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Die
Erfindung betrifft einen Sturz- und Körperschutzprotektor nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Sturz- und Körperschutzprotektors
nach den Oberbegriffen der Ansprüche
7 oder 9.
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Derartige
Protektoren bestehen üblicherweise
aus Hartschäumen
oder Hartstoffen, z.B. Polyethylen oder Polyurethan. Diese Materialien
sind leicht, haben allerdings den Nachteil schlechter Schlag- und
Dämpfungswerte,
zu großer
Dicke und eines unverhältnismäßigen Auftragens.
Zudem lässt deren
Tragekomfort sehr zu wünschen übrig. Die
bekannten Materialien sind nicht atmungsaktiv, führen an den entsprechenden
Körperteilen
zu Stauwärme und
verspröden
unter dem Einfluss von Nässe
und Kälte.
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Hartschalen-Protektoren
aus Polycarbonat oder Polypropylen, die gegebenenfalls mit PU-Schaum
unterlegt sind, haben den Nachteil, dass sie leicht verrutschen,
im Falle eines Sturzes scharfkantig unter einem hohen Verletzungsrisiko
brechen und nachfolgend ausgetauscht werden müssen. Der Tragekomfort ist
infolge der starren Konstruktion sehr begrenzt. Im Falle eines Sturzes
verursachen Hartschalenprotektoren vor allem bei einer unzureichenden
Innenpolsterung große
Schmerzen. Allgemein haftet derartigen Protektoren der Nachteil
an, dass deren Tragekomfort unzureichend und eine Luftdurchlässigkeit
und Atmungsaktivität
nicht gegeben ist. Vielfach werden derartige Protektoren aus diesem
Grund nicht getragen, wodurch es bei Unfällen zu ernsthaften und ansonsten
vermeidbaren Verletzungen kommt.
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Die
praktisch nicht gegebene Atmungsaktivität und der mangelnde Tragekomfort
verhindern es auch, bekannte Protektoren im klinischen Bereich, insbesondere
zur Vermeidung von durch Osteoporose bedingten Ermüdungsbrüchen oder
zur Prävention
sturzgefährdeter
geriatrischer Patienten einzusetzen. Das erhöhte Sturzrisiko bei geriatrischen
Patienten ist bedingt durch nachlassende Körperkräfte mit allgemeiner Unsicherheit
beim Laufen, Kreislaufprobleme, Sehschwäche, Medikamenteneinnahme,
Orientierungslosigkeit, besonders nachts u.a.m. Bei diesen Patienten,
die auf das tägliche
Tragen von Protektoren angewiesen sind und deren Allgemeinbefinden
zusätzlich
herabgesetzt ist, führen
nicht atmungsaktive und unbequeme Protektoren zu Hautreizungen oder
Hautentzündungen.
Zudem lassen sich die bekannten Protektoren nur sehr ungenügend nach
medizinischen oder klinischen Maßstäben reinigen bzw. desinfizieren.
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Es
besteht somit die Aufgabe, einen Sturz- und Körperschutzprotektor zu schaffen,
der optimale schlag- und stoßabsorbierende
Eigenschaften in Verbindung mit einem durch hinreichende Atmungsaktivität, hinreichend
gute anatomische Passfähigkeit und
Leichtigkeit bestimmten Tragekomfort aufweist. Der gesuchte Protektor
soll darüber
hinaus ein möglichst
breites Anwendungsgebiet, angefangen vom Sport- und Fitnessbereich, über Arbeits-
und Körperschutzbekleidung
bis hin zu medizinischen Verwendungsmöglichkeiten abdecken und die
jeweils damit verbundenen Erfordernisse erfüllen können. Weiterhin besteht die
Aufgabe, ein Verfahren zum einfachen, kostengünstigen und anatomisch korrekten Herstellen
eines derartigen Protektors anzugeben.
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Die
Aufgabe wird mit einem Sturz- und Körperschutzprotektor mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zum Herstellen eines Sturz-
und Körperschutzprotektors
nach den Merkmalen der Ansprüche
7 und 9 erfüllt.
Die jeweiligen Unteransprüche
enthalten zweckmäßige bzw.
vorteilhafte Ausführungsformen
bzw. Ausgestaltungen des Sturz- und Körperschutzprotektors bzw. der
Verfahren.
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Erfindungsgemäß ist der
Sturz- und Körperschutzprotektor
als ein anatomisch geformter Verbund aus einem stoß- und schlagabsorbierenden festen
atmungsaktiven Schaumstoff und/oder einem ein dilatantes Fluid enthaltenen
Füllkörper in
Verbindung mit einem mindestens auf der zum Körper weisenden Innenseite des
Verbundes aufgebrachten luftdurchlässigen und atmungsaktiven Abstandsgewirke
ausgebildet.
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Das
Abstandsgewirke bildet dabei eine elastische Schicht, die eine Luftzirkulation
zwischen dem Schaumstoff und der Körperoberfläche ermöglicht. Es nimmt die vom Körper abgegebene
Wärme und Feuchtigkeit
auf und leitet diese innerhalb der Innenseite des Verbundes nach
außen
ab. Stauwärme oder
Staunässe
werden somit verhindert. Zudem zeichnet sich das Abstandsgewirke
durch eine hohe Elastizität
aus und gleicht anatomische Unebenheiten oder kleinere Ungenauigkeiten
im Sitz oder der Passform zwischen dem Schaumstoff und dem jeweiligen
Körperteil
aus. Der Tragekomfort wird dadurch beträchtlich erhöht. Der Schaumstoff passt sich
durch seine hochelastische Form dem Körperteil zusätzlich an
und gewährleistet
eine leichte Gestaltung des Protektors. Der mit dem dilatanten Fluid
gefüllte
und mit dem Schaumstoff kombinierte Füllkörper und/oder aus dilatantem
Polymer bestehender Schaum wirkt innerhalb des Verbundes zusätzlich formgebend
und stoßdämpfend.
Dilatante Fluide sind viskoelastische Materialien, deren innere
molekulare Struktur sich unter der Einwirkung eines kurzzeitigen Schlages
oder Stoßes
so verändert,
dass die Viskosität
des Fluids um mehrere Größenordnungen
absteigt und danach wieder auf ihren Ausgangswert absinkt. Der Füllkörper ist
daher im normalen Zustand sehr flexibel, passt sich sehr gut und
mit hohem Tragekomfort dem jeweiligen Körperteil an und gewährleistet
außerdem
einen sehr guten Schutz vor Schlag- und Stoßeinwirkungen, der sich innerhalb von
Sekundenbruchteilen einstellt.
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Bei
einer zweckmäßigen Ausführungsform besteht
der Verbund aus einem bei einer ersten Formtemperatur thermisch
formbaren EVA-Schaum und einem bei einer zweiten Formtemperatur
formbaren Abstandsgewirke mit einer zwischen Schaumstoff und Abstandsgewirke
eingelagerten Ausgleichs- und Klebeschicht. Derartige sehr vorteilhafte
Verbunde konnten bislang aufgrund der unterschiedlichen Verformungstemperaturen
nicht realisiert werden. Sie vereinen die vorteilhaften Materialeigenschaften des
EVA-Schaumstoffes in einer sehr effektiven Weise mit den Trageeigenschaften
des Abstandsgewirkes.
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Weiterhin
weist der atmungsaktive Schaumstoff bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung
eine Reihe von über
dessen Oberfläche
verteilten Perforationen auf. Diese unterstützen und intensivieren die Luftzirkulation
zwischen dem Abstandsgewirke und der Außenseite des Verbundes.
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Der
das dilatante Fluid enthaltende Füllkörper ist bei einer zweckmäßigen Fortbildung
für eine besonders
gute anatomische Anpassung segmentartig in einer Reihe einzelner
Füllkammern
unterteilt. Dadurch kann der Füllkörper entlang
der Unterteilungen sehr leicht angewinkelt und in eine der jeweiligen Körperstelle
angepasst werden.
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Das
Abstandsgewirke kann mit dem Füllkörper auch über eine
lösbare
Verbindung, insbesondere eine Klettverbindung, verbunden sein. Dadurch werden
Abstandsgewirke und Füllkörper zu
getrennt austauschbaren Komponenten. Verbrauchte Füllkörper oder
Abstandsgewirke können
in diesem Fall getrennt ersetzt werden, ohne den gesamten Protektor bzw.
den Verbund verwerfen zu müssen.
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Alternativ
dazu ist natürlich
auch eine unlösbare
Klebverbindung zwischen Abstandsgewirke und Füllkörper möglich.
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Ein
vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Sturz- und Körperschutzprotektors
ist durch mindestens folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet.
Als erstes wird ein Verbund aus einem festen Schaumkörper mit
einer ersten Verformungstemperatur mit einem Abstandsgewirke mit
einer zweiten Verformungstemperatur durch ein Verkleben mit einem
Klebemedium hergestellt. Der Verbund wird anschließend bei
einer zwischen der ersten Verformungstemperatur und der zweiten
Verformungstemperatur liegenden dritten Temperatur temperiert. Anschließend wird
der Verbund auf eine Temperatur abgekühlt, die niedriger als die
beiden Verformungstemperaturen ist und der Verbund anschließend auf die
erforderliche endgültige
Protektorenform verformt.
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Durch
dieses Verfahren ist es erstmalig möglich, den Verbund aus Abstandsgewirke
und Schaumstoff thermisch zu formen, wobei das Problem der unterschiedlichen
Verformungstemperaturen, die eine derartige Kombination beider Komponenten
bislang verhinderte, gelöst
wird.
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Das
genannte Verfahren kann durch ein Einbringen von Perforationen in
den Schaumkörper
oder in den Verbund aus Schaumkörper
und Abstandsgewirke ergänzt
werden. Wie erwähnt
erhöht
sich dadurch die Atmungsaktivität
des Verbundes bzw. des fertigen Protektors.
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Bei
einem weiteren Verfahren wird ein dilatantes Fluid in einen Füllkörper eingefüllt und
der Füllkörper anschließend mit
einem Abstandsgewirke unlösbar
verbunden, insbesondere verklebt. Alternativ dazu kann der Füllkörper mit
einer ersten Hälfte
eines Klettverschlusses und das Abstandsgewirke mit einer zweiten
Hälfte
des Klettverschlusses unlösbar verbunden,
insbesondere verklebt, werden. Das Abstandsgewirke kann dann durch
ein Aneinanderfügen
des Klettverschlusses am Füllkörper lösbar befestigt
werden.
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Nach
dem Einfüllen
des dilatanten Fluids kann der Füllkörper in
einem zweckmäßigen zusätzlichen
Verfahrensschritt segmentartig in eine Reihe von Füllkammern
unterteilt werden. Wie erwähnt
bewirken die segmentartigen Unterteilungen eine verbesserte Anpassung
des Füllkörpers an
die anatomischen Formen des Körperteils.
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Das
segmentartige Unterteilen erfolgt vorzugsweise unter Anwendung eines
Kaltschweißverfahrens,
insbesondere durch eine Ultraschallverschweißung. Diese beeinflusst das
dilatante Fluid nicht negativ und ist vor allem bei Füllkörpern, die
aus Kunststoff ausgeführt
sind, sehr einfach anzuwenden.
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Der
erfindungsgemäße Sturz-
und Körperschutzprotektor
sowie die Verfahren zu dessen Herstellung sollen im folgenden näher beschrieben
werden. Zur Verdeutlichung dienen die beigefügten 1a bis 3b.
Es werden für
gleiche oder gleich wirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet.
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Es
zeigt:
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1a einen
schematischen Sturz- und Körperschutzprotektor
aus einem ersten, aus Schaumstoff und Abstandsgewirke bestehenden
Verbund in einer beispielhaften Ausführungsform,
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1b den
für die
Ausführungsform
aus 1a verwendeten Verbund aus Schaumstoff, Ausgleichs-
und Klebefläche
und Abstandsgewirke,
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2a einen
schematischen Sturz- und Körperschutzprotektor
aus einem zweiten, aus Schaumstoff, Füllkörper und Abstandsgewirke bestehenden Verbund
in einer beispielhaften zweiten Ausführungsform,
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2b den
für die
Ausführungsform
aus 2a verwendeten Verbund aus Schaumstoff, Füllkörper, Ausgleichs-
und Klebefläche
und Abstandsgewirke,
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3a einen
schematischen Sturz- und Körperschutzprotektor
in einer zweiten, aus Füllkörper und
Abstandsgewirke bestehenden dritten Ausführungsform,
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3b den
für die
Ausführungsform
aus 3a verwendeten Verbund aus Füllkörper, Ausgleichs- und Klebefläche und
Abstandsgewirke.
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1a zeigt
schematisch eine erste beispielhafte Ausführungsform eines Sturz- und
Körperschutzprotektors, 1b den
dazu gehörenden
Verbund. Der Protektor besteht aus einer Schaumstoffschicht 10 und
einem Abstandsgewirke 30, die über eine Klebe- und Ausgleichsschicht 40 miteinander unlösbar verbunden
sind. Zusätzlich
weist der Schaumstoff eine Reihe von Perforationen 50 auf,
die den Schaumstoff durchstoßen
und bis auf das Abstandsgewirke reichen. Für die Schaumstoffschicht wird
bevorzugt EVA-Schaum verwendet. Dieser zeichnet sich durch ein geringes
Volumengewicht, eine hohe Elastizität, gute Dämpfungseigenschaften und ein
hohes Rückstellvermögen aus.
Das Material ist waschbar und darüber hinaus bei Temperaturen zwischen
110 bis 130°C
thermisch formbar.
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Für das Abstandsgewirke
werden bevorzugt 3D-Textilien aus PES verwendet. Für eine optimale Druckstabilität und Atmungsaktivität wird für derartige
Textilien ein Polfadenwinkel von 45° empfohlen. Derartige Abstandsgewirke
sind hochelastisch und weisen auch nach langer Benutzungsdauer keinerlei Bruchstellen
auf. Sie können
zudem rutschfest mit textilen Bekleidungsstücken verbunden werden und sind
bei den für
Textilien üblichen
Temperaturen waschbar und auch für
medizinische Anwendungen bei höheren
Temperaturen desinfizierbar. Die im Bereich der Polfäden ausgebildete
Luftschicht bildet ein luftführendes
und atmungsaktives Mikroklima aus, das zu einem erheblich verbesserten
Tragekomfort führt.
So wird insbesondere Stauwärme
oder Staunässe
verhindert. Die von den oberen Hautschichten abgegebene Wärme und
Feuchtigkeit wird wirksam innerhalb des Luftraumes abtransportiert.
Durch den Einsatz synthetischer Faserstoffe weisen derartige Abstandsgewirke
eine hohe Lebensdauer und ein sehr unproblematisches Pflegeverhalten
auf.
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Die
Ausgleichs- und Klebeschicht 40 besteht zweckmäßigerweise
aus einem im festen Zustand elastischen, mindestens jedoch bei Temperaturen zwischen
50 bis 120°C
plastisch verformbaren Klebstoff. Die Ausgleichs- und Klebeschicht
muss nicht zwangsläufig
als eine geschlossene Fläche
ausgebildet sein. Es genügt,
wenn diese als ein punktförmiges
Kleberaster oder eine Anordnung im wesentlichen regelmäßiger Klebspuren
ausgebildet ist. Damit ist eine gute Atmungsaktivität des Produkts
gewährleistet.
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Die 2a und 2b zeigen
schematisch eine weitere Ausführungsform
des Sturz- und Körperschutzprotektors.
Dieser besteht aus dem bereits erwähnten EVA-Schaumstoff 10,
der über
die Ausgleichs- und Klebefläche 40 mit
dem Abstandsgewirke 30 verbunden ist. Zusätzlich dazu
sind bei dem hier dargestellten Beispiel eine Reihe von Füllkörpern 20 mindestens
abschnittsweise in den so gebildeten Verbund eingelagert. Diese
enthalten ein dilatantes Fluid, das im Ruhezustand viskoelastische oder
teilweise fließfähige Eigenschaften
aufweist und unter einer plötzlichen
Schlag- oder Stoßeinwirkung seine
Viskosität
aufgrund der inneren molekularen Struktur innerhalb weniger Sekundenbruchteile
stark erhöht
und sich verfestigt. Die Füllkörper 20 sind
bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem Folienbeutel,
ausgeführt.
Bedingt durch die Form des Füllkörpers kann
dieser die Formgebung des Protektors bestimmen oder diese unterstützen.
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Die 3a und 3b zeigen
schematisch eine dritte beispielhafte Ausführungsform des Sturz- und Körperschutzprotektors,
bei dem ein einziger Füllkörper 20 vorgesehen
ist, der auf seiner der Körperoberfläche zugewandten
Seite über
eine Ausgleichs- und Klebefläche 40 mit
dem Abstandsgewirke 30 verbunden ist. An der Stelle der
Ausgleichs- und Klebeschicht kann auch eine andere verbindenden
Schicht vorgesehen sein. So ist es beispiels weise auch möglich, den
Füllkörper mit
einer Seite eines Klettverschlusses zu bekleben und die andere Seite des
Klettverschlusses mit dem Abstandsgewirke zu verbinden.
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Bei
dem hier dargestellten Beispiel ist der Füllkörper 20 in eine Reihe
von Füllkammern 60 segmentartig
unterteilt. Diese Unterteilung bewirkt eine stark verbesserte Anpassungsfähigkeit
an anatomische Körperkonturen.
Die segmentartige Unterteilung wird zweckmäßigerweise durch ein Verschweißen der
Ober- und Unterseite des mit dem dilatanten Fluid vorher befüllten Füllkörpers hergestellt.
Um das dilatante Fluid nicht zu beschädigen, empfehlen sich hierzu
Kaltschweißverfahren,
insbesondere eine Ultraschallverschweißung des Füllkörpers. Diese kann beispielsweise
so ausgeführt
werden, indem ein als Ultraschalltransducer augebildeter, die segmentartige
Unterteilung als Prägeform
aufweisender Stempel auf den Füllkörper aufgedrückt wird
und dabei die Unterteilung in Form von Schweißnähten 61 in den Füllkörper einprägt.
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Für die Herstellung
des Verbundes aus dem erwähnten
EVA-Schaumstoff mit dem Abstandsgewirke bzw. der thermoplastischen
Formgebung des Protektors aus diesem Verbund müssen die unterschiedlichen
Verformungstemperaturen des Schaumstoffes und des Abstandsgewirkes
berücksichtigt
werden. Die Verformungstemperatur eines EVA-Schaumstoffes beträgt maximal
130°C und
ist damit weitaus geringer als diejenige des Abstandsgewirkes. Dessen
Verformungstemperatur beträgt 200–220°C. Zudem
benötigt
der EVA-Schaum eine etwa zehnfach längere Zeit, bevor dieser die
entsprechende Temperatur annimmt. Dieses Problem wird dadurch beseitigt,
indem zuerst ein flacher Verbund aus Schaumstoff und Abstandsgewirke
durch ein Verkleben erzeugt wird. Der Verbund wird anschließend für mehrere
Minuten temperiert. Im allgemeinen sollte diese Temperatur gleich
oder etwas größer als
die Verformungstemperatur des Schaumstoffes und niedriger als die
des Abstandsgewirkes sein. Die Länge
der Temperierzeit hängt
vorrangig von der Dicke bzw. der Fläche des Verbundes ab. Sie sollte mindestens
so lang sein, dass der Verbund eine einheitliche Temperatur angenommen
hat. Anschließend
wird der Verbund auf eine Temperatur abgekühlt, die unter der Verformungstemperatur
des EVA-Schaumstoffes liegt. Im allgemeinen sollte diese Temperatur
im Bereich von 70 bis 90°C
liegen. Der Verbund kann nun bei dieser Temperatur „kalt" verformt werden.
Es empfiehlt sich, vor dem Temperieren aus einer großen Verbundfläche eine
Reihe von Rohlingen für
den späteren
Protektor auszuschneiden oder zu stanzen und die nachfolgend entsprechend
temperierten Rohlinge einzeln zu verformen. Allerdings ist es auch
möglich,
in eine größere Verbundfläche eine
Reihe der geforderten Verformungen einzubringen und erst nach diesem
Schritt die Protektoren durch ein nachfolgendes Vereinzeln zu fertigen.
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Das
Einbringen der Perforationen erfolgt zweckmäßigerweise entweder vor dem
Verkleben des Schaumstoffs mit dem Abstandsgewirke oder unmittelbar
danach. Es ist auch möglich,
die Perforationen während
der Abkühlphase
nach der Temperierung in den Verbund einzubringen.
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Die
dargestellten Sturz- und Körperschutzprotektoren
sind hinreichend weich und leicht. Sie bieten eine insbesondere
für geriatrische
Patienten optimale Bewegungsfreiheit und Tragekomfort. Es ist jede
erforderliche anatomische Formgebung möglich. Die genannten Protektoren
können
im Falle eines Sturzes nicht brechen, sie sind außerdem auch nach
einem Schlag oder Stoß wieder
verwendbar. Der verbesserte Tragekomfort erlaubt zudem ein Tragen
der Protektoren über
einen durchgängigen
Zeitraum von 24 Stunden. Damit sind diese für geriatrische Patienten oder
Patienten mit einer Knochenbruchgefährdung infolge ostheoporosebedingter Knochenschäden besonders
geeignet.
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- 10
- Schaumstoffschicht
- 20
- Füllkörper mit
dilatantem Fluid
- 30
- Abstandsgewirke
- 40
- Klebe-
und Ausgleichsschicht
- 50
- Perforationen
- 60
- Füllkammern
- 61
- Schweißnähte