(57)【要約】本発明は、使用中に使用者の頭部に面する内方向の面と使用中に使用者の頭部とは別方向に面する外方向の面とを有する殻（２６）を含んで構成される。外層（２８）は殻（２６）の外方向の面の少なくとも一部を覆い、破損手段（３０）は外層（２８）を１又はそれ以上の位置において頭部装身具の残部に固定的に取り付けるよう設けられる。破損手段（３０）は、頭部装身具及び使用者の頭部を回転させるよう少なくとも部分的に接線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が頭部装身具の外表面に加えられた場合に破損するよう構成される。破損手段（３０）が１又はそれ以上の位置において破損する場合、頭蓋骨（１６）に対する人間の頭皮（１８）の防護的動作と似たやり方で、加えられた力は該力を受けた外層（２８）の少なくとも一部を殻（２６）に対して動かす。本発明は、また防護用装身具（１００）と防護用頭部装身具及び防護用装身具の改造方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防護用頭部装身具であって、
前記頭部装身具の使用者の頭部に使用中に面する内方向の面と、使用中は使用者の頭部とは別方向に面する外方向の面と、を有する殻と、
前記殻の前記外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、
前記外層を前記頭部装身具の残部に対して１又はそれ以上の位置において固定的に取り付ける破損手段と、を有し、
前記破損手段は、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、
前記１又はそれ以上の位置において前記破損手段が破損する際、頭骸骨に対する人間の頭皮の保護的動作と同様にして、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を前記殻に対して動かす、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２】
請求項1記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段は、前記殻と前記外層の間に挿入される目立たない要素である、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３】
請求項1記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段は、前記外層と一体的に設けられる、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４】
請求項1記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段は、前記殻と一体的に設けられる、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５】
請求項1乃至４のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段は、接着剤を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項６】
請求項５記載の防護用頭部装身具において、
前記接着剤は、３Ｍ両面ＶＨＢテープ、３Ｍ接着剤タイプ１０／９９、ロックタイトのシアノアクリレート、又はエポキシ樹脂のうち１つ又は組み合わせを含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項７】
請求項1乃至４のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段は、機械的結合手段を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項８】
請求項1乃至７のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段は、
前記選択された閾値より小さい力で起こる前記破損手段の部分的破損と、前記選択された閾値で起こる前記破損手段の全体破損まで力が増加するのに伴って継続する部分的破損と、に従って漸次破損する、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項９】
請求項８記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段の漸次性は、少なくとも1以上の取付部における前記破損手段の強度又は接点特性を変更することにより実現される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１０】
請求項1乃至９のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、剪断に対して実質的に非弾性的である、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１１】
請求項1０記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、前記選択された閾値より小さい力が前記頭部装身具の外表面に加わった場合に、前記破損手段の破損前に可塑変形を起こす、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１２】
請求項１１記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、前記破損手段の破損を起こす力より小さい力を受ける場合に局所的に可塑性変形する領域を備える、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１３】
請求項１２記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段のために選択された閾値よりも小さい、ある選択された閾値で破損する追加の破損手段をさらに含む、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１４】
請求項１３記載の防護用頭部装身具において、
前記追加の破損手段は、該追加の破損手段が破損するまで、前記外層の可塑性変形を妨げる、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１５】
請求項1乃至９のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、剪断に対して実質的に弾性的である
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１６】
請求項１５記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、前記選択された閾値より小さい力が前記頭部装身具の外表面に加わった場合に、前記破損手段の破損前に弾性変形を起こし、
前記外層は、前記選択された閾値より小さい力を受け、頭骸骨に対する人間の頭皮の保護的動作と同様にして、前記殻に対して動く、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１７】
請求項１６記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、該外層の残部の弾性変形を起こす力より小さい力で弾性的に変形する局所的な弾性変形のための領域を含み、
加えられる前記力は、前記破損手段の破損を起こす力より小さい力である、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１８】
請求項１７記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段のために選択された閾値より小さい閾値で破損する追加の破損手段をさらに含む、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項１９】
請求項１８記載の防護用頭部装身具において、
前記追加の破損手段は、該追加の破損手段が破損するまで、局所的な弾性変形のための領域における前記外層の弾性変形を妨げる、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２０】
請求項１３、１４、１８又は１９のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記追加の破損手段は、接着剤を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２１】
請求項１３、１４、１８又は１９のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記追加の破損手段は、切断可能な帯を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２２】
請求項１乃至２１記載の防護用頭部装身具において、
前記殻が、複合材料を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻は、積層構造を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻は、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ、ポリカーボネイトとＡＢＳの混合、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、カーボン繊維複合体、ガラスで補強されたプラスチック、ザイテル（デュポン社製ナイロン）、セルストラン（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ、ＴＰＵ又はナイロンのような母材における、長く撚られたガラス、カーボン、又はアラミド繊維）、ツインテックス（ガラス繊維で補強されたベトロテックス社製のポリプロピレン）、カーブＰＰ（ポリプロピレン繊維で補強されたＢＰ社製の材料）、ケブラー複合材（樹脂母材中のアラミド繊維）のうち１つ以上を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、複合材料を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のいずれかに記載の記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、積層構造を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２７】
請求項１乃至２６のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、（ある等級範囲でアドバンストエラストーマーシステムズ社によって製造された）サントプレーンのような熱可塑性弾性体、固形或いは泡沫状のハイトレル、ポリウレタン弾性体（典型的にはショア高度５０Ａから７０Ｄの範囲）のような熱硬化性弾性体、ハイキュー（アストロン社製のゴム）、セルボセイン、天然又は合成のゴム又は可塑化された泡沫、低密度又は高密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ又はＨＤＰＥ）、一般の熱可塑性又は熱硬化性プラスチック、のうち１つ以上を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２８】
請求項１乃至２７のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、該外層の総弾性を減ずるよう、ガラス、カーボン又はアラミド（ケブラー）繊維のような高硬質、低伸張性の繊維で補強される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項２９】
請求項１乃至２８のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻とユーザの頭部との間に位置する低密度泡沫層をさらに含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻と使用者の頭部の間に位置し、柔軟な液嚢に入れられた、圧縮されない液体層をさらに含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３１】
請求項３０記載の防護用頭部装身具において、
前記圧縮されない液体を含む前記柔軟な液嚢は、多数の区画に分けられ、各区画を少なくとも１つの他の区画と結合する結合手段を含み、該結合手段は、該結合手段が区画間の液体の流れを許す点である閾値を超える衝撃が前記頭部装身具に加えられるまで、１の区画から他の区画への液体の流れを妨げることができる、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３２】
請求項３１記載の防護用頭部装身具において、
前記圧縮されない液体は、前記殻の動きを弱めるため、区画間の流れに抵抗する液体である、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３３】
防護用頭部装身具であって、
前記頭部装身具の使用者の頭部に使用中に面する内方向の面と、使用中は使用者の頭部とは別方向に面する外方向の面と、を有する殻と、
前記殻の外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、
前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける手段と、を有し、
前記外層は、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、
前記外層が破損した場合には、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様にして、前記殻に対して動かす、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３４】
請求項３３記載の防護用頭部装身具において、
前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける前記手段は、接着剤を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３５】
請求項３４記載の防護用頭部装身具において、
前記接着剤は、３Ｍ両面ＶＨＢテープ、３Ｍ接着剤タイプ１０／９９、ロックタイトのシアノアクリレート、又はエポキシ樹脂のうち1つ又は組み合わせである、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３６】
請求項３３記載の防護用頭部装身具において、
前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける前記手段は、機械的結合手段を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３７】
請求項３３乃至３６のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、剪断に対して実質的に非弾性的である、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３８】
請求項３７記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける前記手段の破損前に、可塑性変形を起こす、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項３９】
請求項３７又は３８に記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける前記手段が破損する力よりも小さい力を受ける場合に、局所的に可塑性変形を起こす領域を含む、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４０】
請求項３３乃至３６のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、剪断に対して実質的に弾性的である、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４１】
請求項４０記載の防護用頭部装身具において、
前記選択される閾値より小さい力が前記頭部装身具の外表面に加わえられ、前記外層が人間の頭皮の頭蓋骨に対する防護的動作と同様にして前記殻に対して動く場合、前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける前記手段の破損前に、前記外層が弾性変形を起こす、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４２】
請求項４０又は４１に記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、該外層の前記残部の弾性変形を起こす力より小さい力で、弾性変形する局所的な弾性変形のための領域を備え、
加えられる前記力は、前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける前記手段が破損する力よりも小さい、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４３】
請求項３３乃至４２記載の防護用頭部装身具において、
前記殻は、複合材料を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４４】
請求項３３乃至４３のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻は、積層構造を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４５】
請求項３３乃至４４のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻は、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ、ポリカーボネイトとＡＢＳの混合、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、カーボン繊維複合体、ガラスで補強されたプラスチック、ザイテル（デュポン社製ナイロン）、セルストラン（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ、ＴＰＵ又はナイロンのような母材における、長く撚られたガラス、カーボン、又はアラミド繊維）、ツインテックス（ガラス繊維で補強されたベトロテックス社製のポリプロピレン）、カーブＰＰ（ポリプロピレン繊維で補強されたＢＰ社製の材料）、ケブラー複合材（樹脂母材中のアラミド繊維）のうち１つ以上を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４６】
請求項３３乃至４５のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、複合材料を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４７】
請求項３３乃至４６のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、積層構造を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４８】
請求項３３乃至４７のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、（ある等級範囲でアドバンストエラストーマーシステムズ社によって製造された）サントプレーンのような熱可塑性弾性体、固形或いは泡沫状のハイトレル、ポリウレタン弾性体（典型的にはショア高度５０Ａから７０Ｄの範囲）のような熱硬化性弾性体、ハイキュー（アストロン社製のゴム）、セルボセイン、天然又は合成のゴム又は可塑化された泡沫、低密度又は高密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ又はＨＤＰＥ）、一般の熱可塑性又は熱硬化性プラスチック、のうち１つ以上を含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項４９】
請求項３３乃至４８のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層は、該外層の総弾性を減ずるよう、ガラス、カーボン又はアラミド（ケブラー）繊維のような高硬質、低伸張性の繊維で補強される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５０】
請求項３３乃至４９のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻とユーザの頭部との間に位置する低密度泡沫層をさらに含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５１】
請求項３３乃至５０のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記殻と使用者の頭部の間に位置し、柔軟な液嚢に入れられた、圧縮されない液体層をさらに含んで構成される、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５２】
請求項３３乃至５１のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記圧縮されない液体を含む前記柔軟な液嚢は、多数の区画に分けられ、各区画を少なくとも１つの他の区画と結合する結合手段を含み、該結合手段は、該結合手段が区画間の液体の流れを許す点である閾値を超える衝撃が前記頭部装身具に加えられるまで、１の区画から他の区画への液体の流れを妨げることができる、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５３】
請求項５２記載の防護用頭部装身具において、
前記圧縮されない液体は、前記殻の動きを弱めるため、区画間の流れに抵抗する液体である、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５４】
請求項３３乃至５３のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記外層の破損に際して、前記頭部装身具が脳内の圧力を２０ｋｐａ以下に維持する、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５５】
請求項１乃至３２のいずれかに記載の防護用頭部装身具において、
前記破損手段の破損に際して、前記頭部装身具が脳内の圧力を２０ｋｐａ以下に維持する、
ことを特徴とする防護用頭部装身具。
【請求項５６】
防護用装身具であって、
前記装身具の使用者の体に使用中に面する内方向の面と、使用中に使用者の体とは別方向に面する外方向の面と、を有する基部層と、
前記基部層の外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、
前記外層を、前記装身具の残部に１又はそれ以上の位置において固定的に取り付ける破損手段と、を有し、
前記破損手段は、少なくとも部分的に前記装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、
前記１又はそれ以上の位置において前記破損手段が破損する場合に、前記加えられた力は、該力が加えられる前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する保護的動作と同様に、前記基部層に対して動かす、
ことを特徴とする防護用装身具。
【請求項５７】
防護用装身具であって、
前記装身具の使用者の体に面する内方向の面と、使用者の体とは別方向に面する外方向の面と、を有する基部層と、
前記基部層の外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、
前記装身具の残部に、１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる手段と、を有し、
前記外層は、少なくとも部分的に前記装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、
前記外層が破損する場合、前記加えられる力は、該力が加えられた前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記基部層に対して動かす、
ことを特徴とする防護用装身具。
【請求項５８】
既存の防護用頭部装身具を改造する方法であって、
前記既存の防護用頭部装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、
前記既存の防護用頭部装身具の残部に、１又はそれ以上の位置において前記外層を固定される破損手段を設け、
前記破損手段を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、
前記１又はそれ以上の位置において、前記破損手段が破損する場合に、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用頭部装身具の外表面に対して動かす、
ことを特徴とする方法。
【請求項５９】
既存の防護用頭部装身具を改造する方法であって、
前記既存の防護用頭部装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、
前記既存の防護用頭部装身具の残部に１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる手段を設け、
前記外層を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、
前記外層が破損する場合に、前記加えられる力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用頭部装身具の外表面に対して動かす、
ことを特徴とする方法。
【請求項６０】
既存の防護用装身具を改造する方法であって、
前記既存の装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、
前記既存の装身具の残部に１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる破損手段を設け、
前記破損手段を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、
前記１又はそれ以上の部位において前記破損手段が破損する場合に、前記加えられる力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用装身具の外表面に対して動かす、
ことを特徴とする方法。
【請求項６１】
既存の防護用装身具を改造する方法であって、
前記既存の装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、
前記既存の装身具の残部に１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる手段を設け、
前記外層を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、
前記外層が破損する場合に、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用装身具の外表面に対して動かす、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪、自転車又は登山、乗馬、急流下り等の危険なスポーツをする時に用いられる安全用ヘルメットのような防護用頭部装身具に関する。本発明は、工業分野では、建設現場、工場、軍事用として用いられる安全用ヘルメットにも関連する。実際、本発明は、軽量かつユーザにじゃまにならない一方で、頭部への衝撃の影響を回避し、或いは最小化するのに効果がある防護用頭部装身具の形態が望まれる、あらゆる環境において採用されてよい。本発明の特徴は、怪我に対して防護するための人間の頭部特性を模擬することができることにある。
【０００２】
本発明は、また、機動隊や武装した軍隊に使われる防護服のような防護用装身具に関する。
【背景技術】
【０００３】
固い材料で保護ヘルメットを構成することにより、落下や爆発の衝撃を拡散又は分散するようにした、様々な形の頭部防御が知られている。普通、エネルギー吸収と快適性の両方のために、そのようなヘルメットの中にはポリスチレン又はそれに類する材料の発泡裏地や、クモの巣状のサポートが備えられる。しかしながら、多くのそのような「固い帽子」は、エネルギー吸収の容量に制限があり、例え広い領域であるとはいえ、単に衝撃力を使用者の頭部に伝動する。より悪いことに、ある種のヘルメットは、特にひどい衝撃を受けた場合に、固い材料が犠牲になり、或いは破られると、衝撃源が直接使用者の頭部に接触することを許してしまう。例えば、米国特許公開第３９４６４４１号公報には、頑丈な衝撃抵抗力を有する第１の殻と、少しの衝撃でも割れるように設計されたもろい材料から成る外側の第２の殻と、を含んで構成された安全ヘルメットが公開されている。
【０００４】
防護服もまた知られており、過去における一つの特有の使用は、危険であったり、接触したりするスポーツをするときに身体を保護するためである。米国特許第３５００４７２号公報には、防護服のポケットに挿入されて、膨らまされた襲撃吸収手段を有する防護服が公開されている。使用に際して、その服は、その服が衝撃を受けたときは、衝撃吸収手段とポケットとの間で、相対的な動きを制限するように設計されている。
【０００５】
本発明は、相当量のエネルギーを吸収して拡散し、そしてそれによって衝撃から守るという、人間の頭部内における保護的な特徴を考慮し、それを組み込んでいる。そのような特徴を取り込んでいる防護用頭部装身具と防護用装身具は、出願人により欧州特許第０７９０７８７号で開示されている。本発明は、欧州特許第０７９０７８７号に開示されている装置と方法の改良に関する。
【特許文献１】
米国特許出願公開第３９４６４４１号明細書
【特許文献２】
米国特許出願公開第３５００４７２号明細書
【特許文献３】
欧州特許第０７９０７８７号明細書
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、第１の態様では、防護用頭部装身具であって、前記頭部装身具の使用者の頭部に使用中に面する内方向の面と、使用中は使用者の頭部とは別方向に面する外方向の面と、を有する殻と、前記殻の前記外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、前記外層を前記頭部装身具の残部に対して１又はそれ以上の位置において固定的に取り付ける破損手段と、を有し、前記破損手段は、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、前記１又はそれ以上の位置において前記破損手段が破損する際、頭骸骨に対する人間の頭皮の保護的動作と同様にして、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を前記殻に対して動かす。
【０００７】
本発明は、第２の態様では、防護用頭部装身具であって、前記頭部装身具の使用者の頭部に使用中に面する内方向の面と、使用中は使用者の頭部とは別方向に面する外方向の面と、を有する殻と、前記殻の外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、前記頭部装身具の残部に対して、１又はそれ以上の位置において、前記外層を固定的に取り付ける手段と、を有し、前記外層は、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、前記外層が破損した場合には、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様にして、前記殻に対して動かす。
【０００８】
本発明は、第３の態様では、防護用装身具であって、前記装身具の使用者の体に使用中に面する内方向の面と、使用中に使用者の体とは別方向に面する外方向の面と、を有する基部層と、前記基部層の外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、前記外層を、前記装身具の残部に１又はそれ以上の位置において固定的に取り付ける破損手段と、を有し、前記破損手段は、少なくとも部分的に前記装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、前記１又はそれ以上の位置において前記破損手段が破損する場合に、前記加えられた力は、該力が加えられる前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する保護的動作と同様に、前記基部層に対して動かす。
【０００９】
本発明は、第４の態様では、防護用装身具であって、前記装身具の使用者の体に面する内方向の面と、使用者の体とは別方向に面する外方向の面と、を有する基部層と、前記基部層の外方向の面の少なくとも一部を覆う外層と、前記装身具の残部に、１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる手段と、を有し、前記外層は、少なくとも部分的に前記装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成され、前記外層が破損する場合、前記加えられる力は、該力が加えられた前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記基部層に対して動かす。
【００１０】
本発明は、第５の態様では、既存の防護用頭部装身具を改造する方法であって、前記既存の防護用頭部装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、前記既存の防護用頭部装身具の残部に、１又はそれ以上の位置において前記外層を固定される破損手段を設け、前記破損手段を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、前記１又はそれ以上の位置において、前記破損手段が破損する場合に、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用頭部装身具の外表面に対して動かす。
【００１１】
本発明は、第６の態様では、既存の防護用頭部装身具を改造する方法であって、前記既存の防護用頭部装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、前記既存の防護用頭部装身具の残部に１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる手段を設け、前記外層を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の頭部を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、前記外層が破損する場合に、前記加えられる力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用頭部装身具の外表面に対して動かす。
【００１２】
本発明は、第７の態様では、既存の防護用装身具を改造する方法であって、前記既存の装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、前記既存の装身具の残部に１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる破損手段を設け、前記破損手段を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、前記１又はそれ以上の部位において前記破損手段が破損する場合に、前記加えられる力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用装身具の外表面に対して動かす。
【００１３】
本発明は、第８の態様では、既存の防護用装身具を改造する方法であって、前記既存の装身具の外方向の面の少なくとも一部を覆うよう外層を設け、前記既存の装身具の残部に１又はそれ以上の位置において前記外層を固定させる手段を設け、前記外層を、少なくとも部分的に前記頭部装身具及び使用者の体を回転させる法線方向に作用する、ある選択された閾値を超える力が前記頭部装身具の外表面に加えられる場合に破損するように構成し、前記外層が破損する場合に、前記加えられた力は、該力を受ける前記外層の少なくとも一部を、人間の頭皮の頭骸骨に対する防護的動作と同様に、前記既存の防護用装身具の外表面に対して動かす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好適な実施形態を、添付図面を参照しつつ、例として説明する。
【００１５】
まず、図１を参照すると、人間の頭部１０の冠状断面を示す概略図が示されている。脳１２は髄液１４に囲まれ、これらはともに頭蓋骨１６の中に含まれている。頭蓋骨１６の外側は頭皮１８である。図１の断面図の拡大詳細図は図２に示されている。
【００１６】
人間の頭部１０の防護的特徴は次のようなものである。
【００１７】
頭皮
頭皮１８は、堅固な繊維状の層であり、該層は剪断に対して実質的に非弾性であるが、法線方向に対する負荷に対しては弾性を有する。特に重要なのは、頭皮１８は、頭蓋骨１６に対して固定されておらず、その代わりに、破れるまでは頭蓋骨１６に対して相対的に限定された距離だけ自由に動くことができる、という事実である。脳１２は、頭蓋骨１６に対して相対的な回転方向の突然の動きからダメージを特に受けやすく、衝撃を受けたときの力の法線方向の成分の影響を打ち消すのは、このメカニズムであるから、頭皮１８の頭蓋骨１６に対して相対的に動く能力は重要である。垂直方向への頭皮１８の弾性は、力の法線方向成分を有する衝撃からエネルギーを吸収するのに役立つ圧縮を許容する。
【００１８】
頭蓋骨
頭蓋骨１６は、密集した２つの層から成り、目の詰まった骨１５が、スポンジ状の海綿質骨１７の層を「サンドイッチ」している。この構造により、エネルギーを消散させる固い表面１５が、ある程度圧縮し、或いはエネルギー吸収のために海綿質骨１７が破砕し、また衝撃が作用する面積を拡散させる。海綿質骨１７はまた、砕ける前に、頭蓋骨１６をある程度歪ませる。
【００１９】
髄液
脳１２を取り囲む髄液１４は、さらなるエネルギー拡散の要素となり、脳１２を、頭蓋内での動きから守る。頭部１０への強打や衝撃は、脳１２を頭蓋の方に押しやり、結果として生じる非圧縮性の髄液１４の置換は減速の媒質として作用し、エネルギーを吸収する。
【００２０】
上記のような人間の頭部１０の防護的特徴を模倣することにより、本発明に係る防護用頭部装身具及び防護用装身具は、衝撃中に続く力の法線及び法線方向のいづれの成分も減衰させ、ある場合には無効化する。
【００２１】
図３は、本発明に係る防護用頭部装身具の第一の実施態様を示しており、あごひも２１によって使用者の頭部１０に固定された自転車用ヘルメット２０の形態である。本発明の防護用頭部装身具は、伝統的な「固い帽子」や自動二輪用ヘルメット、後者においては使用者の頭部１０を全体的に覆うものであっても好適であろう。使用者の頭部の防護用頭部装身具のための他の公知の手段が本発明において利用されてもよい。ヘルメット２０の外表面に受けた衝撃は、法線方向のαと、法線方向のβの力の成分を有する。
【００２２】
図４及び５は、図３記載のヘルメット２０の断面図を示しており、外層２８と、殻２６及び内側の裏地２４を含んで構成されることが分かる。
【００２３】
本質的ではないが、内側の裏地２４は、使用者の頭部１０との接点として殻２６の内側に設けられてよい。裏地２４は、髄液によって実現される液体懸架装置に似せるのに役立ち、及び／又は使用者の頭部１０上に、ヘルメット２０がより快適に、より安全に装着されるのを保証する。好ましくは、内側の裏地２４は、適当な粘性をもつ液体（図示せず）で満たされた柔軟な（フレキシブル）な液嚢であって、殻２６の内側の表面に、任意の公知な手段を使用して固定されたものであってもよい（例えば、接着剤や機械的結合等で止める）。単胞からなる液嚢の中の液体はヘルメット２０の低い周縁へ落ちるので、衝撃下における液体の適切な置換機能のために、区画に分けることを必要としてもよい。区画間における流れの制御機構は複数の区画間における流れの制御を含むことができる。流れの制御機構は、通常の使用では区画間の液体の流れを妨げ、ヘルメット２０に衝撃が加わったときにはそれを許す。区画間の連絡により、全ての区画での単一な圧を実現でき、それによって広いエリアに衝撃の影響が分散する。内側の裏地２４の中の液体は、粘性のある、或いは水のような液体であってよく、ヘルメット２０が衝撃を受けたときに、ヘルメット２０と相対的な使用者の頭部１０の動きを小さくする作用を有してよい。流れの制御手段は、区画を分ける壁状の弱い列を含んで構成されてよく、通常状態では、該壁は区画を封鎖するために損なわれることなく残り、衝撃状況では、弱い列は壊れて、壁に開口を形成する（そして、液体を流動させる）。他の態様では、液体、液体と気体の複合体、あるいは気体のみが満たされた、「泡パック」型の裏地２４が設けられる。
【００２４】
加えて、柔軟な液嚢である内側の裏地２４の内側表面に接着された、又は別の方法で固定された薄いポリスチレンや類似する裏地（図示せず）が、液嚢の区画化が必ずしも必要とされない場合には、形や液体の分布を維持するために使われ得る。前記薄いポリスチレンや類似する裏地は、完全に液嚢を取り囲むために設計され得る。
【００２５】
また、追加の１以上の層（図示せず）が、殻２６と柔軟な液嚢２４との間に介在してもよい。実際、追加の１以上の層は、さらに、または代わりに、柔軟な液嚢である内側の裏地２４の内側に設けられることができる。追加の１以上の層は、公知の防護用頭部装身具において使われる、低密度泡（フォーム）あるいは低密度とより高い密度の泡の複合体のような、あらゆる公知の裏張り材料の形態をとることもできる。
【００２６】
あるいは、内側の裏地２４は、公知の防護用頭部装身具において使われるエネルギーを吸収する公知の裏張り材料の形態をとってよく、柔軟な液嚢を全く省略してもよい。この内側の裏地２４は、本質的な適合性を有する泡状の材料や、建設産業で用いられる固い帽子において普通に使われるクモの巣状の材料であってもよい。実際、内側の裏地２４は、いくつもの個別の層を含んで構成され、また、積層材料として形成されてもよい。例えば、ある改造では、ポリスチレン裏地と組み合わされた２層の発泡プラスティックが備えられ、２層ともポリスチレン裏地の外側にあるか、一方はポリスチレン裏地の外側で他方はポリスチレン裏地の内側にある。これらの泡層は、両方とも低密度でも、低密度と高密度の複合体でもよい。以上より、裏地２４について多くの異なる代替や組合せが本発明に想定されてよい。
【００２７】
殻２６は、頭蓋骨１６を模しており、エネルギー消散のための固い表面を備え（頭蓋骨１６の目の詰まった密度の高い骨１５に類似する）、一方、ある程度の圧縮又は破壊を許容し、増加するエネルギーの吸収を促進する（頭蓋骨１６の海綿質骨１７に類似する）。従来の製造技術を使うと、そのような性質は、単一の材料でも、複合又は積層構造でも実現できる。試験においては、殻２６として適した材料として、ポリプロピレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ、ポリカーボネイトとＡＢＳの混合、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、カーボン繊維複合体、ガラス強化プラスチック、ザイテル（デュポン社製ナイロン）、セルストラン（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネイト、ＡＢＳ、ＴＰＵ又はナイロンのような母材中の長く撚られたガラス、カーボン又はアラミド繊維材料）、ツインテックス（ベトロテックス社製のガラス繊維強化ポリプロピレン）、カーブＰＰ（ＢＰ社製のポリプロピレン繊維強化材料）、ケブラー複合材（樹脂母材中のアラミド繊維）が含まれることが分かった。
【００２８】
外層２８は、頭皮１８を模して設計されている。従って、第１の実施態様では、剪断に対しては実質上弾性がなく、しかし法線方向の力が課されたときには弾性的に圧縮する外層２８が備えられる（頭皮１８に類似する）。しかしながら、試験では、剪断に対しても、法線方向の力が加わったときも、いずれも実質的に弾性を有する外層２８を含んで構成される第２の実施形態が有効であることが分かった。従って、外層２８として適当な材料（材料群）を選択する時は、当該材料の望まれる機械的性質と、防護用頭部装身具の作用の望まれる形態との双方が考慮される。試験では、外層２８に適した材料として、公知の熱可塑性又は熱硬化性のプラスチックに加えて、（ある範囲の等級でアドバンストエラストーマーシステムズ社によって製造された）サントプレーンのような熱可塑性弾性体、固形或いは発泡状のハイトレル、ポリウレタン弾性体（典型的にはショア硬度５０Ａから７０Ｄの範囲）のような熱硬化性弾性体、ハイキュー（アストロン社製ゴム）、セルボセイン、天然又は合成のゴム又は可塑化された泡、低密度又は高密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ又はＨＤＰＥ）が含まれることが分かった。外層２８は、任意的に、この外層の総弾性を減ずるために、ガラス、カーボン又はアラミド（ケブラー）繊維のような高い硬度で低い伸張性の繊維で補強されてもよい。そのような繊維補強は、ランダム又は一方向の繊維、織られ又は編まれた布又はスクリムの形態をとってもよい。それらは外層に形成される。
【００２９】
特製の複合又は積層構造は、防護用頭部装身具の最適な機械的構造と性能特性を得るために有益に用いられよう。例えば、弾性のない、法線方向に圧縮可能な外層２８を得る際には、結果として生じる構造が実質的に切断には非弾性であるが、法線方向には弾性圧縮が可能となるよう、実質上弾性のない層（切断及び法線方向の双方において）が、弾性を有する層と組み合わされる。適切な複合又は積層構造は、例えばインモールド成形、コモールド成形(co-moulding)（又はバイモールド成形（bi-moulding））、ガラススクリム、共押出技術等を含む、周知の標準的な方法を用いて製造される。
【００３０】
外層２８は多孔性材料であり得るので、水が吸収され、ヘルメット２０の望まれる機械的特性に悪影響を及ぼすことを避けるため、防水処理が望ましい。これは、成形材料の上にスプレーをする、薄いが丈夫な水を通さない層（図示せず）を重ねる、或いはその両方のような、通常の防水処理技術を用いることによって達成されうる。加えて、外層２８の摩擦係数を減らすのが望ましい箇所では、選択された防水処理は、この目的もまた提供する。代わりに、防水処理が不要又は望ましくない箇所では、低摩擦係数の材料又は層のみが外層２８上に設けられる。
【００３１】
人間の頭部１０の有用な防護的特徴を再現するために、固い殻２６に外層２８を装着することは本質的である。固い殻２６に外層２８を着けるいくつかの形態が意図され、以下に順番に記述される。
【００３２】
図４と図５に図示される実施形態では、外層２８は単に殻２６の低い周縁に接着剤３０の帯で接着される。適切な接着剤としては、例えば３Ｍ両面ＶＨＢテープ、３Ｍ接着剤タイプ１０／９９、ロックタイトのシアノアクリレート及びエポキシ樹脂が含まれる。代わりに、慣用されている機械的固定手段が採用されうる。外層２８は、頭皮１８の防護的動作に似せるべく、その他の点では結合しておらず、殻２６に対して自由に動くことができる。油又はグリス（モリブデン二硫化物のような添加物があってもなくてもよい）のような潤滑剤や、ＰＴＦＥ層のような他の低摩擦要素が、外層２８と殻２６の間において、どちらか一つ又は双方の対向する表面に適用されてもよいし、挟まれてもよく（図示せず）、そうすることで摩擦を減らして、それらの間の相対的動作を助けるようにしている。
【００３３】
衝撃を受けた場合には、ヘルメット２０に垂直な力の成分βは、外層２８が法線方向へ弾性的に圧縮し、エネルギーを吸収し散逸させる。法線方向の力の成分αは、外層２８に切断する力を誘発する。
【００３４】
剪断に対して実質的に非弾性である外層２８を用いれば、切断する力の大きさが接着剤３０の切断強度、又は外層２８の材料が曲がり及び／又は裂ける力を越えないという条件では、これらの切断する力は接着剤３０を通じて直接的に固い殻２６に伝えられる。しかしながら、もし衝撃の強さが、外層２８で引き起こされた切断力が、接着剤３０の裂ける力、又は外層２８の材質の曲がり及び／又は裂ける力を越えるものであった場合、接着剤３０が剥がれ、外層２８が曲がり、又は破れる（又は可能性としては３つ全て）だろう。この状況下において、外層２８は固い殻２８に対して相対的に自由に動き、衝撃源と固い殻２６の間において、それらの間での相対的な動きを許容する、低摩擦面を提供する。この、いわゆる「破損」態様は計画的であり、法線方向の力の成分αを打ち消し、結果として回転する力が、使用者の頭部１０に装着される安全ヘルメット２０の残りに分かれることを制限し、或いは妨げる上で効果的である。これは、ヘルメット２０を介して回転力が脳１２に伝達することを減らし、或いは除去する上で重要である。
【００３５】
代わりに、本質的に剪断に対して弾性的である外層２８を用いれば、切断する力の大きさが接着剤３０の切断強度、又は外層２８の材料が曲がり及び／又は裂ける力を越えないという条件では、これらの切断する力は接着剤３０を通じて固い殻２６に伝えられ、しかし典型的には、受ける実際の力より小さい程度である。切断する力が外層２８から殻２６に伝達する程度は、外層２８の弾性的な伸び縮みで散らされたエネルギーによって変わる。もし、外層２８が（例えば道の表面での）衝撃により伸び、しかしヘルメット２０がもはや衝撃源や他の物体と接触していないときに緩むならば、外層２８内部以外には反動力はなく、したがってヘルメット２０には殆ど、あるいは全く反動がなく、エネルギーの消散が生じるであろう。これは、外層２８が殻２８に対して相対的に自由に動き、衝撃源と固い殻２６の間において、それらの間での相対的な動きを許容する、低摩擦面を提供するからである。しかしながら、もし衝撃の強さが、外層２８で引き起こされた切断力が、接着剤３０の裂ける力、又は外層２８の材質の曲がり及び／又は裂ける力を越えるものであった場合、接着剤３０が剥がれ、外層２８が曲がり、又は破れる（又は可能性としては３つ全て）だろう。この状況下において、外層２８は固い殻２８に対して相対的に自由に動き、衝撃源と固い殻２６の間において、それらの間での相対的な動きを許容する、低摩擦面を提供する。
【００３６】
これらの「破損」（作用）の態様は、法線方向の力αを打ち消して、結果として回転する力が、使用者の頭部１０に装着される安全ヘルメット２０の残りに分け与えられることから制限し、或いは妨げる上で効果的である。これは、脳１２へのヘルメット２０を通じての回転力の伝達を減らし、或いは除去する上で重要である。研究によれば、脳への圧力のレベルが２０Ｋｐａを超える回転力は、人間の脳に損傷を生ずる原因となることが示されている。すなわち、本発明の目的として、２０Ｋｐａの脳への圧力値が臨界閾値となる。よって、衝撃から脳の損傷を防ぐ上で、明らかにとても重要な要素であるから、接着剤３０の切断強さ、及び／又は外層２８の材料は、このことを念頭において慎重に選ばれる（すなわち、２０Ｋｐａの脳への圧力の原因となる臨界閾値未満で破損するように）。
【００３７】
図１１は、上記破損態様における望ましい圧力／負荷特性を概略図示したものである。第一の非弾性的な外層２８を持つ態様では、圧力（ｙ軸）は、負荷（ｘ軸）のわずかな増加に従って、接着剤３０が剥がれ、外層２８が曲がり、及び／又は破れる点であるＡ点まで、増加することが分かる。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。第二に、弾性的な外層２８を持つ態様では、圧力は、負荷が増えるに伴い、接着剤３０が剥がれ、外層２８が曲がり、及び又は破れる点であるＢ点まで、増えることが分かる。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。
【００３８】
図１１の（実際には後述する図１２および１３も）図示は、例示目的ためだけの概略図であることが強調されなければならない。それは、ヘルメット２０に選択される材料の特定の材料に依存してもちろん相違する実際の性能特性を反映していない。
【００３９】
外層２８を固い殻２６に取り付ける代替方法が、図６ａ、６ｂ及び６ｃに示されており、単純化と明確化のために、殻２６の内側の裏地２４は図示されていない。図６ａによれば、外層２８は、殻２６に設けられた対応する開口を貫通する、フランジ頭部３２で終端される突起３１を含んで構成されることが分かる。フランジ頭部３２は、殻２６の内側表面に接して位置しており、外層２８をその位置に保持する。フランジ頭部３２は、突起３１とともに、指定された切断強さ、例えば脳への圧力が２０Ｋｐａに達するレベルか、それ未満である強さで破損が起こるまで、外層２８をその位置に保持する。この配置により、接着剤が不要になる（もちろん、ある状況では接着剤は、そのような接合と共に、結合に使われうるけれども）。
【００４０】
類似の配置が図６ｂに示されている。しかしながら、フランジ頭部３２の場所には、全体を覆う内側の裏地３３が、固い殻２６上の位置に外層２８を維持するために設けられている。突起３１と内側の層３３は、指定された切断強さ、例えば脳への圧力が２０Ｋｐａに達するレベルか、それ未満である力で破損が起こるように設計される。この配置もまた、接着剤を不要とする。さらに、全体を覆う内側の裏地３３の存在は、別個かつ追加の内側の裏地を不要とし、有利に採用されうる。
【００４１】
さらなる配置が図６ｃに示されている。この配置では、殻２６には、外層２８に作られているあり継ぎのほぞと接合するよう設計された、あり継ぎのほぞが形成されている。これらの接合の破損は、指定された切断強さ、例えば脳への圧力が２０Ｋｐａに達するレベルか、それ未満である力で起こるよう設計されている。この配置もまた、接着剤を不要とする。
【００４２】
図６ａ，６ｂ，６ｃのいずれに図示された配置においても、外層２８は好ましくは殻２６の上に、例えばインモールド成形、コモールド成形又はツーショット等の製造方法を用いて直接作られる。これらの通常の方法は、公知であり、望ましい破損態様（例えば、上述したようなもの）を保証するように、信頼をもって首尾一貫して厳しい耐性を有することを保証する。各場合において、殻２６への外層２８の取り付けは、図７ａ、７ｂに図示したように殻２６の低い周縁だけで行われてもよいし、図７ｃに示したように殻２６の全ての表面において行われてもよい。図７ｃに示された配置は、効果的に外層２８を殻２６へ「点結合」する。そのような配置は、もちろん、望ましい接合位置に接着剤を使用することにより、上述した図４の態様でも達成されうる。
【００４３】
２０Ｋｐａの脳への圧力の閾値は、その上側で脳の損傷が生じる臨海値である一方、もちろん特定の破損態様が起こる値は、より小さい値（例えば、脳への圧力が５、１０、１５Ｋｐａに達するレベルである）に設計されることが望まれる（実際には好適である）。さらに、ある種の応用では、脳への圧力が、例えば、５、１０、１５、２０Ｋｐａに等しいレベルで、ヘルメット２０の頂上からヘルメット２０の低い周縁へ、あるいはその他の方法で、順次破損する結合方法を設けるのが好ましい。そのような態様は、図７ａに図示されており、固い殻２６の小径の孔が、対応する径の外層２８の突起３１を収容する。これらの孔／突起の組合せは、衝撃に際して破損が増加する望ましい態様を実現するため、ヘルメット２０の低い周縁に向かって径が増大する。
【００４４】
図８ａと図８ｂは、破損前において、外層２８と殻２６との間の相対的な動きについて特定の特性を得るために用いられる、外層２８の代替的態様を示す詳細図であり、図１２を参照しながら説明する。
【００４５】
外層２８は、図４及び５で示したのと類似のやり方、すなわち接着帯３０により接着することにより（他の上記した機械的取付方法も投下に適用可能であるものの）、殻２６に対して、その低い周縁の付近で取り付けられている。しかしながら、外層２８は、追加的にコンチェルティーナ型の中間帯４０を具備している。中間帯４０は、外層２８の不可欠な部分、又は着脱可能な別個の部分として形成される。中間帯４０は、ヘルメット２０の低い周縁に近くなるように配置されている。実質的に非弾性的な外層２８の場合では、中間帯４０は、図８ａに図示されるように殻２６を覆う外層２８を保持する。衝撃の場合は、中間帯４０は塑性変形し、図８ｂに図示されるように伸張し、最終的な破損が上述したような通常の態様で起こる前（一旦中間帯４０は伸びきる）に、固い殻２６に対する外層２８の相対的な動きを許容する。実質的に弾性的な外層２８の場合では、中間帯４０は自然に偏って、図８ａに図示されるように殻２６を覆う外層２８を保持する。衝撃の場合は、中間帯４０は弾性変形し、図８ｂに図示されるように伸張し、最終的な破損が上述したような通常の態様で起こる前（一旦中間帯４０は伸びきる）に、固い殻２６に対する外層２８の相対的な動きを許容する。
【００４６】
これらの破損態様は、好ましい圧力／負荷特性を示す概略図である図１２に示されている。非弾性的な外層２８を持つ第一の態様では、負荷（ｘ軸）は、圧力（ｙ軸）のわずかな増加に従って、中間帯４０がＡ点で伸びきった状態になるまで、増加することが分かる。この点の後、負荷のわずかな増加に従って、接着剤３０の破損、又は外層２８の曲がり及び／又は破れを示すＢ点まで、圧力が増加することが分かる。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。第二に、弾性的な外層２８を持つ態様では、負荷の増大に従って、接着剤３０の破損、又は外層２８の曲がり及び／又は破れを示すＣ点まで、圧力が増加することが分かる。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。
【００４７】
中間帯４０は、外層２８と同じ材料から成るか、又は外層２８より追従性が大きい又は小さい材料から形成されてもよい。外層２８は、中間帯４０を通してのみ殻２６と結合され、外層２８の残りの部分は、その下にある殻２６に対して相対的に自由に動くことができる。中間帯４０はコンチェルティーナ型である必要はなく、代わりに衝撃の場合に、外層２８の可塑性又は弾性的変形のための特定領域を備えるどのような形態をもとることができる。
【００４８】
潤滑ジェルや他の摩擦低減材料の層は、外層２８と殻２６の間に設けられ、このことが外層２８と殻２６間の相対的動きを容易にする。適当な潤滑油や他の摩擦低減材料の層には、シリコンやＰＴＦＥのクリューバー塗料、モリブデングリス、クリューバー食物等級グリスが含まれる（これらに限定されない）。
【００４９】
ヘルメット２０の更なる実施態様が図９ａ、９ｂ及び９ｃに示される。この態様でも、外層２８は、図８ａ及び８ｂに示され、上記のやり方と同様にして、殻２６に取り付けられる中間帯４０を備える。しかしながら、図９ａに最適に図示されているように、接着剤３２や他の固定手段から成る追加の周辺帯が通常中央に近い位置に、しかし中間帯４０より末端に設けられる。外層２８は、接着帯３０及び３２を介してのみ殻２６に取り付けられ、それにより外層２８はその他では殻２６に対して相対的に自由に動くことができる。好ましくは、しかしながら、追加の接着帯３２は、脳への圧力レベル、いわば１０Ｋｐａと同等の、より低い切断強さで設計される。それゆえ、脳への圧力１０Ｋｐａ以上を生むヘルメット２０の衝撃下では、外層２８の動作態様は、図４及び５に示した態様と類似する。しかしながら、外層２８に到達する切断する圧力のレベルが１０Ｋｐａの脳への圧力レベルと同等のレベルを超えた場合、接着帯３２は切断し、結果として続いて起こる外層２８の動作態様は、図８ａ及び８ｂに示され、上述された態様に類似する。また、相対的動作は、外層２８と殻２６の間の低摩擦表面（例えばＰＴＦＥ）又は他の潤滑層の介在によって助けられる。
【００５０】
これらの破損態様は、好ましい圧力／負荷特性を示す概略図である、図１３に示される。非弾性的な外層２８を持つ第一の態様では、圧力（ｙ軸）は、負荷（ｘ軸）のわずかな増加に従って、接着帯３２が破損するＡ点まで増加し、続いて、負荷は、圧力のわずかな増加に従って、Ｃ点で中間帯４０が伸びきった状態になるまで、増加することが分かる。この点を超えると、圧力は負荷のわずかな増加に従って、接着剤３０が破損し、又は外層２８が曲がり及び／又は破れるＤ点まで増加する。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。第二に、弾性的な外層２８を持つ態様では、圧力は、負荷の増大に従って、接着帯３２が破損するＢ点まで増加し、続いて、圧力は、負荷の増大に従って、Ｃ点で中間帯４０が伸びきるまで、増加することが分かる。この点を超えると、圧力は、負荷の増大に従って、接着剤３０が破損し、又は外層２８が曲がり及び／又は破れるＣ点まで、増加することが分かる。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。
【００５１】
ヘルメット２０の更なる態様が図１０ａ及び１０ｂに示される。この態様では、外層２８は、中間帯４０を具備し、上述され、図８ａと８ｂに示されたやり方と同様にして、殻２６に取り付けられる。しかしながら、図９ａ、９ｂ、９ｃに示される接着帯３２の追加帯を備える代わりに、切断可能帯２９が、中間帯４０と平行に設けられる。この切断可能帯２９は、接着帯３２と同様、脳への圧力レベル、いわば１０Ｋｐａと同等の、より低い切断強さで設計される。それゆえ、脳への圧力１０Ｋｐａ以上を生むヘルメット２０の衝撃下では、外層２８の動作態様は、図４及び５に示した態様と類似する。しかしながら、外層２８に到達する切断する圧力のレベルが１０Ｋｐａの脳への圧力レベルと同等のレベルに届き、又は超えた場合、切断可能帯２９は切断し、結果として続いて起こる外層２８の動作態様は、図８ａと８ｂに図示され、上述された態様に類似する。
【００５２】
これらの破損態様は、また、図１３にも示される。非弾性的な外層２８を持つ第一の態様では、圧力（ｙ軸）は、負荷（ｘ軸）のわずかな増加に従って、切断可能帯２９が切断するＡ点まで増加し、続いて、負荷は、圧力のわずかな増加に従って、Ｃ点で中間帯４０が伸びきるまで、増加することが分かる。この点を超えると、圧力は負荷のわずかな増加に従って、接着剤３０が破損し、又は外層２８が曲がり及び／又は破れるＤ点まで増加する。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。第二に、弾性的な外層２８を持つ態様では、圧力は、負荷に従って切断可能帯２９が切断するＢ点まで増加し、続いて、圧力は、負荷の増大に従って、Ｃ点で中間帯４０が伸びきるまで、増加することが分かる。この点を超えると、圧力は、負荷の増大に従って、Ｃ点で接着剤３０が破損し、又は外層２８が曲がり及び／又は破れるまで、増加することが分かる。この点を超えると、負荷の「伸張」成分は無限大に向かう。
【００５３】
各場合において重要な基準は、材料の特別な取り合わせと、人間の頭１０の防護的特徴に似せられたヘルメット２０に達するそれぞれの機械的特性の相互作用であるから、外層２８と殻２６に適しているとして上に列挙した材料は代表例なものであり、それに限定されるものではない。材料化学分野における進行中の研究は、本発明において有用な新しい材料や新しい既存材料の複合体（製造技術には言及しない）を産むであろう。
【００５４】
上記態様の全てにおいて、潤滑油や低摩擦材料のような中間層を必要なくするため、外層２８の内方向の面と、殻２６の外方向の面は、潤滑油や低摩擦材料と一体化されてもよい。
【００５５】
実際の試験が、発明に係るヘルメットの実施形態で行われ、使用者の頭部１０に対して安全ヘルメット２０により伝達される最大の法線方向の力において、非常に著しい削減が成し遂げられた。また、適度の最大の直線の加速力の減少が成し遂げられた。
【００５６】
頭部装身具のための材料の組合せは、該組合せの遮音特性が自動二輪車又は自転車への応用において、危険となることを心に留めて選ばれるであろう。防護用頭部装身具の耳の箇所に穴を空けることは、いつでも可能である。
【００５７】
軍事／航空への応用においては、追加的材料や耳カバーによれば、騒音防御と、頭蓋骨の基礎の骨折の原因となる横からの打撃に対する追加的防御と、をもたらす。また、視覚的な保護及び増進の装置をヘルメットと一体化することができ、ガスマスクや空気清浄機等の呼吸装置もまたそうである。
【００５８】
上述したヘルメットの断熱性は、特定の材料の組合せを選んだときに高くなるので、適当な天候状況において通気が必要に違いない。吸気口と排気口が、空気取入の可変制御を備え、空気の流れのないヘルメットの頂上に通気口を設けることが考慮されるであろう。
【００５９】
多くの事故において、特に落下を含む産業上の事故において、ヘルメットは振り落とされる。それゆえ、保持システムは頭部保護のための決定的な要素である。ヘルメット２０の両サイドには、好ましくは二点取付部があり、ひとつは正面に、他は中央の垂直横断面より後ろにある。典型的には、あご支えやカップを形成するために連結された二重ひもか、連結の各点からの一重のひものいずれかが備えられ、前者のひもはあごを拘束し、後者のひもは後頭骨を拘束する。その保有システムは、必然的に、ヘルメットの形やその特定の適用に依存する。
【００６０】
本発明の更なる側面は、既存の「固い帽子」から、本発明による「柔らかい」外皮を持ち、好ましくは効果的な保持システムを備えた帽子への転換である。既存の頭部装身具に取り付けるよう設計された柔らかいカバーと保持システムは、本発明の範囲に含まれる。さらに、交換又は置換可能な外層が、本発明の様々な態様の使用のために生産されることが想像される。本質的には、携帯電話の置換可能なカバーのように、外層は、様々な色やグラフィックデザインで作られるであろう。ヘルメット２０の残りの部分の構造的完全性が、たとえ損傷が目に見えない程度のものであったとしても、傷つけられている可能性があるから、これら外層が「損傷した」外層と置き換えて使われるのは推奨されない。
【００６１】
本発明は、防護用頭部装身具のための使用を参照して上述したが、本発明は身体防護用装身具のような、防護用装身具にも適用可能である。外層を重ねて使用する同様の原理が使われ、上述したような防護用装身具の基部への取付方法や様々な「破損」態様が可能となる。
【００６２】
図１４を参照すると、使用者の前面に着け、ひも１０１で固定された胸板１００の形をした防護用装身具が図示されている。図１５は、図１４の防護用装身具の断面図であり、胸板１００は、使用中に衝撃の殴打を受けるための第一の表面を含んで構成されている。前記防護用装身具は、また、基部層１０２の第一の表面に重ねられる外層１０４を含んで構成されている。外層１０４は、頭皮１８に似せて設計される。ゆえに、第一の態様では、剪断に対して実質的に非弾性的で、しかし法線方向に力が加わったときには弾性圧縮する外層１０４が設けられる（頭皮１８に類似する）。しかしながら、試験においては、剪断に対しても、法線方向の力が加わったときも、実質的に弾性的な外層１０４を含んで構成された第二の態様も、また有効であることが分かっている。基部層１０２は、頭蓋骨１６に似て、エネルギー消散のための固い表面を持つ一方、増加するエネルギー吸収を促進するため、ある程度の圧縮や破壊を許容する。外層１０４及び基部層１０２に適した材料は、防護用頭部装身具用として列挙したものを含む。
【００６３】
外層１０４は、防護用頭部装身具のために上述した機構の少なくとも１つを使って、類似したやり方で基部層１０２に取り付けられてよい。これらの態様は図１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ及び１６ｅに図示されている。
【００６４】
潤滑ジェルの中間層が、外層１０４及び基部層１０２の間に有益に含まれ、それらの間の相対的な動きを促進するようにしてよい。この層は不可欠のものではなく、低摩擦係数材料の固形層で置換できる（例えば、ＰＴＦＥ層）。代替的に、潤滑油は、外層１０４と基部層１０２の両方、又はいずれかの内表面と一体化しうる。
【００６５】
衝撃の力の成分が外層の外方向の表面に受けられたときに、エネルギーを散乱し、吸収する態様が防護用頭部装身具のために上述したものと同一であるようにして、防護用装身具は作成される。
【００６６】
本発明は、また、既存の基部を覆う「柔らかい」外層を提供することから成る、防護用装身具を改造する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】人間の頭部の冠状断面を示す概略図である。
【図２】図１の冠状断面の詳細拡大図である。
【図３】本発明による防護用頭部装身具の使用時における典型的形態を示す図である。
【図４】本発明による防護用頭部装身具の第一の実施態様の断面図である。
【図５】図４の防護用頭部装身具の低い周縁に外層を装着する方法を示す詳細拡大図である。
【図６】本発明による防護用頭部装身具の低い周縁に外層を装着する代替方法の詳細断面図である。
【図７】図６の防護用頭部装身具に対する、外層の典型的な分散された取付位置の（上方からの）外観図である。
【図８】本発明による防護用頭部装身具の代替的態様の低い周縁の詳細図であり、第一の位置及び第二の位置（衝撃前及び衝撃中／後）における外層を示している。
【図９】本発明に係る防護用頭部装身具のさらなる態様の低い周縁の詳細であり、連続位置（衝撃前及び衝撃中／後）の外層を示している。
【図１０】本発明による防護用頭部装身具のさらに別の態様の低い周縁の詳細図であり、第一の位置及び第二の位置（衝撃前及び衝撃中／後）における外層を示している。
【図１１】図４及び図５の防護用頭部装身具の外層について、望ましい圧力／負荷特性を示す概略図である。
【図１２】図８の防護用頭部装身具の外層について、望ましい圧力／負荷特性を示す概略図である。
【図１３】図９及び図１０の防護用頭部装身具の外層について、望ましい圧力／負荷特性を示す概略図である。
【図１４】本発明による防護用装身具の概略図である。
【図１５】図１４の防護用装身具の断面図である。
【図１６】本発明による防護用装身具の基部層に外層を装着する代替方法を示す詳細断面図である。
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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