル）の少なくとも５回の測定に対して値が平均される。
・接着性は、
Ｆadh／Ａsurface（ここでＦadhは、表面が離される間に測定された極大力であり、Ａsurfaceは、接触面の面積である）、及び
ωadh／Ａsurface（ここでωadhは２つの層を離すのに必要なエネルギーである）
によって特徴付けられる。
【００４３】
以下の表１は、層の例を示し、それらの接着特性は、直前で説明した適合されたプローブ・タック試験で測定したものである。表中の最大粘着応力と粘着エネルギーの値は、２つの層を引き離すのに要求される（単位面積当たりの）垂直抗力及びエネルギーの最大値である。２つの層を引き離すのに垂直抗力及びエネルギーの一方が高い値を要求する場合、その層は本願発明の要素のために有効なものとならない。
表１
2018149277.tif 000003
【００４４】
本発明の要素１の好ましい実施形態である、図２の可撓性層３０を有する実施例Ｉは、３７層の層３０を含み、各層は８０μｍの厚さを有する。各層は、熱可塑性ポリウレタン、この事例ではＥｐｕｒｅｘ（登録商標）４２０１ＡＵ（Ｅｐｕｒｅｘ  Ｆｉｌｍｓ  ＧｍｂＨにより供給）で作られる。得られる要素は、ヤング率が１６７ＭＰａの剛性状態（−０．８６バールの負圧で得られる）と、ヤング率が２２ＭＰａの可撓性状態（大気圧で測定される）との間での切換えを可能にする。ヤング率は、０．２％−０．４％のひずみに関して得たものである。
【００４５】
特定の用途のためには、本発明の要素は、ある程度の剛度を有することが必要である。
そのような剛度を得るために、要素の層を図３〜図７のいずれかに示されるように改良することができる。
【００４６】
図３は、層３０ａの別の可能な実施形態を示す。この場合、層３０ａは、片側が第１のコーティング４１により被覆されたコア４０と、第２のコーティング４２とを含み、この第１及び第２のコーティングが層の第１及び第２の面を構成する。通常、第１及び第２のコーティング４１、４２は、コア４０のそれぞれの側に糊付けされる。
【００４７】
コア４０は、本質的に、高いヤング率を有する可撓性材料の連続シートである。高いヤング率を有するということは、コアのヤング率が、その弾性（ゴムなど）ゆえに用いられる材料のヤング率より高いことを意味する。そのうえ、コア４０を構成する材料のヤング率は、コーティング４１、４２の材料のヤング率より高い。コア４０を形成する材料は、好ましくは０．２ＧＰａより高いヤング率を有し、ＬＤＰＥなどであり、これは特定の用途に有効な剛度を要素に与える。
【００４８】
コア４０材料のヤング率は、０．８ＧＰａより高いことが好ましい。
【００４９】
コアは、以下の材料、
・ＡＢＳ、ＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＥＨＤ又はＰＶＣなどの熱可塑性樹脂
・アルミニウム、真鍮、又は鉄などの金属
・木材、紙
のいずれかで作ることができる。
【００５０】
コア４０の各側面上の第１及び第２のコーティング４１、４２は、図３に示される層の例のように、高摩擦係数及び低接着特性をもたらす、特定の層厚及び表面仕上げを含めて、同じ材料で作ることが可能である。これらはまた、層の各々が、相互に接触したときに対応する高摩擦及び低接着特性を有するような、特定の層厚及び表面仕上げを含めて、異なる材料で作ることも可能である。
【００５１】
図４は、本発明の要素のための別の可能な層３０ｂを示す。この場合、層３０ｂは、コア４０と、コア４０の片側にのみ第１のコーティング４１とを含む。コア４０は、高いヤング率を有する材料で作られ、コーティング４１は、より低いヤング率を有する材料で作られる。コア４０の厚さは、第１のコーティング４１の厚さより厚い。また、本実施形態において層３０ｂ間で低接着性及び高摩擦の特性を十分に達成するために、コーティング４１は滑らかな表面仕上げを有し、一方、コア４０の表面仕上げは粗い。
【００５２】
さらに、図３に示す層３０ａの実施形態において、層３０ａ間の接線方向接着力、すなわち２つの隣接する層のコーティング４１、４２（これらが接触する面である）間の接線方向接着力は、各層３０ａ内のコーティング４１、４２とコア４０との間の糊付けによる最大接線方向接着力より低いことが重要である。さもなければ屈曲中に層間剥離が生じることがあるので、これもまた重要な特徴である。
【００５３】
同様に、図４の層３０ｂの実施形態において、層３０ｂ間の接線方向接着力、すなわち１つの層３０ｂのコア４０と隣接する層３０ｂのコーティング４１（これらが接触する面である）との間の接線方向接着力は、各層３０ｂ内のコーティング４１とコア４０との間の糊付けによる最大接線方向接着力より低いことが重要である。
【００５４】
コーティングに適した材料は、ある種の熱可塑性ポリウレタン、Ａｃｒｏｎａｌ／Ｓｔｙｒｏｆａｎ樹脂（ＢＡＳＦ製、４０％のアクロナール（登録商標）１２ＤＥと、６０％のＳｔｙｒｏｆａｎ（登録商標）Ｄ４２２）、ポリ尿素樹脂、シリコーン、ゴム、シリコーンゴム、ラテックスである。
【００５５】
要素１の剛度特性を、それを必要とし得る用途（構造的要素など）用にさらに改良するために、層は、繊維で強化された母材を含むことができる。
【００５６】
図５に示されるように、層３０ｃは、母材３０２に埋め込まれた複数の繊維３０１を含む。
【００５７】
図６は、別の層３０ｄを示す。この層３０ｄは、図５に示される層３０ｃと類似している。違いは、層３０ｄの母材３０２が、強化繊維を有しない２つの部分３０３を有していることであり、これらの２つの部分３０３は、母材材料のみで作られる。
【００５８】
図５及び図６の場合における母材材料は、対応する高摩擦及び低接着特性を有する。
【００５９】
図５又は図６の可撓性層３０ｃ又は３０ｄを有する本発明の要素１の好ましい実施形態である実施例ＩＩは、６つの層を含み、各層は２５０μｍの厚さを有する。各層は、で作られた母材に埋め込まれた２０４ｇ／ｍｍ2のガラス繊維（ＦＧ）布で補強された（Epurex（Ｒ）4201 AUの）熱可塑性ポリウレタンで作られる。繊維率は７３％である。得られる要素は、ヤング率が２８７６ＭＰａの剛性状態（−０．８６バールの負圧で得られる）と、ヤング率が８４ＭＰａの可撓性状態（大気圧で測定される）との間での切換えを可能にする。ヤング率は、０．２％−０．４％のひずみに関して得たものである。
【００６０】
図７は、要素の層構造を構成する層のさらに別の可能な実施形態を示す。
【００６１】
図７における層３０ｅは、図５又は図６のものと類似しているが、この場合には複数の一方向不織繊維３０１で強化された母材３０２がコアを形成し、これが、両方とも高摩擦及び低接着性を有する同じ材料で作られたコーティング４１、４２によってさらに被覆される。
【００６２】
図５〜図７の層内の繊維は、一方向不織繊維である。しかし、繊維は、多方向であること、又は織布の一部を形成する繊維であることも可能である。
【００６３】
図５〜図７に示す実施形態における繊維３０１は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維又はポリエステル繊維のいずれであってもよい。母材３０２の材料は、エポキシ、ポリエステル、ポリ尿素、ビニルエステル、フェノール、ポリイミド、ポリアミド樹脂のような熱硬化性ポリマー、又はＡＢＳ、ＰＰ、ＰＥＨＤ、ＰＥＥＫ、ＰＶＣ、ＰＵ等の熱可塑性ポリマーとすることができる。
【００６４】
以下の例において、ＰＵＲ樹脂（ポリオール）とＰＵＲ硬化剤（イソシアネート）で作られた表面間の摩擦係数を、重さ２６８ｇの６０×５４ｍｍの金属ブロックの滑り片（ｓｌｅｄ）を用いて、予荷重０．２Ｎで求めた。材料の試験中に用いられた残りの条件は、標準ＡＳＴＭ１８９４に記載されたものである。
＊二方向カーボン繊維布（２００ｇ／ｍ2）で強化されたポリ尿素（ＲＡＭＰＦ（登録商標）製、ＲＡＫＵ−ＴＯＯＬ（登録商標）ＰＣ−３４１１樹脂とＲＡＫＵ−ＴＯＯＬ（登録商標）ＰＨ−３９１１イソシアネート）。その摩擦係数は、２．２５と測定された。
＊二方向ガラス繊維布（２０４ｇ／ｍ2）で強化されたポリ尿素（ＲＡＭＰＦ（登録商標）製、ＲＡＫＵ−ＴＯＯＬ（登録商標）ＰＣ−３４１１樹脂とＲＡＫＵ−ＴＯＯＬ（登録商標）ＰＨ−３９１１イソシアネート）。その摩擦係数は、２．２０と測定された。
【００６５】
これら２つの例を用いて、繊維３０１で強化された母材３０２と同じ材料で表面が作られた層３０ｃ（図５）においてポリ尿素の摩擦係数が測定される。
【００６６】
要素１が整形外科用具として用いられる場合、患者の四肢の個々の形状に適合させることが可能である。要素１は、その可撓性状態において四肢の形状に適合され、真空引きされると、要素１は、その剛性状態に固定されて支持及び安定化をもたらす。この目的のため、各層が好ましくは高いヤング率の材料で作られることに加えて、可撓性状態と剛性状態との間の高い剛比を有することが重要である。理想的な場合には、層３０は、剛性状態にあるとき、かけられた負圧により互いに完全に貼り付き、要素の剛度は、大気条件下の可撓性状態におけるよりもｎ2倍高くなり、ｎは要素内の層の数である。現実の場合には、実際の摩擦係数はなおある程度の層間での摺動を許容し得るものであり、その実際の摩擦係数に応じて、この剛度増大係数ｎ2に近づいていく。例えば、各々が０．４ｍｍの６つの層で作られた厚さ２．４ｍｍの要素は、剛性状態と可撓性状態との間で３６（＝６＾２）の剛比を有する。要素によって達成すべき剛比は、用途の種類による。例えば、剛比４は、装具のフィッティングの場合には十分でない。装具のフィッティングのためには、１２層の薄層を有する要素（従って剛比１４４）が役立つ。しかし、６層のみを含んで層の厚さを２倍にすることも可能であり、得られる要素は、十分に可撓性があり、装具用途に適した同様の剛性に達することが可能である。
【００６７】
異なる層の圧縮中に均一な力をかけるために、図８に示されるように、要素１０は、可撓性エンベロープ１０の内側に層３０ａと平行に挿入される、網状構造のような通気層５０をさらに含む。通気層５０は、真空が一様に分布することを可能にする。例えば、直径１００μｍの繊維及びおよそ３×３ｍｍの開放セルで作られたプラスチック・メッシュは、一様な圧力分布を与える。
【００６８】
弁２０は、通気層５０に隣り合う側でエンベロープ１０に挿入される。このことにより、弁のオリフィスに貼り付いてしまう層３０ａによる、空気流の遮断が回避される。さらに、通気層５０は、外側の層がエンベロープに貼り付いて可撓性状態における可撓性の損失をもたらすことを防ぐ。
【００６９】
上述のように、高いヤング率の材料で層を作って、高剛度状態の要素を作ることが望ましいが、高いヤング率を有する材料は、通常、低い伸張性を有する。伸張可能ではないたので、それらはあらゆる３Ｄ形状にフィットすることができるわけではない。任意の３Ｄ形態又は形状、特に不規則な表面を有するものフィットするために、本発明の別の可能な実施形態（図９に示すような）において、層３０ｆは、織りリボン又はテープの形態で提供され、層に自由度が付加される。この構造を繰返し使用した後でも組織化された状態で保持し、リボンの重なり及び欠損を避けるために、任意の２Ｄパターンの縁を、パターン内の各リボンの両端が確実に縫われているように気をつけながら、縫って切断することができる。
【００７０】
層３０ｆを形成するテープ、すなわち縦糸６０及び横糸６５のテープを作るために、前述の実施形態の可撓性層３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ又は３０ｅのいずれかを所望の幅のテープ又はリボンに切断し、次いでこれらを製織する。
【００７１】
層が、図５〜図７の層３０ｃ、３０ｄ又は３０ｅのように繊維で強化されたポリマー母材で作られた複合材料である場合には、特定の幅の複合材を直接作ることも可能である。
【００７２】
織りをより小さくすると、すなわち、より幅狭のリボンを用いると、より良好なフィッティングが可能になる。人体へのフィッティングの場合、４ｍｍ幅を有するテープ又はリボンを用いた、テープ／リボン間の隙間が１ｍｍの３×１斜文織が、良好な結果を与える。しかし、目的に応じて、どのような幅のリボンも用いることができる。
【００７３】
テープ又はリボンは、４ｍｍ幅で平らにされた６００番手(ｔｅｘ)のガラス繊維ロービング（ＰＰＧ製）で作ることができる。繊維ロービングは、次いで、熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ製、Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ（登録商標）８９０  Ａ１０など）で、およそ３０／７０の母材／繊維の体積比で含侵される。この場合、表面粗さは、第１及び第２の表面の適正な摩擦及び粘着特性を達成するために、およそ１．２７とすべきである。
【００７４】
２．５ｍｍで平らにされた３００番手（ｔｅｘ）のガラス繊維ロービング（ＰＰＧ製）を用いて、より小さい織りにすることも可能である。
【００７５】
図９に示す可撓性層３０ｆを有する、本発明の要素１の好ましい実施形態である実施例ＩＩＩは、６つの層を含み、各層は４５０μｍの全厚を有する。各層は、３×１斜文織で製織された厚さ１６０μｍのリボン又はテープで作られる。リボンは、６００番手（ｔｅｘ）のガラス繊維（ＦＧ）ロービングで補強された熱可塑性ポリウレタン（Epurex（Ｒ）4201 AU）で作られる。繊維率は、この場合、６０％である。得られる要素は、ヤング率が５４６ＭＰａの剛性状態（−０．８６バールの負圧で得られる）と、ヤング率が２４ＭＰａの可撓性状態（大気圧で測定される）との間での切換えを可能にする。ヤング率は、０．２％−０．４％のひずみに関して得たものである。
【００７６】
製織に関して、多数の解決策、すなわち、平織、５点ハーネス、１６点ハーネス、２×２斜文織又は３×１斜文織が可能である。
【００７７】
斜文織は、平織より可撓性があり、ドレープ性があるという利点を有する。ハーネス織も、ドレープ性に関して良好な選択肢である。
【００７８】
いずれにしても、用いられる製織（平織、斜文織、ハーネス．．．）とは関係なく、好ましい実施形態において、分離したリボン間のある程度の自由度を可能にし、それにより人体にフィットするのに十分なドレープ性を得ることを可能にするために、縦糸及び横糸の両方向で、各リボン間に隙間（ほぼ１ｍｍ）が存在する。
【００７９】
以下の表２は、前述の３つの実施例Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩの主な特徴を、要素の内側の層及びその特性についてまとめたものである。３つの例において、要素の層は、ＰＰ／ＨＤＰＥの気密性バッグ内に封入される。要素は、真空の再配分のためのナイロンメッシュをさらに含み、合計０．６ｍｍが要素の厚さに加わる。
2018149277.tif 000004
【００８０】
この文において、用語「含む」及びその派生語（「含んでいる」等）は、除外的な意味で理解すべきではなく、すなわち、これらの用語は、説明され定義されたものが、さらなる要素、ステップ等を含むことができる可能性を除外するものと解釈すべきではない。
【００８１】
本発明の文脈において用語「ほぼ」及びそれに類する用語（「近似する」等）は、前述の用語に付随する値に非常に近い値を示すものと理解すべきである。すなわち、正確な値から合理的な範囲内の偏りは受け入れるべきであり、なぜなら、当業者であれば、指示値からのそのような偏りは、測定誤差等のため不可避であることを理解するからである。同じことが、「約」及び「およそ」及び「実質的に」という用語にも当てはまる。
【符号の説明】
【００８２】
１：要素
１０：気密性エンベロープ
２０：弁
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ：可撓性層
３１：第１の面
３２：第２の面
４０：コア
４１：第１のコーティング
４２：第２のコーティング
５０：通気層
６０：縦糸
６５：横糸
３０１：繊維
３０２：母材
【図１】
2018149277.tif 000005
【図２】
2018149277.tif 000006
【図３】
2018149277.tif 000007
【図４】
2018149277.tif 000008
【図５】
2018149277.tif 000009
【図６】
2018149277.tif 000010
【図７】
2018149277.tif 000011
【図８】
2018149277.tif 000012
【図９】
2018149277.tif 000013
【図１０】
2018149277.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月5日(2018.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧によって制御される可変の剛度を有する要素であって、
気密性のエンベロープと、
前記気密性のエンベロープ内の複数の可撓性の層であって、前記複数の可撓性の層の各層が第１の面及び第２の面を有する前記層と、
前記気密性のエンベロープの内部を排気するように適合された弁と、
を含む前記要素において、
前記複数の可撓性の層における２つの隣接する前記層の前記第１及び第２の面の静止摩擦係数は、０．５より高い摩擦係数であり、
前記複数の可撓性の層における２つの隣接する層の前記第１及び第２の面は、それらを分離するのに単位面積当たり０．０７Ｎ／ｍｍ2を下回る法線力が必要であるような、及び／又は、それらを法線方向に分離するのに必要な単位面積当たりのエネルギーが６．７Ｊ／ｍ2を下回るような、接着特性を有する、ことを特徴とする、前記要素。
【請求項２】
前記複数の可撓性の層のどの層も、単一材料で作られることを特徴とする、請求項１に記載の要素。
【請求項３】
前記複数の可撓性の層のどの層も、母材に埋め込まれた複数の繊維で作られることを特徴とする、請求項１に記載の要素。
【請求項４】
前記繊維は、一方向であることを特徴とする、請求項３に記載の要素。
【請求項５】
前記繊維は、二方向又は多方向であることを特徴とする、請求項３に記載の要素。
【請求項６】
前記繊維は、ガラス繊維、カーボン、アラミド又はポリエステル繊維から選択されることを特徴とする、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の要素。
【請求項７】
前記母材は、熱硬化性ポリマー又は熱可塑性ポリマーで作られることを特徴とする、請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載の要素。
【請求項８】
前記複数の可撓性の層のどの層も、片側の主面が少なくとも１つのコーティングによって被覆されたコアをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の要素。
【請求項９】
前記複数の可撓性の層のどの層も、２つの主面のそれぞれに１層のコーティングによって被覆されたコアをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１０】
前記コーティングは、熱可塑性ポリウレタンエラストマーで作られることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の要素。
【請求項１１】
前記複数の可撓性の層のどの層も、連続シートで作られることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１２】
前記複数の可撓性の層のどの層も、テープの織り構造で作られることを特徴とする、請求項１〜請求項４、及び請求項４に従属する請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１３】
前記複数の可撓性の層の各層の前記接着特性は、修正されたプローブ・タック試験を用いて、大気圧に等しい予荷重及び待機予荷重時間１００秒で測定されることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の要素。
【請求項１４】
前記複数の可撓性の層の各層の前記接着特性は、修正されたプローブ・タック試験を用いて、大気圧に等しい予荷重及び待機予荷重時間１００秒で測定され、その測定は、平面上に互いに隣接して配置された所定数のテープに対して行われることを特徴とする、請求項１２に記載の要素。
【請求項１５】
前記複数の可撓性の層の各層の前記接着特性は、使用時と同様の層に対して測定されることを特徴とする、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の要素。
【外国語明細書】
2018149277000001.pdf