車椅子や電動車椅子は、高齢者や障害者向けに設計されています。技術の進歩と車椅子や電動車椅子に対するユーザー層のニーズの変化に伴い、車椅子や電動車椅子の軽量化は大きなトレンドとなっています。アルミニウム合金、航空チタン、アルミニウム合金などの素材が徐々に進化し、現在ではより軽量な炭素繊維素材が車椅子業界に徐々に採用されています。

障害者の日常生活や移動における様々なニーズを満たすため、車椅子の設計・製造においては、軽量化、多機能化、インテリジェント化、そして人間工学に基づいた設計がますます重視されています。しかし同時に、車椅子の利便性、安全性、快適性も確実に保証されなければなりません。軽量、高強度、耐腐食性、そして優れた衝撃吸収性能は、車椅子の素材選定において重要な考慮事項です。

その車椅子の重量が軽い車椅子は軽いほど抵抗が小さくなります。基本的には介助者や車椅子利用者の力で動かすことになります。車椅子が軽いほど、操作者の負担が軽減されます。特に、主に上半身の力で操作する車椅子利用者にとっては、車椅子が軽いほど操作者の肩や手首への負担が軽減され、患者にとって大きなメリットとなります。電動車椅子であってもバッテリー容量には限りがあります。車椅子自体が軽いほど、バッテリーの寿命は長くなります。

なぜ車椅子のボディ素材は高強度でなければならないのでしょうか？前述の通り、車椅子の移動機構の複雑さと柔軟性により、車椅子本体の素材自体が一定の強度を満たす必要があります。強度が確保されれば、同じ機械性能要件の下で素材の重量を軽減することができ、車椅子の軽量化を実現できます。

車椅子の素材の耐食性は無視できません。ほとんどの車椅子の人セルフケア能力が低く、失禁などの生理的症状が時々発生します。また、薬剤による汚染や浸食にも直面することがあります。多くの車椅子は屋外で使用されるため、紫外線にさらされます。耐腐食性の低い素材は、雨に濡れたり、高温と低温の環境を交互に使用したりすると、錆びや表面酸化が発生しやすくなり、車椅子フレームの安定性と美観に影響を与えます。

軽量、利便性、快適性、耐腐食性といった目標を達成するためには、車椅子はまず素材から始める必要があります。長年の開発を経て、車椅子のボディ素材はますます豊富になり、初期の鋼管フレームから、アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金、炭素繊維、その他の複合材料など、様々な素材が使用されるようになりました。

鋼鉄は製造技術が成熟しており、コストも低いものの、軽量化に対する人々の高い要求を満たすことができません。アルミニウム合金は比較的軽量ですが、溶接やリベット接合による組み立てが必要であり、超軽量車椅子の設計要件は、フレームの構造的完全性を維持しながら、可能な限り軽量化することです。

炭素繊維複合材料は、密度が低く、比強度が高く、耐腐食性と耐疲労性に優れており、一体成形により複雑な全体構造を構築できるため、高級車椅子に最適な軽量素材です。

炭素繊維複合材はコストが高いため、幅広い用途への応用がある程度制限されますが、軽量、高強度、快適性などの性能上の利点により、一部のハイエンドユーザーのニーズを満たすことができます。