CN101119652A - 用于减少骨折风险的衣服、保护装置和方法 - Google Patents

Abstract

此处公开了用于减少归因于对易受伤区域的冲击力的人或动物受试者的骨折的风险的衣服、装置和方法，所述易受伤区域具有骨部分，例如靠近皮肤表面的大转子，靠近易受伤区域存在软组织区域且在该软组织区域的皮肤表面附近无骨部分。所述衣服包括按照易受伤区域和软组织区域的解剖特征塑造的至少一种保护装置，这样冲击能量从易受伤区域分流至软组织区域，在所述软组织区域中该能量可被安全地分散，其还包括以允许冲击能量从易受伤区域分流至软组织区域的方式可拆卸地将至少一个保护装置安装在受试者身上的安装工具。所述保护装置经塑造用于部分或完全地围绕易受伤区域且具有在易受伤区域上方建立自由保护空间的厚度，该空间不传递能量，且该保护装置包含具有合适的弹性和硬度的软的和弹性的材料，这样在跌倒的情况下，冲击力将部分地压缩贴靠软组织的装置并且随着在其压缩过程中所述弹性材料变硬，其将逐渐将能量转移至周围的软组织，由此大部分冲击能量被吸收并重新传递至软组织区域。本发明提供了重量轻、柔软的和体积较小的保护装置，该保护装置对于穿戴者是舒适的，而且其保持稳定的形状并且仍然使得可能将足够的冲击能量传递至围绕易受伤区域的软组织区域。

Description

用于减少骨折风险的衣服、保护装置和方法

技术领域

本发明总地说来涉及用于预防骨折，特别是用于在因跌倒引起的冲击期间预防髋骨折的装置和相关的方法。

背景领域

髋骨折流行病学

根据现有技术资料US5 599 290，近端股骨折是上年纪的人中死亡率和发病率的主要原因。在美国每年发生大约250,000例髋骨折。如果他们活至90岁，接近33％的妇女和超过17％的男性将经历髋骨折。在髋骨折之前功能独立的患者中，15-25％的患者在髋骨折后仍需要1年以上的长期护理装置保护。另外25-35％的患者依赖于其他装置帮助其活动。超过一半的髋骨折幸存者不再恢复正常的功能。此外，老年患者中与髋骨折关联的平均死亡率在第一年接近20％。

髋骨折的公共卫生影响也是令人吃惊的。英国的调查已显示在任何时候，大约50％的急性矫形外科床位被髋骨折患者占据。在美国，髋骨折患者的住院期的平均长度为3周，长于任何其他诊断。在美国与急性和慢性髋骨折患者的急性和慢性护理相关的年度费用据估计超过70亿美元。随着世界人口的平均年龄的显著增加预期该问题只能变得更加严重，从而使一些人认为到下世纪中叶髋骨折的总数可能增加将近3倍。

所有髋骨折中超过90％是由跌倒造成。然而，老年人中大部分跌倒只导至轻度损伤，1-3％导致髋骨折。老年跌倒者中的调查已显示下列因素增加了跌倒中遭受髋骨折的风险(按重要性顺序排列)：1)臀部或腿侧部上的冲击(其增加骨折风险超过20倍)，2)拥有高的、苗条的体型，3)以很高的初始势能跌倒(其依赖于体重和跌落高度)，和最后4)在近端股骨中具有较低的骨密度。这些结果表明跌倒中的髋骨折的风险主要受跌倒的严重度相对近端股骨的密度和强度控制。因此为了减少髋骨折的发生率，髋骨折预防策略必须减少跌倒的发生率或在跌倒的情况下保护股骨。前面的策略可通过限制运动来实现，尽管这承担了相关的医疗风险和有损个人自主性和生活质量。也可在处于最大跌倒风险的老年人群中通过运动计划来实现其，尽管至今仍无研究证明该方法的有效性。由于跌倒的多种常见因素(心脏的、神经的、肌(与)骨骼的因素)和随机原因，在任何情况下，预期在老年人中完全消除跌倒似乎是不现实的。因此减少髋骨折最可靠的方法似乎是在跌倒的冲击阶段保护股骨。这必需要求将施予股骨的冲击力减少至低于其骨折的阈值的值。

髋骨折是指股骨的近端骨折，股骨是身体中最强、最重和最长的骨，占总身高的大约1/4。股骨的近端部由头部、颈部和大转子以及小转子组成。股骨的颈部将球状头部连接至柄部。其在侧面受到大转子(大的，从颈部和柄部看具有大致的矩形侧投影)限制，所述大转子为臀肌区的几块肌肉提供插入位置。大转子在侧面，正好位于皮肤和脂肪组织(脂肪)的相对薄的层的下方，且可容易地在大腿的侧面触摸到。因为其是臀区域的最外点，所以大转子是当人侧躺着时与硬表面接触的位置，和当人跌倒侧面撞上臀部时大部分冲击力的施加位置。因此，导致对大转子的冲击的朝向侧面的跌倒具有髋骨折的高风险。

与覆盖大转子的最少量的软组织相反，大量的软组织存在于与大转子相邻的后臀(臀)和大腿前区。当对这些区域冲击时，该软组织能够吸收大量的能量并减少对下面骨骼结构施加的冲击力。臀软组织包括臀大肌、臀中肌和臀小肌以及相当多的覆盖在臀部的脂肪层。最重要的大腿前区软组织是四头肌，其包括三块股肌和股直肌。

根据实验，当将老年尸体股骨装入模型模拟臀部着地跌倒时，骨折所需的平均受力为2040N[Lotz JC和Hayes WC，J Bone Joint Surg[Am]，72-A：689-700，1990]。由骨吸收高至骨折的相应的平均能量为25J。在站立高度上，身体的势能可大大超过该量的20倍。前面的研究表明在来自一般朝向臀部的侧面跌倒的冲击时对股骨施加的力大约为6kN，超过平均骨折力的三倍(Robinovitch，SN5 Hayes，WC，McMahon，TA，J Biomech Eng，113：366-374，1991)。因此很明显要在跌倒过程中避免髋骨折，必须发生下列事件中的一件或多件事件：1)必须避免对臀部侧面的直接冲击，2)冲击位置必须扩大至臀部区域的外部，或3)必须通过可选择的机制例如在降落的过程中收缩大腿肌肉、伸手阻止跌倒或使地板和覆盖在冲击点(impact sight)的软组织变形来吸收大量能量。

类似于髋骨折，当对骨施加的力超过引起骨折所需的力时，发生其他骨例如胫骨、桡骨和尺骨的骨折。当冲击能量很高，且对覆盖将断裂的骨结构的小区域发生直接接触时，通常产生这样的情况。在该情况下，冲击能量不能通过大面积吸收和/或消散，从而对下面的骨施加了很高的局部应力。

现有技术保护装置

已发展了目的在于防护髋骨折的几种防护服。所有这些装置都试图通过减少臀部跌倒过程中对股骨施加的力来减少骨折发生率。

在US 5,599,290和US 5,545,128中提到了装置。该解决方案基于切变稠化材料的使用，将所述材料置于至少一个按照易受伤区域和软组织区域的解剖特征塑造的保护装置中。该装置利用该材料的切变稠化行为和其随突然的冲击而变硬的固有能力，将大部分冲击能量从易受伤区域分流至软组织区域，在所述软组织区域这些能量可被安全地消散。此外，现有技术文献公开了以允许将冲击能量从易受伤区域分流至软组织区域的方式在受试者身上可拆卸地安装保护装置的安装方法。

尽管现有技术学提供了克服上述问题的解决方案，但仍然存在与这些保护装置相关的问题。该问题主要由切变稠化材料的使用造成，所述材料使装置变得笨重且要求将切变稠化材料封装在包囊中，从而能够保持稳定的形式以使力分流特性在穿戴和清洗中保持恒定和持久。此外，存在切变稠化材料由于其流体性质在例如在清洗过程中或清洗后导致从包囊渗漏的可能。

现有技术也公开了衣服，所述衣服包括基于分流原理的保护装置或壳，所述保护装置或壳由坚硬材料构成或整合例如以弯曲或穹形形式整合坚硬材料。然而，已发现这些坚硬装置以负面的方式影响穿戴者的可接受性，对于穿戴者，例如当侧睡眠时，柔软的保护装置比坚硬无弹性的装置更舒适。

此外，也存在软垫或衬垫型产品，所述产品由例如切成例如环形或椭圆形的只覆盖整个臀部区域的8-18mm厚的聚合物泡沫材料组成。正好置于大转子和周围区域上方的这些吸收和/或消散材料或结构(Ferber，美国专利4,807,301；Galton，美国专利4,737,994；KoIb，美国专利4,761,834；Kolsky，美国专利5,034,998；Wortberg，美国专利4,573,216)具有明显的缺点，即其遮盖了大转子和近端股骨骨干，从而在对臀部的冲击期间将相当大的负荷传递给这些区域。如前面所描述的，股骨的这些区域，特别是大转子区域，延伸至臀部所有骨组分的最外侧，从而受到最少量的覆盖软组织的保护。因此其代表了总的受保护区域内的最低顺应性的区域，因此，在对防护衣的冲击过程中，大部分冲击力传递至股骨。

美国专利6,195,809公开了在其上置有隆起部分的通常为椭圆形的第一基部部分。以具有倒U型的空心环的形式提供隆起部分。就弱化力来说，这样的产品与普通的板型泡沫垫相比具有很大的改进。然而，大转子仍然受到直接通过基部材料的力的冲击。

这些现有技术软垫装置倾向于覆盖大面积臀部区域，包括大转子区域，所述软垫是不透气的，因此穿戴会发热，因而一直进行增加透气性和减少发热的尝试，例如通过在装置表面区域提供许多更小的孔来实现该目的。按照厂商说明书，其他商购可获得的软垫装置在垫中央具有小的环形小孔(直径大约2-2.5cm)，从而使穿戴者或护理人员可用手指检查装置是否被正确地安置，即以大转子为中心定位。

如前面所述，这些软垫装置吸收了大量的能量同时具有缺点，即由于其直接覆盖在大转子上，所以仍然将大部分能量直接传递给了大转子。因此，为了具有一定的效果，其必须相对较厚，当穿戴时这使其庞大笨拙，且穿戴时发热，这又导致了较低的穿戴者可接受性。

通过提供用于减少骨折风险的衣服、装置和方法来提供对上述问题的解决方案是本发明的目的，所述衣服可包含重量轻的柔软的和保护性的装置，所述装置对于穿戴者来说是舒适和较少发热的且保持稳定形状和使得可能分流、吸收和再传递大部冲击能量至围绕易受伤区域的软组织区。

发明概述

根据本发明，通过提供权利要求1或2的衣服克服了上述不利方面和缺点。

权利要求14的保护装置也将提供对上述不利方面和缺点的解决方案和实现本发明的目的。根据本发明，权利要求18中定义的方法也可实现本发明的目的。

本发明的解决方案基本上利用分流、吸收和再传递直接朝向易受伤区域的冲击能量至周围软组织以获得所述能量的安全消散的可能性。即使本发明的装置由自身是主要的能量吸收者的柔软的保护性材料制造，但新装置的几何形状和尺寸使其适合将能量从易受伤区域分流开并再将其传递至周围的软组织中。为了获得该效果，用缓冲弹性材料制造保护装置以获得柔软的和保护性的装置，该装置对于用户来说是舒适。以其中其部分或完全地围绕但不覆盖在易受伤区域从而只覆盖软组织区域的形状和尺寸提供所述装置。因为所述装置具有特定的邵氏A硬度(Shore A hardness)和足够的厚度，所以在由所述装置围绕的易受伤区域上方提供了保护空间或保护性自由高度，在下面称作“防护空间”。

通过提供具有足够的弹性/硬度(与所选择的厚度相关)的弹性材料，所述装置在跌倒中被冲击力部分压缩，从而吸收了大部分冲击能量。由于装置的材料不直接覆盖在易受伤区域(在该处改为提供保护空间)，因而所述装置在任何能量被直接转移至易受伤区域之前必须被充分地压缩。随着弹性材料压缩从而逐渐变硬，能量至下面的软组织区域的转移增加，但仍然未将任何能量直接转移至易受伤区域。只有在跌倒严重至使保护空间“降至最低点”和/或陷入软组织中的情况下，部分冲击能量才会被直接传递至易受伤区域，但在该情况下，冲击能量将被减少至显著更低的水平。

换句话说，由于保护空间，冲击力首先被重新传递或分流至周围的保护装置，其将开始压缩保护装置以抵消弹力的作用，从而弱化直接对易受伤区域/大转子的冲击力，剩余的冲击能量将逐渐重新传递至被围绕保护空间的保护装置的部分覆盖的软组织区域。这样，跌倒中的大部分或所有能量可被安全地分流、吸收和/或消散在软组织区域。

可在穿戴者身上可拆卸地安装本发明的装置。可以使内部保护空间与易受伤区域总体相符的方式进行安装。因此由覆盖在软组织上的保护装置接受的冲击能量可完全或大部分地消散在软组织中而不在易受伤区域中。

因为本发明提供了装置，所述装置包含围绕易受伤区域并且在该装置的中央位置扩展至易受伤区域的位置或一定高度的材料，因此当使用材料硬度/刚度和厚度的适当的组合时，大部分或所有冲击能量被重新传递至软组织区域。因此不存在或存在显著减小的作用于易受伤区域的冲击能或力。

通过提供充足的高弹性，在本发明的实施方案中可能提供以重量较轻的微孔、泡沫状或衬垫织物材料形式存在且具有厚度小至足以与穿戴者接受性相容的装置，所述装置对于使用是舒适的，因为其在日常穿戴者的活动例如行走、站立、躺倒和坐的过程中与身体的形状相符。

根据本发明的优选的实施方案，可以如下方式设置所述装置，即使其覆盖软组织区域但不覆盖易受伤区域/大转子区域以从易受伤区域接受和分流冲击能量、吸收并重新转移大部分或全部冲击能量至软组织区域。安装工具可包括以使其覆盖软组织但不覆盖易受伤区域/大转子的方式安装所述装置的工具。

可以其中放置了所述装置的短裤的形式提供安装工具。一般地，对保护大转子的装置，短裤可包含两个保护装置。根据其他实施方案，安装工具包括包含一个或多个保护装置，将其牢靠地固定的带子。

根据其他实施方案，可能可以将所述保护装置粘着至穿戴者的皮肤的粘着工具或其他附着手段例如使装置能够附着至例如短裤的勾/袢环的形式提供安装工具。

根据本发明的优选的实施方案，可提供具有10至20mm、优选地12至17mm的厚度的臀部保护装置。这可产生具有相似高度的保护空间。材料的该厚度与弹性材料相关，所述材料具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计钢度测量的5和45之间的邵氏A硬度。

此外，要注意本发明的臀部保护装置具有通常少于40g，优选地低于30g的重量。

合适的材料是弹性材料，所述弹性材料基于即聚氨酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚乙烯(polyethene)、聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯、聚脂、聚酰胺、橡胶或硅酮。此外以编织的、纺织的、小孔状、泡沫状或膨胀的形式存在的弹性材料是优选的。

优选地用不吸收水的闭孔泡沫或耐水且易干燥的衬垫织物形式制造所述装置。因此制造的装置非常卫生和耐用，无需包囊化。

这些实施方案将提供足够的保护和对于穿戴者的舒适度。归因于易受伤区域上方的开放性保护空间，这些实施方案在穿戴时比大多数常规的装置较少发热。为了增加舒适度，也可能在皮肤侧或装置的内侧提供皮肤友好层，例如衬垫织物、双面织物或其他纺织或非纺织材料层。使用双面或衬垫织物使得可能在装置和皮肤之间产生空气层和建立连续的空气循环，如果装置是由不透气的材料制造的，这就特别重要。这可防止令人不适的热和湿气的产生，从而增加用户的舒适度。可能通过整合特殊的高技术材料例如Coolmax纱和热调控材料例如Out-last来增加该效果。

优选地保护空间从皮肤至保护装置的外侧形成通风道，从而允许湿气和水蒸气脱离身体，使穿戴者感觉不热。

优选地用可再使用和可进行多次清洗的材料制造所述衣服和装置。可以可从衣服取下或附着至衣服，从而可与衣服一起清洗或分开清洁的形式制造所述装置。可选择地，也可能提供一次性装置，例如用于紧急医护的装置。

由于其产生于上述发明概念的解释，因此可能提供具有不同形式的保护装置。然而，重要的特征是所述保护装置提供保护空间，因为其在易受伤区域的上方位置中包含相当大的开口或洞，同样重要的是所述保护空间在易受伤区域/大转子的上方具有一定的高度。

所选择的装置的硬度、形状、尺寸和厚度依赖于想要的用途、身体的位置(即被保护的易受伤区域)、易受伤区域的特性和强度以及跌倒中冲击能量和力的预期水平。直接贴靠穿戴者的装置的侧面可以是平的或为了很好地与身体相适及提供必需的保护空间而具有弯度。

在将装置用于保护大转子和股骨的情况下，覆盖大转子和/或股骨的装置的水平宽度可在40和70mm之间。该保护空间的垂直长度可发生变化，且也为了保护股骨，可具有与宽度大致相同的尺寸但也可向保护装置的下缘延伸至更长的距离，例如通过提供马蹄形的产品来实现。

根据本发明，马蹄形状可以是其中将马蹄的臂(arm)在沿着股骨的位置排列的形状。可通过使用例如部分地或完全地覆盖在保护空间上的薄材料或通过使用一条或多条连接带或其他连接方式将马蹄的臂牢固地保持在其位置。该覆盖物可以是完整的部件或可以是分开的组件，例如附着至马蹄的织物层或包含装置的衣服。不管怎样，这样的覆盖物或连接带应当尽可能薄且为了不减少装置的保护作用，无论如何与保护空间的高度相比要非常薄。例如，厚度可以是0-2mm。

当覆盖物以整体制造例如通过塑模制造时使用1-2mm的厚度，在这样的装置中，总厚度可以是11-18mm，从而在易受伤区域上方留出9-17mm的自由保护空间。要注意，基于平的表面而不是人来进行保护空间高度的测量，因为在人类中，身体通常具有因人而异的弯曲。

固定臂的位置和距离的其他方法可以是在包含所述装置的衣服中建立分离装置，即通过在衣服中在装置的臂之间的区域提供一个或多个接缝或其他连接来实现。

保护装置的外部轮廓可以是椭圆、矩形或圆形或其任何组合。可选择地，可以其中保护装置只由两个平行的臂(好比是马蹄形产品的两个臂)组成的形式提供衣服，然而，所述平行的臂在两个臂之间无连接部。如果将衣服用于保护股骨/大转子，那么这两个分开的臂可基本上沿着股骨垂直排列。可通过如上解释的覆盖物或连接带相互连接这些臂或通过在衣服中包含该形状的口袋来固定这些臂。

所述装置可用于保护大转子和股骨以避免由于跌倒引起的骨折。

本发明的装置也可用于保护部分地或完全由软组织区域包围的其他突出的骨结构。

其可被所有年龄和各种身材的人使用，且其可以更多的尺寸、形状和厚度提供给不同的用户群和不同的身材尺寸。

尽管本发明的产品被开发用于人，然而其也可以用于动物。

实验环境中的实验已显示本发明的产品可提供比任何现有技术的臀部保护器显著更好的对直接朝向易受伤区域的冲击力的弱化。因此已显示现有技术产品提供了20至40％的弱化，而本发明的产品能够提供50和80％之间或甚至高达90％的弱化。

据认为，该非常高的性能归因于保护空间和周围弹性能量吸收材料与当装置被压缩时归因于装置几何形状的再传递/分流效应的组合。

为了制造所述装置，可使用更多的制造技术。因此可能通过片状或块状材料的塑模、切割、辗磨、热成型、焊接和这些技术的不同组合来制造所述产品。此外，也可能通过例如焊接、粘结或层压来装配更多的层或部分来生产所述产品，而且这些层或部分可具有不同的或相同的性质。

此外，也可能为装置提供坚硬组件，例如覆盖在所述弹性材料上的扁平或穹形的外壳。

依赖于所用的弹性材料，可有利地将装置封装在例如防水膜中，因而可能将不可水洗的，即吸水或多次清洗造成损坏的材料用于装置。

通过例如印刷、激光雕刻或轧花可为装置的表面提供信息或图案。

在将装置用于固定工具中的口袋中时，可能提供具有覆盖物的装置，当将所述保护装置插入口袋时，所述覆盖物可减少或控制摩擦或可确保保护装置在清洗或穿戴期间不旋转、弯曲或移动。因此确保保护装置总是被正确地放置。

这样的覆盖材料，例如用纺织品制造的，也可通过例如沿着装置的边缘形成纺织镶边用作固定装置的工具，该镶边可使装置直接缝制或焊接在衣服上，例如短裤上，而不必形成口袋。

如果在衣服的口袋中装载和穿戴装置，以使装置牢固地固定在衣服中的方式形成口袋的形状和尺寸，这可通过根据装置的形状优化口袋的形状和性质来实现，即使口袋紧密贴合、无弹性、不对称，为其提供引导接缝(guiding seam)或其他连接方法，这样装置不能翻转、弯曲或以错误的方式安装。

附图概述

通过参考下列详细的描述和附图将更好地理解本发明的特征和有利方面，其中：

图1是穿在人受试者的臀部上时所显示的本发明的保护衣的透视图。

图2是其中以短裤的形式提供的安装工具的本发明的保护衣的透视图。

图3是其中安装工具以用带子将装置附着至臀部上方的形式存在的本发明的保护衣的透视图。

图4是说明在无本发明的保护装置存在的情况下跌倒中大转子区域中的冲击力的示意图，

图5是对应于图4的示意图，然而，其说明当使用本发明的保护装置时大转子区域中的冲击力，

图6是说明冲击力施用之前和期间的保护装置的部分截面图，

图7显示当使用本发明的保护装置预防髋骨折时力的弱化水平的图，

图8举例说明随用于预防髋骨折的本发明的保护装置的不同参数而变化的两条弱化曲线。

图9是说明本发明的保护装置的不同形状的示意图，和

图10是在检测本发明的保护装置的力弱化能力中所用的冲击摆锤和测压传感器的侧视图。

图1显示衣服1的透视图，所述衣服包括马蹄形的保护装置4。保护装置安装在人受试者3的臀部2上。马蹄形保护装置4包括两个臂5、6和相互连接两个臂的部分7。保护装置4部分地围绕以大转子8和股骨18形式存在的易受伤区域，该区域由被保护装置4覆盖的较软组织区域9围绕。

从图1可看到，保护空间11被安排在覆盖和接近大转子8和股骨18的区域中。

在如图5中所示意说明的与跌倒相关的冲击力10的施用过程中，冲击能量部分地被吸收在保护装置4的弹性材料中并部分地被保护装置4分流为软组织区域9上的冲击力12，从而将大转子和股骨上的冲击力减少至无或非常低的值。

根据可选择的实施方案，保护装置4可被覆盖臂5、6之间的空间的材料薄层覆盖。可选择的实施方案中的该层可具有可加入至保护装置总厚度的薄厚度，这样，保护空间11的高度(如看到的垂直于附图平面的)将保持相同，从而获得相同的保护水平。这些实施方案可通过例如热成型用微孔聚烯烃(cellular polyolefin)进行制造。

图2的实施方案包含图1解释的保护装置4。

图2对应于图1，然而，其说明以短裤17的方式提供的安装工具。所述短裤包括口袋16，所述口袋具有对应于保护装置的形状的形状，从而使保护装置保持在相对于大转子8的正确位置上。在臂5、6之间提供了连接即接缝19以在将保护装置4安装在口袋16中时引导保护装置，从而避免了错位，同时也在穿戴和清洗期间使保护装置固定在正确的位置。

图3的实施方案包含保护装置4’，其与图1和2中解释的实施方案稍微不同。

保护装置4’具有环形形状。与在马蹄形装置的臂之间的“开放空间”不同，该保护装置的实施方案具有中央部分，该中央部分在内部提供了环形框部分并且在该中央部分中建立了保护空间。要指出的是，所述环形部分可能沿着其环形扩展的方向具有相同的厚度或在某些区域可能具有不同的厚度；例如用于覆盖股骨的区域。

图3也图解说明了保护装置4’的不同安装工具。安装工具包括带子15。带子可通过任何合适的方法，例如钩/环闭合扣(closing)(未显示)打开和扣合。

图4说明了具有接近人的皮肤20的大转子8的人3，只有软组织薄层21覆盖大转子8。冲击力10(示意显示的)直接冲击大转子8区域。许多箭头12表示冲击能量和力直接冲击大转子和围绕大转子8扩展的邻近区域。因此，冲击力可作用在大转子上，很少的冲击能量被覆盖物21和周围的软组织9吸收。这产生了骨折的高风险。

如图5中所说明的，归因于不转移任何能量的保护空间11，直接冲击大转子8区域的冲击力10(示意显示的)被保护装置4分流或导向软组织区域9。因此冲击能量12将通过保护装置4的弹性材料部分地被吸收和部分地重新传递或分流至和消散在软组织区域9中，所述弹性材料将被压缩(如图6中说明的)和/或部分地陷入软组织，从而变得更加坚硬，并将剩余的能量再传递至下面的软组织9。在严重的跌倒中，大转子区域最终可接触发生跌倒的表面，但这将在明显的延迟后和在显著减少的力的水平上发生。

从图6可看到保护装置4在如垂直切面中看到的冲击力10施用之前和施用期间是如何表现的。因此，图6说明了使用图1-2的实施方案的状况。

已用本发明的保护装置进行了实验室检测，图7说明对于由膨胀的聚丙烯制造的这些保护装置，与以实心片状形式存在的完全相同的材料(如在通常为所谓的软垫中看到的)相比，获得的对大转子的冲击力的弱化，该弱化以相对于在无保护的跌倒中对大转子的冲击力的百分比表示。

已对具有相同的外部尺寸和从9至19mm增量为2mm的各种厚度的保护装置进行了检测。为直接比较覆盖在整个臀部区域的实心片层相对本发明的马蹄形装置的弱化，分别如直方图中的A栏和B栏所示，进行无切除(实心板)和有切除(所述切除在马蹄形装置中形成了保护空间)的检测。

图6清楚地显示，B装置具比A显著更高的弱化，如具有11-19mm厚度的B装置产生75-90％的冲击力的弱化，而A装置产生35-45％的弱化。

更特别地，可从图6看出，19mm厚的片层产生47％的弱化，而11mm厚的本发明的马蹄形装置产生大约77％的弱化。

这些结果清楚地证明与常规的软垫相比，本发明的马蹄形垫的优势。然而，这些检测结果不应当被看作是指标，因所得的弱化水平极大地依赖于检测设计，即依赖于软组织硬度和能量水平。

受试材料具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计测量的41.5的邵氏A硬度。这在用于本发明的保护装置的可接受的弹性/柔性的上限，因为一些穿戴者可能不认为其为柔软性合格的材料。

根据本发明，优选地使用软材料，优选地具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计测量的5至45之间的邵氏A硬度的测量的弹性/硬度的泡沫材料。应当指出，已用邵氏A硬度为9的材料进行了类似的检测，结果显示其应用具有与图6中显示的趋势相同的趋势。

图8说明与下面所示的表1-2相关的2条不同曲线。表1-2说明对于本发明的由泡沫化的聚烯烃制造的马蹄形保护装置，当使用不同的尺寸时，以在无保护的跌倒中对大转子的冲击力的百分比表示的冲击力的弱化。

可变的装置尺寸(L*W)，恒定的P.S.宽度50mm：

	弱化(％)
			L*W	厚度10mm	厚度15mm
17*14cm	41	56
			19*16cm	45	65
21*18cm	47	70
			23*20cm	53	74
25*22cm	58	78

表1

保护空间的可变宽度：(P.S.-宽度)，恒定装置尺寸(L*W21*18cm)：

	弱化(％)
			PS宽度	厚度10mm	厚度15mm
30cm	43	52
			40cm	48	62
50cm	47	70
			60cm	47	70
70cm	44	63

表2

在表1-2中：P.S.是保护空间，

L*W是马蹄形装置的总长度和宽度，

厚度是受试装置的总厚度，分别为10mm、15mm。

在表1中，对于厚度分别为10、15mm的垫子，马蹄形装置的外部尺寸在长度和宽度方向上都以2cm的增量变化。看到在测试范围内，尺寸越大，弱化越高。也看到厚度对弱化水平具有显著的影响。

在表2中，等于马蹄形装置的臂之间的距离的保护装置的宽度以10mm的增量从30至70mm进行变化。可看到，在保护装置被正确地定位的情况下，最佳的距离是大约50-60mm。

图8中的A5和A6说明分别为10mm和15mm的保护装置的厚度，也即保护空间高度。

可看到具有10mm厚度的保护装置在该情况下提供40％多的弱化，具有15mm厚度的保护装置提供55％至80％的弱化。

图9以示意图的形式说明本发明的保护装置的可能的不同形状。在所有实施方案中，保护空间被界定在保护装置的中央部分内。部分或完全地围绕该中心部分，排列一个或多个外周部分使之部分或完全地围绕该中心，从而覆盖在接近易受伤区域的软组织区域，所述易受伤区域位于保护空间区域。

图10中显示使用的力弱化的检测系统，所述系统包括冲击摆锤(包括块20、臂21和枢轴22)和经设计用于匹配表面解剖学中的典型的女性骨盆和骨盆顺应性的替代骨盆23。替代骨盆23包括由模拟软组织的泡沫25包围的替代股骨24。产生测量对股骨24的压力的信号的测压传感器26、骨盆弹簧27模拟骨盆顺应性的效果。替代骨盆使我们能够基于臀垫和下面的骨骼以及软组织结构的组合反应评价垫子的性能。

用氯丁橡胶弹簧27模拟骨盆顺应性，所述弹簧给整个单位提供65kN/m的有效硬度(在进行模拟以臀部着地跌倒的女性中测量的硬度的13％范围内)(Robinovitch，S.N.，Hayes，W.C，McMahon，T.A.，J Biomech Eng，113：366-174，1991)。在所有实验中，指导摆锤的头冲击大转子的侧面。通过摆锤上的反作用力测定板28测量总的外部施加力，而用安置在股骨上的测压传感器26测量通过软组织传递至臀部的力。摆锤冲击速度为4.4m/s，与在以其臀部着地跌倒的人志愿者中测量的平均臀部冲击速度相似。摆锤块为26kg，与在对臀部的冲击过程中身体的平均有效质量相匹配[Robino-vitch，S.N.，Hayes，W.C，McMahon，T.A.，J Biomech Eng，113：366-174，1991]。因此冲击时摆锤的动能为250焦尔。

也用马蹄形的保护装置4的错位进行了实验室实验，其中大转子和股骨未置于由马蹄装置围绕的保护空间区域的中央和完全在其范围之内。这些实验已显示尽管向上、向下、向侧面或其组合错位30-50mm，但当与常规软保护器和硬保护器相比，马蹄形装置仍给予令人满意的弱化。因此本发明的保护装置甚至在其稍微错位时，与现有技术的片层和硬壳相比，仍提供了竞争性的弱化。

Claims (18)

1.用于减少由于对易受伤区域的冲击力的原因造成的人或动物受试者的骨折的风险的衣服，所述易受伤的区域具有靠近皮肤表面的骨部分，接近易受伤区域存在软组织区域且在该软组织区域的皮肤表面附近缺乏骨部分，所述衣服包含：

至少一个按照易受伤区域和软组织区域的解剖特征塑造的保护装置，这样冲击能量至少部分地从所述易受伤区域分流至软组织区域，在所述软组织区域该能量可被安全地消散；

以允许冲击能量从易受伤区域分流至软组织区域的方式可拆卸地在受试者身上安装至少一个保护装置的安装工具，其中

所述保护装置包含具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计钢度测量的5至45之间的邵氏A硬度的缓冲弹性材料，并塑造所述装置的形状以使其部分或完全地包围但不覆盖易受伤的区域，并具有厚度，从而在易受伤的区域上方提供了开放的保护空间，该保护空间具有合适的高度，该高度和选择的材料一起确保所述直接朝向易受伤区域的冲击能量至少部分地分流至软组织区，由于其至少部分地被弹性材料吸收，所以大部冲击能量被分流至和消散在软组织区域中。

2.一种衣服，其用于减少因对位于人或动物受试者臀部中的大转子的冲击力造成的人或动物受试者的骨折的风险，所述大转子位于股骨的末端，其中所述臀部具有靠近大转子和股骨的软组织区域且在皮肤表面附近缺少骨部分，所述衣服包含：

至少一个按照大转子和软组织区域的解剖特征塑型的保护装置，这样冲击能量至少部分地从所述大转子分流至软组织区域，在所述软组织区域中该能量可被安全地消散，

以允许冲击能量从大转子分流至软组织区域的方式可拆卸地在受试者身上安装至少一个保护装置的安装工具，其中

所述保护装置包含具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计钢度测量的5至45之间的邵氏A硬度的缓冲弹性材料，且所述装置经塑型以部分或完全地包围但不覆盖大转子的区域，并具有厚度，从而在大转子上方产生了保护空间，该保护空间具有合适的高度，该高度和选择的材料一起确保所述直接朝向大转子的冲击能量至少部分地分流至软组织区，由于其至少部分地被吸收在弹性材料中，所以大部冲击能量被分流至和消散在软组织中。

3.权利要求1或2的衣服，其中所述装置由不吸水的闭室泡沫或耐水以及易干燥的衬垫织物形式制造。

4.前述权利要求中任一项的衣服，其中所述保护装置的厚度在10-20mm之间，优选地在12-17mm之间，从而产生了具有相似高度的保护空间。

5.前述权利要求中任一项的衣服，其中至少一个保护装置是以马蹄形状存在的，其包括两个臂并在两个臂之间的暴露的内部区域中确定了所述保护空间，当所述衣服安装在受试者身上时，所述内部区域通常与易受伤区域或大转子和股骨相适；和

用于可拆卸地在受试者身上安装保护装置使所述两臂接近易受伤区域或大转子的相对侧面的安装工具。

6.前述权利要求中任一项的衣服，其中所述保护装置形成从皮肤至所述保护装置的外侧的通风道，从而允许湿气和水从身体蒸发选出，使穿戴者不感觉到热。

7.前述权利要求中任一项的衣服，其中所述弹性材料具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计钢度测量的9至30的邵氏A硬度。

8.前述权利要求中任一项的衣服，其中至少一个保护装置具有低于40g和优选地低于30g的重量。

9.前述权利要求中任一项的衣服，其中弹性材料选自聚氨酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚脂、聚酰胺、橡胶或硅酮。

10.前述权利要求中任一项的衣服，其中所述弹性材料以编织的、纺织的、泡沫状、小孔状或膨胀的形式存在。

11.前述权利要求中任一项的衣服，其中所述安装工具包括合适方式的配备有口袋的短裤或带子，以将保护装置保持，例如通过使用在保护空间内延伸的连接接缝保持在正确的位置。

12.前述权利要求中任一项的衣服，其中所述安装工具包括连接至至少一个保护装置上的带子。

13.前述权利要求中任一项的衣服，其中所述安装工具包括用于将至少一个保护装置粘附在受试者的身体的粘附工具或例如将至少一个保护装置附着至衣服的钩/环合扣。

14.一种保护装置，该保护装置是按照易受伤区域和软组织区域的解剖特征塑造，这样跌倒中的冲击能量至少部分地从易受伤区域分流至软组织区域，在所述软组织区域中该能量可被安全地分散，并且该装置包括

以允许将冲击能量从易受伤的区域分流至软组织区域的方式可拆卸地将至少一个保护装置安装在受试者身上的安装工具，其中

所述保护装置包含具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计钢度测量的5至45之间的邵氏A硬度的缓冲弹性材料且经塑造可部分或完全地围绕易受伤区域，并且具有在易受伤区域上建立保护空间的厚度，所述保护空间具有合适的高度，该高度和选择的材料一起确保所述直接朝向大转子的冲击能量至少部分地分流至软组织区域，因为其至少被部分地吸收在所述弹性材料中，所以大部分冲击能量被分流至和消散在软组织区域中。

15.权利要求14的保护装置，其中其以包含两个臂的马蹄形式排列。

16.权利要求14-15中任一项的保护装置，其中所述弹性材料具有按照ASTM 2240-97橡胶特性的标准试验方法-硬度计钢度测量的9至30之间的邵氏A硬度。

17.权利要求14-16中任一项的保护装置，还包含用于将其固定在受试者身体或衣服上的固定工具。

18.减少归因于对易受伤区域的冲击力的人或动物受试者的骨折风险的方法，所述易受伤区域具有骨部分，优选地是位于靠近皮肤表面的大转子，靠近易受伤区域存在软组织区域且在皮肤表面附近缺乏骨部分，所述方法包括：

安装前面权利要求中任一项的衣服或保护装置，这样内部保护空间通常与易受伤区域相适，从而使冲击力只以这样的程度压缩贴靠软组织区域的保护装置，使大部分冲击力被压缩的和变硬的材料吸收并重新传递至软组织区域，从而使该冲击能量安全地消散。

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