| 【発明の名称】 |
マネキン関節機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】山崎 信寿
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| 【要約】 |
【課題】関節部の隙間やしわを防止し、屈曲及び伸展に伴う人体に近い自然な形状変化を再現することができるマネキン関節機構を提供する。
【解決手段】例えば膝関節３０Ｂの場合、屈曲及び伸展に伴う人体の関節の外形に合わせて採取した多数の関節板３３ｂ，３３ｃにより、上関節部である大腿部２１側に取付けられる関節部３０Ｂ1と、下関節部である下腿部２２側に取付けられる関節部３０Ｂ2と構成し、上下の関節板３３ｂ，３３ｃを交互に重ね合わるとともに、これら上下の関節板３３ｂ，３３ｃを屈曲及び伸展に伴う人体の回転軸に対応させて回動自在に連結し、それぞれの関節板３３ｂ，３３ｃの曲面３３ｂ1，３３ｃ1により人体の関節部分の形状変化を表現する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 多数の薄板を櫛状に並列させてなる第１の関節と、多数の薄板を櫛状に並列させてなる第２の関節とを備え、前記第１の関節の各薄板は、前記第２の関節の各薄板と隙間なく咬合わされているとともに、前記第１の関節と第２の関節との咬合い部分が回動自在に連結されていることを特徴とするマネキン関節機構。
【請求項２】 前記第１の関節及び第２の関節の各薄板は、回動により、人体の関節の屈曲に伴う関節部分の外形形状の変化を模擬してなることを特徴とする請求項１に記載のマネキン関節機構。
【請求項３】 前記第１の関節及び第２の関節の各薄板は、関節角度毎に伴って咬合わせ部分から現れる薄板端面形状を人体関節輪郭形状に合わせ、それを滑らかな包絡線で結んだ形状にすることにより、屈曲及び伸展運動時に現れる人体の関節部分の筋膨隆や腱の張り等の形状変化を模擬するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のマネキン関節機構。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として、■いす，ベット等の開発、衝突安全等の人間工学分野、■衣料展示等のアパレル分野、■患者看護教育等の医療分野において、代用とされるマネキンに関し、特に可動関節部分を人体に近づけたマネキン関節機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】人体の代用とされるマネキンは、人体に近い動きや姿勢をとらせるために開発されたものであり、その関節部分に、球関節やヒンジ関節等を用いている。
【０００３】図２３は、球関節を用いたダミーの一例を示すものである。同図に示すダミーは、頭部１、胴体部２、上腕部３、前腕部４、大腿部５、下腿部６、足部７の７部分から構成されている。また、胴体部２と上腕部３との間、上腕部３と前腕部４との間、胴体部２と大腿部５との間、大腿部５と下腿部６との間、下腿部６と足部７との間には、それぞれ球関節８ａ〜８ｅが設けられており、これらの球関節８ａ〜８ｅによって各部が人体に近い動きを行うようになっている。
【０００４】ちなみに、このような球関節８ａ〜８ｅを用いて各部の姿勢を保持させる機構を用いたものとして、例えば特開平５−６０３５８号公報に示されるマネキンの関節が知られている。これは、菊座保持構造の相対向する部材を付勢力に抗して離間するとともに、マネキン構成部材を所望の位置関係にし付勢力にまかせて相対向する部材の菊座同士を歯合することで、位置関係が強固に保持され、マネキン構成部材が所望の角度及び方向に開いた姿勢を保持するものである。
【０００５】また、上記のヒンジ関節を用いたダミーの一例として、図２４に示すものがある。同図に示すダミーは、頭部９、胸部１０、腹部１１、上腕部１２、前腕部１３、大腿部１４、下腿部１５、足部１６の８部分から構成されている。また、各頭部９と胸部１０との間、胸部１０と腹部１１との間、胸部１０と上腕部１２との間、上腕部１２と前腕部１３との間、腹部１１と大腿部１４との間、大腿部１４と下腿部１５との間、下腿部１５と足部１６との間には、それぞれヒンジ関節１７ａ〜１７ｇが設けられており、これらのヒンジ関節１７ａ〜１７ｇによって各部が人体に近い動きを行うようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の剛体によるダミーでは、球関節８ａ〜８ｅ及びヒンジ関節１７ａ〜１７ｇによって各部が人体に近い動きを行うようになってはいるが、これら球関節８ａ〜８ｅ及びヒンジ関節１７ａ〜１７ｇ部分は各部を屈曲させたとき、これら球関節８ａ〜８ｅ及びヒンジ関節１７ａ〜１７ｇ部分に大きな隙間が生じてしまうという問題がある。さらに、人体の各部の間を単に、球関節８ａ〜８ｅ及びヒンジ関節１７ａ〜１７ｇで連結しているだけであるので、関節の屈曲及び伸展する際の各関節角度において人体に近い自然な形状変化を再現することができないという問題があった。このため、例えば、大腿部１４、下腿部１５及び足部１６にストッキングを装着して、屈曲及び伸展を繰り返すストッキング適合評価試験を行うような場合には、関節部の隙間等のより、ストッキングが噛み込んでしまい、試験が行うことができないという問題がある。また、隙間が生じないように、柔軟素材によりマネキンの表面を被覆したとしても、屈曲時に皮膚表面の伸縮量が約４〜６ｃｍ程度生じるため、この伸縮量を吸収することが困難であり、さらに、屈曲時及び伸展時にしわ、たるみが生じるという問題がある。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、本発明は、屈曲及び伸展に伴う大伸縮による隙間やしわ、たるみの発生を防止することができるマネキン関節機構を提供することを目的とする。さらに、屈曲及び伸展に伴う人体に近い自然な形状変化を再現することができるマネキン関節機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するため、本発明の請求項１のマネキン関節機構は、多数の薄板を櫛状に並列させてなる第１の関節と、多数の薄板を櫛状に並列させてなる第２の関節とを備え、前記第１の関節の各薄板は、前記第２の関節の各薄板とを隙間なく咬合わされているとともに、前記第１の関節と第２の関節との咬合い部分が回動自在に連結されていることを特徴としている。前記櫛状とは、隣接する前記薄板が所定の間隔をあけて、前記薄板の片側が相互に固定されている状態であれば良い。このため、隣接する前記薄板を各々固定するようにしても良いし、また、一体成形により櫛状とするようにしても良い。ここで、前記薄板は、剛性が保持できる程度の厚みを有する必要がある。前記第１の関節の薄板の厚みは、第２の関節の各薄板間に隙間なく咬み合えば、一定でなくても良い。前記第２の関節の薄板の厚みも同様である。薄板の厚みは、約１〜６ｍｍ程度が望ましい。なお、前記第１の関節及び第２の関節の薄板は、各約６枚以上とするのが実用的である。また、前記薄板は、相互に摩擦抵抗が生じず、回動時に滑りが良いことが必要である。例えば、材質としては、発泡塩化ビニル等が軽量で、剛性があり且つ滑りが良いので望ましい。
【０００９】かかる構成により、前記第１の関節及び前記第２の関節の多数の薄板とが隙間なく咬合わされていることにより、隙間が分散されるため、大きな隙間が生じることがない。
【００１０】また、請求項２の発明は、前記第１の関節及び第２の関節の各薄板が、回動により、人体の関節の屈曲に伴う関節部分の外形形状の変化を模擬してなることを特徴としている。人体の関節部分は、屈曲及び伸展に応じて形状変化を伴う。そこで、人体の関節部分を屈曲面（いわゆる矢状面）に平行に切断した状態の多数の薄板を用いることで、第１の関節及び前記第２の関節を屈曲及び伸展に応じて回転させることにより、それぞれの関節板に人体の屈曲及び伸展に伴っておこる形状変化に応じた曲面を形成することができる。
【００１１】さらに、請求項３の発明は、前記第１の関節及び第２の関節の各薄板は、関節角度毎に伴って咬合わせ部分から現れる薄板端面形状を人体関節輪郭形状に合わせ、それを滑らかな包絡線で結んだ形状にすることにより、屈曲及び伸展運動時に現れる人体の関節部分の筋膨隆や腱の張り等の形状変化を模擬するようにしたことを特徴とする。人体の関節部分の皮膚表面の輪郭は、屈曲及び進展運動に伴う筋膨隆や腱の張りの変化等により、関節角度毎に形状が変化する。そこで、前述の第１の関節及び第２の関節の薄板の咬み合わせ側の外形端面の輪郭が関節の屈曲或いは伸展によって、咬み合わせ部分から徐々に現れることを利用し、関節角度毎に、各薄板を、人体関節部の輪郭形状に合わせ、それを滑らかな包絡線形状とすることにより、形状変化を模擬することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のマネキン関節機構の一実施の形態に係るマネキンを正面から見た状態を示す模式図、図２は、図１のマネキンを示す側面図である。
【００１３】これらの図に示すマネキンの下肢部は、腰部２０、大腿部２１、下腿部２２、足部２３とから構成されている。また、これら腰部２０と大腿部２１との間、大腿部２１と下腿部２２との間、下腿部２２と足部２３との間は、股関節３０Ａ，膝関節３０Ｂ，足関節３０Ｃによって屈曲自在とされている。さらに、膝関節３０Ｂは、関節部３０Ｂ1（第１の関節）と関節部３０Ｂ2（第２の関節）とからなり、足関節３０Ｃは、関節部３０Ｃ1（第１の関節）と関節部３０Ｃ2（第２の関節）とからなる。なお、股関節３０Ａは、ここでは、単一の関節としている。
【００１４】また、各股関節３０Ａ，膝関節３０Ｂ，足関節３０Ｃに設けられているアングル３１ａと３１ｂとの間、アングル３１ｃと３１ｄとの間は、アルミパイプ３２ａ及び３２ｂによって連結されている。さらに、股関節３０Ａのアングル３１ａには、第２の関節としての多数の関節板３３ａが長ネジ３１ｅによって櫛状に、所定の間隔を空けて、互いに対向して並列させて固定されている。
【００１５】膝関節３０Ｂのアングル３１ｂ及び３１ｃには、第１の関節の薄板としての多数の関節板３３ｂ及び第２の関節の薄板としての多数の関節板３３ｃが長ネジ３１ｅによって櫛状に所定の間隔を空けて、互いに対向して並列固定されている。足関節３０Ｃのアングル３１ｄ及び３１ｅには、第１の関節の薄板としての多数の関節板３３ｄ及び第２の関節板の薄板としての多数の関節板３３ｅが長ネジ３１ｅによって櫛状に、所定の間隔を空けて、互いに対向して並列させて固定されている。
【００１６】ところで、関節板３３ａ〜３３ｅは、薄板からなるが、剛性が保持できる程度の厚みを有する必要がある。前記第１の関節となる関節の関節板（薄板）３３ｂ、３３ｄの厚みは、第２の関節となる関節の関節板（薄板）３３ｃ、３３ｅに隙間なく咬み合えば、一定でなくても良い。前記第２の関節の関節板３３ｃ、３３ｅの厚みも同様である。例えば、関節板３３ａ〜３３ｅは、約１〜６ｍｍ程度が望ましい。なお、関節板は、６枚以上とするのが実用的である。なお、これら多数の関節板３３ａ〜３３ｅは、発泡塩化ビニル板からなり、人体の関節部の屈曲に伴う関節の外形形状の変化を模擬したものであるが、その詳細については後述する。材質としては、発泡塩化ビニルを使用しているが、軽くて、剛性があり滑りがあるものであれば、他の材質であっても良い。
【００１７】ここで、本実施の形態のマネキン関節機構を有するマネキンの下肢部の製造方法を、以下に説明する。
１）マネキン外形モデルを成形する。この工程では、モニターからの型取り行い、この型に石膏を流し込んで石膏マネキンを完成させ、この石膏マネキンからシリコンによって中空のマネキンの下肢部のプラスチックモデルを完成させる。ここで、モニターとしては、２０代の標準体型に近い女性としている。なお、マネキン外形モデルは、プラスチックのような非弾性体だけではなく、弾性素材からなる弾性体により成形するようにしても良い。
２）完成したプラスチックモデルの腰部２０と大腿部２１との間、大腿部２１と下腿部２２との間、下腿部２２と足部２３との間である関節部分に相当する箇所を切断する。
【００１８】３）第１の関節及び第２の関節である関節板３３ａ〜３３ｅを製作する。
４）アングル３１ａ〜３１ｅに、それぞれ対応する関節板３３ａ〜３３ｅを固定した後、第１の関節と第２の関節とを咬合わせて連結し、各股関節３０Ａ，膝関節３０Ｂ，足関節３０Ｃを完成させる。
５）２）で切断したそれぞれの箇所に、股関節３０Ａ，膝関節３０Ｂ，足関節３０Ｃをアルミパイプで連結し、プラスチックモデルの外形を保持させて、マネキンの下肢部を完成させる。なお、関節機構には、柔軟素材を被覆して使用しても良い。
６）マネキンの下肢部の腰部２０の上端側を図示しない枠体に吊り下げる。
７）使用に際しては、マネキンの足部２３を上下動させ、人体の屈曲状態を模擬する。
【００１９】ところで、上記の股関節３０Ａにおける運動には、屈曲伸展、外転内転、外旋内旋の３自由度があるが、本実施の形態では、屈曲、伸展に着目し、股関節３０Ａを屈曲運動に適した構造としている。ここで、股関節３０Ａは、大腿骨頭中心に対応させて、図１及び図２のように、アルミパイプ３２ｃにより回動自在に支持している。
【００２０】また、膝関節３０Ｂにおける運動には、屈曲伸展と回旋運動とがあるが、本実施の形態では、屈曲、伸展に着目し、膝関節３０Ｂを屈曲運動に適した構造としている。すなわち、人体の大腿骨果を前額面に対し水平に貫いた位置に対応させて、図１及び図２のように、膝関節３０Ｂを長ネジ３２ｄにより回動自在に支持している。なお、膝関節３０Ｂには、膝蓋骨に相当する楕円状板を取りつけるようにしても良い。特に、屈曲時に膝蓋骨が突出するが、楕円状板の使用により、人体の形状に近い形状変化を得ることができる。
【００２１】さらに、足関節３０Ｃにおける運動には、屈曲伸展と回旋運動とがあるが、本実施の形態では、屈曲、伸展に着目し、足関節３０Ｃを屈曲運動に適した構造としている。また、足関節３０Ｃにおける屈曲、伸展運動に関する回転軸は、腓骨外果に対応させ、図１及び図２のように、足関節３０Ｃを長ネジ３２ｅにより回動自在に支持している。なお、足関節部では、アキレス腱に相当する弾性体を取り付けるようにしても良い。弾性体は、伸縮性のある平ゴム、スパッツ用生地でも良い。さらに、表面の不連続性を補正するために、スポンジ及び発泡スチロール等で整形すると良い。
【００２２】次に、各股関節３０Ａ，膝関節３０Ｂ，足関節３０Ｃにおける主構成部材の形状等について説明する。まず、図３乃至図５は、股関節３０Ａの主構成部材となる関節板を示す側面図である。但し、図３及び図４の関節板は、股関節３０Ａを外側から見た状態を示し、図５の関節板は、股関節３０Ａを内側から見た状態を示すものである。
【００２３】これらの図に示す関節板３３ａは、例えば厚さが約３ｍｍ程度の発泡塩化ビニルからなり、合計２４枚で構成されている。また、これら関節板３３ａは、それぞれ異なる曲面３３ａ1で構成され、これらの関節板３３ａを重ね合わせることにより、股の輪郭形状が得られるようになっている。さらに、各関節板３３ａには、上記のアルミパイプ３２ｃが挿通される挿通穴３３ａ2と、上記の長ネジ３１ｅが挿通される挿通穴３３ａ3とが形成されている。関節の回転軸となるアルミパイプ３２ｃを挿通する挿通穴３３ａ2の位置決めは、関節の屈曲時及び伸展時の形状が実際の形状に最も近くなるような点を選択する。なお、以下の関節の挿通穴も同様にして位置決めする。
【００２４】この股関節３０Ａにおける関節板３３ａは、上述した等身大のプラスチックモデル（下半身のみ）から採取したものである。なお、本実施の形態では、股関節３０Ａは、第２の関節に相当する関節板３３ａのみからなり、第１の関節に相当する関節板を省略しているが、第１の関節に相当する関節板を設けるようにしても良い。
【００２５】その手順を図６により説明する。すなわち、１）プラスチックモデル２０ａの臀部２０ｂ、大腿上部２１ａに、３ｍｍごとに幅０．５ｍｍの黒いテープＴで２４箇所に印をつけ、矢状面にスライディングゲージを当てて輪郭形状を取得した。
２）例えば、図２２に示すように、スライデイングゲージによって得られた輪郭形状をトレーシングペーパーに書き写した。図２２は、膝関節の輪郭線を示す図であり、（ａ）は、伸展状態、（ｂ）は、屈曲状態、（ｃ）は（ｂ）よりさらに屈曲させた状態、（ｄ）は、（ｃ）の包絡形状であるが、膝関節の伸展及び屈曲時の輪郭形状を示す図であるが、股関節部３０Ａについても、同様に伸展及び屈曲の輪郭形状を書き写すようにする。股関節３０Ａは、前述したように、第２の関節に相当する関節板３３ａのみからなり、第１の関節に相当する関節板が省略されている点が図２２の膝関節と異なる。
３）股関節を３０゜に屈曲させたプラスチックモデルについて、前記１）及び２）と同様の作業を行った。
４）関節中心と角度を合わせて２つの輪郭線を重ね合わせて、屈曲したときに第１の関節の輪郭線から新たに現れた第２の関節の輪郭線をその関節の直立位の輪郭線に滑らかに加えた。図２２（ｂ），（ｃ）に示すように、３０゜（膝関節の場合は、６０゜）屈曲した状態を例にとると、関節角度毎に伴って咬合わせ部分から現れる関節板の端面形状に、実際の人体の形状を修正していくようにする。
５）角度変化を細かく設定する場合には、前記４）の作業を繰り返し、追加された輪郭線全体を滑らかな包絡線で結んで、図２２（ｄ）に示すように、関節板３３ａの包絡形状とする。
６）カーボン紙を用いてトレーシングペーパーから発泡塩化ビニル板に輸郭形状を写した。
【００２６】そして、６）の工程を終えた後、発泡塩化ビニル板を輪郭線に沿って切取り、２４枚の関節板３３ａを得たものである。よって、これらの関節板３３ａを３ｍｍ間隔で重ね合わせることにより、臀部２０ｂ及び大腿上部２１ａの輪郭をなす股関節３０Ａの主構成部材が得られる。本実施の形態では、関節板３３ａを上述のように、接触式により、その輪郭形状をとるようにしているが、例えば、レーザビームによる光切断方式等の非接触３次元データから求めるようにしても良い。なお、本実施の形態では、発泡塩化ビニル板を使用しているが、これに限定されず、加工し易く、軽くかつ剛性を有する材質であれば良い。
【００２７】図７及び図８は、膝関節３０Ｂのうち、関節部３０Ｂ1側の主構成部材となる関節板を示す側面図である。但し、図７の関節板は、関節部３０Ｂ1を外側から見たものであり、図８の関節板は、関節部３０Ｂ1を内側から見たものである。
【００２８】これらの図に示す関節板３３ｂは、例えば厚さが約３ｍｍ程度の発泡塩化ビニルからなり、合計１５枚で構成されている。また、これら関節板３３ｂは、それぞれ異なる曲面３３ｂ1で構成され、これらの関節板３３ｂを重ね合わせることにより、膝上部の輪郭形状が得られる。さらに、各関節板３３ｂには、前記の長ネジ３２ｅが挿通される挿通穴３３ｂ2と、前記の長ネジ３１ｄが挿通される挿通穴３３ｂ3とが形成されている。
【００２９】図９及び図１０は、膝関節３０Ｂのうち、関節部３０Ｂ2側の主構成部材となる関節板を示す側面図である。但し、図９の関節板は、関節部３０Ｂ2を外側から見たものであり、図１０の関節板は、関節部３０Ｂ2を内側から見たものである。
【００３０】これらの図に示す関節板３３ｃは、前記同様に、例えば厚さが約３ｍｍ程度の発泡塩化ビニルからなるが、合計１４枚で構成されている。また、これら関節板３３ｃは、それぞれ異なる曲面３３ｃ1で構成され、これらの関節板３３ｃを重ね合わせることにより、膝下部の輪郭形状が得られる。さらに、各関節板３３ｃには、前記の長ネジ３２ｄが挿通される挿通穴３３ｃ2と、前記の長ネジ３１ｅが挿通される挿通穴３３ｃ3とが形成されている。
【００３１】ここで、これら膝関節３０Ｂの各関節板３３ｃは、図１１及び図１２に示すようにして採取したものである。なお、図１１は、被験者の膝の外側を示す側面図であり、図１２は、被験者の膝の内側を示す側面図である。
【００３２】関節板３３ｃの製作方法は、前述の図６と同様であるが、股関節を６０゜に屈曲させたプラスチックモデルについても輪郭を採取する点が異なる。得られた関節板３３ｂ，３３ｃを３ｍｍ間隔で重ね合わせることにより、膝の上部側及び下部側の輪郭をなす膝関節３０Ｂの主構成部材が得られる。
【００３３】図１３乃至図１６は、膝関節３０Ｂの詳細を示すものであり、図１３は、膝関節３０Ｂを示す側面図、図１４は、図１３のＡ−Ａ線に沿って切り欠いた断面図、図１５は、図１３の膝関節３０Ｂを示す平面図、図１６は、図１３の膝関節３０Ｂの屈曲状態を示す側面図である。
【００３４】これらの図に示す膝関節３０Ｂは、上述したように、図１及び図２の大腿部２１側に取付けられる関節部３０Ｂ1と、下腿部２２側に取付けられる関節部３０Ｂ2とを備えている。各関節部３０Ｂ1，３０Ｂ2には、アルミ製のアングル３１ｂ，３１ｃが設けられている。各アングル３１ｂ，３１ｃには、六角ネジ３４によって支持プレート３５が取付けられており、さらにこの支持プレート３５によってφ１５ｍｍのアルミパイプ３２ａ，３２ｂが支持されている。
【００３５】また、各アングル３１ｂ，３１ｃには、発泡塩化ビニル板（１５ｍｍ×１５ｍｍ）からなるスペーサ３６が設けられており、このスペーサ３６によって、上述した各関節板３３ｂ，３３ｃが平行状態を保つように支持されている。さらに、これら関節板３３ｂ，３３ｃは、各アングル３１ｂ，３１ｃに２本の長ネジ３１ｅによって取付けられている。
【００３６】また、各関節板３３ｂ，３３ｃは、交互にかみ合わせた状態の多層構造とされるとともに、長ネジ３２ｄによって回動自在に支持されている。ここで、図１４及び図１５では、各関節板３３ｂ，３３ｃをそれぞれ９枚及び８枚とした場合について示しているが、これは説明の便宜上である。
【００３７】すなわち、これら関節板３３ｂ，３３ｃにあっては、上述したように、２０代女性の標準体型に近い女性（モニター）に合わせた場合、各関節板３３ｂ，３３ｃの枚数はそれぞれ１５枚及び１４枚とすることで人体の膝関節に近い輪郭形状を表現することができる。この場合、各関節板３３ｂ，３３ｃを構成する発泡塩化ビニル板の厚みは、上述したように３ｍｍ程度である。
【００３８】なお、ここでの発泡塩化ビニル板の厚さや枚数は、適宜変更可能であり、その厚さや枚数も任意に変更することができるが、特に、各関節板３３ｂ，３３ｃの枚数を増やすことで、人体により近い関節の輪郭形状を表現することが可能となる。但し、発泡塩化ビニル板があまり薄いと必要な剛性が不足するので、約１〜６ｍｍ程度が実用上望ましい。
【００３９】そして、図１６に示すように、長ネジ３２ｄを支点として、各関節部３０Ｂ1，３０Ｂ2を約６０°回転させた状態では、各関節板３３ｂ，３３ｃのそれぞれ異なる曲面３３ｂ1，３３ｃ1により、屈曲に伴う人体の形状変化をも表現することができる。
【００４０】図１７及び図１８は、前記の足関節３０Ｃのうち、関節部３０ｃ1側の主構成部材となる関節板３３ｄを示す側面図である。但し、図１７の関節板３３ｄは、関節部３０ｃ1を外側から見たものであり、図１８の関節板は、関節部３０ｃ1を内側から見たものである。
【００４１】これらの図に示す関節板３３ｄは、前記同様に、例えば厚さが約３ｍｍ程度の発泡塩化ビニルからなるが、合計７枚で構成されている。また、これら関節板３３ｄは、それぞれ異なる曲面３３ｄ1で構成され、これらの関節板３３ｄを重ね合わせることにより、足関節上部の輪郭形状が得られる。さらに、各関節板３３ｄには、前記の長ネジ３２ｅが挿通される挿通穴３３ｄ2と、前記の長ネジ３１ｅが挿通される挿通穴３３ｄ3とが形成されている。
【００４２】図１９及び図２０は、前記の足関節３０Ｃのうち、関節部３０ｃ2側の主構成部材となる関節板３３ｅを示す側面図である。但し、図１９の関節板３３ｅは、関節部３０ｃ2を外側から見たものであり、図２０の関節板３３ｅは、関節部３０ｃ2を内側から見たものである。
【００４３】これらの図に示す関節板３３ｅは、前記同様に、例えば厚さが約３ｍｍ程度の発泡塩化ビニルからなるが、合計６枚で構成されている。また、これら関節板３３ｅは、それぞれ異なる曲面３３ｅ1で構成され、これらの関節板３３ｅを重ね合わせることにより、足関節下部の輪郭形状が得られる。さらに、各関節板３３ｅには、前記の長ネジ３２ｅが挿通される挿通穴３３ｅ2と、前記の長ネジ３１ｅが挿通される挿通穴３３ｅ3とが形成されている。
【００４４】ここで、足関節３０Ｃの各関節板３３ｄ，３３ｅは、図６で説明したように、プラスチックモデルから採取されたものである。得られた関板３３ｄ，３３ｅを３ｍｍ間隔で重ね合わせることにより、足関節３０Ｃの輪郭をなす主構成部材が得られる。
【００４５】次に、図２１を用いて足関節３０Ｃの組付け状態について説明する。すなわち、関節部３０ｃ1の関節板３３ｄは、アングル３１ｄに固定され、関節部３０ｃ2の関節板３３ｅは、アングル３１ｅに固定されている。また、これらの関節板３３ｄ，３３ｅは、図１４で説明した膝関節３０Ｂのように、関節板３３ｄと関節板３３ｅとが交互に重ね合わされた状態で組付けられている。そして、各関節板３３ｄ，３３ｅが、長ネジ３２ｅによって連結されることで、足関節３０Ｃの屈曲が可能となっている。
【００４６】また、足関節３０Ｃの後方に平ゴム３３ｆを設けることで、人体のアキレス腱を表現している。さらに、符号３３ｇはマグネットであり、このマグネット３３ｇにより、足部を図示しない駆動部の載置台に対して吸着自在とすることができるようになっている。足部をマグネット３３ｇで固定しているので、載置台を上下させることにより、下肢部の屈曲伸展状態とすることができる。
【００４７】なお、本実施の形態では、長ネジ３２ｅにより、多層の関節板を連結するようにしているが、一本の長ネジ３２ｃ，３２ｄ，３２ｅで連結するのではなく、複数の連結ピン等の連結手段により、回転中心を変えて、多層の関節板を部分的に連結するようにしても良い。この場合、関節板はアングルにより取り付けられているので、関節板が相互に連結されていれば、関節板が外れてしまうことはない。
【００４８】このように、本実施の形態では、例えば膝関節３０Ｂの場合、屈曲及び伸展に伴う人体の関節の外形に合わせて採取した多数の関節板３３ｂ，３３ｃにより、上関節部である大腿部２１側に取付けられる関節部３０Ｂ1と、下関節部である下腿部２２側に取付けられる関節部３０Ｂ2と構成し、上下の関節板３３ｂ，３３ｃを交互に咬み合わせるとともに、これら上下の関節板３３ｂ，３３ｃを屈曲及び伸展に伴う人体の回転軸に対応させて回動自在に連結したので、屈曲及び伸展に伴い、それぞれの状態に応じてそれぞれの関節板３３ｂ，３３ｃの曲面３３ｂ1，３３ｃ1により人体の関節部分の形状変化を表現することができる。
【００４９】特に、前述の図２２で説明したように、関節中心と角度を合わせて、各関節角度毎に、輪郭線を重ね合わせて、屈曲したときに関節板３３ｂの輪郭線から新たに現れた関節板３３ｃの輪郭線をその関節の直立位の輪郭線より滑らかに追加していき、追加された輪郭線全体を滑らかな包絡線で結んたものを、関節板３３ｂ、３３ｃの形状としている。
【００５０】このように、各関節角度により、関節板３３ｂ、３３ｃを、関節角度毎に伴って咬合わせ部分から現れる薄板端面形状を人体関節輪郭形状に合わせ、それを滑らかな包絡線で結んだ形状にすることにより、屈曲及び伸展運動時に現れる人体の関節部分の皮膚表面の筋膨隆や腱の張りの変化等の形状変化を非常に良く近似することができる。
【００５１】なお、本実施の形態では、本発明の関節構造を、下肢部である、腰部２０と大腿部２１との間、大腿部２１と下腿部２２との間、下腿部２２と足部２３との間に設けた場合について説明したが、これらの例に限らず、頭部と胸部との間、胸部と骨盤部との間、胸部と上腕部との間、上腕部と前腕部との間、前腕部と手部との間にもそれぞれ用いることが可能である。
【００５２】また、後述するように、本実施例では、本発明の関節構造を組込んだダミーを衣料であるストッキングの定量的評価に用いた場合について説明したが、この例に限らず、例えば、■いす，ベット等の開発、衝突安全等の人間工学分野、■衣料展示等のアパレル分野、■患者看護教育等の医療分野等、幅広く人体の代用として用いることができる。
【００５３】
【実施例】次に、以上のような構成のマネキンの関節機構の使用例について説明する。本実施例では、マネキンの下肢部をストッキングの適合評価試験に用い、ストッキングの定量的評価に用いた場合について説明する。適合評価試験の手順は、次の通りである。
１）マネキンの下肢部にタイツをはかせて、人体の皮膚を表現する。なお、タイツは、静電防止加工のされている５０デニール薄手タイプを使用した。タイツにより、表面の不連続性が補正される。
２）圧力計測を行うエアパックをマネキンの所定箇所に貼付ける。エアパックは、ポリプロピレンフィルム製の直径２０ｍｍの円形の衣服圧測定器（（株）エイエムアイ製 ＡＭＩ３０３７−１０）を使用した。
３）マネキンを所定回屈伸させ、ストッキングによって受ける圧力をエアパックを介して計測する。実際には、足の約６０゜の膝屈曲及び伸展の上下動１００回行い、一定膝角度毎の圧力の計測を行った。ストッキングは、５種類について試験した。
【００５４】以上のような試験を行った結果、５種類のストッキングの圧力分布の違いを定量的に評価することができた。また、実際の人体にエアパックを装着して試験した結果と比較しても、圧力の変化傾向が非常に近似した結果を得ることができた。このように、本発明のマネキン関節機構により、圧力が一定値に達する屈曲及び伸展による上下動の回数や各部の圧力分布、圧力変化によるストッキングの性能を定量的に評価できることが分かった。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマネキン関節機構によれば、多数の薄板を櫛状に並列させてなる第１の関節と、多数の薄板を櫛状に並列させてなる第２の関節とを備え、前記第１の関節の各薄板は、前記第２の関節の各薄板とを隙間なく咬合わされているとともに、前記第１の関節と第２の関節との咬合い部分が回動自在に連結されているように構成したので、前記第１の関節及び前記第２の関節の多数の薄板とが隙間なく咬合わされていることにより、関節角度毎に生じる隙間を分散させることができる。
【００５６】また、請求項２の発明は、前記第１の関節及び第２の関節の各薄板は、回動により、人体の関節の屈曲に伴う関節部分の外形形状の変化を模擬してなるように構成しているので、人体の関節部分を屈曲面に平行に切断した状態の多数の薄板を用いることで、第１の関節及び前記第２の関節を屈曲及び伸展に応じて回転させることにより、関節部の屈曲及び伸展の各関節角度に伴っておこる形状変化に近似した曲面を形成することができる。
【００５７】さらに、請求項３記載の発明によれば、前記第１の関節及び第２の関節の各薄板は、関節角度毎に伴って咬合わせ部分から現れる薄板端面形状を人体関節輪郭形状に合わせ、それを滑らかな包絡線で結んだ形状にすることにより、屈曲及び伸展運動時に現れる人体の関節部分の筋膨隆や腱の張り等の形状変化を模擬するようにしたので、人体の関節部分の皮膚表面の屈曲及び進展運動に伴う筋膨隆や腱の張りの変化等による各関節角度の形状変化を従来に比較し、非常に良く近似させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９８０６３６５０
【氏名又は名称】山崎 信寿
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】石戸 元 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３１８６５５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月２４日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１３３８８９ |
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