CZ290894B6 - Ochranná vloľka k ochraně předem určené oblasti lidského těla před silami z nárazů - Google Patents

Abstract

Ochrann vlo ka (10) k ochran p°edem ur en oblasti lidsk ho t la p°ed silami z n raz , sest v z prvn vrstvy (16) z polymern p ny s uzav°en²mi bu kami a relativn vysokou hustotou a druh vrstvy (18) z polymern p ny s uzav°en²mi bu kami a relativn n zkou hustotou. Ochrann vlo ka (10) obsahuje alespo jeden pru n² vlo en² absorb r (J) energie, p°i em tyto vrstvy (16, 18) a vlo en² absorb r (J) jsou spolu spojeny. Vrstva (16) polymern p ny s relativn vysokou hustotou m hustotu od 128 do 192 kg/m.sup.3.n., s v²hodou 160 .+-. 10 kg/m.sup.3.n.. Vrstva (18) polymern p ny s relativn n zkou hustotou m hustotu od 32 do 80 kg/m.sup.3.n., s v²hodou 64 .+-. 10 kg/m.sup.3.n.. Ochrann vlo ka m s v²hodou tlou ku pod 20 mm a hmotnost pod 100 g.\

Description

Ochranná vložka k ochraně předem určené oblasti lidského těla před silami z nárazů

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká ochranné vložky k ochraně předem určené oblasti lidského těla před silami z nárazů, mající vnitřní povrch, vnější povrch a tloušťku a sestávající z první vrstvy z polymemí pěny s uzavřenými buňkami a relativně vysokou hustotou a druhé vrstvy z polymemí pěny s uzavřenými buňkami a relativně nízkou hustotou na lidské tělo. Předkládaný vynález se dále týká takových ochranných vložek, jež mají nízkou hmotnost, absorbují nárazy, jsou pružné a prodyšné.

Dosavadní stav techniky

Bederní ochranné vložky a další ochranné vložky se používají k ochraně lidského těla před poškozením v důsledku pádů, úrazů, sportovní činnosti a dalších souvisejících událostí. Zejména zlomeniny kostí následkem nešťastného pádu jsou běžným jevem u starších osob, lidí s osteoporózou a lidí, kteří jsou v nohou nejistí a mají potíže s chůzí. U starších osob, zejména u osob s osteoporózou, se zlomeniny kostí těžko hojí a proto je velice žádoucí zabránit především tomu, aby k nim vůbec docházelo.

V minulosti byla dostupná celá paleta ochranných vložek a oděvů, ale všechny měly své nedostatky. Typickou ochrannou pomůckou je ochranná vložka, jež je buď trvale připevněná k oděvu, vkládá se do kapsy oděvu, nebo je přidržována ve správné poloze popruhy nebo zdravotní lepicí páskou tak, aby ochranná vložka zakrývala tu část těla, jež je náchylná k úrazům. Takovou částí těla náchylnou k úrazům je zejména u starších osob oblast beder. Zlomenina kyčelního kloubu, která se vyskytuje ve 2 až 3 % pádů starších osob, obecně zahrnuje zlomeninu proximálního konce stehenní kosti. Tato část stehenní kosti sestává z hlavy, krčku, velkého trochanteru a malého trochanteru. Nejvíce do strany vyčnívá v oblasti beder velký trochanter a díky této své poloze přebírá největší část energie nárazu při pádu, zejména při pádu do strany na bok.

K ochraně oblasti beder se typicky používají ochranné vložky upevněné na vnitřní straně oděvu v oblasti pokrývající boky, nebo vložené do kapes vytvořených v oblasti boků na oděvu. Ještě přesněji se tyto ochranné vložky typicky umísťují tak, aby ležely na velkém trochanteru, nebo v případě jistých druhů vložek rozkládajících energii nárazu tak, aby ležely kolem velkého trochanteru ale nezakrývaly jej.

Rozsah, ve kterém by měla ochranná vložka tlumit síly nárazu při pádu, je předmětem rozsáhlých diskusí. Způsobeno je to tím, že velice kolísají výsledky měření síly potřebné ke zlomení stehenní kosti u mrtvol starších osob při simulacích pádů se zátěží. Tato měření vykazují výsledky od 2010 Newtonů (Lotz, J.C., Hayes. W.C.: Joumal of Bone Joint Surgery [Am], sv. 72, str. 689-700,1990) do 6020 N (Weber. T.G., Yang. K.H., Woo. R. a Fitzgerald. R.H.: ASME Advanced Bioengineering. BED22, str. 111-114, 1992) v závislosti na velikosti zatížení. Navíc rychlost, s níž naráží padající lidské torzo na tvrdý povrch, jako je dlážděná podlaha, může kolísat od přibližně 2, 0 do asi 4,5 m/s. Výzkumníci (Robinovitch. S.N.: Joumal of Biomechanical Engineering, sv. 9, str. 1391-1396, 1994), kteří měřili rychlost dopadu lidských dobrovolníků na boky, uvádějí průměrnou rychlost kolem 2,6 m/s. Odhady síly, která při pádu působí na nechráněný trochanter, rovněž značně kolísají, od asi 5 700 N do asi 10 400 N (Parkkari. J. et al.: Joumal of Bone and Minerál Research, sv. 10, č. 10, str. 1437-1442,1995).

Nejlepší důkaz účinnosti ochranné vložky poskytují klinické studie na živých lidech. Jednu takovou studii provedli Lauritzen a kol. (Lancet, sv. 341, str. 11-13, 1993) pomocí ochranné

-1 CZ 290894 B6 vložky' s tvrdou skořepinou. Bylo zjištěno, že tato ochranná vložka snižuje ve zkoumané populaci výskyt zlomenin kyčle asi o 50 %. Přes tyto významné klinické výsledky se ukázalo, že Lauritzenova vložka vykázala relativně malé výsledné tlumení nárazu, když byla umístěna na pokusném bedru, do něhož narazilo těžké (35 kg) kyvadlo rychlostí 2,6 m/s (Robinovitch. S.N., etal.: Joumal ofBiomechanical Engineering, sv. 117, str. 409-413, 1995). V těchto testovacích podmínkách „in vitro“ snižovala Lauritzenova vložka maximální sílu působící na stehenní kost z přibližně 5770 N na přibližně 4800 N čili pouze o 17 %. Produkt na ochranu kyčle založený na Lauritzenově vložce byl komerčně uveden v Dánsku firmou Sahvatex (společný podnik firem Sahva A/S aTytex A/S) pod obchodním názvem SAFEHIP. Chrániče kyčle oválného tvaru obsahující tvrdou plastovou skořepinu jsou všité do bavlněného spodního prádla.

Tyto klinické výsledky vedou ke dvěma hypotézám. První je, že testy s nárazy kyvadla používané jinými výzkumníky možná dobře nekorelují s účinností vložek „in vivo“, ačkoli takové testy mohou být užitečné pro srovnávací měření schopnosti různých systémů vložek redukovat síly. Při takových testech je ochranná vložka umístěna na pokusném bedru, jež je fixováno v pevné poloze a do nějž ze strany naráží zavěšené závaží o hmotnosti 35 kg nebo i více. Dynamika skutečných pádů je poněkud odlišná. Při pádu se ochranná vložka i lidské tělo pohybují dolů, přesněji jsou urychlovány gravitací směrem dolů a narážejí na pevné těleso, jako je země nebo tvrdá podlaha, jež na náraz nereaguje větším pohybem. Dalo by se předpokládat, že pokud by přístroji vybavené pokusné bedro bylo upuštěno na tvrdý povrch, aby se lépe napodobila dynamika pádu, relativní pořadí jednotlivých ochranných systémů by pravděpodobně bylo podobné, ale získané výsledky procentuální redukce síly by mohly být jiné. Druhá hypotéza předpokládá, že výsledky testů s kyvadlem korelují s účinností vložek „in vivo“ a dokonce i ochranné vložky poskytující relativně nízkou úroveň redukce maximální síly „in vitro“ (kolem 20 % a podobně) mohou být účinné při redukci zlomenin kyčle v segmentu starší populaci náchylné k pádům. V obou případech a bez ohledu na testovací metodu by taková ochranná vložka, jež redukuje maximální sílu výrazněji než klinicky testovaná ochranná vložka Lauritzena a Sahvatexu, měla být ještě účinnější v prevenci zlomenin kyčle a chránit ještě širší segment starší populace.

Zjevně čím větší redukci síly ochranná vložka poskytuje, tím pravděpodobněji by měla snižovat i výskyt zlomenin kyčle. Zákaznický průzkum nás však přesvědčil, že vedle redukce nárazové síly působící na velký trochanter při pádu musí ochranné vložky nabízet také další výhody, aby byly uživateli lépe přijímány. Tyto výhody se týkají jak vzhledu, tak i pohodlí uživatelů a zahrnují vlastnosti jako maximální tloušťka, profil tloušťky, hmotnost, prodyšnost, pružnost a přizpůsobivost tělu. Starší ochranné vložky měly v této oblasti mnoho nedostatků.

Některé předchozí ochranné vložky byly objemné a těžkopádné ve snaze poskytnout adekvátní ochranu před nárazem. Mnohé typické předchozí ochranné vložky nabízející údajně efektivní ochranu před nárazem jsou tloušťky větší než 25,4 mm. Předchozí tenké ochranné vložky poskytují typicky nízkou ochranu před nárazem, charakterizovanou menší než 30 % redukcí maximální síly při měření na pokusném bedru, jež bylo buď upuštěno na zem, nebo zasáhnuto těžkým kyvadlem. Jiné ochranné vložky byly neprodyšné, což mělo za následek akumulaci tepla na pokožce pokryté ochrannou vložkou. Další ochranné vložky byly tuhé a nepružné, takže se nepřizpůsobovaly pokrývaným částem těla. Na ochranných vložkách s tvrdou skořepinou je navíc většinou nepohodlné sedět či spát. Ochranné vložky z měkké pěny vyžadují pro absorbování sil nárazu větší tloušťku. Tato větší tloušťka má za následek objemnější, nepohodlnější ochranné vložky a zvýšenou akumulaci tepla pod ochrannou vložkou. Všechno to vyvolává relativní nepohodlí uživatelů.

Zákaznický průzkum ukázal, že potenciální uživatelé bez ohledu na věk nebo tělesný stav se zajímají o svůj vzhled. Upřednostňovány jsou ochranné vložky ne tlustší než asi 25,4 mm a ještě spíše ochranné vložky s maximální tloušťkou do 19 mm. Důležitý je také profil tloušťky. Upřednostňovány jsou vložky ztenčující se od oblasti s maximální tloušťkou směrem k obvodu

-2CZ 290894 B6 tak, že pod normálním oblečením není vidět ani ochrannou vložku ani její okraje. Obecně má přednost obvodová tloušťka v rozsahu do 12,77 mm. Ještě víc je upřednostňována obvodová tloušťka v rozsahu do 6,35 mm. Nejvíc je upřednostňována obvodová tloušťka v rozsahu do 3,18 mm.

Jelikož většinu potenciálních uživatelů tvoři starší ženy štíhlé postavy a nízké hmotnosti, velmi záleží na hmotnosti ochranné vložky. Upřednostňovány jsou ochranné vložky lehčí než 300 g (tedy 600 g celý pár). Více upřednostňovány jsou ochranné vložky lehčí než 200 g (tedy 400 g celý pár). Nejvíce upřednostňovány jsou však ochranné vložky lehčí než 100 g (tedy 200 g celý pár). Na rozdíl od sportovních chráničů, které se nosí vždy pouze na krátkou dobu, bederní ochranné vložky pro starší osoby se převážně nosí celý den, v místnosti i venku, za teplého i chladného počasí a za všech hodnot vlhkosti vzduchu. Typické pěnové ochranné vložky se vyrábějí z pěny s uzavřenými buňkami, která nepropouští vlhkost a tělesný pot. Navíc jsou takové pěny tepelnými izolátory a neodvádějí účinně tělesné teplo. To vede k ještě většímu pocení a hromadění vlhkosti pod ochrannou vložkou, což může uškodit pokožce starších uživatelů. Upřednostňované vložky mají proto rozsáhlou otevřenou plochu, přednostně alespoň 5% nebo i více a ještě přednostněji kolem 10% a více, která umožňuje odpařování potu a ventilaci tělesného tepla.

Zde se uvádí nová, vylepšená ochranná vložka, která zajišťuje zvýšenou odolnost vůči nárazům pomocí relativně tenké a lehké ochranné vložky. Zvýšené odolnosti vůči nárazům je dosaženo při zachování prodyšnosti, čímž se zabrání akumulaci tepla a s tím spojenému nepohodlí. Tato nová ochranná vložka navíc nabízí pružnost a přizpůsobivost k chráněné části lidského těla bez jakýchkoli negativních vlivů na její ochranné vlastnosti.

Podstata vynálezu

Předmětný vynález spočívá v ochranné vložce k ochraně předem určené oblasti lidského těla před silami z nárazů, mající vnitřní povrch, vnější povrch a tloušťku a sestávající z první vrstvy z polymemí pěny s uzavřenými buňkami a relativně vysokou hustotou a z druhé vrstvy z polymemí pěny s uzavřenými buňkami a relativně nízkou hustotou. Podle vynálezu ochranná vložka obsahuje alespoň jeden pružný vložený absorbér energie, přičemž tyto vrstvy a vložený absorbér jsou spolu spojeny, a vrstva polymemí pěny s relativně vysokou hustotou má hustotu od 128 do 192 kg/m³, s výhodou 160 ± 10 kg/m³ a vrstva polymemí pěny s relativně nízkou hustotou má hustotu od 32 do 80 kg/m³, s výhodou 64 ± 10 kg/m³.

Vrstva pěny s vysokou hustotou má na tvrdoměru na stupnici tvrdosti Shore 00 tvrdost přibližně od 72 do 95. Pěna s nízkou hustotou má na tvrdoměru na stupnici tvrdosti Shore 00 tvrdost přibližně od 40 do 70. Tyto vrstvy jsou spolu spojeny a vytvářejí relativně lehkou vložku zajišťující relativně vysokou odolnost vůči silám při nárazu a relativní pohodlí uživatele.

Vložky podle tohoto vynálezu mají jedno nebo více vybrání, do nichž se osazují přídavné materiály absorbující energii ve formě zátek nebo vložek. Tato vybrání mohou být vyříznuta z vnější strany vložky a zasahovat do určité hloubky profilu ochranné vložky nebo mohou být umístěna ve vnitřní struktuře ochranné vložky a zakrytá vnější a vnitřní vrstvou pěny. Tato vybrání se obecně nacházejí v centrální oblasti ochranné vložky nebo kolem ní. Materiál nebo materiály přídavných vložených absorbérů energie se volí tak, aby měly menší tvrdost, nižší tuhost, menší pevnost v tlaku nebo vyšší tlumení než pěna s vysokou hustotou. Tlumení se zde vztahuje ke schopnosti materiálu vnitřně rozptýlit energii nárazu, přičemž velká část energie použité k deformaci materiálu se promění přímo v teplo. Materiál nebo materiály přídavných vložených absorbérů energie se volí ze skupin zahrnujících polyolefín nebo jiné polymemí pěny, pružné houbovité pryže, vysoce tlumivé elastomery, vysoce tlumivé polyuretanové sloučeniny,

-3 CZ 290894 B6 vytvrzované polyuretanové gely, polyvinylchloridové plastisolové gely, viskoelastické pěny a příbuzné materiály. Použití takovýchto přídavných materiálů absorbujících energii vede k ochranným vložkám, jež jsou obecně znovu použitelné i po několika nárazech.

Jednorázové ochranné vložky mohou být podle tohoto vynálezu také konstruovány. V takových případech jsou vybrání vyplněna maČkavými nepružnými materiály jako je lehčený pěnový polystyren nebo jiná plastová pěna, která se působením nárazové síly při pádu nevratně zmačká.

Ochranná vložka může mít několik rýh napříč celým vnějším povrchem a skrze část své tloušťky, jež poskytují podstatnou pružnost a přizpůsobivost vložky k ochraňované části lidského těla bez toho, aby byla významně ovlivněna odolnost vůči silám při nárazu. Rýhy mohou procházet přídavným materiálem nebo materiály nebo mohou být umístěny tak, že neprocházejí přídavným materiálem či materiály. Ochranná vložka může mít také několik otevřených oblastí na povrchu a skrze celou svou tloušťku, které zajišťují prodyšnost a odvod tělesného tepla z ochraňované části lidského těla při zachování značné odolnosti vůči silám při nárazu.

Ochranná vložka podle předmětného vynálezu má tloušťku pod 20 mm a hmotnost pod 100 g a při testu spočívajícím v nárazu upuštěného pokusného bedra má naměřenou procentuální redukci síly na gram hmotnosti vložky v rozsahu od 0,25 %/g do 8,00 %/g, výhodněji od 0,40 %/g do 6,00 %/g a nejvýhodněji od 0,50 %/g do 6,00 %/g.

Ochranná vložka podle vynálezu s výhodou obsahuje více než jeden vložený absorbér k tlumení síly.

Celková velikost ochranné vložky, čili plocha zakrytá vložkou může být přibližně v rozsahu od

96,7 cm² do 387,0 cm². Podíl otevřené oblasti může kolísat přibližně od 5 % do 50 % v závislosti na celkové velikosti vložky. Obecně je podíl otevřené oblasti u ochranné vložky volen tak, aby poskytovala maximální větrání při zachování přibližně 40 % redukce maximální síly měřené při nárazovém testu s upuštěným pokusným bedrem. Upřednostňované ochranné vložky podle tohoto vynálezu dosahují nebo překračují požadovanou mez 40% redukce maximální síly při hmotnosti pod 100 g, klíčová pro tento vynález je tedy minimálně 40% redukce síly. Poměr procentuální redukce síly měřené při nárazovém testu s upuštěným pokusným bedrem k hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 0,4 procenta na gram. Více upřednostňované jsou ochranné vložky, jež dosahují nebo překračují požadovanou mez 40 % při hmotnosti pod 50 g, čímž dosahují redukci síly s poměrem minimálně 0,8 %/g. Nejvíce upřednostňované jsou ochranné vložky, jež dosahují požadovanou mez 40 % při hmotnosti pod 30 g, čímž dosahují redukci síly s poměrem minimálně 1,33 %/g. Celkově je přednostní rozsah poměru procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky přibližně od 0,25 %/g do 8,00 %/g. Tento poměr je ještě přednostněji v rozsahu přibližně od 0,40 %/g do 6,00 %/g.

Takové ochranné vložky mohou být buďto trvale, nebo vyměnitelně spojeny s oděvem. Tento oděv je přednostně vyráběn z tkaniny, která podporuje vzlínání nahromaděného potu pryč od lidského těla.

Výše uvedená ochranná vložka má podle vynálezu s výhodou vložený absorbér z některého z materiálů z následujících skupin:

a) polyolefínové pěny, plastové pěny, pružné kaučukové pryže, tlumivé pryže, tlumivého polyuretanu, síťovatelného polyuretanového gelu, tlumivého polyvinylchloridového plastisolového gelu, viskoelastické pěny či pružného termoplastického voštinového laminátu,

b) nízkohustotního polyetylénu, lineárního nízkohustotního polyetylénu, středně hustotního polyetylénu, vysokohustotního polyetylénu, etylenvinylacetátového kopolymerů, etylenmet

-4CZ 290894 B6 akrylakrylátového kopolymerů, etylenového ionomeru, polypropylenu či polypropylenového kopolymerů,

c) pěny vyrobené z přírodního kaučuku, butylového kaučuku, syntetického polyizoprenu, polybutadienu, polynorbomenu, styrenbutadienového kaučuku, neoprenu, nitrilového kaučuku, polyuretanu či ze změkčeného polyvinylchloridu,

d) tlumivého materiálu vyrobeného ze syntetického polyizoprenu, přírodního polyizoprenu, polybutadienu, butylového kaučuku, polynorbomenu, etylenpropylendienového kaučuku či styrenbutadienového kaučuku v kombinaci s obsahy olejů, změkčovadel nebo plniv, jako jsou saze,

e) tlumivá polyuretanová směs vytvořená reakcí mírně rozvětvených, v podstatě lineárních polyolů, které mají hydroxylové koncové skupiny a mající průměrné molekulové hmotnosti v rozsahu 600 až 1200g/mol, s aromatickým diizokyanátem v množství menším než stochiometrickém,

f) polyuretan vytvořený reakcí v podstatě lineárních polyolů majících hydroxylové koncové skupiny s aromatickými diisokyanáty,

g) síťovatelného polyuretanového gelu odvozeného z třísložkového kapalného materiálového systému obsahujícího složku, která je roztokem glykolu ukončeného aromatickým diizokyanátem, složku která je roztokem polybutadienového polyolů a složku, která je změkčovadlem a zahrnuje směs dialkylových a alkylových karboxylátů,

h) tlumivého polyvinylchloridového plastisolového gelu, připraveného z disperze speciální polyvinylchloridové pryskyřice s jemnými částicemi, dispergovanými v změkčující kapalině, a dále zahrnujícího větší podíl změkčovadla a menší podíl polyvinylchloridové pryskyřice,

i) visokoelastické pěny dále obsahující materiál na bázi polyuretanu s otevřenými buňkami nebo

j) voštinového jádra z termoplastického materiálu laminovaného mezi dvěma plastovými filmy za pomocí tepla, lepidla či obojího.

Ochranná vložka má s výhodou napříč vnějším povrchem a částečně skrz tloušťku vložky množinu rýh.

Ochranná vložka má rovněž s výhodou skrz tloušťku vložky množinu otevřených oblastí.

Ochranná vložka podle kteréhokoli z předchozích provedení může mít s výhodou vložený absorbér s nepružným tlumivým materiálem, s výhodou s polystyrénovou pěnou.

Přehled obrázků na výkresech

Ačkoli popis je ukončen nároky jednotlivě vyzdvihujícími a zřetelně nárokujícími předmět vynálezu, má se za to, že tento vynález bude lépe srozumitelný z následujícího popisu spolu s přiloženými výkresy, na nichž obrázek 1 je půdorys ochranné vložky podle předkládaného vynálezu, obrázek 2 je částečný řez linií 2-2 z obrázku 2, obrázek 3 je půdorys alternativního provedení ochranné vložky podle předkládaného vynálezu, obrázek 4 je pohled z perspektivy na bederní vložku z obrázku 1 v prohnuté poloze, obrázek 5 je půdorys dalšího alternativního provedení ochranné vložky podle předkládaného vynálezu, obrázek 6 je částečný řez linií 6-6

-5CZ 290894 B6 z obrázku 5, obrázek 7 je půdorys dalšího alternativního provedení ochranné vložky podle předkládaného vynálezu, v němž je absorbér úplně uzavřen uvnitř mezi vrstvami pěny s vysokou a nízkou hustotou a obrázek 8 je částečný řez linií 8-8 z obrázku 7.

Příklady provedení vynálezu

S odkazem na jednotlivé obrázky, v nichž stejné vztahové značky označují vždy tytéž prvky, je na obrázku 1 zobrazeno jedno provedení předkládaného vynálezu, ochranné vložky 10. Ochranná vložka 10 je relativně lehká a relativně tenká, s tloušťkou menší než 25 mm, ale přednostně pod 19 mm. Může také být relativně pružná a tvarovaná podle potřeby v závislosti na konkrétním použití tak, jak to bude dále podrobněji popsáno. Ochranná vložka 10 má vysoký podíl otevřených oblastí, znázorněných otvory 12, skrze celou svou tloušťku za účelem prodyšnosti, i když s zachovává značnou odolnost vůči nárazům. Předkládaná ochranná vložka 10 také účinně redukuje síly při nárazu nejméně o 40 % oproti síle při nárazu bez ochrany při měření na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem vybaveným přístroji. Obrázek 1 dále znázorňuje umístění vloženého absorbéru energie, rozděleného rýhami 14 na čtyři segmenty A, B, C aD, tvořící čtvercový absorbér umístěný přibližně uprostřed vložky. Vedle čtvercového může mít absorbér i tvar kruhový, oválný, obdélníkový, trojúhelníkový, pětiúhelníkový, šestiúhelníkový či jakýkoli jiný. Vrstva 16 s vysokou hustotou tvoří vnější povrch ochranné vložky 10 a vrstva 18 s nízkou hustotou tvoří vnitřní povrch ochranné vložky 10.

Ochranná vložka 10 může mít celou paletu tvarů v závislosti na konkrétním požadovaném stylu a použití, jako například tvar obdélníkový· (znázorněný na obrázku 3), čtvercový, oblý, oválný a podobně. Kolem středu vložky je znázorněných několik absorbérů E, F, G aH, přičemž zkušený odborník v této oblasti si dokáže pro tyto absorbéry představit celou řadu dalších poloh a konfigurací. Na obrázku 3 zajišťují otvory 12 prodyšnost a rýhy 14 zajišťují pružnost a přizpůsobivost k pokrývané části lidského těla.

Průměr otvorů 12 pro prodyšnost a rozptyl tepla pod ochrannou vložkou 10 může být v rozsahu přibližně od 3,18 mm do 25,4 mm v závislosti na požadované míře prodyšnosti a odolnosti vůči nárazu. Lze rovněž použít otvory 12 jiných tvarů, například oválné, čtvercové a podobně. Velikost povrchu připadajícího na otvory 12 musí být dostatečná pro poskytnutí potřebného větrání, ale ne taková, aby došlo k omezení schopnosti ochranné vložky 10 redukovat maximální sílu alespoň o 40 %. Plocha připadající na otvory 12 může být v rozsahu od 5 do 50 % celkové plochy povrchu při zachování značné odolnosti vůči nárazům. Ochranná vložka 10 může být mřížkovaná pomocí zářezů do části své tloušťky, čímž vzniknou rýhy 14. Rýhy 14 jsou přednostně vyříznuty do jedné až tří čtvrtin celkové tloušťky ochranné vložky 10 a napříč celým povrchem, jak je vidět na obrázcích 1 a 3. Rýhy 14 jsou vyříznuty nebo vylisovány do ochranné vložky 10 z vnější strany, čili ze strany ochranné vložky 10 s pěnou vysoké hustoty. Tímto se ochranná vložka 10 stává velice pružnou a může se přizpůsobit širokému rozsahu tvarů a velikostí. Tato pružnost získaná pomocí rýh 14 je znázorněna na obrázku 4.

Vzor a vzdálenost nanášených rýh 14 mohou být různé. Například obrázky 1, 3 a 4 znázorňují rýhy 14 vytvořené pod úhly +45° a -45° k rovným okrajům vložky a procházející středy otvorů ve vložce. Rýhy 14 mohou být také vyříznuty pod úhlem 90° k rovným okrajům ochranné vložky 10 nebo pod jakýmkoli úhlem mezi +45°, -45° a 90° k okrajům. Rýhy 14 mohou procházet skrze otvory 12, mezi otvory 12 nebo v jakékoli kombinaci těchto způsobů. Rýhy 14 nemusí být vyříznuty pouze jako rovnoběžné a navzájem kolmé přímky tak, jak to je znázorněno na obrázcích 1, 3 a 4. Mohou se také paprskovitě rozbíhat od jednoho okraje ochranné vložky 10. Mohou být obloukovité, sinusovité nebo mohou klikatě probíhat napříč ochrannou vložkou 10. Upřednostňovaná vzdálenost mezi rýhami 14 leží přibližně mezi 6,53 mm a 50,8 mm. Přednostněji leží vzdálenost mezi rýhami 14 v rozsahu přibližně od 12,77 mm do 25,4 mm.

-6CZ 290894 B6

Obrázek 5 znázorňuje ještě jedno provedení tohoto vynálezu, tentokrát ochrannou vložku 10 obsahující jediný kruhový' absorbér J a neobsahující rýhy 14.

Ochranná vložka 10 se vyrábí alespoň ze dvou různých typů pěnových materiálu plus jednoho nebo více absorpčních materiálů vkládaných do vybrání v ochranné vložce 10. Vnější nárazová vrstva 16 je z tuhého materiálu s vysokou hustotou, přednostně z polymemí pěny s uzavřenými buňkami, například z polyetylenové pěny Voltek L1000 (Voltek, Lawrence, Massachusetts 01843, USA). Podle výrobce má tento materiál hustotu přibližně 160 kg/m³, na stupnici tvrdosti Shore 00 tvrdost přibližně 75, pevnost v tlaku přibližně 441 kPa při 25 % deformaci a 669 kPa při 50 % deformaci. Vnitřní vrstva 18 je z měkkého poduškovitého materiálu s nízkou hustotou, také přednostně z polymemí pěny s uzavřenými buňkami, například z polyetylenové pěny Sentinel MC3800 (Sentinel Products Corporation, Hyannis, Massachusetts 02601, USA). Podle výrobce má pěna MC3800 hustotu přibližně 64 kg/m³, na stupnici tvrdosti Shore 00 tvrdost přibližně 70,5, pevnost v tlaku přibližně 172 kPa při 25% deformaci a 295 kPa při 50% deformaci. Vnější vrstva 16 absorbuje sílu nárazu stlačením a rozvádí sílu nárazu směrem k obvodu ochranné vložky 10 a je dost tuhá na to, aby zabránila úplnému stlačení ochranné vložky 10 při nárazu, zatímco vnitřní vrstva 18 zajišťuje pohodlí a potřebnou úroveň pružnosti pro přizpůsobení se různým částem lidského těla. Konečný výsledek je kombinací vysoké redukce síly, účinnosti a pohodlí. Laminát ochranné vložky 10 může být vytvořen laminováním obou vrstev 16 a 18 dohromady a následným tvarováním pomocí mechanického broušení, nebo za použití tvářecích válců a štípacího nože. Alternativně může být ochranná vložka 10 vyráběna zahřátím obou vrstev 16 a 18 a jejich stlačováním za tepla a tlaku. Takové výrobní postupy jsou odborníkům v této oblasti známy.

Pěnové vrstvy 16 a 18 jsou zpěň s uzavřenými buňkami, přednostně polyolefinových pěn s uzavřenými buňkami, ale mohou být použity i jiné materiály s podobnými vlastnostmi. Vhodné polyolefinové pěny s uzavřenými buňkami jsou odvozeny z polyetylénu s nízkou hustotou (LDPE), lineárního polyetylénu s nízkou hustotou (LLDPE), polyetylénu se střední hustotou (MDPE), polyetylénu s vysokou hustotou (HDPE), etylenvinylacetátových kopolymerů (EVA), etylenmetylakrylátových kopolymérů (EMA), etylenových ionomerů, polypropylenu a polypropylenových kopolymerů. Tyto polyolefmové materiály jsou upřednostňovány proto, že neabsorbují vodu a pot, nepodporují růst bakterií a obecně nejsou dráždivě ani alergenní vůči lidské pokožce. Vhodné další materiály mohou zahrnovat houbovité pryže z přírodního kaučuku, butylovou pryž, polyizopren, polybutadien, polynorbomen, styren-butadien, neopren, nitrilovou pryž a příbuzné pryžové materiály, polyuretanové pěny a pěny ze změkčeného polyvinylchloridu (PVC). Ačkoli tyto další materiály jako polyuretany či houbovité pryže mohou vykazovat žádoucí úroveň odolnosti vůči nárazům, musí se při jejich výběru pro materiál vložek postupovat opatrně, má-li docházet k přímému či nepřímému kontaktu s lidskou pokožkou. Odborníkům v této oblasti jsou známy jejich speciální druhy, jejichž složení zpomaluje absorpci vody či potu, zabraňuje růstu baktérií a předchází podráždění a senzitivizaci pokožky, což všechno vede k nepohodlí uživatele nebo je dokonce škodlivé pro jeho zdraví.

Vnější vrstva 16 má hustotu přibližně od 128 kg/m³ do 192 kg/m³ s upřednostňovanou hustotou kolem 160 kg/m³ a vnitřní vrstva 18 má hustotu přibližně od 32 kg/m³ do 80 kg/m³ s upřednostňovanou hustotou kolem 64 kg/m³. Upřednostňované hodnoty vedou ke kombinaci značného pohodlí a odolnosti vůči nárazu u ochranné vložky 10. Navíc vytvoření vrchní nebo vnější vrstvy 16 s vysokou hustotou o tloušťce alespoň 50 % celkové tloušťky vložky maximalizuje účinnost ochranné vložky 10.

Přídavný materiál absorbující energii umístěný ve vybráních ve struktuře ochranné vložky 10 může být zvolen z různých materiálů, zahrnujících (1) polyolefmové nebo jiné plastové pěny, (2) pružné houbovité pryže, (3) vysoce tlumivé pryže, (4) vysoce tlumivé polyuretanové sloučeniny, (5) vytvrzované polyuretanové gely, (6) vysoce tlumivé polyvinylchloridové plastisolové gely, (7) viskoelastické pěny či (8) pružné termoplastické voštinové lamináty.

-7 CZ 290894 B6 (1) Upřednostňované polyolefinové nebo jiné plastové pěny jsou pěny s uzavřenými buňkami vybrané ze skupiny zahrnující polyetylén s nízkou hustotou (LDPE), lineární polyetylén s nízkou hustotou (LLDPE), polyetylén se střední hustotou (MDPE), polyetylén s vysokou hustotou (HDPE), etylenvinylacetátové kopolymery (EVA), etylenmetylakrylátové kopolymery (EMA), etylenové ionomery, polypropylen a polypropylenové kopolymery. Tyto polyolefinové materiály jsou upřednostňovány, protože neabsorbují vodu a pot, nepodporují růst bakterií a obecně nejsou dráždivě ani alergenní vůči lidské pokožce. Obecně se upřednostňuje, aby tvrdost nebo pevnost v tlaku těchto polyolefinových nebo jiných plastových pěnových absorbérů byla menší než tvrdost vnější vrstvy vložky z pěny s vysokou hustotou, přednostně menší než 72 na stupnici tvrdosti Shore 00.

(2) Absorbéry z pružné houbovité pryže mohou být odvozeny z přírodního kaučuku, butylové pryže, polyizoprenu, polybutadienu, polynorbomenu, styren-butadienu, neoprenu, nitrilové pryže a příbuzných pryžových materiálů, polyuretanových pěn a pěn ze změkčeného polyvinylchloridu (PVC). Pokud je absorbér z pružné houbovité pryže exponován na povrchu vnější strany vložky, obecně se upřednostňuje volba pěny s uzavřenými buňkami za účelem zabránění absorpce vody při praní. Obecně se upřednostňuje, aby tvrdost absorbérů z houbovité pryže byla nižší než tvrdost vnější vrstvy vložky z pěny s vysokou hustotou, přednostně pak menší než 72 na stupnici tvrdosti Shore 00.

(3) Vysoce tlumivé pryže zahrnují ty skupiny pevných pryžových materiálů, jež mají typicky vysoký obsah olejů, změkčovadel a plniv, jako jsou saze. Samotná pryž může být založena na syntetickém či přírodním polyizoprenu, polybutadienu, butylové pryži, polynorbomenu, etylenpropylendienmonomemí (EPDM) pryži, styren-butadienové pryži ajiných pryžích známých zkušeným odborníkům v oblasti složení pryží. Vysoce tlumivých vlastností se obecně dosahuje použitím vysokých obsahů olejů, změkčovadel a plniv, jako jsou saze. Složení vysoce tlumivých pryží na bázi polynorbomenu je popsáno v článku „Nová syntetická pryž Norsorex® polynorbomen“, předneseném R.F. Ohmem aT.M. Vialem na setkání Divize pryží Americké chemické společnosti v Clevelandu. Ohio, 4.-7. října, 1977) a v článku „Polynorbomen - porézní polymer“ (R.F. Ohm. Chemtec, březen 1980) zahrnutých zde formou odkazu. Upřednostňována jsou složení vykazující vysoké tlumení nárazové síly při pokojové teplotě a deformační frekvence srovnatelné s frekvencemi vystupujícími při pádu člověka na zem. Příklady takových materiálů odvozených od polynorbomenu a butylové pryže jsou k dispozici u firmy Rubber Associates. Inc. (Barberton. Ohio 44203, USA) v rozsahu tvrdosti 70 až 30 na stupnici Shore A. Pro tento vynález jsou upřednostňovány vysoce tlumivé pryže s tvrdostí pod 50 na stupnici Shore A. Ještě více upřednostňovány jsou vysoce tlumivé pryže s tvrdostí pod 40 na stupnici Shore A.

(4) Vysoce tlumivé polyuretanové sloučeniny vznikají při reakci převážně lineárních polyolů s mírným větvením, které mají hydroxylové koncové skupiny a průměrné molekulární hmotnosti v rozsahu 600 až 1200g/mol, s aromatickým diizokyanátem v množství menším než stoichiometrickém. Sloučeniny tohoto typu jsou uváděny v patentu US 4 346 205, uváděném zde formou odkazu. Podobné materiály jsou komerčně dostupné pod obchodním názvem Sorbothane® u firmy Sorbothane, Inc. (Kent, Ohio 44240, USA). Ačkoli jde o pevnou látku, poskytuje Sorbothane® kvazitekuté vlastnosti, které mu umožňují vykazovat vysoké mechanické tlumení a absorpci energie. Je dostupný v tvrdostech v rozsahu přibližně od 70 do 30 na stupnici Shore 00. Samotný Sorbothane® může sloužit jako účinná vložka k redukci vlivu síly nárazu na tělo, avšak při své vysoké hustotě kolem 1280 kg/m³ vytváří ochrannou vložku velice těžkou a nepohodlnou na nošení. Použitím Sorbothanu® a podobných vysoce tlumivých polyuretanových sloučenin jako vložených absorbérů v rámci lehkého pěnového laminátu podle tohoto vynálezu lze získat vysoké mechanické tlumení při zachování relativně lehké ochranné vložky.

-8CZ 290894 B6 (5) Vytvrzované polyuretanové gely se často používají k napodobení vlastností lidských tkání a pokožky. Mají skvělou schopnost tlumení energie a pružnost. Jedna skupina vytvrzovaných polyuretanových gelů je odvozena od třísložkových systémů tekutých materiálů obsahujících složku ,A“ popisovanou jako roztok glykolu ukončeného aromatickým diizokyanátem, složku „B“ popisovanou jako polyolový roztok polybutadienu a změkčovací složku „C“ popisovanou jako směs dialkylových a alkylových karboxylátů. Typické složení je tvořeno 50 hmotnostními díly složky „A“, 100 hmotnostními díly složky „B“ a složkou „C“ v množství 0 až 200% hmotnosti celkové směsi A/B. Takové gely vyrábí firma BJB Enterprises. Inc. (Garden Grove. Califomia 92643, USA) pod názvem Flabbercast™. Jiné skupiny vytvrzovaných polyuretanových gelů mohou být odvozeny od jiných třísložkových tekutých systémů. Příkladem je Skinflex III™, rovněž dostupný u firmy BJB Enterprises. U Skinflexu III™ je složka „A“ popisována jako glykolová směs polyoxypropylenu ukončeného aromatickým diizokyanátem, vytvrzovací složka „B“ je popisována jako polyoldiaminová směs a změkčovací složka „C“ je popisována jako dialkylkarboxylát. Směšovací poměr je 50 hmotnostních dílů „A“ a 100 hmotnostních dílů „B“, přičemž podíl změkčovadla „C“ může kolísat od nuly do 50 % celkové hmotnosti „A“ a „B“.

Vytvrzované polyuretanové gely mají relativně vysokou hustotu a z nich vyráběné absorbéry pro ochranné vložky mohou být těžké a zvyšovat hmotnost ochranné vložky. Hmotnost ochranných vložek lze snížit až o 50 % nebo i víc přidáním dutých organických či anorganických plniv, například dutých skleněných mikrokuliček, do gelu před vytvrzováním. Skleněné bublinky Scotchlite™ Glass Bubbles (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA) jsou příkladem takového lehkého plniva.

Jelikož může docházet k únikům změkčovadla mimo vytvrzovaný polyuretanový gel, obecně se upřednostňuje úplné uzavření gelu mezi vrstvami pěny s nízkou a vysokou hustotou tak, jak je to na obrázku 8.

(6) Vysoce tlumivé polyvinylchloridové (PVC) plastisolové gely se vyrábějí z většího podílu změkčovadla a menšího podílu PVC pryskyřice. Takové plastisoly jsou disperzí speciálních PVC pryskyřic s jemnými částicemi rozptýlených v tekutých změkčovadlech. Přidány mohou být též další přídavné složky jako tepelné stabilizátory, barviva a další aditiva známá zkušeným odborníkům v oblasti plastisolů. Plastisol je obecně při pokojové teplotě tekutý. Zahřátím na vhodnou vysokou teplotu dochází k tavení, při němž se plastisol promění v tuhou homogenní hmotu s vynikající odolností vůči nárazům. Příklad jednoho takového materiálu a jeho použití vsedle jízdního kola tlumícím nárazy je popsán v US 5 252 373. Vhodným plastisolem je „Plastomemí plastisol M1430 Clear base“ a vhodným změkčovadlem je „Plastomemí změkčovadlo typu B“. Oba produkty jsou k dostání u firmy Plastomeric, Inc, ve Waukeshi, stát Wisconsin. USA, podle níž obsahuje M1430 Clear base 53 % PVC kopolymemí pryskyřice, 27 % dioktyl tereftalátu, 2,5 % epoxidovaného sojového oleje, 3 % vápenato-zinečnatých stabilizátorů, 7 % tixotropu na bázi PVC a 7,5 % tixotropu na bázi adipátového změkčovadla.

Rozsah taviči teploty takovýchto plastisolů leží mezi 135 °C a 204 °C, což může být nad bodem měknutí upřednostňovaných polyolefinových pěn používaných v laminované vložce podle tohoto vynálezu. Spíše než tavit tekutý plastisol ve vybrání vložky může být tedy potřebné nalít tekutý plastisol do vhodné kovové nebo plastové formy, zahřát jej na taviči teplotu při níž se přetaví na gel a vzniklý tuhý gumovitý produkt pak vložit do vybrání vložky. Jelikož může docházet k únikům změkčovadla mimo přetavený gel, obecně se upřednostňuje úplné uzavření gelu mezi vrstvami pěny s nízkou a vysokou hustotou tak, jak je to na obrázku 8.

Plastisolové gely z PVC mají relativně vysokou hustotu a z nich vyráběné absorbéry pro ochranné vložky mohou být těžké a zvyšovat hmotnost ochranné vložky. Hmotnost ochranných vložek lze snížit až o 50 % nebo i víc přidáním dutých organických či anorganických plniv, například dutých skleněných mikrokuliček, do gelu před vytvrzováním. Skleněné bublinky

-9CZ 290894 B6

Scotchlite™ Glass Bubbles (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA) jsou příkladem takového lehkého plniva.

(7) Viskoelastické pěny jsou materiály s otevřenými buňkami na bázi polyuretanu, které poskytují vysoce tlumivé vlastnosti a schopnost vysoké absorpce nárazu a otřesů. Vysoké tlumení zabudované do těchto materiálů dovoluje těmto pěnám reagovat na mechanické otřesy velice citlivě v závislosti na míře deformace. Při nízkých hodnotách zátěže se pěny deformují pomalu a chovají se velmi podobně jako vysoce viskózní tekutina. Při vyšší míře deformace, například v případě nárazu se pěny chovají jako mnohem tužší materiály. Příkladem takových materiálů je například skupina viskoelastických pěn CONFOR™ dostupná od firmy AeroE.A.R. Speciality Composites (Indianapolis. Indiana 46268, USA). Tyto pěny mají hustotu přibližně od

92,8 do 102,4 kg/m³ a při pokojové teplotě tvrdost přibližně pod 20 na stupnici tvrdosti Shore 00.

Ačkoli samotné viskoelastické pěny mohou vytvářet vložky účinně absorbující otřesy, mají otevřené buňky. Tato struktura otevřených buněk způsobuje, že při praní absorbují velký objem vody a poté je velice obtížné jejich sušení. Pro vložky podle tohoto vynálezu se proto upřednostňuje úplné uzavření viskoelastické pěny mezi vrstvami pěny s nízkou a vysokou hustotou a s uzavřenými buňkami tak, jak je to na obrázku 8. Přednostní rozsah tloušťky vložené viskoelastické pěny je přibližně od 6,35 mm do 19,0 mm.

(8) Pružné termoplastické voštinové lamináty sestávají z termoplastického materiálu voštinového jádra laminovaného mezi dvěma plastovými filmy za pomoci tepla, lepidel či obojího. Příklady takových voštinových materiálů jsou dostupné od firmy Hexcel Corporation (Pleasanton. Califomia 94588, USA) pod obchodními názvy polypropylénová a polyesterová termoplastická voština Cecore™, polypropylénová termoplastická voština Cecore™ Cush'n Form a termoplastická polyuretanová sendvičová voština TPU™. Termoplastická polyuretanová sendvičová voština TPU™ má velikost buněk 6,35 mm a je k dispozici s filmovým obložením o tloušťce v rozsahu přibližně od 0,127 mm do 0,508 mm. Pro ochranné vložky podle tohoto vynálezu může sendvičová voština vkládaná jako absorbér energie sestávat zjedné vrstvy o tloušťce přibližně 12,77 mm nebo ze dvou vrstev silných po 6,35 mm.

Pohodlí při nošení bederních ochranných vložek lze zvýšit návrhem oděvu. Tkanina oděvu může zvyšovat prodyšnost, zejména v kombinaci s vložkou s otvory pro průchod vzduchu. Tkaniny, jež podporují vzlínání přirozené vlhkosti pryč od pokožky, podporují tepelnou regulaci a pohodlí. Zvlášť účinnou tkaninou pro tento účel je „Cottonwick“ vyráběný firmou Colville lne, z Winston Sálem, stát North Carolina. USA. Má jedinečná pletací očka s povlakem polymerizovaného silikonu, který umožňuje vzlínání vlhkosti dovnitř tkaniny. Pletací očka tvoří kuželovité kapiláry a silikonový povlak odvádí vlhkost pryč od povrchu tkaniny dovnitř kuželů.

Vložky podle tohoto vynálezu mohou být trvale upevněny na oděvu, například zašitím do kapes takovým způsobem, že vložky nemohou být odstraněny. Ochranné vložky používané v takových oděvech proto musí být možné prát alespoň ručně a přednostně i strojově. Po vyprání musí být oděv i ochranné vložky vysušeny. Jak sušení pověšením při pokojové teplotě tak i strojové sušení horkým vzduchem jsou ulehčeny otevřenými oblastmi vložek, jež podporují proudění vzduchu skrze tkaninu oděvu a vložky. Alternativně může mít oděv kapsy, které lze otevřít a znovu zavřít pomocí zdrhovadla, patentek, uzávěrů typu háček a očko a podobných. To umožňuje vybrat ochranné vložky z oděvu, takže oděv je pak možné prát v případě potřeby odděleně.

Následující příklady ilustrují tento vynález, ale neomezují jej:

-10CZ 290894 B6

Příklad 1

Ochranná vložka z opracované laminované pěny s vybráním ale bez absorbéru

Vícevrstvá ochranná vložka 10 je vytvořena nejdříve vyříznutím kusu polyetylenové pěny MC3800 (Sentinel Products Corporation. Hyannis. Massachusetts 02601, USA) s hustotou 64 kg/m³ z archu silného 6,35 mm tak, že tento kus má dva rovné protilehlé a rovnoběžné okraje a dva zakřivené protilehlé okraje tak, jak je vidět na obrázku 7. Zároveň je v prostřihovadle vystřihnuto osm otvorů o průměru 12,7 mm rovnoměrně rozmístěných po obvodu kusu. Vzdálenost mezi rovnými okraji je přibližně 127 mm a vzdálenost mezi zakřivenými okraji měřená přes střed kusu je přibližně 139,7 mm. Tento první kus tvoří část vložky přiléhající k pokožce uživatele.

Druhý kus pěny kruhového tvaru o průměru asi 114,3 mm je vystřihnut v prostřihovadle z polyetylenové pěny Minicell L1000 (Voltek, Lawrence, Massachusetts 01843, USA) s tloušťkou asi

12.7 mm a hustotou přibližně 160 kg/m³. Tento kus má zároveň také vystřižených osm otvorů o průměru 12,7 mm v témž prostorovém uspořádání jako u prvního kusu pěny. Současně je v prostřihovadle vystřihnut také mnohem větší otvor o průměru přibližně 76,2 mm se středem ležícím ve středu kusu. Tento druhý kus je vnějškem vložky obráceným od těla uživatele.

Tyto dva kusy pěny jsou spolu laminovány pomocí oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA) tak, aby na sebe navazovalo osm 12,7 mm otvorů každého kusu. Tato laminovaná sestava se poté mechanicky opracovává pomocí hmcovitého brusného kotouče, čímž vzniknou ve všech směrech plynule zešikmené strany vložky a laminát získá klenutý nebo zakřivený tvar v průřezu, přičemž pěna LI000 bude na vnější či konvexní straně vložky. Hotová vložka váží asi 12 g. Tím vznikne laminovaná ochranná vložka s vybráním o průměru asi 76,4 mm a hloubce asi 12,7 mm, nacházejícím se u středu ochranné vložky. Pěna s vysokou hustotou úplně obklopuje toto vybrání, zatímco pěna s nízkou hustotou tvoří jeho dno. Maximální tloušťka je kolem 19 mm v oblasti těsně kolem vybrání a plynule se snižuje až na 3,18 mm i méně na obvodu ochranné vložky.

Schopnost ochranné vložky působit jako poduška proti nárazu na tvrdý povrch se měří na pokusném bedru, vyrobeném z polyolefinových a neoprenových pěn s uzavřenými buňkami a dalších složek, které je navrženo tak, aby napodobovalo jak reakci měkkých tkání boků, tak i reakci lidské pánve při pádu. Pokusné bedro se upouští ze vzdálenosti asi 37,5 cm tak, aby jeho lychlost při nárazu na vodorovnou ocelovou desku byla kolem 2,7 m/s. Pokusné bedro váží asi 35 kg a obsahuje atrapu stehenní kosti a velkého trochanteru. Siloměr s rozsahem 22,2 kN (Product No. 8496-01, GRC Instruments, Santa Barbara, Califomia, USA) měří sílu působící na atrapu velkého trochanteru při pádu pokusného bedra na ocelovou desku. Síla naměřená na atrapě trochanteru při upuštění a nárazu pokusného bedra bez ochranné vložky na ocelovou desku je přibližně 6000 N.

Pro srovnání s ochrannými vložkami podle tohoto vynálezu byl z produktu SAFEHIP (Sahvatex, Dánsko) vybrán chránič kyčle a umístěn na pokusném bedru, přičemž ve správné poloze nad oblastí atrapy velkého trochanteru byl přidržován strečovou tkaninou pokrývající vnější pokožku bedra. Při upuštění chráněného pokusného bedra ajeho nárazu na ocelovou desku rychlostí

2.7 m/s byla maximální síla naměřená na velkém trochanteru asi o 30 % nižší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Vložka SAFEHIP váží asi 31 g, což dává podíl procentuální redukce síly na gram hmotnosti na úrovni kolem 1 %/g. Tato úroveň redukce síly je však značně pod minimální mezí 40 % redukce síly stanovené za cíl tohoto vynálezu.

Vložka podle tohoto příkladu je umístěna na náhradní bedro a ve správné poloze nad oblastí atrapy velkého trochanteru je přidržována strečovou tkaninou pokrývající vnější pokožku bedra. Střed vybrání ochranné vložky se nachází nad atrapou trochanteru. Při upuštění chráněného

-11 CZ 290894 B6 pokusného bedra a jeho nárazu na ocelovou desku rychlostí 2,7 m/s byla maximální síla naměřená na velkém trochanteru asi o 67 % nižší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Podíl procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 5,58 %/g.

Vložka podle tohoto příkladu rozkládá většinu nárazové síly do oblastí kolem atrapy trochanteru. Tuhá pěna s vysokou hustotou kolem vybrání zabraňuje úplnému stlačení vložky a dále zabraňuje tomu, aby se atrapa pokožky a měkkých tkání nad trochanterem dostala během nárazu do přímého kontaktu s ocelovou deskou. Avšak při umístění ochranné vložky této konstrukce do kapes spodního prádla člověka a nošení pod normálním oděvem je dobře viditelný obrys vybrání, ío čímž vzniká silný negativní dojem z ochranné vložky i celého produktu.

Příklad 2

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z polyolefínové pěny

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu vložky osadí kus polyetylenové pěny Plastazote® LD60 (Zotefoams, lne., Hackettstown, New Jersey 07840, USA) 20 s nízkou hustotou (60kg/m³), průměrem rovněž kolem 76,4 mm a tloušťkou kolem 12,7 mm, upevněný pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní ochranná vložka váží kolem 14 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru 25 o 66 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 4,71 %/g.

Příklad 3

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem ze Sorbothanu® Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky vkládá kus vysoce tlumivého polyuretanu Sorbothane® (Sorbothane. Inc., Kent. Ohio 44240, USA) s tvrdostí 50 na stupnici Shore 00, 35 průměrem rovněž kolem 76,4 mm a tloušťkou kolem 12,7 mm, upevněný pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní ochranná vložka váží kolem 95 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 57 % 40 menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 0,60 %/g.

Příklad 4

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z Flabbercastu™

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky vlévá tekutá 50 směs Flabbercast™ (Garden Grove, Califomia 92643, USA) skládající se z 50 hmotnostních dílů složky „A“, 100 hmotnostních dílů složky „B“ a dostatečného množství změkčovadla „C“ rovnajícího se 100 % celkové hmotnosti směsi A/B. Ochranná vložka je odstavena stranou a gel se nechá vytvrdit a ztuhnout. Po ukončení vytvrzovacího cyklu váží kompletní ochranná vložka kolem 59 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem

-12CZ 290894 B6 ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 69 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 1,17 %/g.

Příklad 5

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z odlehčeného Flabbercastu™

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky vlévá tekutá směs Flabbercast™ skládající se z 50 hmotnostních dílů složky „A“, 100 hmotnostních dílů složky „B“, dostatečného množství změkčovadla „C“ rovnajícího se 100% celkové hmotnosti směsi A/B a skleněných bublinek Scotchlite™ Glass Bubbles (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA) o hmotnosti přibližně 15 % celkové hmotnosti směsi A/B/C. Ochranná vložka je odstavena stranou a gel se nechá vytvrdit a ztuhnout. Po ukončení vytvrzovacího cyklu váží kompletní ochranná vložka kolem 38 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 66 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 1,74 %/g.

Příklad 6

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z vysoce tlumivé polynorbomenové pryže

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky vkládá kus vysoce tlumivé polynorbomenové pryže s tvrdostí 60 na stupnici Shore A (Rubber Associates, lne., Barberton. Ohio. USA), průměrem rovněž kolem 76,4 mm a tloušťkou kolem 12,7 mm, upevněný pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní ochranná vložka váží kolem 80 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 42 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 0,52 %/g.

Příklad 7

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z vysoce tlumivé butylové pryže

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky vkládá kus vysoce tlumivé butylové pryže s tvrdostí 40 na stupnici Shore A (Rubber Associates, lne., Barberton, Ohio 44203, USA), průměrem rovněž kolem 76,4 mm a tloušťkou kolem 12,7 mm, upevněný pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní ochranná vložka váží kolem 80 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 40 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 0,50 %/g.

- 13 CZ 290894 B6

Příklad 8

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z termoplastické polyuretanové sendvičové voštiny

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky pokládají na sebe dva kusy asi 6,35 mm silné termoplastické polyuretanové sendvičové voštiny TPU™ (Hexcel Corporation, Pleasanton, Califomia 94588, USA) s velikostí buněk přibližně 6,35 mm a jmenovitou hustotou přibližně 128 kg/m³, průměrem rovněž kolem 76,4 mm a celkovou tloušťkou kolem 12,7 mm, upevněné pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní ochranná vložka váží kolem 26 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 56 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 2,15 %/g.

Příklad 9

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z viskoelastické pěny

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky vkládá kus polyuretanové pěny CONFOR™ CF-47 (přibližně 92,8 kg/m³ a tvrdost přibližně 20 na stupnici Shore 00) (AeroE.A.R. Speciality Composites, Indianapolis, Indiana 46268, USA), s průměrem rovněž kolem 76,4 mm a tloušťkou kolem 12,7 mm, upevněný pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní ochranná vložka váží kolem 17 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 66 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 3,88 %/g.

Příklad 10

Ochranná vložka z pěnového laminátu s absorbérem z plastisolového gelu z PVC

Zhotoví se ochranná vložka identická s ochrannou vložkou z příkladu 1. Poté se ze sedacího polštáře, typ A10305 nesoucí označení „patent US 5 252 373“, od firmy Sports Med (Birmingham, Alabama 35222, USA) vyříznul vzorek plastisolového PVC gelu. Absorbér pro ochrannou vložku se vyrobí tak, že se gel nejprve zahřívá v kádince na teplotu přibližně 177 °C až začne být kapalný, potom se horká kapalina vlévá do kruhové kovové formy o průměru

76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm a poté se gel nechá vychladnout na pokojovou teplotu, čímž se vrátí do svého původního stavu měkkého gelu. Vychladlý gel s průměrem kolem 76,4 mm a tloušťkou kolem 12,7 mm se vybere z formy a upevní na dno vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu ochranné vložky pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul. Minnesota 55144, USA), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní vložka váží kolem 61 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem ochranné vložky umístěným nad atrapou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 71 % menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti ochranné vložky je tedy kolem 1,16 %/g.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Ochranná vložka k ochraně předem určené oblasti lidského těla před silami z nárazů, mající vnitřní povrch, vnější povrch a tloušťku a sestávající z první vrstvy z polymerní pěny s uzavřenými buňkami a relativně vysokou hustotou a druhé vrstvy z polymerní pěny s uzavřenými buňkami a relativně nízkou hustotou, vyznačující se t í m , že obsahuje alespoň jeden pružný vložený absorbér (J) energie, přičemž tyto vrstvy (16, 18) a vložený absorbér (J) jsou spolu spojeny, a že vrstva (16) polymerní pěny s relativně vysokou hustotou má hustotu od 128 do 192 kg/m³, s výhodou 160 ± 10 kg/m³ a vrstva (18) polymerní pěny s relativně nízkou hustotou má hustotu od 32 do 80 kg/m³, s výhodou 64 + 10 kg/m³.
2. 2. Ochranná vložka podle nároku 1,vyznačující se tím, že má tloušťku pod 20 mm a hmotnost pod 100 g a při testu spočívajícím v nárazu upuštěného pokusného bedra má naměřenou procentuální redukci síly na gram hmotnosti vložky v rozsahu od 0,25 %/g do 8,00 %/g, výhodněji od 0,40 %/g do 6,00 %/g a nejvýhodněji od 0,50 %/g do 6,00 %/g.
3. 3. Ochranná vložka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje více než jeden vložený absorbér (J) k tlumení síly.
4. 4. Ochranná vložka podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že vložený absorbér (J) je z některého z materiálů z následujících skupin:

   a) polyolefmové pěny, plastové pěny, pružné kaučukové pryže, tlumivé pryže, tlumivého polyuretanu, síťovatelného polyuretanového gelu, tlumivého polyvinylchloridového plastisolového gelu, viskoelastické pěny či pružného termoplastického voštinového laminátu,

   b) nízkohustotního polyetylénu, lineárního nízkohustotního polyetylénu, středně hustotního polyetylénu, vysokohustotního polyetylénu, etylen-vinylacetátového kopolymeru, etylenmetakrylakrylátového kopolymeru, etylenového ionomeru, polypropylenu či polypropylenového kopolymeru,

   c) pěny vyrobené z přírodního kaučuku, butylového kaučuku, syntetického polyizoprenu, polybutadienu, polynorbomenu, styren-butadienového kaučuku, neoprenu, nitrilového kaučuku, polyuretanu či ze změkčeného polyvinylchloridu,

   d) tlumivého materiálu vyrobeného ze syntetického polyizoprenu, přírodního polyizoprenu, polybuta-dienu, butylového kaučuku, polynorbomenu, etylen-propylendienového kaučuku či styren-butadienového kaučuku v kombinaci s obsahy olejů, změkčovadel nebo plniv, jako jsou saze,

   e) tlumivá polyuretanová směs vytvořená reakcí mírně rozvětvených, v podstatě lineárních polyolů, které mají hydroxylové koncové skupiny a mající průměrné molekulové hmotnosti v rozsahu 600 až 1200g/mol, s aromatickým diizokyanátem v množství menším než stochiometrickém,

   f) polyuretan vytvořený reakcí v podstatě lineárních polyolů majících hydroxylové koncové skupiny s aromatickými diizokyanáty,

   g) síťovatelného polyuretanového gelu odvozeného z třísložkového kapalného materiálového systému obsahujícího složku, která je roztokem glykolu ukončeného aromatickým diizo

   -15CZ 290894 B6 kyanátem, složku která je roztokem polybutadienového polyolů a složku, která je změkčovadlem a zahrnuje směs dialkylových a alkylových karboxylátů,

   h) tlumivého polyvinylchloridového plastisolového gelu, připraveného z disperze speciální polyvinylchloridové pryskyřice s jemnými částicemi, dispergovanými v změkčující kapalině, a dále zahrnujícího větší podíl změkčovadla a menší podíl polyvinylchloridové pryskyřice,

   i) viskoelastické pěny dále obsahující materiál na bázi polyuretanu s otevřenými buňkami nebo

   j) voštinového jádra z termoplastického materiálu laminovaného mezi dvěma plastovými filmy za pomocí tepla, lepidla či obojího.
5. 5. Ochranná vložka podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že napříč vnějším povrchem a částečně skrz tloušťku vložky je množina rýh (14).
6. 6. Ochranná vložka podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že skrz tloušťku vložky je množina otevřených oblastí (12).
7. 7. Ochranná vložka podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že vložený absorbér (J) zahrnuje nepružný tlumivý materiál, s výhodou polystyrénovou pěnu.