車椅子や電動車椅子は、高齢者や障がい者向けに設計されています。技術の進歩と車椅子および電動車椅子の利用者のニーズの変化に伴い、車椅子や電動車椅子の軽量化が大きなトレンドとなっています。アルミニウム合金や航空機用チタン合金などの素材が徐々に改良されてきました。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。

障がいのある方々の日常生活や移動における多様なニーズに応えるため、車椅子の設計・製造においては、軽量性、多機能性、インテリジェント性、人間工学に基づいた設計がますます追求されています。しかし同時に、車椅子の利便性、安全性、快適性も確実に確保されなければなりません。軽量性、高強度、耐腐食性、そして優れた衝撃吸収性能は、車椅子の材料選定における主要な考慮事項です。

の車椅子の重量が軽い抵抗が小さいほど、車椅子は基本的に介護者または車椅子利用者の力で動かします。車椅子が軽ければ軽いほど、特に主に上半身の力で操作する車椅子利用者自身の負担は少なくなります。車椅子が軽ければ、操作者の肩や手首への負担はそれほど大きくなく、患者にとって大きな意味があります。電動車椅子にもバッテリー容量の制限があります。車椅子自体が軽ければ軽いほど、バッテリー寿命は長くなります。

車椅子の本体材料はなぜ高強度でなければならないのでしょうか？ 前述の通り、車椅子の動作機構の複雑さと柔軟性から、車椅子自体の材料には一定の強度が必要となります。強度が確保されていれば、同じ機械的性能要件の下で材料の重量を軽減することができ、それによって車椅子の軽量化を実現できます。

車椅子材料の耐食性は無視できない。車椅子の人々自己介護能力が低く、失禁などの生理的症状が時折発生する。また、薬の汚染や浸食に悩まされることもある。ほとんどの車椅子は屋外で使用され、紫外線にさらされる。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、耐腐食性の低い素材は錆びやすく、表面が酸化して、車椅子のフレームの安定性や美観を損なう。

軽量性、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、車椅子はまず素材選びから始めなければなりません。長年の開発を経て、車椅子の本体に使用できる素材は、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、多種多様な素材へと進化を遂げてきました。

鋼材は製造工程の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はできません。アルミニウム合金は比較的軽量ですが、溶接やリベット留め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、低密度、高比強度、優れた耐腐食性および耐疲労性を持ち、一体成形によって複雑な全体構造を構築することもできるため、高級車椅子に最適な軽量材料である。

炭素繊維複合材料は高価であるため、その幅広い用途への適用はある程度制限されるものの、軽量性、高強度、快適性といった性能上の利点は、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る。