(57)【要約】      （修正有）【課題】握りの太さを基本的に変化させず、通常時は手が馴染みながら滑り、必要時には十分に滑り止めとなる凹凸面を、多方向に合理的に配列した手摺り形状を提供する。【解決手段】手摺りは、第一に手を滑らせながら軽く把持する（摺る）ガイド、第二に必要な時に強く把持する（固定）点、という二つの相反する要求を満たさなければならない。特に後者の要求に重点を置く老人・病人などの弱者や設計では、ジャバラ状の凹凸形状を用いる例が見られる。しかし、そのために、凹凸が長手方向に急激に変化し、かつグリップの太さも急激に変化するので、手に馴染まなくなり、摺るという最も基本的な性質を失う。本発明では、線識面による特殊な凹凸を用いて、凹凸の長手方向の変化を穏やかに、またグリップの太さを一定に保ち、摺ると固定の二つの相反的な要求を同時に満たす形状を提起する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙ座標系の平面上で、Ｘ軸上の両側に山谷を繰り返す連続な周期性（振幅Ａ）波形線Ｗ０に
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Ｙ＝３Ｂ，なる鏡面での鏡像を波形線Ｗ２とし、以下同様の操作を続けて、波形線Ｗ２ｎ（ｎ：正の整数）に至り、これらの波形線群を仮想紙面に転写し、該仮想紙面を、Ｘ軸方向を軸線として筒状に丸め、該波形線Ｗ０と該波形線Ｗ２ｎを合わせて結合し、生成される筒の波形線をすべて山折りとすることにより、巨視的には円筒面であり、微視的には線識面（直線を母線とする曲面）で形成される凹凸に覆われる形状を形成し、該形状を表面形状とする手摺り。
【請求項２】
請求項１において、Ｂの値を順次変化させることにより、巨視的には楕円などの非円筒面であり、微視的には線識面で形成される凹凸に覆われる形状を形成し、該形状を表面形状とする手摺り。
【請求項３】
請求項１、２で定義した手摺りを実施するために、該形状の表面部材と、内部構造材を組み合わせて構成することを特徴とする手摺り。
【請求項４】
請求項１、２、３において、その折り線部分を平滑化することを特徴とする手摺り。
【請求項５】
請求項１、２、３、４を、手摺り表面に部分的に適用することを特徴とする手摺り。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、手摺りの形状に関するものである。本発明で手摺りとは、本体と支持部品のうち、本体を呼ぶことにする。
【背景技術】
【０００２】手摺りは、手と建物（階段、外壁等）、器具等とのインターフェースであり、身体を支えるために使われる。一般に、手摺りの主要部は、その支持部品をのぞいて、円柱状である。手摺りの主たる機能は、二つある。第一は、手を滑らせながら摺る（軽く把持）すること、第二は必要に応じて、しっかりと握ることである。従って、滑らせることと、握るつまり滑りを止める、という二つの相反する機能が要求されるのが特徴である。なお、本明細書では、手とは、手のひらと指を総称するものとする。【０００３】滑りと、滑り止めを同時に実現するデザインは、困難であるので、現状では、滑りに特化した円柱断面の手摺りがそのまま使われている。しかし、老人や病人の施設・器具などでは、滑り止めの重要性が大で、前記の相反する二つの機能を併せ持つデザインが求められている。滑り止めを強調したデザインとして、円柱表面にジャバラ状の凹凸を施したものが提案されているが、手と凹凸の接触が断続的で、また周長も同様に変化するので、滑らせる機能を著しく失うことになる。【０００４】手の大部分が手摺りに馴染んで接触し、常時は抵抗なく滑り、必要時に有効に滑り止めのできる、円柱に代わる形状は存在しないのだろうか。本発明は、この課題に一つの解答を与えるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明の課題は、握りの太さを基本的に変化させず、通常時は手が馴染みながら滑り、必要時には十分に滑り止めとなる凹凸面を、多方向に合理的に配列した手摺り形状を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】本発明は、請求項１に記すように、Ｘ−Ｙ座標系の平面上で、Ｘ軸上の両側に山谷を繰り返す
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像を波形線Ｗ１とし、該波形線Ｗ１のＹ＝３Ｂ，なる鏡面での鏡像を波形線Ｗ２とし、以下同様の操作を続けて、波形線Ｗ２ｎ（ｎ：正の整数）に至り、これらの波形線群を仮想紙面に転写し、該仮想紙面を、Ｘ軸方向を軸線として筒状に丸め、該波形線Ｗ０と該波形線Ｗ２ｎを合わせて結合し、生成される筒の波形線をすべて山折りとすることにより、巨視的には円筒面であり、微視的には線識面（直線を母線とする曲面）で形成される凹凸に覆われる形状を形成し、該形状を表面形状とする手摺りにより課題を解決するものである。【０００７】本発明は、請求項２に記すように、Ｂの値を順次変化させることにより、巨視的には楕円などの非円筒面であり、微視的には線識面で形成される凹凸に覆われる形状を形成し、該形状を表面形状とする手摺りにより課題を解決するものである。【０００８】本発明は、請求項３に記すように、請求項１、２で定義した手摺りを実施するために、該形状の表面部材と、内部構造材を組み合わせて構成することを特徴とする手摺りにより課題を解決するものである。【０００９】本発明は、請求項４に記すように、請求項１、２、３において、その折り線部分を平滑化することを特徴とする手摺りにより課題を解決するものである。【００１０】本発明は、請求項５に記すように、請求項１、２、３、４を、手摺り表面に部分的に適用することを特徴とする手摺りにより課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１１】効果の説明にあたり、手摺りの形状の一般論について述べる。手摺りは、手を摺り、あるときは握る、の繰り返しで使われる。摺らすために、その軸は直線でありあるいは滑らかな曲線である。また握るために、手のサイズに対応して径は大凡３０ｍｍから４０ｍｍ程度である。これは、ほぼ親指と中指が接触する程度のものである。われわれは、この摺る、握る、の二つの機能に関して、通常特に意識することは無い。しかし力学的に見ると、この二つは相反する機能である。摺る機能のために軸方向に沿って滑らかで抵抗が無いことが望まれ、握る機能のためには表面の抵抗が時に必要となる。前者の要望から、抵抗を増やすための通常の手段である表面摩擦は使えない。老人や病人は、特に後者の握る機能が必要なので、その対策として、円柱にジャバラ状の凹凸を施した改良が考案されている。これは前記のように、凹凸が長さに沿って急激に変化し、周長も急激に変化するので、摺る機能を著しく阻害する。【００１２】次に、手摺りに求められる形状について述べる。形状として広く使われる手摺りの外面形状は、円柱あるいは楕円柱等である。円柱・楕円柱ではないが、それに近い形状において、上記の相反する二つの機能をそなえたデザインがありうるだろうか。そのようなデザインについての望ましい条件を列挙すれば、次の通りである。
１．手の接する断面の周長は軸に沿って略一様であること。これは手の接触長さを軸に沿って一定にするために最も重要な因子である。そうでないと、握った手が、断続的に広がったり狭くなったりする。
２．凹凸があっても、軸方向、周方向に出来るだけ滑らかであること。
３．周方向・軸方向の任意の位置で、握り、止めるための凹凸が常に存在すること。【００１３】次に、中心的な課題に関する、凹凸について、ここに説明を補足する。凹凸といえば、凸は疣（いぼ）のようなでっぱり、凹は臍のような凹みであるというのが常識である。このような空間形状の本質を表現するには、その頂点を通り直交する二つの代表的断面の曲率の積（これをガウスの曲率という）を使うのが便利である。疣の場合は、代表する断面の曲率は、ともに山形であり、山形をプラスと呼ぶと、二つの積はプラス×プラスだから、ガウスの曲率は、プラスである。臍の場合は、二つとも谷形だからマイナスであり、二つの積はマイナス×マイナスだからやはり、ガウスの曲率はプラスとなる。このことは、裏とか表とか関係なく、その局所の形状に関する定義なのだから、疣も臍も同じになるのである。前記、ジャバラ状の凹凸は、ガウスの曲率は山の部分がプラス、谷の部分がマイナスである。これらの凹凸を、「三次元的凹凸」と呼ぶことができるだろう。【００１４】以上の準備のもとで、本発明に採用された、凹凸の意味することについて述べる。凹凸のなかでも、ガウスの曲率がゼロであるものが存在する。円柱面・楕円柱面は、その任意の表面の点に注目して、そこを通り直交する代表的断面を検証すると、一方は円または楕円であり、他方は直線である。前者は山形だからプラス、後者は、山でも谷でもないのでゼロ、従ってガウスの曲率はそれらの積としてゼロになる。ガウスの曲率ゼロの曲面は、直線を母線とし、これをある曲線に沿って動かすことで形成される線織面とよばれる曲面である。円柱面や円錐面はその中にはいる。この線識面により形成される凹凸は、ガウスの曲率プラスやマイナスの凹凸より、滑らかと言って良いであろう。これを「二次元的凹凸」と呼ぶことができる。勿論、その凹凸は空間的に三次元であることには変わりない。【００１５】この事実の意味することは、手摺りにとってかなり重要なことである。円柱面の手摺りは、もちろんガウスの曲率ゼロだから、手の平とよく馴染むのは当然である。その表面に疣や臍のような三次元的凹凸を形成すると手に馴染まない。手に馴染む凹凸として可能性のあるのは、円柱面を、同類の線識面による二次元的凹凸で改変することである。本発明は、これを基本的方針とする。本発明で提案する曲面は、以下のような特徴を持っている。
１．凹凸を滑らかな線織面で形成する。
２．周長はすべての軸断面で一定であることを中心的な要請とし、変動の場合も可及的に少なくする。【００１６】本発明の第一の効果は、滑り止めに対しては、十分な深さでありながら、ある意味で穏やかな凹凸であり、一方摺る特性に対しては、十分に滑らかな凹凸であるという特性である。しっかりと把持することができながら、手にやさしい、と理解して良いであろう。複雑な曲面を言葉で表現するのは困難であるが、敢えて記述するならば、軸方向の主要な凹凸は、「軸方向と交わる直線（母線）を、軸方向に波のように上下しながら滑らせて形成される面」と記述できよう。これは線識面と呼ばれる曲面に属する。【００１７】重要なのは、この曲面が周方向に位相遅れに配置され、凹凸が集中することを排除している。周方向の主要な凹凸は、凸多角形的（例えば八角形）であり、「八角形の形状が，軸方向に周期的に変動する」と記述できる。後に実施例に示すように、周長はこの変動によっても、不変かあまり変わらない。【００１８】第二の効果は、滑りを止める、握ることの効果に関するものである。握ることの把持力は、凹凸に貫入した手のひらと指のせん断変形に対する、形状抵抗である。そのためには、手のひらと指が十分に深く入り込まなければならない。本発明の形状は、おだやかな線識面の凹みにより、手のひらと指が自然に十分深くかつ隙間なく陥入することができる。これも、ガウスの曲率ゼロの線識面の性質によるものである。【００１９】第三の効果は、手摺りの第一の基本的パラメータである周長つまり握りの太さが、軸方向に沿って一定または略一定であることである。従って、どこの位置でも、円筒を握るとほぼ同様に、自然に握り、かつ摺ることができる。【００２０】第四の効果は、凹凸のパターンが、上下左右そして斜め方向に、ほぼ均等に分布させることができる。これは基本的には六角形の敷詰めパターン、あるいはタイル貼りと言われるもので、最も自然な分布様式である。これにより、どこを握っても比較的同様な感じになる。【００２１】第五の効果は、加工が容易であることである。複雑な三次元凹凸形状の加工は、コストがかさむ。本発明の手摺り形状は、もちろん全体としては三次元形状である。しかしその部分は、線識面で構成されている。従って、凹部の加工は、二次元の加工なのである。特に、円柱をこの形状に加工する場合、線識面の母線方向が、開いているから、回転する切削子を用いて、側面を切削できるので、加工が容易である。【００２２】それだからとて、この理論的な曲面を、正確にミクロンのオーダーで作らなければ、効果は無いというのではない。対象は人の手であるから、そのレベルのオーダーで、基本的な形状を維持できる程度の近似的形状を採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の幾何学的形状を定義する関数の説明図その１
【図２】本発明の実施例１の幾何学的形状を定義する関数の説明図その２
【図３】本発明の実施例１の正面図（３−１）および二つの位置における断面図（３−２）、（３−３）
【図４】本発明の実施例１の斜視図
【図５】本発明の実施例２の正面図（５−１）および二つの位置における断面図（５−２）、（５−３）
【図６】本発明の実施例３の正面図（６−１）および二つの位置における断面図（６−２）、（６−３）以上のすべての図において、紙面サイズの制約により、手摺りの長さの一部だけを示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２４】本発明の実施例１を図に沿って説明する。図１は、Ｘ−Ｙ座標系で、波形線として周期関数Ｗ０
【数１】
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の形状を示すもので、振幅はＡ、周期はＬ、の正弦関数である。基準線はＹ＝０である。【００２５】
2017031785.tif 000005
関数Ｗ１
【数２】
2017031785.tif 000006
を示し、以後同様の操作を繰り返して、図２に示す曲線群、Ｗ０〜Ｗ２ｎを得る（ｎ：正の整数、図ではｎ＝４）。【００２６】その結果、平面上に、２ｎ＋１個の曲線群が得られた。該曲線群を、実在の紙面に転写したものを考える。その紙面上の曲線Ｗ０と、Ｗ２ｎを両縁として囲まれる領域を切り出し、その紙片を丸めて該両縁の曲線を結合し円筒を形成する。該円筒の、該曲線群に相当する線をすべて凸の折り目とすると、すべて曲面で形成される安定した筒形のモデルが出来る（図３）、（図４）。なお、その生成過程から、その周長はＢのｎ倍であり、軸位置によらず一定である。【００２７】該モデルは、軸方向は波型の形状、軸と直交する断面は凸多角形である。曲線状の折り目が、図では８本、軸方向に走っている。これらの折り目は交互に位相がずれており、凹凸が多方向に分散していることが観察される。【００２８】凹みの形状を詳細に観察すると、軸と直交方向は常に直線でこれが波打って軸方向に連なっていることが見える。これらの凹みは線織面であり、水が貯まるような三次元的な凹みではなく、二次元的の凹凸であることがわかる。従って、該モデルは、この二次元的の凹凸で、全面を隙間なく覆われていることがわかる。【００２９】図３、４のモデルの形状を決定する設計パラメータは、Ａ，Ｂ，Ｌ，ｎである。これらの設計パラメータの変更で、凹凸の大きさ、周期等を自在に変えることができる。要求によって、適用を部分に施行することも可能である。実施例１では、関数としてサイン関数を用いたが、これは同様な周期性、対称性をもつ任意の波形周期関数に適用できる。
【実施例２】
【００３０】本発明の実施例２を説明する（図５）。実施例２を規定する関数として、折り線関数を用いた。凹みの形状は、軸方向は折り線型の形状、軸と直交する断面は凸多角形である。全体的には、実施例１に近い形状であるが、それよりも多少凹凸感があるであろう。
【実施例３】
【００３１】実施例３は、実施例１、２のように、全面が決められた形状でなくても、これを部分的に利用することの可能性を示す。この場合の多くでは、周長が軸方向に不変という性質は若干失うが、線識面の凹凸を適所に利用することで、簡便に本発明を実施することが可能となる。図６はその一例である。
【実施例４】
【００３２】以上の実施例において、曲線あるいは直線の折り目がともなうが、これらの折り目をスムージングして用いることも、可能である。この場合は、いたるところシャープな折り目を排除するが、一方では周長一定という性質は若干うしなう。
【実施例５】
【００３３】以上に記述した実施例は、表面形状についてのみ記述したが、その内部構造については触れていなかった。これらの形状を実現するための構造としては、多くの既存の設計法が利用できる。代表的には、その表面層だけを前記の形状で製作し、棒状の芯材に装着する方法その他各種の方法がありうる。
【符号の説明】
【００３４】Ｘ−Ｙ：座標軸
Ａ：周期性波形線の振幅
Ｂ：周期性波形線のＸ軸と鏡面との間隔
Ｌ：周期性波形線の周期
ｎ：正の整数
Ｐ；断面位置
Ｑ：断面位置
Ｒ：断面位置
Ｓ：断面位置
Ｕ：断面位置
Ｖ：断面位置
Ｗ：周期性波形線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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