マット
【課題】 足踏み又は歩行運動機能の維持向上を目的とした、広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供すること。
【解決手段】 本発明は、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットであって、前記ポリウレタンフォームは、セル膜の一部に孔が空いているセルを有し、以下の条件をすべて満たすマットに係る。前記ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下である。０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下である。前記ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。
【解決手段】 本発明は、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットであって、前記ポリウレタンフォームは、セル膜の一部に孔が空いているセルを有し、以下の条件をすべて満たすマットに係る。前記ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下である。０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下である。前記ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マットに関し、特に、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用されるマットに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、運動機能の疾患で介護老人になる比率が４人に１人という老人社会に日本はなりつつある。加齢でやや運動機能の低下が認識される年代の方について、社団法人日本整形外科学会ではこうした現象をロコモーティブシンドローム（略してロコモ）と称して啓蒙活動を推進している。そこで、こうしたロコモ予備軍の高齢者の運動機能の維持向上をして、介護患者を少なくするために、各種用具が提供されており、ポリウレタンフォームをカバー材料で被覆した介護予防用のマットも提案されている。
【０００３】
このような提案の一つに、先行技術として特許文献１と２がある。特許文献１では、体操用着地マットであって、単体としては、全体が同一の物性素材で形成されている少なくとも二個以上の偶数の、異なる物性の粘性素材のマット片を、積層することなく、縦方向或いは横方向に適宜組み合わせ配列して、袋体に収容するマットが開示されている。
また、特許文献２では、スポーツ及び治療的な目的のための、連続気泡構造を有する発泡材料から形成される立位及び歩行のためのフィットネス及び治療用マットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１４６９５１号公報
【特許文献２】特表２０１０−５１６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来技術では、ポリウレタンフォームなどの弾性体の硬さや粘弾性などの特性を生かして不安定さを発現しているが、もともとバランス感覚及び脚部の筋力が低下した状態で様々な硬度のマットの上を歩けば、不安定すぎて歩行に負担を感じたり、足を捻ったり、転倒して怪我をしてしまう可能性がある。
【０００６】
また、標準的な粘弾性ポリウレタンフォームもしくは低反発ポリウレタンフォームを使用すると、常温では使用感が快適で適度な負荷を生じるものの、常温付近にガラス転位点を有することから温度依存性が大きいため、冬期には硬くなって、膝への衝撃力が上昇し、軟骨を減らしてしまう虞がある。逆に、夏期には柔らかくなりすぎて、床への底付きをしやすくなり、これも衝撃力が上昇してしまう。
【０００７】
ガラス転位点の低い、高弾性若しくは高硬度のウレタンフォームでは、もともと膝への衝撃力が強く、また、弾む為に床面歩行よりも足を持ち上げる筋力増強効果が低くなり、繰り返し足踏み運動するマットとしては適していない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、足踏み又は歩行運動機能の維持向上を目的とした、広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットであって、前記ポリウレタンフォームは、セル膜の一部に孔が空いているセルを有し、以下の条件をすべて満たすマットが提供される。前記ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下であること。０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下であること。前記ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下であること。
この構成によれば、使用者が通常使用する常温域で一定して、圧縮時に強い荷重が必要であると共に、圧力を解放するとゆっくり元に戻るので、常に筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００１０】
また、さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴としてもよい。前記ポリウレタンフォームのセルの数は、５８個／２５ｍｍ以上であること。前記ポリウレタンフォームの硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は、１００以上３００Ｎ以下であること。
これによれば、筋力増強効果の高い緩衝効果を発現すると共に、使用者の膝等への負担を軽減できるポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００１１】
また、さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴としてもよい。前記ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率（ＪＩＳ Ｋ６４００−２）は、６０％以上であること。０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下であること。
これによれば、さらにスローリカバリ性が良く、使用者の膝等への負担を軽減できるポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００１２】
また、前記ポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類を触媒および発泡剤、整泡剤、添加剤の存在下反応させて得られ、前記ポリオール類にポリエーテルエステル系ポリオールを含むことを特徴としてもよい。
これによれば、ポリエステル系ポリオールとポリエーテル系ポリオールの両者の性質を併せ持つポリエーテルエステル系ポリオールを使用することで、筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的とした、広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施例のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図２】比較例１のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図３】比較例２のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図４】比較例３のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図５】本発明に係る実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるガラス転位点を示す。
【図６】本発明に係る実施例の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図７】比較例１の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図８】比較例２の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図９】比較例３の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図１０】本発明に係る実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるヒステリシスロス率（左図は３０ｋｇｆまでの荷重、右図は５０ｋｇｆまでの荷重）を示す。
【図１１】実施例の使用者に対して行ったアンケート表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットに係る。高齢者や体力が減退した人が、運動機能の低下を防止したり、向上を目指したりする場合、まず歩行訓練を行うことが推奨され、その歩行訓練の第一歩として、その場における足踏み運動やスクワットなどを行う。さらには、重心移動や、前進、後進、横歩きといった歩行などの運動を行う。本発明に係るマットは、このような運動を硬い床の上で行うと膝などへの負担が大きくなるので、かかる負担を軽減し、さらにはその効果を最大化するために、下半身特に脚部の筋力低下防止やリハビリ用（筋力向上目的）に使用されるマットである。もちろん、筋力向上を目的として、通常の健常者が、フィットネスやトレーニングに使用してもよいことは言うまでもない。
【００１６】
マットは、後述するポリウレタンフォームを、その保護のため、通常生地・シート類により被覆するが、一部を被覆するだけでもよいし、全く被覆しなくともよい。マットの厚さは、通常３０〜１００ｍｍであり、好ましくは５０〜８０ｍｍである。高齢者にとっては、１００ｍｍを超えるマットは不安定になりすぎて危険であり、３０ｍｍ未満では緩衝効果が低減し、膝や足首への負担となってしまう上、運動の負荷が低減して筋力強化の効果が低減してしまう。
【００１７】
マットに含まれるポリウレタンフォームは、多面体構造を備えるセルからなり、連続気泡構造を備える軟質ポリウレタンフォームである。この軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール類、イソシアネート類の他、発泡剤、整泡剤及び触媒等を原料とし、常法によって製造され、上記原料は、通常ポリウレタンフォーム等の製造に使用されるものを特に制限することなく使用できる。
【００１８】
本発明に係るポリウレタンフォームのセルは、平均で１２程度の面数を有する多面体構造であり、その多面体構造はセル骨格とセル膜からなる。そのセル膜の一部には、孔が空いている。この孔を通して、セルの内部と外部の間を空気が移動し、ポリウレタンフォームの通気性、粘弾性等の物性値に影響を与える。
【００１９】
本発明に係るポリウレタンフォームの物性値は、ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下であり、０〜４０°Ｃにおけるポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下であり、かつ、ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１０以上１０．００ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。これらを満たすことにより、温度依存性が少なく、スローリカバリ性のあるポリウレタンフォームを備えたマットを提供でき、即ち、使用者が通常使用する常温域で一定して、圧縮時に強い荷重が必要であると共に、圧力を解放するとゆっくり元に戻るので、常に筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００２０】
好ましくは、本発明に係るポリウレタンフォームの物性値は、さらに、ポリウレタンフォームのセルの数は、５８個／２５ｍｍ以上であり、ポリウレタンフォームの硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は、１００以上３００Ｎ以下である。これらを満たすことにより、セルが細かいことで通気性が小さくなり、かつ適度の硬さを有することで、踏込みが可能であって踏み込むのに力を要し、しかも底付きしないポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。即ち、高い筋力増強効果を発現すると共に、使用者の膝等への負担を軽減できる緩衝効果を有するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００２１】
より好ましくは、本発明に係るポリウレタンフォームの物性値は、さらに、ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率は、６０％以上であり、０〜４０°Ｃにおけるポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下である。これらを満たすことにより、さらにスローリカバリ性が良く、使用者の膝等への負担を軽減できるポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００２２】
本発明に係るポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類を触媒および発泡剤、整泡剤、添加剤の存在下反応させて得られ、そのポリオール類にポリエーテルエステル系ポリオールを含むことを特徴としてもよい。ポリエステル系ポリオールのみを使用すると、形成されたウレタンの樹脂強度が増すので、セル膜が破れ難くなって通気性は低下するが、ウレタンフォームの硬度が硬くなる。またポリエーテル系ポリオールのみでは、ウレタンフォームの硬度は減少するが、セル膜も弱くなって破泡しやすくなる。両者の性質を併せ持つポリエーテルエステル系ポリオールを使用することで、適切な樹脂強度を有するウレタンフォームが形成される。また、公知の整泡剤又は添加剤として破泡剤の添加量を調整することによってセル膜の破泡状態を調整して、セル膜の一部に小孔を形成させることができる。また前記ポリオールに相溶性の低いオイルなどを添加することでもセル膜の破泡状態を調整して、セル膜の一部に小孔を形成させることができる。
【００２３】
＜実施例及び比較例＞
本発明に係る実施例と比較例のポリウレタンフォームの物性値を表１に示す。
実施例のポリウレタンフォームは、ポリエーテルポリエステルポリオールに、該ポリオールに相溶性の低いオイルを添加して製造され、その結果セル膜に小孔ができる。比較例１のポリウレタンフォームは、ポリエーテルポリオール高分子量と同低分子量を組み合わせて製造され、その結果粘弾性を特性として有する。比較例２のポリウレタンフォームは、官能基数７のポリエーテルポリオールを基に製造され、その結果高弾性を特性として有する。比較例３のポリウレタンフォームは、ポリエーテルポリオールと一部にアクリロニトリルやスチレン変性のポリマーポリオールを使用して製造され、その結果高硬度を特性として有する。
【表１】
【００２４】
本実施例のポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類との反応を常法に従って行い、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させる公知のワンショット法で製造された。この製造方法は、他の製造方法（例えば、プレポリマー法）に比べて製造工程が一工程で済み、製造条件の制約も少ないことから好ましい方法であり、製造コストを低減させることができる。
【００２５】
本発明に係るマットは、軟質ポリウレタンフォームとして、スラブ発泡法により得られる軟質スラブポリウレタンフォームが好ましい。スラブ発泡法では、上記ワンショット法により混合攪拌された反応原料（反応混合液）をベルトコンベア上に吐出し、そのベルトコンベアが移動する間に反応原料を常温、大気圧下で自然発泡させ、硬化させることで当軟質ポリウレタンフォームが得られ、その後、乾燥炉内で硬化し、所定形状のマットに裁断される。
【００２６】
実施例のセル数は６０個／２５ｍｍであり、比較例１〜３と比べ、細かいセルを有しており、この細かいセルのセル膜の一部に孔が空いていることで孔自体も小さくなるので、通気性が抑えられ、さらに繰り返し圧縮による圧縮強度の低下が少ない。特に、比較例１は４３個／２５ｍｍ、比較例３は５０個／２５ｍｍとは大きく異なり、１つのセルの大きさが大きくなるとセル膜も大きくなる傾向にある。
【００２７】
また、比較例２は５５個／２５ｍｍと比較的近い値であるが、実施例と比較例２との中間の値である５８個／２５ｍｍであれば、小さなセル膜を有することができる。なお、スラブ発泡による軟質ポリウレタンフォームのセル数の上限は、通常１００個／２５ｍｍであり、汎用においては、８０個／２５ｍｍである。セル数が１００個／２５ｍｍより多いと、通気性が低下しすぎて開放時の戻り速度が遅すぎて、歩行運動時に、ほぼ圧縮された状態になってしまう。
【００２８】
図１〜４を見れば、上記がより明確になる。図１は実施例の、図２〜３は比較例１〜３の、画面垂直方向に発泡したポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。これらの図を見ると、セルの大きさとセル膜の一部に孔が開いている状態が分かる。図１が示す実施例のセルは、図２が示す比較例１や図４が示す比較例３のセルに比べ、明らかに小さなセルからなり、図３に示す比較例２のセルに比べても小さい。さらに、実施例のセル膜には、大孔はほとんどない代わりに小孔を有するが、他の比較例においては、ほとんどすべてのセル膜に大孔があり、特に比較例２と３では、大孔がいくつも空いている状態が分かる。
【００２９】
より具体的には、実施例のポリウレタンフォームは、セル１０個中に３個以下の割合で長径１００μｍ以上の大孔が開口しているセルを有するが、それ以外の各セルには長径１０μｍ以下の小孔を複数個（１０個以上）有するのみである。そうすると、上記大孔を有するセル間は空気の流出入は容易であるものの、ポリウレタンフォーム全体に通孔していないため、ポリウレタンフォーム全体を圧縮および開放した際に、上記小孔を通じて流出入する単位時間当たりの空気量が、ポリウレタンフォーム全体の通気量を律速することになる。その結果、実施例のポリウレタンフォームは、通気量が少なく、すなわち通気抵抗が大きくなって、スローリカバリ性を有する。
【００３０】
図５は、実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるガラス転位点（Ｔｇ）を示す。実施例のガラス転位点のピーク温度は−１７°Ｃであり、常温域でのＴａｎδはほぼ一定しており、温度依存性が低いことを示している。比較例２と３においても、温度依存性は低いと言えるが、比較例１においては、常温域でＴａｎδが大きく変化しており、温度依存性が高い。従って、比較例１のポリウレタンフォームを使用したマットは、温度の高い時には柔らかく低い時には硬くなってしまい、一定した使用感は望めない。なお、寒冷地を想定しても、ガラス転位点のピーク温度が−１０°Ｃ以下のポリウレタンフォームであれば、常温域での温度依存性が低いと言える。
【００３１】
図６は実施例の衝撃力、図７〜９は比較例１〜３の衝撃力を示す。なお、衝撃力の測定方法は後述するが、各図の左側のグラフは１５０ｍｍの落下高さ、右側のグラフは２５０ｍｍの落下高さから質量５．８８ｋｇの衝突子を落下させたときの衝撃力を示す。また、それぞれのグラフにおいて、０°Ｃ、２３°Ｃ、４０°Ｃで測定された衝撃力を示す。
【００３２】
図６によれば、実施例のポリウレタンフォームは、すべての温度において、ほぼ同じ衝撃力を示すことが分かる。従って、本実施例では、常温域において一定した使用感が得られる。一方、図７が示す実施例１では、０°Ｃにおける衝撃力は他の温度での衝撃力とは大きく異なり、これは０°Ｃという低温になると、衝撃力が大きくなることを表わし、従って、このようなポリウレタンフォームでは使用者の膝などに大きな負担がかかってしまう。
【００３３】
また、図８が示す実施例２では、特に２５０ｍｍの落下高さの時に、２３°Ｃにおける衝撃力は他の温度での衝撃力とは大きく異なり、常温域において一定した使用感が得られない。なお、比較例３においては、比較的すべての温度において一定した傾向を示しており、また最大値が小さいので、衝撃力の観点では優れていると言える。
【００３４】
表２は、実施例と比較例１〜３における、それぞれの衝撃力の最大値を示す。広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、これらの良好な衝撃力を有するポリウレタンフォームにおいては、０〜４０°Ｃにおける衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下であることが好ましく、より好ましくは、８．６ｋｇｆ（落下高さ２５０ｍｍ）であると言うことができる。
【表２】
【００３５】
また、同様に、０〜４０°Ｃにおけるポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下であることが好ましく、より好ましくは、１５０ｍｍ落下高さでは４３ｋｇｆ以下、２５０ｍｍ落下高さでは６５ｋｇｆ以下であると言うことができる。かかるものであれば、使用者の膝等への負担はかなり軽減される。
【００３６】
ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、表１に示すように、実施例では１．７ｃｍ3／ｃｍ2・秒であり、比較的通気性の小さい比較例１においては、９．８ｃｍ3／ｃｍ2・秒である。一方、比較例２と３では、６４．２ｃｍ3／ｃｍ2・秒と１０７．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒であり、通気性が高い、即ち、通気抵抗が低いので、踏み込んだ後に開放した際の戻りが速くなる。そのため足裏面に対して上方向への反力がはたらくため、足を持ち上げる筋力について、筋力増強効果の高いポリウレタンフォームとは言えない。
【００３７】
筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、低通気性を有することにより、変形に力と時間を要するし、スローリカバリ性を有する。これらのポリウレタンフォームにおいては、通気性は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。また、好ましくは、０．１以上６．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒であると言える。なお、６．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒は、実施例と比較例１の間の値である。また、さらに好ましくは０．１以上２．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒である。また、０．１ｃｍ3／ｃｍ2・秒は測定限界の数字であって、これ未満では開放時の戻り速度が遅すぎて、歩行運動時に、ほぼ圧縮された状態になってしまうか、完全に独立気泡となってほとんど沈まなくなってしまう。
【００３８】
表１によれば、実施例の硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は２００Ｎであり、比較例１〜３の硬さはそれぞれ７７、１３５、４２０Ｎである。４２０Ｎの比較例３は、高硬度であり、ここまで硬いとウレタンフォームの変形量が少なくなり、足を持ち上げる高さが減少することで運動負荷が減ってしまい、適切ではない。
【００３９】
筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、ポリウレタンフォームとして特に柔らかくも硬くもなく、踏込みが可能でかつ底付きしない程度の硬さは、１００以上３００Ｎ以下であることが好ましい。より好ましくは、実施例の硬さ２００Ｎを中心とした１５０以上２５０Ｎ以下であると言える。
【００４０】
表１の最右欄及び図１０は、実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるヒステリシスロス率（ＪＩＳ Ｋ６４００−２）を示す。ヒステリシスロス率とは、変形及び回復の１サイクルにおける機械的エネルギー損失を示し、圧縮荷重たわみ試験を行って得られる力―たわみ曲線から求められる。ヒステリシスロス率の大きいものほどスローリカバリとなって、押し込んだ後反発力が低下するので、足上げ方向の補助力が低下する。即ち、自力で足を持ち上げる必要があるために筋力への負荷が増大する。
【００４１】
圧縮荷重たわみ試験は、圧縮速度を５００ｍｍ／分にて、３０ｋｇｆと５０ｋｇｆまでの２条件で全面圧縮を行い、保持時間を０秒で、圧縮戻りのヒステリシスロス率を測定した。
実験データからは、常温でのヒステリシスロス率は、標準的な粘弾性フォームである比較例１が平均で７４．７％と最も大きく、次に実施例が平均で６９．６％と、ほぼ比較例１に匹敵する程度に大きい。従って、この２つが、ヒステリシスロス率の観点からは良好であると言える。比較例２と比較例３は、ヒステリシスロス率の観点では劣っている。
【００４２】
従って、筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率は、６０％以上であることが好ましい。なお、６０という値は、実施例と比較例３との間の値である。より好ましくは、６７％以上であるとよいと言える。
【００４３】
なお、反発弾性は、実施例においては２５％、比較例１〜３においてはそれぞれ５、５６、３８％であり、密度は、それぞれ、４５、４５、４５、５０ｋｇ／ｍ3である。
【００４４】
膝の軟骨は一度摩耗すると、ほとんど自己修復できないと言われており、高齢者にとって、運動時膝等への衝撃は極力低減することが望ましい。反発弾性の高いポリウレタンフォーム（比較例２）では踏込み時の衝撃が大きくなり、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用されるマットのポリウレタンフォームとしては適していない。
【００４５】
上述のように、本実施例では、セル数が６０個／２５ｍｍ、硬さが１５Ｎ、通気性が１．７ｃｍ3／ｃｍ2・秒、ガラス転位点のピーク温度が−１７°Ｃ、最大衝撃力の最大値の差が８．６ｋｇｆ（落下高さ２５０ｍｍ）、最大衝撃力の最大値が６５．９ｋｇｆ（落下高さ２５０ｍｍ）、ヒステリシスロスが７１．９％（５０ｋｇｆまで）であり、広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点からみて、多くの物性値において他の比較例に比べて優れている。
【００４６】
温度依存性の少ない比較例２と比較して、０°Ｃから４０°Ｃまでにおける最大衝撃力が平均５９％低下している。また、０°Ｃと４０°Ｃにおける最大衝撃力の差が６．２ｋｇｆとなっており、踏込み時の膝への最大衝撃力は、この温度域では常に安定している。温度依存性のある比較例１と比較すると、２３°Ｃにおける最大衝撃力は比較例１の方が低いが、０°Ｃにおける最大衝撃力については、実施例の方が４６％低減されている。また、実施例のマットは、温度変化による硬さ等の特性の変化が少ないことから、年間を通じて常に一定の使用感を提供できる。
【００４７】
＜筋力増強効果＞
実施例のマットを使用した際の、標準的な床材との運動負荷の違いを、最大酸素摂取量を基に測定した。「ＪＡＥＧＥＲ ＯＸＩＣＯＮ ＤＥＬＴＡ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ」の呼吸ガス計測器を用い、心電図モニター下でこの呼吸ガス計測器用マスクを被験者に装着し、被験者は、実施例のマット及び床材上で、膝先端が遊脚時に床上６０ｃｍの高さまで挙上し、６０歩／分の速さでその場足踏み動作を行う。立位安静時から開始し心拍数の上昇が見られなくなってから、３０秒後に足踏み動作を終了する。測定は開始後３０秒毎と最高値の両者を記録し、判定は最高値で示す。なお、２１人の被験者の平均年齢は６２．７歳であった。
【００４８】
表３は、その結果を示す。なお、単位のＭＥＴｓとは、代謝当量（Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓ）をいい、運動時のエネルギー代謝量（酸素消費量）／安静時のエネルギー代謝量（酸素消費量）により算出される。例えば、１ＭＥＴｓとは安静時、３ＭＥＴｓとは、普通歩行、屋内の掃除、ボーリング、バレーボール等の運動に相当し、４ＭＥＴｓとは、速歩、屋根の雪下ろし、水中運動、卓球、アクアビクス等の運動に相当する。
【００４９】
これによれば、実施例のマットは、標準的な床材に対して、酸素消費量、即ち、エネルギー代謝量が平均で１．３１倍となっている。被験者の年齢が異なり、年齢による代謝率の低下がそれぞれの被験者で異なるので、単純にＭＥＴｓの数値を比較することはできないが、同一の被験者では明らかな代謝量、即ち、運動量が増加している。従って、実施例のマットを使用し運動することにより、硬い床材上と比較した場合、同じ運動でも運動量が増加し、筋力の増強に効果があることが分かる。
【表３】
【００５０】
＜使用者アンケート結果＞
実施例と標準的な床材に対して、社団法人日本整形外科学会が定義するロコモティブシンドローム（運動器症候群）の７つ項目において、５段階基準により評価を行った。具体的には、５４歳から６８歳までの９人の被験者に、１日１０分間程度の足踏み運動を２カ月間行ってもらい、アンケートに回答いただいた。
【００５１】
実施例のマットの使用者に、実施例のマットを使用した後アンケートに答えてもらい、表４に示す結果を得た。なお、アンケート表は図１１に示す。これによれば、実施例のマットを使用することにより、歩行時脚を上げる習慣がつき、つまずきが減っていることが分かる。また、使用者からは、「足の運びが少しスムーズになった」、「ズリ足、つまずきが減少した」、「ひざの負担が無く、床を足踏みするより少ない気がする」、「毎日１時間の散歩を続けていたが、これを使用後、早足での歩行が少し楽になった」、「少しの段差でよくつまずいていましたが、これを使うようになってから、つまずきがほとんどなくなりました」などの感想があった。以上から、実施例のマットを使用すれば、転倒防止の効果が期待できる。さらに、「田植え時の泥田を歩く」、「砂浜を歩く感触」などコメントもあり、精神的なリラックス感を呼び起こす効果もあることが分かる。
【表４】
【００５２】
＜衝撃力の測定方法＞
衝撃力の測定は、吉田精機製の落下衝撃試験機改造型を、歪ゲージタイプ加速度変換器（共和電業製ＡＳ−Ａ２００Ｇ）を、加速度波形処理は、メモリハイコーダー（日置電機（株）製） ローパスフィルター１０００Ｈｚを使用して、実施例、比較例１〜３に対して、以下の要領で行った。
【００５３】
それぞれの試料を、１００×１００×６０ｍｍとし、アルミブロック（１４０×１４０ｍｍ）の上に置き、１００ｍｍ角平板の衝突子先端を衝突させ、試料の全面圧縮を行う。衝突子の全体質量は５．８８ｋｇである。衝突子の減速度（Ｇ）を測定し、質量（５．８８）を掛けることにより反力を計算する。落下高さは、１５０ｍｍと２５０ｍｍの２条件で行う。これは、落下高さが１５０ｍｍの場合は、最大衝撃力が５０ｋｇｆ程度を想定したものであり、２５０ｍｍの場合は、最大衝撃力が１００ｋｇｆ程度を想定したものである。なお、試料は、それぞれ０°Ｃ、２３°Ｃ、４０°Ｃの恒温槽中に約１時間入れ、取出し直後室温にて本測定を行った。
【００５４】
尚、本発明は、例示した実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マットに関し、特に、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用されるマットに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、運動機能の疾患で介護老人になる比率が４人に１人という老人社会に日本はなりつつある。加齢でやや運動機能の低下が認識される年代の方について、社団法人日本整形外科学会ではこうした現象をロコモーティブシンドローム（略してロコモ）と称して啓蒙活動を推進している。そこで、こうしたロコモ予備軍の高齢者の運動機能の維持向上をして、介護患者を少なくするために、各種用具が提供されており、ポリウレタンフォームをカバー材料で被覆した介護予防用のマットも提案されている。
【０００３】
このような提案の一つに、先行技術として特許文献１と２がある。特許文献１では、体操用着地マットであって、単体としては、全体が同一の物性素材で形成されている少なくとも二個以上の偶数の、異なる物性の粘性素材のマット片を、積層することなく、縦方向或いは横方向に適宜組み合わせ配列して、袋体に収容するマットが開示されている。
また、特許文献２では、スポーツ及び治療的な目的のための、連続気泡構造を有する発泡材料から形成される立位及び歩行のためのフィットネス及び治療用マットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１４６９５１号公報
【特許文献２】特表２０１０−５１６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来技術では、ポリウレタンフォームなどの弾性体の硬さや粘弾性などの特性を生かして不安定さを発現しているが、もともとバランス感覚及び脚部の筋力が低下した状態で様々な硬度のマットの上を歩けば、不安定すぎて歩行に負担を感じたり、足を捻ったり、転倒して怪我をしてしまう可能性がある。
【０００６】
また、標準的な粘弾性ポリウレタンフォームもしくは低反発ポリウレタンフォームを使用すると、常温では使用感が快適で適度な負荷を生じるものの、常温付近にガラス転位点を有することから温度依存性が大きいため、冬期には硬くなって、膝への衝撃力が上昇し、軟骨を減らしてしまう虞がある。逆に、夏期には柔らかくなりすぎて、床への底付きをしやすくなり、これも衝撃力が上昇してしまう。
【０００７】
ガラス転位点の低い、高弾性若しくは高硬度のウレタンフォームでは、もともと膝への衝撃力が強く、また、弾む為に床面歩行よりも足を持ち上げる筋力増強効果が低くなり、繰り返し足踏み運動するマットとしては適していない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、足踏み又は歩行運動機能の維持向上を目的とした、広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットであって、前記ポリウレタンフォームは、セル膜の一部に孔が空いているセルを有し、以下の条件をすべて満たすマットが提供される。前記ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下であること。０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下であること。前記ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下であること。
この構成によれば、使用者が通常使用する常温域で一定して、圧縮時に強い荷重が必要であると共に、圧力を解放するとゆっくり元に戻るので、常に筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００１０】
また、さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴としてもよい。前記ポリウレタンフォームのセルの数は、５８個／２５ｍｍ以上であること。前記ポリウレタンフォームの硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は、１００以上３００Ｎ以下であること。
これによれば、筋力増強効果の高い緩衝効果を発現すると共に、使用者の膝等への負担を軽減できるポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００１１】
また、さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴としてもよい。前記ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率（ＪＩＳ Ｋ６４００−２）は、６０％以上であること。０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下であること。
これによれば、さらにスローリカバリ性が良く、使用者の膝等への負担を軽減できるポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００１２】
また、前記ポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類を触媒および発泡剤、整泡剤、添加剤の存在下反応させて得られ、前記ポリオール類にポリエーテルエステル系ポリオールを含むことを特徴としてもよい。
これによれば、ポリエステル系ポリオールとポリエーテル系ポリオールの両者の性質を併せ持つポリエーテルエステル系ポリオールを使用することで、筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的とした、広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施例のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図２】比較例１のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図３】比較例２のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図４】比較例３のポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。
【図５】本発明に係る実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるガラス転位点を示す。
【図６】本発明に係る実施例の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図７】比較例１の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図８】比較例２の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図９】比較例３の衝撃力（左図は１５０ｍｍの落下高さ、右図は２５０ｍｍの落下高さ）を示す。
【図１０】本発明に係る実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるヒステリシスロス率（左図は３０ｋｇｆまでの荷重、右図は５０ｋｇｆまでの荷重）を示す。
【図１１】実施例の使用者に対して行ったアンケート表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットに係る。高齢者や体力が減退した人が、運動機能の低下を防止したり、向上を目指したりする場合、まず歩行訓練を行うことが推奨され、その歩行訓練の第一歩として、その場における足踏み運動やスクワットなどを行う。さらには、重心移動や、前進、後進、横歩きといった歩行などの運動を行う。本発明に係るマットは、このような運動を硬い床の上で行うと膝などへの負担が大きくなるので、かかる負担を軽減し、さらにはその効果を最大化するために、下半身特に脚部の筋力低下防止やリハビリ用（筋力向上目的）に使用されるマットである。もちろん、筋力向上を目的として、通常の健常者が、フィットネスやトレーニングに使用してもよいことは言うまでもない。
【００１６】
マットは、後述するポリウレタンフォームを、その保護のため、通常生地・シート類により被覆するが、一部を被覆するだけでもよいし、全く被覆しなくともよい。マットの厚さは、通常３０〜１００ｍｍであり、好ましくは５０〜８０ｍｍである。高齢者にとっては、１００ｍｍを超えるマットは不安定になりすぎて危険であり、３０ｍｍ未満では緩衝効果が低減し、膝や足首への負担となってしまう上、運動の負荷が低減して筋力強化の効果が低減してしまう。
【００１７】
マットに含まれるポリウレタンフォームは、多面体構造を備えるセルからなり、連続気泡構造を備える軟質ポリウレタンフォームである。この軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール類、イソシアネート類の他、発泡剤、整泡剤及び触媒等を原料とし、常法によって製造され、上記原料は、通常ポリウレタンフォーム等の製造に使用されるものを特に制限することなく使用できる。
【００１８】
本発明に係るポリウレタンフォームのセルは、平均で１２程度の面数を有する多面体構造であり、その多面体構造はセル骨格とセル膜からなる。そのセル膜の一部には、孔が空いている。この孔を通して、セルの内部と外部の間を空気が移動し、ポリウレタンフォームの通気性、粘弾性等の物性値に影響を与える。
【００１９】
本発明に係るポリウレタンフォームの物性値は、ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下であり、０〜４０°Ｃにおけるポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下であり、かつ、ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１０以上１０．００ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。これらを満たすことにより、温度依存性が少なく、スローリカバリ性のあるポリウレタンフォームを備えたマットを提供でき、即ち、使用者が通常使用する常温域で一定して、圧縮時に強い荷重が必要であると共に、圧力を解放するとゆっくり元に戻るので、常に筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００２０】
好ましくは、本発明に係るポリウレタンフォームの物性値は、さらに、ポリウレタンフォームのセルの数は、５８個／２５ｍｍ以上であり、ポリウレタンフォームの硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は、１００以上３００Ｎ以下である。これらを満たすことにより、セルが細かいことで通気性が小さくなり、かつ適度の硬さを有することで、踏込みが可能であって踏み込むのに力を要し、しかも底付きしないポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。即ち、高い筋力増強効果を発現すると共に、使用者の膝等への負担を軽減できる緩衝効果を有するポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００２１】
より好ましくは、本発明に係るポリウレタンフォームの物性値は、さらに、ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率は、６０％以上であり、０〜４０°Ｃにおけるポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下である。これらを満たすことにより、さらにスローリカバリ性が良く、使用者の膝等への負担を軽減できるポリウレタンフォームを含むマットを提供することができる。
【００２２】
本発明に係るポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類を触媒および発泡剤、整泡剤、添加剤の存在下反応させて得られ、そのポリオール類にポリエーテルエステル系ポリオールを含むことを特徴としてもよい。ポリエステル系ポリオールのみを使用すると、形成されたウレタンの樹脂強度が増すので、セル膜が破れ難くなって通気性は低下するが、ウレタンフォームの硬度が硬くなる。またポリエーテル系ポリオールのみでは、ウレタンフォームの硬度は減少するが、セル膜も弱くなって破泡しやすくなる。両者の性質を併せ持つポリエーテルエステル系ポリオールを使用することで、適切な樹脂強度を有するウレタンフォームが形成される。また、公知の整泡剤又は添加剤として破泡剤の添加量を調整することによってセル膜の破泡状態を調整して、セル膜の一部に小孔を形成させることができる。また前記ポリオールに相溶性の低いオイルなどを添加することでもセル膜の破泡状態を調整して、セル膜の一部に小孔を形成させることができる。
【００２３】
＜実施例及び比較例＞
本発明に係る実施例と比較例のポリウレタンフォームの物性値を表１に示す。
実施例のポリウレタンフォームは、ポリエーテルポリエステルポリオールに、該ポリオールに相溶性の低いオイルを添加して製造され、その結果セル膜に小孔ができる。比較例１のポリウレタンフォームは、ポリエーテルポリオール高分子量と同低分子量を組み合わせて製造され、その結果粘弾性を特性として有する。比較例２のポリウレタンフォームは、官能基数７のポリエーテルポリオールを基に製造され、その結果高弾性を特性として有する。比較例３のポリウレタンフォームは、ポリエーテルポリオールと一部にアクリロニトリルやスチレン変性のポリマーポリオールを使用して製造され、その結果高硬度を特性として有する。
【表１】
【００２４】
本実施例のポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類との反応を常法に従って行い、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させる公知のワンショット法で製造された。この製造方法は、他の製造方法（例えば、プレポリマー法）に比べて製造工程が一工程で済み、製造条件の制約も少ないことから好ましい方法であり、製造コストを低減させることができる。
【００２５】
本発明に係るマットは、軟質ポリウレタンフォームとして、スラブ発泡法により得られる軟質スラブポリウレタンフォームが好ましい。スラブ発泡法では、上記ワンショット法により混合攪拌された反応原料（反応混合液）をベルトコンベア上に吐出し、そのベルトコンベアが移動する間に反応原料を常温、大気圧下で自然発泡させ、硬化させることで当軟質ポリウレタンフォームが得られ、その後、乾燥炉内で硬化し、所定形状のマットに裁断される。
【００２６】
実施例のセル数は６０個／２５ｍｍであり、比較例１〜３と比べ、細かいセルを有しており、この細かいセルのセル膜の一部に孔が空いていることで孔自体も小さくなるので、通気性が抑えられ、さらに繰り返し圧縮による圧縮強度の低下が少ない。特に、比較例１は４３個／２５ｍｍ、比較例３は５０個／２５ｍｍとは大きく異なり、１つのセルの大きさが大きくなるとセル膜も大きくなる傾向にある。
【００２７】
また、比較例２は５５個／２５ｍｍと比較的近い値であるが、実施例と比較例２との中間の値である５８個／２５ｍｍであれば、小さなセル膜を有することができる。なお、スラブ発泡による軟質ポリウレタンフォームのセル数の上限は、通常１００個／２５ｍｍであり、汎用においては、８０個／２５ｍｍである。セル数が１００個／２５ｍｍより多いと、通気性が低下しすぎて開放時の戻り速度が遅すぎて、歩行運動時に、ほぼ圧縮された状態になってしまう。
【００２８】
図１〜４を見れば、上記がより明確になる。図１は実施例の、図２〜３は比較例１〜３の、画面垂直方向に発泡したポリウレタンフォームの顕微鏡写真である。これらの図を見ると、セルの大きさとセル膜の一部に孔が開いている状態が分かる。図１が示す実施例のセルは、図２が示す比較例１や図４が示す比較例３のセルに比べ、明らかに小さなセルからなり、図３に示す比較例２のセルに比べても小さい。さらに、実施例のセル膜には、大孔はほとんどない代わりに小孔を有するが、他の比較例においては、ほとんどすべてのセル膜に大孔があり、特に比較例２と３では、大孔がいくつも空いている状態が分かる。
【００２９】
より具体的には、実施例のポリウレタンフォームは、セル１０個中に３個以下の割合で長径１００μｍ以上の大孔が開口しているセルを有するが、それ以外の各セルには長径１０μｍ以下の小孔を複数個（１０個以上）有するのみである。そうすると、上記大孔を有するセル間は空気の流出入は容易であるものの、ポリウレタンフォーム全体に通孔していないため、ポリウレタンフォーム全体を圧縮および開放した際に、上記小孔を通じて流出入する単位時間当たりの空気量が、ポリウレタンフォーム全体の通気量を律速することになる。その結果、実施例のポリウレタンフォームは、通気量が少なく、すなわち通気抵抗が大きくなって、スローリカバリ性を有する。
【００３０】
図５は、実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるガラス転位点（Ｔｇ）を示す。実施例のガラス転位点のピーク温度は−１７°Ｃであり、常温域でのＴａｎδはほぼ一定しており、温度依存性が低いことを示している。比較例２と３においても、温度依存性は低いと言えるが、比較例１においては、常温域でＴａｎδが大きく変化しており、温度依存性が高い。従って、比較例１のポリウレタンフォームを使用したマットは、温度の高い時には柔らかく低い時には硬くなってしまい、一定した使用感は望めない。なお、寒冷地を想定しても、ガラス転位点のピーク温度が−１０°Ｃ以下のポリウレタンフォームであれば、常温域での温度依存性が低いと言える。
【００３１】
図６は実施例の衝撃力、図７〜９は比較例１〜３の衝撃力を示す。なお、衝撃力の測定方法は後述するが、各図の左側のグラフは１５０ｍｍの落下高さ、右側のグラフは２５０ｍｍの落下高さから質量５．８８ｋｇの衝突子を落下させたときの衝撃力を示す。また、それぞれのグラフにおいて、０°Ｃ、２３°Ｃ、４０°Ｃで測定された衝撃力を示す。
【００３２】
図６によれば、実施例のポリウレタンフォームは、すべての温度において、ほぼ同じ衝撃力を示すことが分かる。従って、本実施例では、常温域において一定した使用感が得られる。一方、図７が示す実施例１では、０°Ｃにおける衝撃力は他の温度での衝撃力とは大きく異なり、これは０°Ｃという低温になると、衝撃力が大きくなることを表わし、従って、このようなポリウレタンフォームでは使用者の膝などに大きな負担がかかってしまう。
【００３３】
また、図８が示す実施例２では、特に２５０ｍｍの落下高さの時に、２３°Ｃにおける衝撃力は他の温度での衝撃力とは大きく異なり、常温域において一定した使用感が得られない。なお、比較例３においては、比較的すべての温度において一定した傾向を示しており、また最大値が小さいので、衝撃力の観点では優れていると言える。
【００３４】
表２は、実施例と比較例１〜３における、それぞれの衝撃力の最大値を示す。広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、これらの良好な衝撃力を有するポリウレタンフォームにおいては、０〜４０°Ｃにおける衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下であることが好ましく、より好ましくは、８．６ｋｇｆ（落下高さ２５０ｍｍ）であると言うことができる。
【表２】
【００３５】
また、同様に、０〜４０°Ｃにおけるポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下であることが好ましく、より好ましくは、１５０ｍｍ落下高さでは４３ｋｇｆ以下、２５０ｍｍ落下高さでは６５ｋｇｆ以下であると言うことができる。かかるものであれば、使用者の膝等への負担はかなり軽減される。
【００３６】
ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、表１に示すように、実施例では１．７ｃｍ3／ｃｍ2・秒であり、比較的通気性の小さい比較例１においては、９．８ｃｍ3／ｃｍ2・秒である。一方、比較例２と３では、６４．２ｃｍ3／ｃｍ2・秒と１０７．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒であり、通気性が高い、即ち、通気抵抗が低いので、踏み込んだ後に開放した際の戻りが速くなる。そのため足裏面に対して上方向への反力がはたらくため、足を持ち上げる筋力について、筋力増強効果の高いポリウレタンフォームとは言えない。
【００３７】
筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、低通気性を有することにより、変形に力と時間を要するし、スローリカバリ性を有する。これらのポリウレタンフォームにおいては、通気性は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。また、好ましくは、０．１以上６．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒であると言える。なお、６．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒は、実施例と比較例１の間の値である。また、さらに好ましくは０．１以上２．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒である。また、０．１ｃｍ3／ｃｍ2・秒は測定限界の数字であって、これ未満では開放時の戻り速度が遅すぎて、歩行運動時に、ほぼ圧縮された状態になってしまうか、完全に独立気泡となってほとんど沈まなくなってしまう。
【００３８】
表１によれば、実施例の硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は２００Ｎであり、比較例１〜３の硬さはそれぞれ７７、１３５、４２０Ｎである。４２０Ｎの比較例３は、高硬度であり、ここまで硬いとウレタンフォームの変形量が少なくなり、足を持ち上げる高さが減少することで運動負荷が減ってしまい、適切ではない。
【００３９】
筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、ポリウレタンフォームとして特に柔らかくも硬くもなく、踏込みが可能でかつ底付きしない程度の硬さは、１００以上３００Ｎ以下であることが好ましい。より好ましくは、実施例の硬さ２００Ｎを中心とした１５０以上２５０Ｎ以下であると言える。
【００４０】
表１の最右欄及び図１０は、実施例及び比較例１〜３のポリウレタンフォームにおけるヒステリシスロス率（ＪＩＳ Ｋ６４００−２）を示す。ヒステリシスロス率とは、変形及び回復の１サイクルにおける機械的エネルギー損失を示し、圧縮荷重たわみ試験を行って得られる力―たわみ曲線から求められる。ヒステリシスロス率の大きいものほどスローリカバリとなって、押し込んだ後反発力が低下するので、足上げ方向の補助力が低下する。即ち、自力で足を持ち上げる必要があるために筋力への負荷が増大する。
【００４１】
圧縮荷重たわみ試験は、圧縮速度を５００ｍｍ／分にて、３０ｋｇｆと５０ｋｇｆまでの２条件で全面圧縮を行い、保持時間を０秒で、圧縮戻りのヒステリシスロス率を測定した。
実験データからは、常温でのヒステリシスロス率は、標準的な粘弾性フォームである比較例１が平均で７４．７％と最も大きく、次に実施例が平均で６９．６％と、ほぼ比較例１に匹敵する程度に大きい。従って、この２つが、ヒステリシスロス率の観点からは良好であると言える。比較例２と比較例３は、ヒステリシスロス率の観点では劣っている。
【００４２】
従って、筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点を鑑みれば、ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率は、６０％以上であることが好ましい。なお、６０という値は、実施例と比較例３との間の値である。より好ましくは、６７％以上であるとよいと言える。
【００４３】
なお、反発弾性は、実施例においては２５％、比較例１〜３においてはそれぞれ５、５６、３８％であり、密度は、それぞれ、４５、４５、４５、５０ｋｇ／ｍ3である。
【００４４】
膝の軟骨は一度摩耗すると、ほとんど自己修復できないと言われており、高齢者にとって、運動時膝等への衝撃は極力低減することが望ましい。反発弾性の高いポリウレタンフォーム（比較例２）では踏込み時の衝撃が大きくなり、足踏み又は歩行運動機能の向上を目的として使用されるマットのポリウレタンフォームとしては適していない。
【００４５】
上述のように、本実施例では、セル数が６０個／２５ｍｍ、硬さが１５Ｎ、通気性が１．７ｃｍ3／ｃｍ2・秒、ガラス転位点のピーク温度が−１７°Ｃ、最大衝撃力の最大値の差が８．６ｋｇｆ（落下高さ２５０ｍｍ）、最大衝撃力の最大値が６５．９ｋｇｆ（落下高さ２５０ｍｍ）、ヒステリシスロスが７１．９％（５０ｋｇｆまで）であり、広い温度域で筋力増強効果の高い緩衝効果を発現するポリウレタンフォームを含むマットを提供するという本発明の目的の観点からみて、多くの物性値において他の比較例に比べて優れている。
【００４６】
温度依存性の少ない比較例２と比較して、０°Ｃから４０°Ｃまでにおける最大衝撃力が平均５９％低下している。また、０°Ｃと４０°Ｃにおける最大衝撃力の差が６．２ｋｇｆとなっており、踏込み時の膝への最大衝撃力は、この温度域では常に安定している。温度依存性のある比較例１と比較すると、２３°Ｃにおける最大衝撃力は比較例１の方が低いが、０°Ｃにおける最大衝撃力については、実施例の方が４６％低減されている。また、実施例のマットは、温度変化による硬さ等の特性の変化が少ないことから、年間を通じて常に一定の使用感を提供できる。
【００４７】
＜筋力増強効果＞
実施例のマットを使用した際の、標準的な床材との運動負荷の違いを、最大酸素摂取量を基に測定した。「ＪＡＥＧＥＲ ＯＸＩＣＯＮ ＤＥＬＴＡ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ」の呼吸ガス計測器を用い、心電図モニター下でこの呼吸ガス計測器用マスクを被験者に装着し、被験者は、実施例のマット及び床材上で、膝先端が遊脚時に床上６０ｃｍの高さまで挙上し、６０歩／分の速さでその場足踏み動作を行う。立位安静時から開始し心拍数の上昇が見られなくなってから、３０秒後に足踏み動作を終了する。測定は開始後３０秒毎と最高値の両者を記録し、判定は最高値で示す。なお、２１人の被験者の平均年齢は６２．７歳であった。
【００４８】
表３は、その結果を示す。なお、単位のＭＥＴｓとは、代謝当量（Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓ）をいい、運動時のエネルギー代謝量（酸素消費量）／安静時のエネルギー代謝量（酸素消費量）により算出される。例えば、１ＭＥＴｓとは安静時、３ＭＥＴｓとは、普通歩行、屋内の掃除、ボーリング、バレーボール等の運動に相当し、４ＭＥＴｓとは、速歩、屋根の雪下ろし、水中運動、卓球、アクアビクス等の運動に相当する。
【００４９】
これによれば、実施例のマットは、標準的な床材に対して、酸素消費量、即ち、エネルギー代謝量が平均で１．３１倍となっている。被験者の年齢が異なり、年齢による代謝率の低下がそれぞれの被験者で異なるので、単純にＭＥＴｓの数値を比較することはできないが、同一の被験者では明らかな代謝量、即ち、運動量が増加している。従って、実施例のマットを使用し運動することにより、硬い床材上と比較した場合、同じ運動でも運動量が増加し、筋力の増強に効果があることが分かる。
【表３】
【００５０】
＜使用者アンケート結果＞
実施例と標準的な床材に対して、社団法人日本整形外科学会が定義するロコモティブシンドローム（運動器症候群）の７つ項目において、５段階基準により評価を行った。具体的には、５４歳から６８歳までの９人の被験者に、１日１０分間程度の足踏み運動を２カ月間行ってもらい、アンケートに回答いただいた。
【００５１】
実施例のマットの使用者に、実施例のマットを使用した後アンケートに答えてもらい、表４に示す結果を得た。なお、アンケート表は図１１に示す。これによれば、実施例のマットを使用することにより、歩行時脚を上げる習慣がつき、つまずきが減っていることが分かる。また、使用者からは、「足の運びが少しスムーズになった」、「ズリ足、つまずきが減少した」、「ひざの負担が無く、床を足踏みするより少ない気がする」、「毎日１時間の散歩を続けていたが、これを使用後、早足での歩行が少し楽になった」、「少しの段差でよくつまずいていましたが、これを使うようになってから、つまずきがほとんどなくなりました」などの感想があった。以上から、実施例のマットを使用すれば、転倒防止の効果が期待できる。さらに、「田植え時の泥田を歩く」、「砂浜を歩く感触」などコメントもあり、精神的なリラックス感を呼び起こす効果もあることが分かる。
【表４】
【００５２】
＜衝撃力の測定方法＞
衝撃力の測定は、吉田精機製の落下衝撃試験機改造型を、歪ゲージタイプ加速度変換器（共和電業製ＡＳ−Ａ２００Ｇ）を、加速度波形処理は、メモリハイコーダー（日置電機（株）製） ローパスフィルター１０００Ｈｚを使用して、実施例、比較例１〜３に対して、以下の要領で行った。
【００５３】
それぞれの試料を、１００×１００×６０ｍｍとし、アルミブロック（１４０×１４０ｍｍ）の上に置き、１００ｍｍ角平板の衝突子先端を衝突させ、試料の全面圧縮を行う。衝突子の全体質量は５．８８ｋｇである。衝突子の減速度（Ｇ）を測定し、質量（５．８８）を掛けることにより反力を計算する。落下高さは、１５０ｍｍと２５０ｍｍの２条件で行う。これは、落下高さが１５０ｍｍの場合は、最大衝撃力が５０ｋｇｆ程度を想定したものであり、２５０ｍｍの場合は、最大衝撃力が１００ｋｇｆ程度を想定したものである。なお、試料は、それぞれ０°Ｃ、２３°Ｃ、４０°Ｃの恒温槽中に約１時間入れ、取出し直後室温にて本測定を行った。
【００５４】
尚、本発明は、例示した実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
足踏み又は歩行運動機能の維持向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットであって、
前記ポリウレタンフォームは、セル膜の一部に孔が空いているセルを有し、
以下の条件をすべて満たすマット。
・前記ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下である。
・０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下である。
・前記ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。
【請求項２】
さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴とする請求項１に記載のマット。
・前記ポリウレタンフォームのセルの数は、５８個／２５ｍｍ以上である。
・前記ポリウレタンフォームの硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は、１００以上３００Ｎ以下である。
【請求項３】
さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のマット。
・前記ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率（ＪＩＳ Ｋ６４００−２）は、６０％以上である。
・０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下である。
【請求項４】
前記ポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類を触媒および発泡剤、整泡剤、添加剤の存在下反応させて得られ、前記ポリオール類にポリエーテルエステル系ポリオールを含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のマット。
【請求項１】
足踏み又は歩行運動機能の維持向上を目的として使用される、ポリウレタンフォームを含むマットであって、
前記ポリウレタンフォームは、セル膜の一部に孔が空いているセルを有し、
以下の条件をすべて満たすマット。
・前記ポリウレタンフォームのガラス転位点は、−１０°Ｃ以下である。
・０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値の差は、１０ｋｇｆ以下である。
・前記ポリウレタンフォームの通気性（ＪＩＳ Ｌ１０９６ Ａ法）は、０．１以上１０．０ｃｍ3／ｃｍ2・秒以下である。
【請求項２】
さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴とする請求項１に記載のマット。
・前記ポリウレタンフォームのセルの数は、５８個／２５ｍｍ以上である。
・前記ポリウレタンフォームの硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２ ６．７ Ｄ法）は、１００以上３００Ｎ以下である。
【請求項３】
さらに、以下の条件をすべて満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のマット。
・前記ポリウレタンフォームのヒステリシスロス率（ＪＩＳ Ｋ６４００−２）は、６０％以上である。
・０〜４０°Ｃにおける、前記ポリウレタンフォームの衝撃力の最大値は、７０ｋｇｆ以下である。
【請求項４】
前記ポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート類を触媒および発泡剤、整泡剤、添加剤の存在下反応させて得られ、前記ポリオール類にポリエーテルエステル系ポリオールを含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のマット。
【図１１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１００８３０（Ｐ２０１２−１００８３０Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１１７２（Ｐ２０１０−２５１１７２）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
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