CZ306699A3

CZ306699A3 - Pružná lehká ochranná vložka obsahující absorbéry energie

Info

Publication number: CZ306699A3
Application number: CZ19993066A
Authority: CZ
Inventors: Douglas Toms; Andrew Julian Wnuk; Dimitris Ioannis Collias
Original assignee: The Procter & Gamble Company
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR100368782B1; JP2001515548A; NZ503933A; HUP0001472A2; CZ290894B6; HUP0001472A3; BR9808230A; NO994264D0; US6093468A; IL131587A; CN1250354A; CA2282471A1; KR20000076200A; WO1998041118A1; EP1024716A1; NO994264L; IL131587A0; CA2282471C

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká ochranných vložek 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 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 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 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 stra• · ·

- 2 ny 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 vložky upevněné na vnitřní straně oděvu v oblasti pokrývající boky, nebo vložené do kapes vytvořených v oblasti boků na oděvu. Ještě přesněji se tyto 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 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 2110 Newtonů (Lotz, J.C., Hayes, W.C.: Journal 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.: Journal 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.: Journal of Bone and Minerál Research, sv. 10, č. 10, str. 1437-1442,

1995).

Nej lepší důkaz účinnosti vložky poskytují klinické studie na živých lidech. Jednu takovou studii provedli Lauritzen a « · ζ · · * · · · · ; . · ····;··;

·Ζ· ···· ♦·* ··· *· *·

- 3 kol. (Lancet, sv. 341, str. 11-13, 1993) pomocí vložky s tvrdou skořepinou. Bylo zjištěno, že tato 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., et al.: Journal of Biomechanical 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 a Tytex 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 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 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, t* ·· > · · ·

I · · * ·· · ··· • · • · « *

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 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 vložka, jež redukuje maximální sílu výrazněji než klinicky testovaná vložka Lauritzena a Sahvatexu, měla být ještě účinnější v prevenci zlomenin kyčle a chránit ještě širší segment starší populace.

Zjevně čím větší redukci síly 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 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 vložky měly v této oblasti mnoho nedostatků.

Některé předchozí vložky byly objemné a těžkopádné ve snaze poskytnout adekvátní ochranu před nárazem. Mnohé typické předchozí vložky nabízející údajně efektivní ochranu před nárazem jsou tloušťky větší než 25,4 mm. Předchozí tenké 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 vložky byly neprodyšné, což mělo za následek akumulaci tepla na pokožce pokryté vložkou. Další vložky byly tuhé a nepružné, takže se nepřizpůsobovaly pokrývaným částem těla. Na vložkách s tvrdou skořepinou je navíc většinou nepo• ·

- 5 hodlné sedět či spát. Vložky z měkké pěny vyžadují pro absorbování sil nárazu větší tloušťku. Tato větší tloušťka má za následek objemnější, nepohodlnější vložky a zvýšenou akumulaci tepla pod vložkou. Všechno to vyvolává relativní nepohodlí uživatelů.

Náš zákaznický průzkum ukázal, že potenciální uživatelé bez ohledu na věk nebo tělesný stav se zajímají o svůj vzhled. Upřednostňovány jsou vložky ne tlustší než asi 25,4 mm a ještě spíše 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 tak, že pod normálním oblečením není vidět ani 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 vložky. Upřednostňovány jsou vložky lehčí než 300 g (tedy 600 g celý pár). Více upřednostňovány jsou vložky lehčí než 200 g (tedy 400 g celý pár). Nejvíce upřednostňovány jsou však vložky lehčí než 100 g (tedy 200 g celý pár).

Na rozdíl od sportovních chráničů, které se nosí vždy pouze na krátkou dobu, ochranné bederní vložky pro starší se převážně nosí celý den, v místnosti i venku, za teplého i chladného počasí a ve všech vlhkostech vzduchu. Typické pěnové 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 vložkou, což může uškodit pokožce starších uživatelů. Upřednostňované vložky ma9 · · « · ·

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

Podstata vynálezu

V souladu s tímto vynálezem se poskytuje ochranná vložka chránící určené místo lidského těla před nárazem, přičemž tato vložka má povrch a tloušťku, je tvořena na vnější straně obrácené směrem od těla uživatele vrstvou polymerni pěny s uzavřenými buňkami a vysokou hustotou a na vnitřní straně přiléhající k tělu uživatele vrstvou polymerni pěny s uzavřenými buňkami a nízkou hustotou. Pěna s vysokou hustotou má typicky hustotu přibližně v rozsahu od 128 kg/m³ do 192 kg/m³ a přednostně kolem 160 kg/m³. Pěna s vysokou hustotou má na stupnici tvrdosti Shore 00 tvrdost přibližně od 72 do 95. Pěna s nízkou hustotou má typicky hustotu přibližně v rozsahu od 32 kg/m³ do 80 kg/m³ a přednostně kolem 64 kg/m³. Pěna s vysokou hustotou má 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 vložky nebo mohou být umístěna ve vnitřní struktuře vložky a zakrytá vnější a vnitřní vrstvou pěny. Tato vybrání se obecně nacházejí v centrální oblasti 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 vložek absorbujících energii se volí ze skupin zahrnujících polyolefin nebo jiné polymerní pěny, pružné houbovité pryže, vysoce tlumivé elastomery, vysoce tlumivé polyuretanové sloučeniny, vytvrzované polyuretanové gely, polyvinylchloridové plastisolové gely, viskoelastické pěny a příbuzné materiály. Použití takovýchto přídavných materiálů absorbujících energii vede k vložkám, jež jsou obecně znovu použitelné i po několika nárazech.

Jednorázové 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.

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. Vložka může mít také několik otevřených · · « · · · * ««· ···· ··* *·· ** **

- 8 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.

Vložka váží obecně méně než přibližně 100 g a má maximální upřednostňovanou tloušťku přibližně pod 25,4 mm. Celková velikost 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 vložky volen tak, aby poskytovala maximální větrání při zachování přibližně 40% redukce maximální síly měřené při nárazovém testu s upuštěným pokusným bedrem. Upřednostňované 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 vložky je tedy kolem 0,4 procenta na gram. Více upřednostňované jsou 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 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 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 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.

Přehled obrázků na výkresech

Ačkoli specifikace je ukončena nároky jednotlivě vyzdvihujícími a zřetelně nárokujícími předmět vynálezu, má se za to, že tento bude lépe srozumitelný z následujícího popisu spolu s přiloženými obrázky, z 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 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.

Obrázek 8 je částečný řez linií 8-8 z obrázku 7.

Příklady provedení vynálezu

Nyní s odkazem na podrobné obrázky, v nichž stejné číslice označují vždy tytéž prvky, je na obrázku 1 zobrazeno jedno provedení předkládaného vynálezu, ochranná vložka 10. Ochranná vložka IQ 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 kon• · • · · * « <· * 0

000 «00 • ♦ 0 · <fc · » 0 • · · *

- 10 krétním použití tak, jak to bude dále podrobněji popsáno. Vložka 10 má vysoký podíl otevřených oblasti, znázorněných otvory 12, skrze celou svou tloušťku za účelem prodyšnosti, i když si zachovává značnou odolnost vůči nárazům. Předkládaná 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 a D, tvořící čtvercový absorbér umístěný přibližně uprostřed vložky. Vedle čtvercového může mít absorbér i tvar kruhový, oválný, obdélníkový, trojúhelníkový, pětiúhelníkový, šestiúhelníkový či jakýkoli jiný. Vrstva s vysokou hustotou 16 tvoří vnější povrch vložky a vrstva s nízkou hustotou 18 tvoří vnitřní povrch vložky.

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 a H, 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 vložkou 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 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 vložky 10 redu- 11 kovat 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. 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 vložky a napříč celým povrchem, jak je vidět na obrázcích 1 a 3. Rýhy 14 jsou vyříznuty nebo vylisovány do vložky z vnější strany, čili ze strany vložky s pěnou vysoké hustoty. Tímto se vložka 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 mohou být různé. Například obrázky 1, 3 a 4 znázorňují rýhy vytvořené pod úhly +45° a -45° k rovným okrajům vložky a procházející středy otvorů ve vložce. Rýhy mohou být také vyříznuty pod úhlem 90° k rovným okrajům vložky nebo pod jakýmkoli úhlem mezi +45°, -45° a 90° k okrajům. Rýhy mohou procházet skrze otvory, mezi otvory nebo v jakékoli kombinaci těchto způsobů. Rýhy 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 vložky. Mohou být obloukovité, sinusovité nebo mohou klikatě probíhat napříč vložkou. Upřednostňovaná vzdálenost mezi rýhami leží přibližně mezi 6,53 mm a 50,8 mm. Přednostněji leží vzdálenost mezi rýhami v rozsahu přibližně od 12,77 mm do 25,4 mm.

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

Vložka se vyrábí alespoň ze dvou různých typů pěnových materiálu plus jednoho nebo více absorpčních materiálů vkládá- 12 ných do vybrání ve vložce. Vnější nárazová vrstva 16 je tuhý materiál s vysokou hustotou, přednostně polymerní pěna s uzavřenými buňkami, například polyetylenová pěna Voltek L1000 (Voltek, Lawrence, Massachusetts 01843). 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 měkký poduškový materiál s nízkou hustotou, také přednostně polymerní pěna s uzavřenými buňkami, například polyetylenová pěna Sentinel MC3800 (Sentinel Products Corporation, Hyannis, Massachusetts 02601). 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 vložky a je dost tuhá na to, aby zabránila úplnému stlačení vložky 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 vložky 10 může být vytvořen laminováním obou vrstev dohromady a následným tvarováním pomocí mechanického broušení, nebo za použití tvářecích válců a štípacího nože. Alternativně může být vložka vyráběna zahřátím obou vrstev a jejich stlačováním za tepla a tlaku. Takové výrobní postupy jsou odborníkům v této oblasti známy.

Pěnové vrstvy jsou z pěn s uzavřenými buňkami, přednostně polyolefinových pěn s uzavřenými buňkami, ale mohou být použity i jiné materiály s podobnými vlastnostmi. Vhodné polyolef inové pěny s uzavřenými buňkami jsou odvozeny z polyetylénu s nízkou hustotou (LDPE), lineárního polyetylénu ♦ 9 • · » * · 9 · 9 · · 9 ♦ • * 9 9 «999 « « W 9 9 « · 9 9 « 9 9

9 » ♦ · · •99 99·· ··· ··· ·· 9·

- 13 s nízkou hustotou (LLDPE), polyetylénu se střední hustotou (MDPE), polyetylénu s vysokou hustotou (HDPE), etylenvinylacetátových kopolymeru (EVA), etylenmetylakrylátových kopolymérů (EMA), etylenových ionomerů, polypropylenu a polypropylenových kopolymeru. Tyto polyolefinové 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, polynorbornen, 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 zkušeným 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 vložky. Navíc vytvoření vrchní nebo vnější vrstvy s vysokou hustotou o tloušťce alespoň 50% celkové tloušťky vložky maximalizuje účinnost vložky.

Přídavný materiál absorbující energii umístěný ve vybráních ve struktuře vložky může být zvolen z různých materiálů, • · · · · · * · · ··· ··· • « · ·

9«· · · · · · · * zahrnujících (1) polyolefinové nebo jiné plastové pěny, (2) pružné houbovité pryže, (3) vysoce tlumívé pryže, (4) vysoce tlumívé polyuretanové sloučeniny, (5) vytvrzované polyuretanové gely, (6) vysoce tlumívé polyvinylchloridové plastisolové gely, (7) viskoelastické pěny či (8) pružné termoplastické voštinové lamináty.

(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 proto, že 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, polynorbornenu, 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

- 15 • · · ·♦ · ··· nižší než tvrdost vnější vrstvy vložky z pěny s vysokou hustotou, přednostně pak menší než 72 na stupnici tvrdosti Shore 00.

(3) Vysoce tlumívé 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, polynorbornenu, etylen-propylendienmonomerní (EPDM) pryži, styren-butadienové pryži a jiných pryžích známých zkušeným odborníkům v oblasti složení pryží. Vysoce tlumívých vlastností se obecně dosahuje použitím vysokých obsahů olejů, změkčovadel a plniv, jako jsou saze. Složení vysoce tlumívých pryží na bázi polynorbornenu je popsáno v článku „Nová syntetická pryž Norsorex® polynorbornen“, předneseném R.F. Ohmem a T.M. Vialem na setkání Divize pryží Americké chemické společnosti v Clevelandu, Ohio, 4.-7. října, 1977) a v článku „Polynorbornen - 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 polynorbornenu a butylové pryže jsou k dispozici u firmy Rubber Associates, lne. (Barberton, Ohio 44203) 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 tlumívé 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 hmot• 49 * 4 4444 •994 94 94 4944

4 9 9 4999

99 · 99994444

4 4 4 9 4

994 4494 494 444 4· 99 nosti v rozsahu 600 až 1200 g/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, lne. (Kent, Ohio 44240). Ačkoli jde o pevnou látku, poskytuje Sorbothane® kvázitekuté 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 vložku velice těžkou a nepohodlnou na nošení. Použitím Sorbothanu®a podobných vysoce tlumívých polyuretanových sloučenin jako vložených absorbérů v rámci lehkého pěnového laminátu podle tohoto vynálezu lze získat vysoké mechanické tlumení při zachování relativně lehké vložky.

(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, lne. (Garden Grove, California 92643) pod názvem Flabbercast”. Jiné skupiny vytvrzovaných polyuretanových gelů mohou být odvozeny od jiných třísložkových tekutých systémů. Příkladem je Skinflex lil“, rovněž dostupný

000 000 u firmy BJB Enterprises. U Skinflexu lil” je složka „A“ popisována jako glykolová směs polyoxypropylenu ukončeného aromatickým diizokyanátem, vytvrzovaci složka „B“ je popisována jako polyol-diaminová směs a změkčovaci 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 vložky mohou být těžké a zvyšovat hmotnost vložky. Hmotnost 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) 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 tlumívé 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 v sedle jízdního kola

373, jenž je zde „Plastomerní tlumícím nárazy je uveden v patentu US 5 252 uveden formou odkazu. Vhodným plastisolem je plastisol M1430 Clear base“ a vhodným změkčovadlem je „Plastomerní změkčovadlo typu B“. Oba produkty jsou k dostání u firmy Plastomeric, lne. ve Waukeshi, stát Wisconsin, podle níž obsahuje M1430 Clear base 53% PVC kopolymerní 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 tavící 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 tavící 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 vložky mohou být těžké a zvyšovat hmotnost vložky. Hmotnost 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) jsou příkladem takového lehkého plniva .

(7) Viskoelastické pěny jsou materiály s otevřenými buňkami na bázi polyuretanu, které poskytují vysoce tlumívé vlastnosti a schopnost vysoké absorpce nárazu a otřesů. Vysoké

- 19 • ftft ftft • ftft 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 u firmy AeroE.A.R. Speciality Composites (Indianapolis, Indiana 4 62 68) . 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 uzavřeni 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 u firmy Hexcel Corporation (Pleasanton, California 94588) 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

vložky podle tohoto vynálezu může sendvičová voština vkládaná jako absorbér energie sestávat z jedné vrstvy o tloušťce přibližně 12,77 mm nebo ze dvou vrstev silných po 6,35 mm.

Pohodlí při nošení bederních 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 Salem, stát North Carolina. 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. Vložky používané v takových oděvech proto musí být možné prát alespoň ručně a přednostně i strojově. Po vyprání musí být oděv i 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 vložky z oděvu, takže oděv je pak možné prát v případě potřeby odděleně.

Následující příklady ilustrují tento vynález, ale neomezuj í jej:

• · « · · • · » « • · ·»· • · · ··· · · 9 ·

- 21 ·· Β

Příklad 1. Vložka z opracované laminované pěny s vybráním ale bez absorbéru

Vícevrstvá vložka je vytvořena nejdříve vyříznutím kusu polyetylenové pěny MC3800 (Sentinel Products Corporation, Hyannis, Massachusetts 02601) 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) 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) tak, aby na sebe navazovalo osm 12,7 mm otvorů každého kusu. Tato laminovaná sestava se poté mechanicky opracovává pomocí hrncovitého brusného kotouče, čímž vzniknou ve všech směrech plynule zešikmené strany vložky a laminát získá klenutý nebo zakřivený tvar v průřezu, přičemž pěna L1000 bude na vnější či konvexní straně vložky. Hotová vložka váží asi 12 g. Tím vznikne laminovaná vložka s vybráním o průměru asi 76,4 mm

9 9 ·· 9* « 9 9 9 9 «999

9 9 9 9 9 9

999 99 999 999

9 9 9 9

999« ·99 999 ·· 99 a hloubce asi 12,7 mm, nacházejícím se u středu 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 vložky.

Schopnost 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 rychlost 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, California) 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 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 a jeho 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.

• ·· · · ·* ·· ·· « · ·· 99 9 9 9 9 · · · · · · · • 9 9 9 9 9 999 999

9 9 9 9 9

999 9999 999 ♦ ·· 99 99

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 vložky se nachází nad atrapou trochanteru. Při upuštění chráněného 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 vložky této konstrukce do kapes spodního prádla člověka a nošení pod normálním oděvem je dobře viditelný obrys vybrání, čímž vzniká silný negativní dojem z vložky i celého produktu.

Příklad 2. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z polyolefinové pěny

Zhotoví se vložka identická s 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) s nízkou hustotou (60 kg/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), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní vložka váží kolem 14 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným bedrem a středem vložky umístěným nad atra-

pou trochanteru byla maximální síla naměřená na atrapě trochanteru o 66% menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 4,71%/g.

Příklad 3. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem ze Sorbothanu®

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu vložky vkládá kus vysoce tlumivého polyuretanu Sorbothane® (Sorbothane, lne., Kent, Ohio 44240) s tvrdostí 50 na stupnici Shore 00, 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), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní vložka váží kolem 95 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 57% menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 0,60%/g.

Příklad 4. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z Flabbercastu”

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu vložky vlévá tekutá směs Flabbercasť” (Garden Grove, California 92643) 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. Vložka je odstavena stranou a gel se nechá vytvrdit a ztuhnout. Po ukončení vytvrzovacího cyklu váží kompletní vložka kolem 59 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 69% menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 1,17%/g.

Příklad 5. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z odlehčeného Flabbercastu”

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu 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) o hmotnosti přibližně 15% celkové hmotnosti směsi A/B/C.

Vložka je odstavena stranou a gel se nechá vytvrdit a ztuhnout. Po ukončení vytvrzovacího cyklu váží kompletní vložka kolem 38 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 66% menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 1,74%/g.

Příklad 6. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z vysoce tlumivé polynorbornenové pryže

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umis- 26 těného u středu vložky vkládá kus vysoce tlumivé polynorbornenové pryže s tvrdostí 60 na stupnici Shore A (Rubber Associates, lne., Barberton, Ohio), 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), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní 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 vložky je tedy kolem 0,52%/g.

Příklad 7. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z vysoce tlumivé butylové pryže

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu vložky vkládá kus vysoce tlumivé butylové pryže s tvrdostí 40 na stupnici Shore A (Rubber Associates, lne., Barberton, Ohio 44203), 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), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní 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 40% menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 0,50%/g.

« · • 9 · · ·«·· • · · · ········ • · · · · · ··· ···· ··· ··· *· «·

- 27 Příklad 8. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z termoplastické polyuretanové sendvičové voštiny

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu vložky pokládají na sebe dva kusy asi 6,35 mm silné termoplastické polyuretanové sendvičové voštiny TPU” (Hexcel Corporation, Pleasanton, California 94588) 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), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní vložka váží kolem 26 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 56% menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 2,15%/g.

Příklad 9. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z viskoelastické pěny

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté se do vybrání o průměru 76,4 mm a hloubce kolem 12,7 mm umístěného u středu 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, Indiána 46268), 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), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní vložka váží kolem 17 g. Při vyhodnocování na testovací sestavě s upuštěným pokusným « · • ·

- 28 bedrem a středem 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 vložky je tedy kolem 3,88%/g.

Příklad 10. Vložka z pěnového laminátu s absorbérem z plastisolového gelu z PVC

Zhotoví se vložka identická s vložkou z příkladu 1. Poté je z polštáře sedla jízdního kola označeného patentem US 5 252 373 a dostupného jako Model A10305 u firmy Sports Med (Birmingham, Alabama 35222) vyříznut vzorek plastisolového PVC gelu. Absorbér pro vložku je vyroben 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 vložky pomocí téže oboustranné lepicí pásky 3M #343 (3M Co., St. Paul, Minnesota 55144), která byla použita k laminování pěnových vrstev. Kompletní vložka váží kolem 61 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 71% menší než síla naměřená na nechráněném pokusném bedru. Procentuální redukce síly na gram hmotnosti vložky je tedy kolem 1,16%/g.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ochranná vložka k ochraně jisté části lidského těla před účinky 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 tím, že obsahuje alespoň jeden vložený pružný absorbér energie, přičemž tyto vrstvy a absorbér jsou spojeny, čímž vytvářejí relativně lehkou vložku s relativně vysokou odolností vůči silám nárazu a relativně vysokým pohodlím při umístění na danou oblast lidského těla.
2. Ochranná vložka mající tloušťku a hmotnost určená k ochraně jisté části lidského těla před účinky nárazů, která poskytuje redukci síly alespoň o 40%, má tloušťku pod 20 mm a hmotnost pod 100 g a při testu s upuštěným pokusným bedrem má naměřenou procentuální redukci síly na gram hmotnosti vložky v rozsahu přednostně od 0,25%/g do 8,00%/g, přednostněji od 0,40%/g do 6,00%/g a nejvíce přednostně od 0,50%/g do 6,00%/g.
3. Vložka podle kteréhokoli z nároků 1 a 2, která obsahuje jeden nebo více vložených prvků k tlumení síly.
4. Vložka podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vložený prvek je z:

a) polyolefinové pěny, plastové pěny, pružné houbovité pryže, vysoce tlumivé pryže, vysoce tlumivého polyuretanu, vytvrzovaného polyuretanového gelu, vysoce tlumivého polyvinylchloridového plastisolového gelu, viskoelastické pěny či pružného termoplastického voštinového laminátu,

b) polyetylénu s nízkou hustotou, lineárního polyetylénu s nízkou hustotou, polyetylénu se střední hustotou, polyetylénu s vysokou hustotou, etylen-vinylacetátového kopolyineru, etylenmetylakrylátového kopolymerů, etylenového ionomeru, polypropylenu či polypropylenového kopolymerů,

c) pěny odvozené z přírodního kaučuku, butylové pryže, syntetického polyizoprenu, polybutadienu, polynorbornenu, styren-butadienu, neoprenu, nitrilové pryže, polyuretanu či ze změkčeného polyvinylchloridu,

d) vysoce tlumivých materiálů založených na syntetickém polyizoprenu, přírodním polyizoprenu, polybutadienu, butylové pryži, polynorbornenu, etylen-propylendienmonomerní pryži či styren-butadienové pryži za použití vysokých obsahů olejů, změkčovadel a plniv, jako jsou saze,

e) vysoce tlumívé polyuretanové sloučeniny vznikající při reakci převážně lineárních polyolů s mírným větvením, které mají hydroxylové koncové skupiny a průměrnou molekulární hmotnost v rozsahu 600 až 1200 g/mol, s aromatickým diizokyanátem v množství menším než stoichiometrickém,

f) Sorbothanu®,

g) vytvrzovaného polyuretanového gelu odvozeného od třísložkového systému tekutých materiálů obsahujícího složku roztoku glykolu ukončeného aromatickým diizokyanátem, složku polyolového roztoku polybutadienu a změkčovací složku tvořenou směsí dialkylových a alkylových karboxylátů,

h) vysoce tlumivého polyvinylchloridového plastisolového gelu, vyráběného z disperze speciálních polyvinylchloridových pryskyřic s jemnými částicemi rozptýlených v tekutých změkčovadlech, a dále obsahujícího větší podíl změkčovadla a menší podíl polyvinylchloridové pryskyřice,

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

j) termoplastického materiálu voštinového jádra laminovaného mezi dvěma plastovými filmy za pomoci tepla, lepidel či obojího.
5. Vložka podle kteréhokoli z předchozích nároků, kde první vrstva má hustotu v rozsahu 128 až 192 kg/m³ a druhá vrstva má hustotu od 32 do 80 kg/m³.
6. Vložka podle kteréhokoli z předchozích nároků, dále obsahující několik rýh napříč celým vnějším povrchem a skrze část své tloušťky, jež poskytují podstatnou pružnost a přizpůsobivost vložky k ochraňované části lidského těla při zachování značné odolnosti vůči silám při nárazu.
7. Vložka podle kteréhokoli z předchozích nároků, dále obsahující otevřené oblasti vedoucí skrze celou její tloušťku, které zajišťují prodyšnost a odvod tělesného tepla z ochraňované části lidského těla při zachování značné odolnosti vůči silám při nárazu.
8. Vložka podle kteréhokoli z předchozích nároků, dále obsahující oděv spojený s vložkou, jenž sestává z tkaniny, která podporuje vzlínání potu pryč od lidského těla.
9. Vložka podle kteréhokoli z předchozích nároků, kde vložený prvek sestává z nepružného tlumivého materiálu jako je polystyrénová pěna.