DE602004011395T2 - Gelenkstrukturen und module dafür - Google Patents

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    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47CCHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C23/00Spring mattresses with rigid frame or forming part of the bedstead, e.g. box springs; Divan bases; Slatted bed bases
    • A47C23/002Spring mattresses with rigid frame or forming part of the bedstead, e.g. box springs; Divan bases; Slatted bed bases with separate resilient support elements, e.g. elastomeric springs arranged in a two-dimensional matrix pattern

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft bewegliche Aufbauten und insbesondere Gelenkplattenaufbauten zur Verwendung in einer Vielfalt von Anwendungen. Insbesondere betrifft die Erfindung bewegliche Aufbauten, die mehrere miteinander verbundene Module umfassen, wobei jedes Modul fähig ist, sich in Bezug auf seinen Nachbarn zu drehen. Nach einem anderen Gesichtspunkt betrifft die Erfindung einen beweglichen Aufbau, der selektiv gesperrt und entsperrt werden kann.
  • Bewegliche Aufbauten sind in der Technik bekannt. US 4,484,778 offenbart einen Matrixaufbau, der eine Vielzahl von zwei unterschiedlich geformten Bestandteilen umfasst. Der erste Bestandteil, der in 2 und 6 jenes Dokuments gezeigt ist, weist einen Mittelabschnitt auf, der von mehreren kugelförmigen Vorsprüngen umgeben ist, die strahlenförmig vom mittleren Abschnitt wegführen. Der zweite Bestandteil, der in 4 und 7 jenes Dokuments gezeigt ist, weist einen mittleren Abschnitt mit einer entsprechenden Vielzahl von radial angeordneten Vertiefungen auf. Die kugelförmigen Vorsprünge setzen sich bei Verwendung derart in die Vertiefungen, dass ein flacher plattenartiger Aufbau hergestellt werden kann, bei dem die neutrale Achse des Gelenks aus dem kugelförmigen Vorsprung/der Vertiefung in der Ebene der Platte liegt und durch die Mitte von benachbarten Modulen verläuft. Die Form des kugelförmigen Vorsprungs und der Vertiefungen ist derart, dass es nicht möglich ist, die Dichte der Matrixplatte wesentlich zu verändern, während die Platte flach gehalten wird. Dies weist die Folge auf, dass es nicht möglich ist, die Platte glatt um komplexe Formen, zum Beispiel Verbundkurven, die sich gleichzeitig in zwei Richtungen krümmen, z. B. kugelförmige Flächen, zu formen. Wenn es nötig ist, eine Platte herzustellen, die ein kompliziertes Oberflächenprofil aufweist, ist es nötig, Module zu entfernen oder hinzuzufügen, um die Dichte der Platte an örtlich begrenzten Positionen zu verändern, um die richtige Form zu erzielen. Das Entfernen und Hinzufügen von Modulen ist zeitaufwändig und benötigt einen erfahrenen Techniker.
  • US 4,367,897 offenbart eine Matrix, die mehrere Module umfasst. Die Gestaltung bedeutet, dass die Fläche nicht merklich verändert werden kann, während die Platte flach ist.
  • US 4,688,853 offenbart eine regulierbare Matrixplatte, die ebenfalls zwei unterschiedliche Arten von Modulen aufweist. Das erste Modul stellt mehrere Arme bereit, die fähig sind, einen Zylinder von einer Richtung her zu erfassen, die senkrecht zur Längsachse dieses Zylinders verläuft. Das zweite Modul umfasst mehrere Zylinder, die in einem Ring um die Mitte des Moduls angeordnet sind. Bei Verwendung erfasst jeder Arm des ersten Moduls einen Zylinder eines benachbarten zweiten Moduls. Wie beim Aufbau von US '778 gestattet dieser Aufbau nicht, dass die Platte um komplexe Formen angepasst wird, da es nicht möglich ist, die Dichte der Platte zu verändern, während die Platte flach ist. Es ist erneut nötig, Module hinzuzufügen oder zu entfernen, wenn örtlich begrenzte Dichteänderungen benötigt werden.
  • GB 2,235,030 offenbart einen Plattenaufbau mit mehreren identisch geformten Modulen, die zu ihren unmittelbaren Nachbarn und von diesen weg gleiten können. Es ist keine Gelenkigkeit bereitgestellt, um ein Biegen der Platte aus der Ebene zu bieten, und tatsächlich wird ein derartiges Biegen, falls überhaupt, nur durch die inhärente Biegsamkeit des Materials, das zur Herstellung der Module verwendet wird, bereitgestellt. Dieses Merkmal macht es schwierig, die Matrix um komplizierte Formen anzupassen, da sich die Matrix nur durch eine elastische Verformung aus der Ebene biegen kann, was zu einer entsprechenden Rückstellkraft führt, die dazu neigt, die Platte flach zu machen, wenn die Anpassungskraft aufgehoben wird.
  • Jedes der obigen drei Dokumente offenbart auch das selektive Sperren und Entsperren des Plattenaufbaus. In allen drei Fällen wird dies durch Festziehen einer Schraube entweder am Modul oder an der Verbindung zwischen benachbarten Modulen erreicht. Daher ist es nötig, eine große Anzahl einzelner Schrauben festzuziehen, um eine Platte von völlig biegsam zu völlig starr umzuwandeln. Dies weist den Nachteil auf, dass ein erfahrener Techniker lange Zeit braucht, insbesondere, wenn man berücksichtigt, dass Plattenaufbauten hunderte oder sogar tausende einzelner Module enthalten können. Darüber hinaus ist es nötig, ein Mittel zu finden, um die Platte für einen langen Zeitraum in Position zu halten, während der Vorgang des Festziehens der Schrauben ausgeführt wird, was einen anderen Techniker oder eine komplizierte Klemmanordnung erfordern kann.
  • Die vorliegende Erfindung befasst sich den obigen und anderen Problemen, indem sie einen biegsamen Plattenaufbau bereitstellt, der mehrere miteinander verbundene Module umfasst, wobei die mehreren Module so miteinander verbunden sind, dass eine Veränderung der wirksamen Fläche der Platte gestattet wird, während die Platte flach bleibt, und dass eine Bewegung aus der Ebene gestattet wird; und der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fläche der Platte auf 80% oder weniger ihrer ursprünglichen Größe verringert werden kann, während sie flach bleibt, so dass die Platte sanft um komplexe Formen angepasst werden kann. Vorzugsweise sind die mehreren Module miteinander verbunden, so dass jedes Modul fähig ist, sich in Bezug auf ein benachbartes Modul, mit dem es verbunden ist, um eine erste und eine zweite Achse zu drehen, wobei die erste Achse parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft, und die zweite Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft.
  • Der Umstand, dass jedes Modul fähig ist, sich um eine Achse parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte und um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte zu drehen, gestattet, dass ein Plattenaufbau, der gewöhnlich flach ist, um eine Form angepasst wird, die sich in mehr als eine Richtung krümmt (z. B. eine kugelförmige Fläche oder eine andere Verbundkurve). Dies gestattet, dass ein Standardplattenaufbau hergestellt und in einer flachen Ausrichtung verkauft wird, und erlaubt dem Benutzer, ihn ohne die Notwendigkeit, Modulabschnitte zu entfernen oder zusätzliche Modulabschnitte hinzuzufügen, einfach an die gewünschte Form anzupassen.
  • Vorzugsweise kann sich ein Modul in Bezug auf seinen Nachbarn über zumindest den vollen Bereich von –10° bis +10° und insbesondere über den vollen Bereich von –20° bis +20°, aber vorzugsweise um zwischen nicht mehr als –60° und +60° oder insbesondere um zwischen nicht mehr als –30° und +30° um die Achse parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte drehen.
  • Vorzugsweise kann sich ein Modul in Bezug auf seinen Nachbarn über zumindest den vollen Bereich von –10° bis +10°, insbesondere über den vollen Bereich von –30° bis +30°, und noch besser über den vollen Bereich von –80° bis +80° um die Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte drehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Modul mehrere Knoten auf, und ist bei den Modulen an der Innenseite der Platte jeder seiner Knoten mit jeweiligen Knoten von anderen benachbarten Modulen verbunden. Bei den Modulen nahe der Außenseite der Platte müssen nicht alle ihre Knoten mit den Knoten von anderen Modulen verbunden sein. Es wurde herausgefunden, dass drei und nur drei Knoten pro Modul gut arbeiten, wie auch vier und nur vier Knoten. Doch ein einzelner Aufbau kann Kombinationen von Modulen umfassen, die unterschiedliche Anzahlen von Knoten aufweisen, und auf diese Weise können einige Module mit 2, 5 oder 6 Knoten benutzt werden.
  • Die Knoten befinden sich vorzugsweise am Ende von Armen, und die Arme der Module liegen vorzugsweise parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte. Die Knotenverbindungen zwischen benachbarten Gelenken sind vorzugsweise einzelne Gelenke wie etwa Kugel/Kugelhülsen-Gelenke, die, vorzugsweise gleichzeitig, eine Drehung rechtwinkelig zur Ebene der Platte und parallel zur Ebene der Platte gestatten.
  • Es wurde als vorteilhaft befunden, dass das einzelne Gelenk eine neutrale Achse aufweist (das heißt, dass das Gelenk in Bezug auf seine mögliche Drehung zentriert ist), die im Wesentlichen in 90° zur Ebene der flach ausgelegten Platte ausgerichtet ist. Dies ist jedoch nicht wesentlich, und die neutrale Achse kann im Wesentlichen parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte oder in einem anderen Winkel zur Ebene der Platte verlaufen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung werden Kopplungsbestandteile verwendet, um benachbarte Module miteinander zu verbinden. Ein Kopplungsbestandteil kann eine relative Drehung zwischen dem Modul und dem Kopplungsbestandteil um eine Achse parallel zur Ebene der Platte gestatten, und kann eine relative Drehung zwischen einem angrenzenden anderen Kopplungsbestandteil um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der Platte gestatten. In diesem Fall umfasst die Platte zwei unterschiedliche Arten von Gelenken, eines parallel zur Ebene der Platte und eines rechtwinkelig zur Ebene der Platte. Dies ist eine Alternative zur ersten Ausführungsform, bei der durch ein einzelnes Kugel/Kugelhülsen-Gelenk für alle Bewegungen gesorgt wird. Der Kopplungsbestandteil ist vorzugsweise ein gerader Bestandteil mit zwei Knoten.
  • In allen Ausführungsformen sind die Module vorzugsweise miteinander verbunden, um in der Ebene der Platte ein regelmäßiges Muster von geschlossenen Schleifen zu bilden. Die geschlossenen Schleifen können das Mittel zum Verändern der Dichte der Platte in einem örtlich begrenzten Bereich bereitstellen, da sich Module, die zum Umfang jeder Schleife beitragen, um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte drehen können, um die Schleife zu einem „Stern" oder einer anderen geschlossenen Form zu schließen.
  • Vorzugsweise kann die wirksame Dichte (und daher die Fläche, da die Masse bewahrt bleibt) der gesamten Platte oder eines Teils davon verändert werden, während die Platte flach bleibt. Dies ist jedoch nicht beschränkend, und die wirksame Fläche der gesamten Platte oder eines Teils davon kann auch verändert werden, während die Platte in irgendeine bestimmte Form verdreht ist. Es muss bemerkt werden, dass eine Erhöhung der örtlich begrenzten wirksamen Fläche im flachen Zustand zu einem Biegen der Platte aus dem flachen Zustand führt, während eine Verringerung der örtlich begrenzten wirksamen Fläche im gebogenen Zustand zu einer Abflachung der Platte aus einer gebogenen Position führt. Die Fähigkeit, die wirksame Fläche an örtlich begrenzten Positionen zu verändern, gestattet, dass sich die Platte auf eine ähnliche Weise wie ein gummiartiger Stoff über einen Gegenstand anpasst, weist aber nicht den Nachteil von Gummi auf, der elastisch verformt werden muss, wodurch eine unerwünschte Rückstellkraft verursacht wird. Die Platte nach der bevorzugten Ausführungsform kann verformt werden, um eine bestimmte Form anzunehmen, doch wird sie sich in einer Position eines statischen Gleichgewichts befinden (d. h., es wird keine Rückstellkräfte geben, die dazu neigen, die Platte in ihre ursprüngliche Form zurückzuführen).
  • In einer Ausführungsform ist zumindest eines der Module durch ein Gelenk mit mehreren Freiheitsgraden, das eine neutrale Achse aufweist, die im Wesentlichen in 90° zur Ebene der flach ausgelegten Platte ausgerichtet ist, mit einem anderen Modul verbunden.
  • Ebenso wie im Wesentlichen in 90° zur Ebene der flach ausgelegten Platte befindlich, ist das Kugel/Kugelhülsen-Gelenk vorzugsweise auch mit seiner neutralen Achse im Wesentlichen in 90° zur Ebene jedes Moduls ausgerichtet. Vorzugsweise sind alle Verbindungen in der Platte von der Art, bei der ihre neutralen Achsen im Wesentlichen in 90° zur Ebene der flach ausgelegten Platte und/oder des flach ausgelegten Moduls ausgerichtet sind.
  • Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst die Merkmale von Anspruch 1.
  • Eine andere Ausführungsform der Erfindung umfasst mehrere erste und zweite verbundene Bestandteile, wobei jeder erste Bestandteil durch ein Gelenk, das eine relative Drehung um eine Achse parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte gestattet, mit einem zweiten Bestandteil verbunden ist, und jeder zweite Bestandteil durch ein Gelenk, das eine relative Drehung um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte gestattet, mit einem benachbarten zweiten Bestandteil verbunden ist.
  • Dieser Aufbau gestattet, dass der Plattenaufbau an komplizierte Formen angepasst wird, ohne dass es nötig ist, einzelne Module hinzuzufügen oder zu entfernen. Er weist auch den Vorteil auf, dass er keine Kugel/Kugelhülsen-Gelenke benötigt. Alle Gelenke können unter Verwendung einfacher Drehzapfen geschaffen werden.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jedes der Module erste, zweite und dritte Arme auf, wobei jeder der Arme regelmäßig von den anderen beiden Armen beabstandet ist, wobei jeder Arm mit einem Arm eines benachbarten Moduls verbunden ist, so das jedes Modul der Platte fähig ist, sich in Bezug auf sein benachbartes Modul um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte zu drehen.
  • Um das Problem des beschwerlichen und komplizierten manuellen Festziehens jedes Moduls der Aufbauten des Stands der Technik anzusprechen, sorgt ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung dafür, das zumindest eine Verbindung zwischen zwei Modulen ein Sperrmaterial umfasst, das fähig ist, zumindest zwei Zustände anzunehmen, wobei die zumindest zwei Zustände einen ersten Zustand, der eine relative Bewegung der Bestandteile gestattet, und einen zweiten Zustand, der eine derartige Bewegung zumindest im Wesentlichen verhindert, beinhalten, wobei ein Übergang zwischen den beiden Zuständen durch die selektive Zuführung von Energie zum Sperrmaterial bewerkstelligt wird.
  • Die Verwendung eines Sperrmaterials, das fähig ist zumindest zwei Zustände anzunehmen, wobei ein Übergang (entweder von gesperrt zu entsperrt oder von entsperrt zu gesperrt) zwischen den beiden Zuständen durch die selektive Zuführung von Energie zum Sperrmaterial bewerkstelligt wird, gestattet, falls gewünscht, dass jede der Verbindungen zwischen benachbarten Modulen im gesamten Aufbau durch eine einzelne Beaufschlagung mit einer bestimmten Form von Energie selektiv gesperrt oder entsperrt wird. Zum Beispiel kann das Sperrmaterial ein Material sein, das bei einer Erhitzung schmilzt und/oder weich wird. In diesem Fall wird eine einfache Erhitzung des gesamten Aufbaus genügen, um den Übergang vom gesperrten zum entsperrten Zustand zu verursachen. Daraus folgt, dass der Aufbau durch ein einfaches Kühlen des Aufbaus in seiner Position gesperrt werden wird, obwohl es für die Erfindung nicht nötig ist, dass der Übergang umkehrbar ist.
  • Vorzugsweise ist der erste Zustand ein weicherer Zustand als der zweite Zustand, wobei der zweite Zustand zum Beispiel ein erstarrter Zustand ist. Die Beaufschlagung mit Energie könnte in der Form von Hitze, zum Beispiel durch direkte Leitung, Konvektion oder Strahlung, oder durch die Anwendung von Mikrowellen oder einer ähnlichen Energie, welche dazu gestaltet ist, die physikalischen Eigenschaften des Sperrmaterials, aber nicht von anderen Teilen des Moduls, anzuregen oder abzuwandeln, erfolgen. Anstelle der Veränderung des Materials oder dem Beginn zur Veränderung seiner Phase kann das selektive Sperren durch den Umstand bewerkstelligt werden, dass das Material einen bestimmten Wärmedehnungskoeffizienten aufweist. In diesem Fall wird das Erhitzen des Aufbaus verursachen, dass sich das Sperrmaterial ausdehnt, um eine relative Bewegung zu verhindern, die andernfalls zwischen benachbarten Modulen auftreten könnte. Die Ausdehnung kann durch Hitze oder durch jede beliebige andere Quelle von Energie, zum Beispiel durch Elektrizität in einem elektro-rheologischen Material oder einem piezoelektrischen Material, bereitgestellt werden.
  • Eine andere Möglichkeit ist, dass die bereitgestellte Energie eine Härtung verursacht, zum Beispiel ultraviolettes Licht, das eine chemische Zusammensetzung von einem nicht gebundenen Zustand zu einem gebundenen Zustand härten kann.
  • Ein anderer Mechanismus, der verwendet werden kann, ist die selektive Einbringung eines Fluiddrucks, zum Beispiel eines pneumatischen oder eines hydraulischen Drucks, welcher Druck das Sperrmaterial entweder mit Druck beaufschlagen oder seinen Druck herabsetzen kann, um eine Sperrfunktion bereitzustellen oder zu verhindern.
  • Für Kugel/Kugelhülsen-Ausführungsformen befindet sich das Sperrmaterial ideal im Bereich außerhalb der Kugel, aber innerhalb der Kugelhülse im Kugel/Kugelhülsen-Gelenk. Um die Sperrfähigkeit zu verbessern, kann entweder die Außenseite der Kugel oder die Innenseite der Kugelhülse im Wesentlichen flache Abschnitte aufweisen, so dass der relativen Drehung ein Widerstand geboten wird, wenn das Sperrmaterial nicht fähig ist, seine Form zu verändern. Um die Sperrfähigkeit noch weiter zu verbessern, können eine oder mehrere Rillen bereitgestellt sein, vorzugsweise in der Richtung, die von der Basis der Kugel zur Spitze der Kugel verläuft, um eine axiale Drehung um die neutrale Achse zu verhindern. Es ist nicht wesentlich, Rillen zu verwenden, jede beliebige Oberflächentopographie, die dazu dient, eine relative Drehung zu verhindern, wenn das Sperrmaterial erstarrt ist, wird ausreichend sein.
  • Die gleichen Überlegungen gelten, wenn das Gelenk ein Drehzapfen oder eine andere Art von Gelenk als ein Kugel/Kugelhülsen-Gelenk ist. Für ein Drehzapfengelenk kann sich das Sperrmaterial zwischen einem Schaftteil und einem ringförmigen Teil befinden, und können ferner ähnliche Flachstellen oder Rillenabschnitte verwendet werden, um eine relative Bewegung zu verhindern, sobald der Übergang zu einem gesperrten Zustand stattgefunden hat.
  • Thermoplastische, eutektische und hitzehärtbare Materialien sind alle als Ausführungsformen des Sperrmaterials geeignet, obwohl andere Materialien zumindest ebenso gut arbeiten können. Besonders Polymere sind gute Kandidaten, da sie leicht herzustellen sind und die gewünschten Qualitäten aufweisen.
  • Man wird verstehen, dass alle beliebigen der hierin beschriebenen Verfahren und Aufbauten zum selektiven Sperren mit jeder beliebigen der Ausführungsformen des beweglichen Aufbaus kombiniert werden können, so dass die hierin beschriebenen beweglichen Aufbauten selektiv gesperrt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich, wenn sie auf eine Wirbelsäulenbandage angewendet wird. Die Fähigkeit des beweglichen Aufbaus, sich um komplizierte Formen anzupassen, gestattet, dass eine Wirbelsäulenbandage geschaffen wird, die sich an die gewünschte Körperform anpasst, aber aus einem anfänglich flachen Materialstück hergestellt ist. Es ist nicht nötig, dass der orthopädisch-chirurgische Techniker Module entfernt oder hinzufügt, wenn die Bandage angelegt wird, und der Sperrmechanismus gestattet, dass die gesamte Bandage sehr schnell und in einem Vorgang gesperrt oder entsperrt wird. Als ein Beispiel für eine Bandagenanlegeprozedur kann der Plattenaufbau anfänglich Mikrowellen ausgesetzt werden, um ihn zu entsperren. Dies wird die Temperatur der Module selbst nicht unangemessen erhöhen, so dass die Platte, während sie locker ist, um den Körper des Patienten angepasst werden kann, um die gewünschte Stütze bereitzustellen. Das Sperrmaterial wird im Lauf der Zeit abkühlen, entweder natürlich oder mit Hilfe einer angewandten künstlichen Kühlung, so dass die Platte nur für ein kurzes Zeitausmaß in ihrer Position gehalten werden muss, bevor sie erneut gesperrt ist. Die vorliegende Erfindung verbessert daher das Schaffen und Anlegen der Bandage sowohl vom Gesichtspunkt des Patienten als auch von jenem der medizinischen Fachkraft deutlich.
  • Nun werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft beschrieben werden, wobei
  • 1A eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Platte von Modulen in einer ausgedehnten Gestaltung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 1B eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Platte von Modulen in einer zusammengezogenen Gestaltung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine Draufsicht auf eine Platte nach der ersten Ausführungsform in einer Gestaltung zeigt, in der der Plattenaufbau in seiner Ebene am stärksten ausgedehnt ist;
  • 3 eine alternative Draufsicht auf eine Platte nach der ersten Ausführungsform in einer Gestaltung zeigt, in der der Plattenaufbau in seiner Ebene am stärksten zusammengepresst ist;
  • 4 eine Draufsicht auf sechs Module der ersten Ausführungsform zeigt, die den bevorzugten sechseckigen Ringaufbau zeigen;
  • 5 die Module von 4 zeigt, die jedoch so gedreht sind, dass die Gesamtdichte erhöht ist und der Ringaufbau geschlossen ist;
  • 6 eine Querschnittansicht entlang der in 4 gezeigten Linie C-C zeigt, wenn die Module 120 und 130 in Bezug auf eine Achse in der Ebene der biegsamen Platte neutral angeordnet sind;
  • 7 eine Querschnittansicht zeigt, die jener von 6 ähnlich ist, wobei jedoch das Modul 120 um eine Achse gedreht wurde, die in der Ebene der biegsamen Platte liegt und senkrecht zur Seite verläuft;
  • 8 die biegsame Platte der ersten Ausführungsform um die Oberfläche eines Zylinders angepasst zeigt;
  • 9 die biegsame Platte der ersten Ausführungsform um die Oberfläche einer Halbkugel angepasst zeigt;
  • 10A und 10B zwei Gestaltungen von zwei Modulen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 11A und 11B jeweils sechs Module einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 12A und 12B zwei Gestaltungen von zwei Modulen einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 13 eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 14 eine perspektivische Ansicht von zwei Modulen einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 15A bis 15C eine Platte zeigen, die Module der sechsten Ausführungsform der Erfindung umfasst, während sie sich von ihrem geschlossenen Zustand zu ihrem offenen Zustand ausdehnt;
  • 16A bis 16C vier Module der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen und veranschaulichen, wie sich die Platte von ihrem geschlossenen Zustand zu ihrem offenen Zustand ausdehnt, um eine Ausdehnung von 200% bereitzustellen;
  • 17 eine neutrale Achse, die senkrecht zur Ebene der biegsamen Platte angeordnet ist, schematisch zeigt;
  • 18 eine neutrale Achse, die parallel zur Ebene der biegsamen Platte angeordnet ist, schematisch zeigt;
  • 19 eine siebente Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 20A bis 20F einen Plattenaufbau, der für jedes Modul nur vier Knoten verwendet, schematisch zeigt;
  • 21 eine Querschnittansicht durch eine Kugel nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 22 eine Querschnittansicht durch ein Modul, das zwei Kugelhülsen umfasst, wobei jede Kugelhülse eine Kugel enthält, nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 23 eine Querschnittansicht durch ein Modul, das zwei Kugelhülsen umfasst, wobei jede Kugelhülse eine Kugel enthält, nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 24 eine Querschnittansicht durch ein Modul, das zwei Kugelhülsen umfasst, wobei jede Kugelhülse eine Kugel enthält, nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 25 eine Querschnittansicht durch ein Modul, das zwei Kugelhülsen umfasst, wobei jede Kugelhülse eine Kugel enthält, nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 26 eine Querschnittansicht durch ein Modul, das zwei Kugelhülsen umfasst, wobei jede Kugelhülse eine Kugel enthält, nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 27 eine Querschnittansicht durch ein Modul, das zwei Kugelhülsen umfasst, wobei jede Kugelhülse eine Kugel enthält, nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
  • 28 eine biegsame Platte nach der vorliegenden Erfindung zeigt, die in die Form einer Wirbelsäulenbandage geformt wurde und mit einem Hautmaterial bedeckt ist.
  • 1a und 1B sind perspektivische Ansichten einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1A zeigt den Aufbau in einer flachen, ausgedehnten Form, und 1B zeigt den Aufbau in einer flachen, zusammengepressten Form. Wie ersichtlich ist, umfasst der Plattenaufbau 100 mehrere Module 102, wobei jedes Modul drei gleich beabstandete Arme 104 (d. h., in Abständen von 120° in der gleichen Ebene angeordnet) aufweist und am Ende jedes Arms eine Hälfte eines Gelenks 106 aus einer Kugel und einer Kugelhülse aufweist. Alle Module weisen die gleiche Form auf, und alle scheinen auf den ersten Block visuell identisch zu sein. Doch es gibt tatsächlich zwei unterschiedliche Arten von Modulen in der Platte; eine erste Art, die am Ende jedes Arms eine Kugelhälfte eines Kugel/Kugelhülsen-Gelenks 106 trägt, und eine zweite Art, die am Ende jedes Arms eine Kugelhülsenhälfte des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks 106 trägt. Dies ist jedoch nur zur Bequemlichkeit der Herstellung der Fall, und es ist für die Erfindung nicht wichtig, dass jedes Modul nur eine Art von Kugel/Kugelhülsen-Gelenkshälfte trägt.
  • Die Module der Platten sind vorzugsweise in einem regelmässigen Muster angeordnet, wie in der Draufsicht von 2 gezeigt ist (d. h., die Ebene der Platte liegt parallel zur Ebene der Seite). Wie ersichtlich ist, ist jeder Arm 104 jedes Moduls 102 mit einem Arm 104 eines benachbarten Moduls 102 verbunden. Da jedes Modul 102 drei Arme 104 aufweist, weist jedes Modul 102 gewöhnlich drei benachbarte Module auf. Wie in 1A und 2 gezeigt verläuft jeder Arm jedes Moduls parallel zum verbindenden Arm jedes benachbarten Moduls, und dies führt dazu, dass sich die biegsame Platte in ihrer am stärksten ausgedehnten Gestaltung befindet. In dieser Ausführungsform ist die Verbindung derart, dass die verbindenden Module nicht in der gleichen Ebene liegen, und sich jedes Modul in einer unterschiedlichen Ebene zu seinen drei nächsten Nachbarn befindet. Es gibt daher zwei getrennte Ebenen von Modulen. Dies ist vielleicht am besten in 1A und 1B ersichtlich. Die beiden Ebenen, die die beiden Sätze von Modulen enthalten, sind um die Länge der Verbindung 106 beabstandet, die in dieser Ausführungsform etwa 6 mm beträgt. Die Verbindungen sind vorzugsweise Kugel/Kugelhülsen-Gelenke mit ihrer neutralen Achse in einer Richtung senkrecht zur Seite (und somit auch senkrecht zu den beiden Ebenen von Modulen, während die Platte flach bleibt). Die „neutrale Achse" des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks ist als die Achse definiert, bei der die Kugel in der Kugelhülse zentriert ist. Daher ist die neutrale Achse die Mitte des gesamten Bewegungsbereichs für das Kugel/Kugelhülsen-Gelenk. Dies wird später unter Bezugnahme auf 14 und 15 ausführlicher beschrieben.
  • Die in 1A und 2 gezeigte Gestaltung zeigt die Platte in ihrer am stärksten „gedehnten" oder ausgedehnten Position. Mit anderen Worten ist diese Position diejenige, in der die Dichte der Platte am geringsten ist (dies kann visuell bestätigt werden, indem bemerkt wird, dass es in der Platte eine Anzahl von offenen sechseckigen „Ringen" gibt).
  • Bei Verwendung kann die Dichte der Platte, oder nur eines Teils davon, erhöht werden, während sie flach bleibt, indem einige der Kugel/Kugelhülsen-Gelenke um Achsen rechtwinkelig zur Ebene der Platte, das heißt, um ihre neutralen Achsen, gedreht werden. 1B und 3 zeigen das Ergebnis einer derartigen Drehung in dem Fall, in dem alle Module in Bezug auf ihre Nachbarn um (und nur um) eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der Platte gedreht werden. Wie ersichtlich ist, wird die gesamte Dichte der Platte stark erhöht (und daher die gesamte Fläche der Platte stark verringert). Die Geometrie der vorliegenden Ausführungsform ergibt eine derartige Verringerung der Fläche, dass die Fläche der Platte, wenn diese am stärksten zusammengepresst ist, etwa 70% der Fläche der gleichen Platte, wenn diese am stärksten ausgedehnt ist, beträgt.
  • 4 und 5 zeigen eine Nahansicht des Bereichs, der in 2 als „A" bzw. in 3 als „B" markiert ist. Diese Figuren dienen zur ausführlicheren Erklärung des Mechanismus der Dichteverringerung.
  • Ein einzelner „Ring" des Aufbaus ist in 4 gezeigt. Der „Ring" ist aufgrund des Umstands, dass er durch sechs Module begrenzt ist, die jeweils gleich beabstandete Arme aufweisen, tatsächlich sechseckig. Module, die mit 120 bezeichnet sind, befinden sich in einer anderen Ebene als Module, die mit 130 bezeichnet sind. Wie oben besprochen sind diese beiden Ebenen parallel, wenn die biegsame Platte flach ausgelegt ist. In der Anordnung, die in 4 gezeigt ist, befindet sich der Flächenschwerpunkt jedes Moduls so weit als möglich vom Flächenschwerpunkt eines jeden der anderen Module in der Platte entfernt. Kein Modul kann weiter von irgendeinem anderen Modul getrennt werden, und daraus folgt, dass sich die Platte an ihrem Punkt der geringsten Dichte befindet.
  • Wenn man die in 4 und 5 gezeigten Knotenverbindungspunkte a, b, c, d, e, f betrachtet, ist ersichtlich, dass die Zunahme der Dichte durch Bringen der Knotenverbindungspunkte b, d, f zur Mitte des „Rings" erreicht wird. Die Position der restlichen Knotenverbindungen a, c, e bleibt während dieser Bewegung verhältnismäßig statisch, wie in 5 gezeigt ist. Es wird daher ersichtlich sein, dass die Module fähig sind, sich so zu drehen, dass sie sich „schließen", um den Raum in der Mitte des Rings, der vorher nicht besetzt war, zu besetzen.
  • Die oben besprochene relative Drehung von angrenzenden Modulen um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte, um die Dichte der gesamten Platte oder eines Teils davon zu verringern, ist nur eine Bewegung, zu deren Ausführung diese Ausführungsform der biegsamen Platte fähig ist. Das Kugel/Kugelhülsen-Gelenk 106 dieser Ausführungsform ist auch fähig, eine relative Bewegung zwischen Modulen um jede beliebige Achse parallel zur Ebene der Platte zu gestatten.
  • 6 und 7 zeigen zwei Querschnittansichten des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks 106 entlang der in 4 gezeigten Linie C-C gesehen. Wie ersichtlich ist, befindet sich die Kugel 108 so in der Hülse 110, dass sie nicht durch senkrechtes Ziehen entweichen kann. Die Kugel kann sich um die neutrale Achse 150 des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks drehen (um die oben besprochene Drehung um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der Platte bereitzustellen), und die Kugel kann sich in der Kugelhülse auch um andere Achsen drehen.
  • In 6 befindet sich das Gelenk aus der Kugel und der Kugelhülse in seinem „neutralen" Zustand. Es ist ersichtlich, dass das Gelenk so gebildet ist, dass es ein gleiches Ausmaß der Drehung (in diesem Fall etwa 20°) um jede beliebige Achse parallel zur Ebene der Platte gestattet.
  • Man wird verstehen, dass die Kugel 108 nicht völlig kugelförmig ist, sondern teilweise abgeschnitten ist, um an ihrer Basis einen im Wesentlichen flachen Abschnitt 112 zu belassen. In der gleichen Weise ist die Kugelhülse 110 teilweise ausgefüllt, um an ihrer Basis einen im Wesentlichen flachen Abschnitt 114 zu belassen, obwohl sich diese Flachstelle 114 nicht so dicht an der Mitte 116 der Kugel befindet, wie die Flachstelle 112 der Kugel. Diese flachen Abschnitte 112/114 sind optional und müssen nicht bereitgestellt sein. Sie können jedoch dabei helfen, wenn der Aufbau gesperrt werden soll, wie später beschrieben werden wird. Der Ausdruck „Kugel/Kugelhülsen-Gelenk" soll wie in 6 und 7 veranschaulichte Kugelhülsen mit flachen Abschnitten wie auch herkömmliche Kugelhülsen, bei denen die eingreifenden Teile der Kugel und der Kugelhülse kugelförmig sind, und tatsächlich jede beliebige Kugelhülse, bei der ein Teil die Funktion der Kugel durchführt und ein anderer Teil die Funktion einer Kugelhülse durchführt, abdecken. In allen Ausführungsformen können alle beliebigen Gelenke mit mehrfachen (z. B. 2, 3 oder mehr) Freiheitsgra den verwendet werden, wobei das Kugel/Kugelhülsen-Gelenk ein Beispiel ist.
  • 7 zeigt die Position der Module, nachdem das Modul 120 in Bezug auf das Modul 130 um eine Achse senkrecht zur Seite (d. h., eine Achse parallel zur Ebene der Platte des biegsamen Aufbaus) gedreht wurde. Es ist ersichtlich, dass das Modul 120 fähig ist, sich um etwa 20° um diese Achse zu drehen. In der gleichen Weise ist eine Drehung in die andere Richtung um die gleiche Achse bis zu einem Höchstausmaß von etwa 20° möglich. Es wurde herausgefunden, dass dies angemessen ist, um eine Anpassung um komplexe Formen zu gestatten, ohne die mechanische Stärke des Gelenks zu beeinträchtigen.
  • Diese Bewegung um eine Achse parallel zur Ebene der Platte gestattet, dass die Platte um einfache Formen wie etwa Zylinder gebogen wird, wie in 8 gezeigt ist. In 8 wurde nur ein Freiheitsgrad des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks verwendet, um eine Anpassung um die Zylinderfläche zu erzielen, und eine Anpassung um einfache Formen wie etwa diese kann im Allgemeinen erzielt werden, indem sich die Module lediglich um eine Achse in der Ebene der Platte relativ zueinander drehen.
  • Die vorliegende Erfindung findet jedoch die höchste Brauchbarkeit, wenn sie zur Anpassung um komplizierte Formen, zum Beispiel die Körperform eines Patienten, der eine Wirbelsäulenbandage benötigt, verwendet wird. Falls gewünscht ist, die Platte um eine komplexe Form anzupassen, werden mehr Freiheitsgrade des Gelenks gleichzeitig verwendet, und insbesondere wird gleichzeitig mit der Drehung um eine Achse parallel zur Ebene der Platte eine Drehung rechtwinkelig zur Ebene der Platte durchgeführt.
  • 9 zeigt eine Platte nach der ersten Ausführungsform, die um die Fläche einer Halbkugel angepasst ist. Man wird verstehen, dass dies durch Pressen der anfänglich flachen Platte von 3 um die Halbkugel erreicht wurde. Bei diesem Pressen wird die Dichte der Platte in der Mitte der Platte (d. h., an der Oberseite von 9) örtlich verringert, während die Dichte nahe den Außenkanten der Platte (zur Unterseite von 9) hoch bleibt. Daher gibt 9 ein Beispiel für eine örtlich begrenzte Änderung der Dichte der Platte, die ihr eine Anpassung um eine komplexe Form gestattet hat.
  • Die Module dieser Ausführungsform sind vorzugsweise aus Spritzgusskunststoff hergestellt. Jedes beliebige geeignete Kunststoffmaterial kann verwendet werden, und es wurde herausgefunden, dass Polyamid (Nylon) und Polycarbonat eine angemessene Leistung erbringen.
  • Jedes Modul kann aus einem flachen dreiarmigen Kunststoffelement hergestellt werden, wie in 1 und 2 gezeigt ist. Die Dicke des Elements kann jeder beliebige geeignete Wert sein, z. B. 0,1 bis 5 mm, obwohl herausgefunden wurde, dass eine Dicke von ungefähr 2 mm einen guten Kompromiss zwischen der Stärke, der Leichtigkeit und der Anpassungsfähigkeit ergibt. Die Länge jedes Arms 104 von der Mitte des Moduls bis zum Drehzentrum des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks am Ende des Arms kann ebenfalls jeden beliebigen geeigneten Wert annehmen, z. B. 5 bis 50 mm. Es wurde herausgefunden, dass eine Armlänge von 8 mm dem Aufbau gestattet, sich um die meisten praktischen Formen zu bewegen. Wie in 1 und 2 gezeigt können die Arme entlang ihrer Länge eine konstante Breite aufweisen, und können sie an ihren Abschlussenden aus Sicherheitsgründen (zur Verhinderung scharfer Ecken), und um dem Aufbau zu gestatten, sich dichter zu schließen (wie in 3 gezeigt), abgerundet sein. Diese Breite kann jeden beliebigen geeigneten Wert annehmen, z. B. 2 bis 20 mm, und es wurde herausgefunden, dass 7 mm eine gute Leistung erbringen. Daher weist der in 1 gezeigte Aufbau vorteilhaft eine Moduldicke von 2 mm, eine Armbreite von 7 mm und eine Armlänge (d. h., der Abstand von der Mitte des Moduls zum Drehzentrum des Gelenks) von 8 mm auf. Die beiden „Schichten" von Modulen 120, 130 können (von der Mitte zur Mitte) um ein Ausmaß getrennt sein, das so gewählt ist, dass es die gesamte Dicke des Plattenaufbaus definiert, zum Beispiel wird eine Trennung von 8 mm eine gesamte Dicke von 10 mm ergeben, wenn 2 mm dicke Module verwendet werden. Wenn jedes der flachen Module 2 mm dick ist, kann eine Trennung der beiden Schichten von 8 mm erreicht werden, indem Kugel/Kugelhülsen-Gelenke gewählt werden, die eine längsgerichtete Länge (d. h., eine Länge in der Richtung der neutralen Achse) von 6 mm aufweisen. Die Kugeln des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks können jeden beliebigen geeigneten Durchmesser aufweisen, z. B. 1 bis 10 mm. Die in 1 gezeigten Kugeln weisen einen Durchmesser von 3 mm auf.
  • Jedes Modul 102 kann derart aus Kunststoff spritzgegossen werden, dass die Kugel- oder die Kugelhülsenhälfte des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks einstückig mit dem flachen Teil des Moduls ausgeführt ist. In diesem Fall können zwei Arten von Modulen hergestellt werden; ein erstes Modul mit drei Kugelhülsengelenken und ein zweites Modul mit drei Kugelgelenken. In diesem Fall (wie in 1 und 4 gezeigt ist) bildet das erste Modul 120 eine „Schicht" der Platte, und bildet das zweite Modul 130 die andere „Schicht" der Platte.
  • Alternativ können viele ähnliche Module gesondert aus den beiden Hälften der Kugel/der Kugelhülse gebildet werden, und kann die passende Kugel/Kugelhülsen-Gelenkhälfte an das flache Standard-Modulelement geklebt werden oder auf eine andere Weise daran gebunden werden.
  • 10A und 10B zeigen eine zweite Ausführungsform der Module 200, 220, wobei anstelle des Vorhandenseins eines einzelnen Kugel/Kugelhülsen-Gelenks für jeden Arm eines Moduls zwei derartige Kugel/Kugelhülsen-Gelenke bereitgestellt sind, indem ein doppelseitiges Kugelverbindungsstück 202, 222 verwendet wird und das Ende jedes Modularms mit einer verbindenden Kugelhülse 204, 224 versehen wird. Dies gestattet, dass alle Module 202 identisch hergestellt werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der Herstellung erhöht wird. Diese Ausführungsform wird auch theoretisch mehr Bewegung (d. h., größer als 20° in jeder Richtung) um Achsen parallel zur Ebene der Platte gestatten, ohne die mechanische Stärke zu beeinträchtigen. Der Mechanismus der Bewegung ist für praktische Zwecke im Wesentlichen wie für die erste Ausführungsform beschrieben.
  • In 10 sind zwei alternative Modulformen gezeigt. In 10A umfasst die Mitte des Moduls einen hohlen Ringaufbau. Dies maximiert die Stärke, während es das Gewicht verringert. 10B zeigt ein schlankeres Modul. Jede Art von Modul kann ausschließlich in einer einzelnen Platte verwendet werden, oder die verschiedenen Module können gemeinsam in der gleichen Platte verwendet werden. In beiden Fällen weisen die Module abgerundete und geglättete Kanten auf, um die Handhabung zu erleichtern.
  • In 11A und 11B ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Die Bewegung der Module der biegsamen Platte in dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen die gleiche wie die Bewegung der Module in der ersten und in der zweiten Ausführungsform. Doch bei dieser Ausführungsform gibt es zwei ziemlich deutlich unterschiedliche Module; ein erstes Modul 160 mit drei gleich beabstandeten Armen und einem am Ende jedes Arms befindlichen Kugelelement; und ein zweites Modul 170 von dreieckiger Ausbildung, das aus zwei parallelen Platten besteht, die in der Mitte (z. B. durch Schrauben oder Klebstoff) verbunden sind und die Kugeln des ersten Moduls 160 an den Ecken ergreifen. Das Ergreifen erfolgt derartig, dass eine relative Drehung zwischen den ersten und den zweiten Modulen sowohl um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der Platte als auch um eine Achse parallel zur Ebene der Platte gestattet wird. Aus 11 wird ersichtlich sein, dass sich das Modul 160 über etwa 180° um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der Platte in Bezug auf das Modul 170 bewegen kann. Der Durchmesser der Kugeln im Vergleich zur Dicke der Arme bestimmt das Ausmaß der Bewegung, die um Achsen parallel zur Ebene der Platte erzielbar ist. Vorzugsweise ist eine Drehung von zumindest 10° in jeder Richtung möglich, und vorzugsweise sind nicht mehr als 60° in jeder Richtung erlaubt, um die strukturelle Stärke der Arme, die nicht zu dünn sein sollte, zu bewahren. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass sie dank der festen dreieckigen Module 170 eine fortlaufende Fläche besser simuliert. Es wird auch ersichtlich sein, dass die „neutrale Achse" der Kugel/Kugelhülsen-Gelenke in der Ebene der flach ausgelegten biegsamen Platte liegt. Dies wird später ausführlicher besprochen.
  • 12A und 12B zeigen eine vierte Ausführungsform, die im Allgemeinen einen ähnlichen Aufbau wie jene von 11 aufweist. In dieser Ausführungsform weisen die beiden Module jedoch untereinander eine ähnliche Form auf, und weisen sie Arme auf, die dem in 11 gezeigte dreieckige Modul 170 näher entsprechen. Sowohl in dieser als auch in der dritten Ausführungsform liegt die neutrale Achse für jedes der Kugel/Kugelhülsen-Gelenke in der Ebene der Platte. Der Aufbau von 12B ist dem von 12A sehr ähnlich, außer dass die ersten Module von 12B an dem Punkt, an dem sie die Kugeln des zweiten Moduls ergreifen, Durchgangsöffnungen aufweisen.
  • 13 zeigt eine fünfte Ausführungsform. In dieser Ausführungsform weisen die beiden Module 180, 190 sehr unterschiedliche Formen auf. Das erste Modul 180 ist ring- oder donutförmig und weist drei kugelförmige Aussparungen auf, die gleichmäßig um seinen Umfang beabstandet sind. Das zweite Modul 190 ist gerade und weist an beiden Enden zwei im Allgemeinen kugelförmige Kugeln auf, so dass es hantelförmig ist. Die Kugel am Ende des zweiten Moduls 190 ist dazu geeignet, auf die in 13 gezeigte Weise in die kugelförmige Aussparung im ersten Modul 180 zu passen. Das Kugel/Kugelhülsen-Gelenk gestattet eine Bewegung um mehrere Freiheitsgrade, und daher sind alle Bewegungen der ersten bis vierten Ausführungsform möglich. Darüber hinaus sind aufgrund des Umstands, dass es doppelt so viele Kugel/Kugelhülsen-Gelenke wie in der ersten Ausführungsform gibt, zusätzliche Bewegungen verfügbar.
  • 14 zeigt zwei Module einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Jedes Modul weist vier Knoten auf, die sich an Armen befinden, welche sich in der Ebene der Platte senkrecht von einem länglichen „Rückgrat" erstrecken. Die Knoten erstreckt sich aus der Ebene der Platte. Die Knoten, die sich von Armen an einem Ende des Rückgrats erstrecken, erstrecken sich in die entgegengesetzte Richtung zu den Knoten der Arme am anderen Ende des Rückgrats. Das Modul ist daher im Wesentlichen I-förmig. Um die Ausdehnung in der Ebene bereitzustellen, ist der Abstand zwischen den Knoten an einem Ende des Rückgrats geringer als die Länge des Rückgrats minus der Breite eines der Arme. Dies gestattet, dass sich ein Modul in Bezug auf sein benachbartes Modul um 180 Grad in der Ebene dreht.
  • 15A und 16A zeigen einen Teil einer Platte, die die Module der sechsten Ausführungsform umfasst, in einer geschlossenen Anordnung. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Module mosaikartig angeordnet sind – das heißt, dass sie zusammenpassen und zwischen ihnen keine Lücken belassen. Daher zeigt die Platte von 15A eine im Wesentlichen flache Fläche, die keinerlei Lücken oder Löcher aufweist. 15B zeigt die Platte, wenn sie etwas in der Ebene ausgedehnt wurde. Jedes Modul hat sich in Bezug auf seinen Nachbarn um ungefähr 45 Grad gedreht. Als Ergebnis erscheinen in der Platte parallelogrammförmige „Löcher" – diese sind in 16B offensichtlicher.
  • 15C und 16C zeigen die Platte, wenn sich jedes Modul in Bezug auf seinen Nachbarn um 90 Grad gedreht hat. In dieser Position befindet sich die Platte in ihrem am stärksten ausgedehnten Zustand und ist die Platte doppelt so groß wie die Platte von 15A. An diesem Punkt sind die Löcher zwischen den Modulen im Wesentlichen rechteckig und weisen ihre größtmögliche Fläche auf. Eine fortgesetzte relative Drehung der Module wird dazu führen, dass sich die Platte in sich selbst schließt, um ihre geschlossene Stellung anzunehmen.
  • 16A und 16C zeigen einige bevorzugte Abmessungen für die Module der Platte in Millimetern.
  • Wie bei den anderen Ausführungsformen gestattet die sechste Ausführungsform ebenso wie eine Ausdehnung in der Ebene auch eine Bewegung aus der Ebene, so dass die Platte um nicht flache Formen angepasst werden kann. Um dies zu erreichen, werden an den Knoten Kugel/Kugelhülsen-Gelenke verwendet, die eine gewisse Drehung um Achsen in der Ebene der flach ausgelegten Platte gestatten. Die Kugel/Kugelhülsen-Gelenke sind vorzugsweise so angeordnet, dass ihre neutrale Achse senkrecht zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft. Wie bei den anderen Ausführungsformen können andere Gelenke als Kugel/Kugelhülsen-Gelenke verwendet werden, wobei das Ausmaß der Drehung in der Ebene und der Drehung aus der Ebene gemäß den gewünschten Qualitäten der Platte gewählt wird.
  • 17 und 18 veranschaulichen genauer, wie sich die Ausrichtung des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks in jeder der Ausführungsformen unterscheiden kann. In der ersten Ausführungsform verläuft die neutrale Achse senkrecht zur Ebene der Platte. Dies ist in 17 veranschaulicht. Wie in
  • 17 gezeigt befindet sich das Kugel/Kugelhülsen-Gelenk in seiner „neutralen" Position, so dass sich die Kugel in jeder bestimmten Richtung um ein gleiches Ausmaß in der Kugelhülse drehen kann. Man wird verstehen, dass die Kugel senkrecht in die Kugelhülse eingesetzt wurde, und es sollte klar sein, dass die neutrale Achse des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks in 17 daher senkrecht ist.
  • 18 zeigt eine alternative Gestaltung (zum Beispiel die der dritten, vierten und fünften Ausführungsform), wobei die Kugel waagerecht in die Kugelhülse eingesetzt wurde. Erneut ist die Kugel 108 in ihrer neutralen Position in Bezug auf die Kugelhülse 110 gezeigt. Man wird verstehen, dass die neutrale Achse für die Gestaltung von 18 in der Ebene der Platte liegt.
  • Es sollte bemerkt werden, dass die Ebene der Platte sowohl für 17 als auch 18 parallel zur Linie X-X und senkrecht zur Seite liegt.
  • 19 zeigt eine siebente Ausführungsform der Erfindung Anders als die erste bis sechste Ausführungsform verwendet diese Ausführungsform kein Kugel/Kugelhülsen-Gelenk, um die Module miteinander zu verbinden. Stattdessen werden zwei gesonderte Drehzapfengelenke verwendet. Ein erstes Drehzapfengelenk 304 soll die nötige Bewegung um eine Achse parallel zur Ebene der Platte bereitstellen, und ein zweites Drehzapfengelenk 306 soll die nötige Bewegung um eine Achse rechtwinkelig zur Ebene der Platte bereitstellen.
  • Ein erstes Modul 300 der Platte weist wie in 19 gezeigt drei gleich beabstandete Arme auf. Mit jedem Arm ist ein Kopplungsbestandteil 302 verbunden, der im Allgemeinen gerade ist und an jedem Ende zueinander rechtwinkelige Drehzapfengelenke aufweist. Die Drehzapfenverbindung 304 zwischen dem Modul 300 und dem Kopplungsbestandteil 302 ist derart, dass eine relative Bewegung um eine Achse, die parallel zur Ebene der Platte verläuft und sowohl der Ebene des Moduls 300 als auch jener des Kopplungsbestandteils 302 gemein ist, gestattet wird. Eine Bewegung um diesen Drehzapfen 304 gestattet, dass die Platte um Gegenstände gebogen wird. Der Kopplungsbestandteil 302 ist über die Drehzapfenverbindung 306 durch eine Achse, die senkrecht zur Ebene der Platte verläuft, mit einem anderen Kopplungsbestandteil 302 verbunden. Eine relative Bewegung um diese Achse gestattet, dass die Dichte der Platte reguliert wird. Wie man aus 19 verstehen wird, ist jedes Modul 300 mit drei gesonderten Kopplungsbestandteilen 302 verbunden, und ist jeder Kopplungsbestandteil 302 an einem Ende mit einem Modul 300 und am anderen Ende mit einem anderen Kopplungsbestandteil 302 verbunden. Die Module sind miteinander im gleichen sich wiederholenden Muster, wie es oben für die erste bis sechste Ausführungsform beschrieben wurde, verbunden, um den im Allgemeinen sechseckigen „Ring"aufbau zu schaffen. Dies kann man sich bildlich vorstellen, indem man bemerkt, dass das Modul 300, das über Drehzapfen 304 mit drei Kopplungsbestandteilen 302 verbunden ist, auf die gleiche Weise wie ein einzelnes Modul 102 der ersten Ausführungsform wirkt. Das heißt, ein derartiges Modul 300 kann sich in Bezug auf andere Module 300 sowohl um Achsen rechtwinkelig als auch Achsen parallel zur Ebene der biegsamen Platte bewegen.
  • Vorzugsweise weist der Kopplungsbestandteil 302 wie in 19 gezeigt ein Joch auf, das unter Verwendung eines Spannstifts zur Schaffung einer Drehzapfenverbindung 304 mit einem Arm eines Moduls 300 verbunden ist. Das andere Ende des Kopplungsbestandteils 302 ist vorzugsweise unter Verwendung eines Splints zur Schaffung einer Drehzapfenverbindung 306 mit einem gleichartigen Kopplungsbestandteil 302 verbunden.
  • Wie bei den anderen Ausführungsformen können die Module abhängig von der Anwendung, für die sie verwendet werden, jede beliebige passende Größe annehmen. Die Kopplungsbestandteile 302 können zwischen der rechtwinkeligen Achse eine Länge von 5 bis 50 mm, zum Beispiel 18 mm, aufweisen, und können eine Dicke von 1 bis 30 mm, zum Beispiel 10 mm, aufweisen. Wie in 19 gezeigt muss die Breite nicht konstant sein, obwohl sie vorzugsweise im Bereich von 3 bis 50 mm liegt und vorzugsweise geringer als 25 mm ist. Das Modul 300 kann ähnliche Abmessungen wie bei der ersten Ausführungsform aufweisen, außer dass es im Allgemeinen viel dicker sein wird müssen, um durch seine Dicke den Drehzapfen 304 unterzubringen. Um eine gleichmäßige Plattendicke sicherzustellen, kann das Modul 300 die gleiche Dicke wie der Kopplungsbestandteil 302 aufweisen, zum Beispiel 10 mm. Das Modul 300 weist vorzugsweise eine Armlänge von 8 mm und eine Armbreite von 5 mm auf.
  • Der sechseckige „Ring"aufbau ist ein Ergebnis der Verwendung von Modulen mit drei gleich beabstandeten Armen. Wenn Module mit anderen Anzahlen von Armen verwendet werden, wird der Ring eine andere Form aufweisen. Zum Beispiel zeigt 20 den Mechanismus der Dichteveränderung in der Ebene der Platte, wenn jedes Modul 350 vier Knoten 360 aufweist, schematisch. In diesem Fall ist der „Ring" quadratisch. Für andere Anzahlen von Knoten und Formen des Moduls wird der „Ring" anders geformt sein. Dennoch wird der „Ring" als eine Fläche gekennzeichnet sein, die frei von jeglichen Modulen ist.
  • 20A zeigt eine Gestaltung, bei der alle der Module 350 um das Höchstausmaß von ihren Nachbarn beabstandet sind. Dies die die Gestaltung mit der geringsten Dichte und der größten Fläche. 20B bis 20D zeigen Stufen in der relativen Bewegung der Module vom am stärksten ausgedehnten Zustand der Platte zum am stärksten geschlossenen Zustand der Platte, der in 20E gezeigt ist. Es wird ersichtlich sein, dass die ausgedehnte Platte etwa die doppelte Fläche der nicht ausgedehnten Platte aufweist. 20F zeigt einen größeren Plattenteil zwischen dem ausgedehnten und dem nicht ausgedehnten Modus.
  • Nun wird ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, bei dem ein bewegliches Merkmal selektiv gesperrt und entsperrt werden kann. Im Allgemeinen umfasst dieser Gesichtspunkt der Erfindung die Verwendung eines „Sperrmaterials", das heißt, eines Materials, das sich bei der Beaufschlagung mit oder der Beseitigung von externer Energie auf irgendeine Weise verändern kann. Diese Veränderung kann zum Beispiel in der Form einer Phasenänderung, einer chemischen Veränderung oder einer Größenveränderung sein. Das Sperrmaterial befindet sich vorzugsweise direkt neben bestimmten Teilen der Gelenke eines Aufbaus, um zu beeinflussen, ob eine Bewegung im Gelenk leicht möglich ist, oder nicht.
  • Die folgenden Beispiele betreffen ein Kugel/Kugelhülsen-Gelenk, obwohl man verstehen wird, dass die Idee auf jede beliebige Art von Gelenk, zum Beispiel Drehzapfengelenke, erweitert werden kann. Im Besonderen kann der Sperrgesichtspunkt der Erfindung die Sperrsysteme, die in den oben besprochenen Dokumenten des Stands der Technik (z. B. US 4,484,778 ) gezeigt sind, ersetzen.
  • 6 zeigt eine Querschnittansicht eines Kugel/Kugelhülsen-Gelenks. Wie bereits beschrieben wurde, weist die Kugel einen flachen Abschnitt 112 auf, und weist die Kugelhülse einen flachen Abschnitt 114 auf, so dass zwischen dem Ende der Kugel und dem Boden der Kugelhülse ein Raum vorhanden ist. Wenn sich die Kugel von der Position in 6 in die Position in 7 dreht, ändert sich die Form dieses Raums. In diesem Raum kann ein Sperrmaterial 400 bereitgestellt werden, und wird dazu dienen, die in 6 und 7 gezeigte Drehung zu verhindern, wenn verursacht wird, dass es zu einer beliebigen bestimmten Zeit fest ist. Wenn jedoch verursacht wird, dass das Sperrmaterial fluid ist, wird die Drehung erneut möglich sein.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Sperrmaterials ist ein thermoplastisches Polymer. Ein derartiges Material kann so eingerichtet werden, dass es bei Raumtemperatur „weich" und daher praktisch fluid, aber bei einer niedrigeren Temperatur „erstarrt und daher praktisch fest ist. Die Gelenke können dann durch einfaches Verringern ihrer Temperatur gesperrt werden. Alternativ kann das thermoplastische Polymer so eingerichtet werden, dass es bei Raumtemperatur praktisch fest, aber bei einer höheren Temperatur praktisch fluid ist, in welchem Fall die Gelenke durch Erhöhen der Temperatur (d. h., Erhitzen der Gelenke oder des gesamten Aufbaus) entsperrt werden können. Es ist nicht nötig, dass das thermoplastische Polymer eine Phasenänderung im strengen Sinn des Wortes erfährt – was nötig ist, ist, dass die Viskosität des Sperrmaterials bis zu einem ausreichenden Grad verändert wird, dass die Bewegung im „entsperrten" Zustand leicht möglich ist und im „gesperrten" Zustand leicht unmöglich ist. Daher ist es die relative Viskosität zwischen dem gesperrten und dem entsperrten Zustand, die bedeutender ist, ob nun eine Phasenänderung stattgefunden hat, oder nicht.
  • Als eine Alternative, oder zusätzlich zu einem „Pfropfen" aus einem Sperrmaterial zwischen dem Boden der Kugelhülse und dem Ende der Kugel kann ein Sperrmaterial 400 als eine dünne Beschichtung um die Kugel und im Inneren der Kugelhülse aufgebracht werden. Um die nötige Sperrfunktion bereitzustellen, können um die Kugel 108 Rillen 402 angeordnet werden und um die Kugelhülse 110 Rillen 404 angeordnet werden, wie in 21 gezeigt ist, um eine Bewegung des Gelenks zu hemmen oder zu verhindern, sobald das Sperrmaterial nicht länger ausreichend fluid ist. Die Rillen sind so angeordnet, dass sie mit einer Ebene senkrecht zur neutralen Achse des Gelenks ausgerichtet sind.
  • Zusätzliche oder alternative Rillen können jedoch mit Ebenen parallel zur neutralen Achse ausgerichtet sein, um eine Bewegung des Gelenks um die neutrale Achse zu hemmen oder zu verhindern. Die Form der Rillen ist nicht besonders wichtig. 21 zeigt Rillen mit rundem Profil an der Oberseite und Rillen mit dreieckigem Profil an der Unterseite. Natürlich werden die Rillen in einer praktischen Ausführungsform um die Kugel und die Kugelhülse herum das gleiche Profil aufweisen. Jedes beliebige topographische Merkmal kann verwendet werden, um die Sperrfunktion zu erzielen, und Rillen sollen nicht als beschränkend betrachtet werden. Zum Beispiel können Zapfen, Vertiefungen, Borsten und Oberflächenrauheiten verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 6 kann in der Kugelhülse eine Zapfenform, die eine zylinderförmige Vertiefung umfasst, parallel zur neutralen Achse 150 gebildet werden. Diese Zapfenform kann entweder in der in 6 gezeigten Kugelhülse mit einem flachen Ende oder in einer innen kugelförmigen Kugelhülse verwendet werden. Diese Zapfenaussparung ist mit dem Sperrmaterial 400 gefüllt und wird dazu dienen, die Verhinderung der Drehung um alle anderen Achsen als die neutrale Achse 150 zu verstärken. Um eine Drehung um die neutrale Achse zu verhindern, können Rillen, die mit Ebenen parallel zu dieser Achse ausgerichtet sind, um die Kugel angeordnet werden, wie oben beschrieben ist. Die Zapfenvertiefung kann sich alternativ anstelle in der Kugelhülse in der Kugel befinden und muss nicht mit der neutralen Achse ausgerichtet sein. Zum Beispiel kann sie versetzt oder mit irgendeiner anderen Achse ausgerichtet sein.
  • Das Material, das entweder die Kugel oder die Kugelhülse definiert, könnte das Sperrmaterial 400 sein. Zum Beispiel könnte die gesamte Kugel 108 aus einem thermoplastischen Material hergestellt sein, dass bei hohen Temperaturen fluid wird. In diesem Zustand kann sich der Aufbau bewegen, und die Form der Kugel/Kugelhülse kann so eingerichtet werden, dass eine Bewegung nicht möglich ist, sobald die Temperatur verringert ist.
  • Dieses Sperrkonzept kann auch auf andere Gelenke wie etwa Drehzapfengelenke angewendet werden. Wie bei den Kontaktflächen des obigen Kugel/Kugelhülsen-Gelenks können die Kontaktflächen des Drehzapfens oder eines anderen Gelenks zylinderförmige oder vielflächige Rillen aufweisen, die darin vertieft sind. Alternativ oder zusätzlich können flache Abschnitte beinhaltet sein, so dass das Sperrmaterial fähig sein muss, seine Form zu verändern, bevor eine relative Bewegung stattfinden kann.
  • Alle, einige, oder nur eines der Gelenke in einem Aufbau können durch selektives Zuführen der Energie zu allen, einigen, bzw. nur einem der Gelenke gesperrt oder entsperrt werden. Es wird gewöhnlich eine einfache Angelegenheit sein, Energie zur gleichen Zeit zu allen Gelenken eines Aufbaus zuzuführen, was das Entsperren/Sperren sehr schnell und einfach macht.
  • Das obige Beispiel schlägt die Verwendung von Hitze vor, um das Sperrmaterial zu erhitzen und fluid zu machen. Diese Hitze kann durch jedes beliebige bekannte Mittel einschließlich Heißwasserbädern, Heißluftpistolen und Öfen bereitgestellt werden. Ferner kann die Hitze durch die Einwirkung von Mikrowellen bereitgestellt werden, und diese Option ist für Fälle, in denen es nicht erwünscht oder nötig ist, den tatsächliche Aufbau der biegsamen Matrix zu erhitzen, besonders attraktiv. Das Sperrmaterial kann aus einem mikrowellenempfindlichen Material hergestellt werden (zum Beispiel durch Dotieren eines thermoplastischen Polymers mit Kohlenstoff), so dass das Sperrmaterial gegenüber einer Erhitzung viel empfindlicher als der umgebende Aufbau ist, wenn eine Beaufschlagung mit Mikrowellen erfolgt.
  • Einige alternative Sperrmechanismen sind in 22 bis 27 schematisch gezeigt. Obwohl diese Figuren Kugel/Kugelhülsen-Gelenke zeigen, soll bitte beachtet werden, dass der Sperrmechanismus auf jede beliebige Art von Verbindung zwischen Modulen angewendet werden kann. Ferner können die Konzepte auf einzelne Gelenke oder mehrere Gelenke (z. B. wie gezeigt zwei Gelenke) angewendet werden.
  • 22 zeigt ein Beispiel einer thermomechanisch induzierten Formveränderung. In diesem Beispiel ist die Kugel 108 aus einem Material mit einem niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten hergestellt, weist das Sperrmaterial 400 einen hohen Wärmedehnungskoeffizienten auf, und weist die Kugelhülse 110 einen mittleren Wärmedehnungskoeffizienten auf. Wenn eine Beaufschlagung mit Hitze erfolgt, wird sich das Sperrmaterial am meisten ausdehnen, wird sich die Kugel am geringsten ausdehnen, und wird sich die Kugelhülse um ein Ausmaß zwischen diesen beiden ausdehnen. Daher wird als Ergebnis dieser Ausdehnung eine Kraft zwischen der Kugel und der Kugelhülse geschaffen werden, die dazu neigt, die Reibung sowohl zwischen dem Sperrmaterial und der Kugelhülse als auch zwischen dem Sperrmaterial und der Kugel zu erhöhen. Dies wiederum dient dazu, eine praktische Drehung der Kugel in der Kugelhülse zu verhindern. Wie in 22 gezeigt kann die nötige Hitze durch ein Element bereitgestellt werden, das durch das Sperrmaterial läuft und durch einen Draht durch den gesamten Aufbau bestromt wird.
  • 23 zeigt ein Beispiel einer elektromechanisch induzierten Formveränderung. In diesem Fall wird ein piezoelektrisches oder anderes elektroreaktives Materials als Sperrmaterial 400 verwendet. Im entspannten Zustand weisen sowohl die Kugel 108 als auch das Sperrmaterial ineinandergreifende Rillen oder Riffelungen auf, so dass eine relative Drehung verhindert wird. Bei der Bereitstellung eines elektrischen Stroms kann das piezoelektrische Sperrmaterial dazu gebracht werden, sich auf eine solche Weise zu bewegen, dass die Rillen oder Riffelungen gelöst werden und es für die Kugel 108 möglich wird, sich in der Kugelhülse 110 zu bewegen.
  • 24 zeigt die Verwendung eines elektro- oder magneto-rheologischen Fluids 420 in der Kugelhülse 110, das ein Paddel an einem Stab festklemmen kann und seine Bewegung durch ein Fluid im Modul hemmen oder verhindern kann. Wie in 24 ersichtlich ist jede der Kugeln 108 mit zumindest einem (zwei in 24) Paddel 410 versehen. Wenn sich das elektro-rheologische Fluid 420 in seinem fluiden Zustand befindet (der gewöhnlich sein Ruhezustand ist), können sich die Kugeln drehen, da sich die Paddel 410 (wenn auch mit einem praktisch unbedeutenden Widerstand) durch das Fluid 420 bewegen können. Wenn ein elektrischer Strom an das elektro-rheologische Fluid 420 angelegt wird, „erstarrt" es gewissermaßen, und ist es den Paddeln 410 nicht länger praktisch möglich, sich zu bewegen, wodurch die Kugeln 108 an ihrer Stelle festgeklemmt werden und der Aufbau gesperrt wird.
  • 25 zeigt ein Beispiel einer chemisch-mechanischen Sperrung. In diesem Fall wird zwischen der Kugel 108 und der Kugelhülse 110 ein klebendes vernetzendes Sperrmaterial 402 verwendet. Das Sperrmaterial weist vorzugsweise umkehrbare klebende Bindungen auf und kann wie in 25 gezeigt in Verbindung mit einem piezoelektrischen Material 404 verwendet werden. Das piezoelektrische Material 404 kann dazu eingerichtet sein, mit einer Frequenz zu schwingen, die ausreicht, um die Moleküle des Klebstoffs 402 anzuregen und dadurch ihre Temperatur zu erhöhen und ein Härten des Klebstoffs 402 zu verursachen. Die Wirkung kann abhängig von den verwendeten Materialien zeitweilig oder dauerhaft sein.
  • 26 zeigt ein Beispiel einer pneumatisch-mechanischen Sperrung. Wie in 26 gezeigt besteht die Kugel 108 aus einem porösen Material, das einen ziemlich hohen Widerstand gegenüber einem Fluidfluss aufweist. Die Beaufschlagung der Kugel 108 mit Druckluft wird daher dazu dienen, die Kugel auszudehnen, wodurch ein reibender Sitz der Kugel 108 in der Kugelhülse 110 geschaffen wird. Dieser neigt dazu, die Kugel an ihrer Stelle zu sperren. Die Luft kann aus der Kugel abgesaugt werden, oder ihr Auslaufen gestattet werden, um die Kugel zusammenzuziehen und erneut eine Bewegung zu gestatten. Alternativ kann die Kugel mit einer Presspassung in der Kugelhülse hergestellt werden und Luft abgesaugt werden, um eine Bewegung zu gestatten.
  • 27 zeigt ein Beispiel einer hydraulisch-mechanischen Sperrung. In diesem Fall ist das Kugelhülsenmaterial 110 porös hergestellt und wird verursacht, dass es sich durch die Bereitstellung einer druckbeaufschlagten Flüssigkeit ausdehnt. Wie in 27 gezeigt dient eine derartige Ausdehnung dazu, die Kugelhülse 110 gegen die Kugel 108 zu klemmen, um eine Bewegung zu sperren.
  • Eine Alternative zur Ausführungsform von 24 ist, in der Kugelhülse 110 ein thixotropes oder rheopexes Fluid zu verwenden. Wenn ein thixotropes Fluid verwendet wird, wird das Fluid unter einer geringen Scherbeanspruchung viskoser (gesperrt) sein, und unter einer höheren Scherbeanspruchung weniger viskos (entsperrt) sein. Dadurch wird der Aufbau als gesperrt erscheinen, wenn darauf geringe Kräfte ausgeübt werden, aber unter hohen Kräften als entsperrt erscheinen. Dies ist für Aufbauten nützlich, die dazu gestaltet sind, unter bestimmten Kräften zu brechen.
  • Ein rheopexes Fluid führt die entgegengesetzte Funktion durch, indem es unter einer hohen Scherbeanspruchung viskoser (gesperrt) sein wird, und unter einer geringen Scherbeanspruchung weniger viskos (entsperrt) sein wird. Dies stellt einen besonders vielversprechenden stoßfesten Aufbau bereit, da der Aufbau gegenüber hohen Kräften beständiger ist, als gegenüber niedrigen Kräften. Daher kann ein Aufbau bereitgestellt werden, der unter normaler Verwendung biegsam ist, aber sich bei einem Stoß versteift.
  • Für alle Ausführungsformen der Sperrung kann je nach den Umständen Umkehrbarkeit bereitgestellt sein, oder nicht. Für einige Anwendungen kann es lediglich nötig sein, den Aufbau ein Mal zu sperren oder zu entsperren, und in diesem Fall ist die Umkehrbarkeit der Sperrung keine Vorbedingung. Doch viele der obigen Ausführungsformen gestatten, dass umkehrbare Aufbauten bereitgestellt werden, wodurch der Aufbau wiederverwendbar gemacht wird. Umkehrbarkeit wird bereitgestellt, indem dafür gesorgt wird, dass das Sperrmaterial fähig ist, sich mehrere Male zwischen den Zustanden (fest/fluid, ausgedehnt/zusammengepresst, klebrig/nicht klebrig usw.) hin und her zu verändern.
  • Eine Kombination von umkehrbaren und nicht umkehrbaren Sperrmechanismen kann im gleichen Aufbau verwendet werden. Somit kann ein UV-härtbarer Klebstoff zusammen mit einem der umkehrbaren Sperrmaterialien (z. B. einem thermoplastischen Polymer) auf die Grenzfläche zwischen der Kugel und der Kugelhülse aufgebracht werden. Der sich ergebende Aufbau kann erhitzt werden, um das thermoplastische Sperrmaterial zu verflüssigen und die Gelenke beweglich zu machen, so dass der Aufbau in Position geformt werden kann. Der Aufbau kann dann etwas abgekühlt werden, um den Aufbau im Wesentlichen fest zu machen, aber nach wie vor eine gewisse Bewegung zu gestatten, wenn auch mit einem Reibungswiderstand. Dann kann schließlich, um den Aufbau an seine Stelle zu sperren, sobald Feinänderungen vorgenommen wurden, ein UV-Licht eingeschaltet werden, um den Klebstoff zu härten und den Aufbau dauerhaft zu sperren. Dies weist den Vorteil auf, dass weitere Erhöhungen der Temperatur den Aufbau nicht wieder biegsam machen. Die Module können durchsichtig hergestellt werden, um zu gestatten, dass das UV-Licht den härtbaren Klebstoff erreicht.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen macht die Aktivierung des aktiven Materials im Gelenk das Gelenk für einen gegebenen Zeitraum biegsam, bis die Aktivierungsenergie verbraucht ist. Zum Beispiel kann eine Erhitzung des aktiven Materials gestatten, dass sich das Gelenk für ein begrenztes Zeitausmaß bewegt, bis das Gelenk abkühlt. Das aktive Material kann, anstelle eine Bewegung zu erlauben oder zu verhindern, zusätzlich oder alternativ vielmehr verwendet werden, um eine Binde- oder Entbindefunktion bereitzustellen. Derartige Gelenke können so gestaltet werden, dass sie ein aktives Material aufweisen, das bei einer Aktivierung Binde- oder Entbindeeigenschaften aufweist. Zum Beispiel kann ein Gelenk gestaltet werden, dass zwei oder mehr Materialien aneinander bindet, und das die beiden Materialien bei der Zuführung von Energie entbindet. Das Umgekehrte ist ebenfalls möglich, wobei das aktive Material die beiden Materialien nicht aneinander bindet, bis Energie zugeführt wird, an welchem Punkt eine Bindung geschaffen wird. Wie bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist dies auf mehr als lediglich Kugel/Kugelhülsen-Gelenke anwendbar und kann das aktive Material, zum Beispiel, als Füllung in einem sandwichartigen Aufbau verwendet werden, die zwei flache Materialien aneinander bindet. Druck kann verwendet werden, um das Material so zu aktivieren, dass eine Bindung zwischen den beiden Schichten geschaffen wird, wenn Druck ausgeübt wird.
  • Jeder der Sperrmechanismen kann auf jeden beliebigen der hierin beschriebenen beweglichen Aufbauten angewendet werden. Die Sperrmechanismen können auch auf Aufbauten des Stands der Technik, einschließlich biegsamer Platten, angewendet werden.
  • 28 zeigt eine besonders vielversprechende Anwendung der vorliegenden Technologie – eine Wirbelsäulenbandage. Diese Bandagen bieten eine Stütze für Wirbelsäulen, die verformt sind, und stehen gewöhnlich für ein bis zwei Jahre im Einsatz. Sie erfahren veränderliche und häufig zyklische Belastungen. Derartige Bandagen wurden herkömmlich aus einem festen Stück eines Polyethylenmaterials hoher Dichte hergestellt, das auf 160°C erhitzt wird, um es biegsam zu machen, und um ein Modell geformt wird, während es sich in dieser biegsamen Position befindet. Dies weist den Nachteil auf, dass eine Form des Körpers des Patienten genommen werden muss, um das Modell zu schaffen, bevor die Bandage angelegt werden kann. Dies macht den Prozess des Anlegens der Bandage langsam und teuer.
  • In 28 ist der biegsame Plattenaufbau im Inneren von zwei „Häuten" aus einem biegsamen Material gezeigt. Der geschnittene Teil in der Figur zeigt einen Teil der Oberhaut weggeschnitten, wodurch das Plattenaufbauskelett und die innere Haut dahinter gezeigt werden. Die Haut gestattet, dass die Bandage an empfindlichen Körperteilen verwendet werden kann, ohne Unbehagen oder Reizungen zu verursachen. Als Alternative zur Verwendung von Häuten kann ein Gel, ein Schaum oder ein anderes Fluid über den biegsamen Aufbau gegossen werden, um ihn einzukapseln, sobald der biegsame Aufbau in seiner Position gesperrt wurde. Es kann ein Polyurethan- oder ein Polypropylenschaum verwendet werden. Wenn dem Fluid gestattet wird, hart auszuhärten, stellt dies dem Aufbau weitere Starrheit bereit, um ihn zu einer dauerhaften Wirbelsäulenbandage zu machen. Alternativ kann das Gel dazu eingerichtet sein, zu härten, aber nach wie vor biegsam zu bleiben. In diesem Fall kann eine Wirbelsäulenbandage mit einer fortlaufenden Oberfläche bereitgestellt werden, die aber nach wie vor durch Entsperren der Module auf eine der oben beschriebenen Weisen reguliert werden kann. Die Beschichtungen und Überzüge können mit jedem beliebigen der hierin offenbarten Aufbauten und für jede beliebige Anwendung (nicht nur Wirbelsäulenbandagen) verwendet werden.
  • Die Verwendung der vorliegenden Erfindung in einer Wirbelsäulenbandage ist aus einer Anzahl von Gründen einschließlich der drei nachstehend ausführlich besprochenen vorteilhaft.
    • 1. Die hohe Anpassungsfähigkeit des biegsamen Plattenaufbaus bei niedrigen Temperaturen bedeutet, dass eine anfänglich flache Platte ohne die Notwendigkeit, Formen und Modelle herzustellen, und ohne die Notwendigkeit, jegliche Module zu entfernen oder neue Module hinzuzufügen, direkt um den Körper eines Patienten angepasst werden kann. Dies bedeutet, dass durch den Arzt ein Vorrat an flachen rechteckigen Platten unterhalten werden kann und jede beliebige davon an jedem beliebigen Patienten verwendet werden kann. Sobald die Platte in ihre Position angepasst wurde, kann sie einfach und schnell gesperrt werden, ohne dass eine anstrengende Sperrtätigkeit der einzelnen Module erduldet werden muss. Zum Beispiel kann eine flache Platte mit einer Heißluftpistole bestrahlt werden, um sie biegsam zu machen, kann sie um den Körper des Patienten geformt werden, während sie sich nach wie vor im biegsamen Modus befindet, und kann ihr eine natürliche Abkühlung gestattet werden, damit sie starr wird und eine Wirbelsäulenstützfunktion durchführt. Dies alles kann mit einer anfänglich flachen Standardplatte in einem sehr kurzen Zeitraum und ohne anstrengende und mühsame Festzieh- oder Lockerungsschritte durchgeführt werden.
    • 2. Die sich ergebende Bandage wird viele Jahre lang halten, und falls jegliche Regulierungen benötigt werden (wie es bei Bandagen für Kinder der Fall sein wird), können diese schnell und leicht vorgenommen werden. Ferner ist das Bandagenmaterial sauber und sicher und bietet es keine Gesundheitsgefährdung für den Patienten. Die Bandage ist auch ausreichend starr, um die erforderlichen Lasten zu tragen, und wird in ihrer Form verbleiben, sobald sie gesperrt ist.
    • 3. Um die Bequemlichkeit zu erhöhen, kann der biegsame Aufbau ausgepolstert, abgedeckt oder gepolstert werden, damit der biegsame Aufbau als ein bequemes Endoskelett wirkt.
  • Im Allgemeinen kann jeder der in dieser Anmeldung beschriebenen biegsamen Aufbauten so abgewandelt werden, dass er über seine gesamte Fläche oder einen Teil davon eine fortlaufende Oberfläche aufweist. Dies kann durch Einkapseln des „Skelett"aufbaus mit einer oder zwei Häuten, die über das Skelett gelegt und daran geklebt sind, oder durch Einbetten des Skeletts in irgendeine Art von Fluid, dem dann gestattet wird, fest zu werden, erreicht werden. Dieses Fluid kann die Form eines Schaums oder eines Gels annehmen. Es können Kombinationen dieser beiden Verfahren verwendet werden, wobei die Lücken zwischen den Modulen mit einem Schaum oder einem Gel gefüllt werden und der sich ergebende Aufbau mit einer Haut überzogen wird. Wo keine Häute verwendet werden, kann die Oberfläche durch Schleifen oder dergleichen geglättet werden, um eine glatte fortlaufende Oberfläche bereitzustellen. Das genaue Verfahren, das verwendet wird, wird von seiner Eignung für die beabsichtigte Anwendung abhängen. Es ist gedacht, dass diese Verfahren besonders für Verwendungen als stoßabsorbierende Polsterung oder aerodynamische winddichte oder hydrodynamische wasserdichte Formen (z. B. Flügel oder Bootsrümpfe) anwendbar sind.
  • Der Aufbau der vorliegenden Erfindung kann in anderen Anwendungen, zum Beispiel zur Handhabung empfindlicher Gegenstände oder für schnelle Maßformprozesse, verwendet werden. Der Aufbau kann vergrößert oder verkleinert werden und für zusammenlegbare und wiederverwendbare Schutzunterkünfte verwendet werden.
  • Andere mögliche Anwendungen (die nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden) beinhalten:
  • Luftfahrt und Verteidigung
    • Raumanzüge; Schutzanzüge; kugelsichere Westen und Schutz; Reparatursätze; gefüllte Aufbauten; medizinische Unfallopferversorgung; Flugzeugflügelbehälter für Kraftstoff; innere und äußere Flügel und Bugkonusse; Kraftstofftanks; Tragflächen; Fallschirme, Ultraleichtflugzeuge, Hängegleiter.
  • Maritim
    • Taucheranzüge; Boote, Kanus, Paddel; Netze zum Fangen von Fischen oder Unterseebooten; starre Segel.
  • Bau und Architektur
    • Notfallbauten; Zelte, Flüchtlings-, Katastrophenhilfeunterkünfte; akustische Aufbauten für Hörsäle; Modelliermaterialien; Bodenstabilisierung; Landschaftsarchitektur, Spaliere, Einzäunungen, Teichauskleidungen; schmückende und gebogene Aufbauten; Möbel und Sitze; wiederverwendbare und zusammenlegbare Aufbauten; Wellenkraft-Elektrizitätserzeugung; Baugerüste; Tunnelverstärkung; Selbstbau-Basen für gebogene Aufbauten; Form-, Modellier- und Befestigungsmaterialien; Skulpturen; Kuppelgebäude; Rohrbau und -reparatur; Ausstellungsstände; Geschäftsdisplays; Aufbauten an komplizierten Stellen; Ummantelungen und kleine Rohre für Bewässerungs-, Heiz- oder Kühlzwecke; künstlerische und architektonische Basen für Skulpturen.
  • Kraftfahrzeugsektor
    • Fahrzeuggestaltung und -modellierung; Planen- und Festverdeck-Kabrioletts; maßgeschneiderte Sitze; anprallabsorbie rende Aufbauten einschließlich Airbagersetzungen; leicht wiederzuverwertende Kraftfahrzeugbestandteile; Schnapp/Entschnapp-Technologien; Lastwagen – Alternativen zu Frachtnetzen; Unfallversuchspuppen; Winterreifen.
  • Bekleidung und Zubehör
    • Körperschutz; Hüte und Helme; Fußbekleidung; Discobekleidung; Schmuck – Halsketten und Armbänder; Modezubehör; Einlagematerialien; Jacken, die über eine Mikroverrohrung beheizt/gekühlt werden; Schaufensterpuppen und Geschäftsdisplays; Damenunterwäsche – Korsetts, Büstenhalter, Turnüre.
  • Spielwaren und Kuriositäten
    • Action-Figuren und Puppen; allgemeine Modelliermaterialien; Bauspielzeuge in ihrer Grundform; Stressabbaumittel; 3D-Puzzles.
  • Sport und Freizeit
    • Leichte, starre Aufbauten; Windsurfer, Skateboards, Snowboards, Schi, Schischuhe, Schlitten; Sportkörperschutz; Cricket-Unterleibsschutz, Fechten, Baseballhandschuhe, Polster und Polsterungen, Boxer-, Motorrad-, Sturzhelm-, Eishockeyschutz; Zelte, Unterkünfte und Überlebensausrüstung für Kletterer und Wanderer, Aufbauten von Koffern und Reisetaschen, Ledersättel-Aufbauten.
  • Medizinisch
    • Orthesen; Stärkung geschwächter Glieder; Halsbandagen; Handgelenksstützen; Gipsabdrücke; Erste Hilfe (chemische oder Epoxidfixierung); Tragbahren; Fixierungen/Schienen zur Bewegung von Körpern im Zustand der Auffindung; Modellierung von Gliedern, Schuheinlegsohlen; Reisfeld-Bettschuhe; Wiederherstellungschirurgie auf Mikroebene; Sperren von Körpergelenken, Begrenzen der Gelenksbiegsamkeit, Fixieren des Bereichs und der Richtung der Bewegung; Medizinische Messungen – Herzfrequenz, Atmung; Operationstische/Patientenpositionierung; Arzneiabgabe.
  • Elektronik und Telekommunikation
    • Träger für gebogene/geformte dünne-LCD-Anzeigen; 3D-förmige Übertragungssensoren; Plattformen für tragbare Elektronik einschließlich Mobiltelefonen; GSM-Computer; geformte Freisprech-Telefone; zusammenlegbare Satellitenschüsseln; Telekommunikationsmasten, provisorisch, zusammenlegbar, vorgefertigt; Faraday-Käfige und allgemeine elektromagnetische Störbeeinflussungs/Hochfrequenzstörungs-Abschirmungen, Telefonzellen und akustische Hauben/Schutzräume.
  • Öl und Gas
    • Pipeline-Reparatursätze; Ölverseuchungseindämmungen; strukturelle Abstützungen beim Tunnelbau.
  • Verpackung
    • Spezialverpackungen; Verpackungen für empfindliche Gegenstände.

Claims (56)

  1. Biegsamer Plattenaufbau (100), umfassend mehrere miteinander verbundene Module (102), wobei die mehreren Module (102) so miteinander verbunden sind, dass eine Veränderung der wirksamen Fläche der Platte (100) gestattet wird, während die Platte flach bleibt, und dass eine Bewegung aus der Ebene gestattet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Platte auf 80% oder weniger ihrer ursprünglichen Größe verringert werden kann, während sie flach bleibt, so dass die Platte sanft um komplexe Formen angepasst werden kann.
  2. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 1, wobei die Module (102) durch ein Gelenk (106) mit mehreren Freiheitsgraden miteinander verbunden sind.
  3. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wirksame Fläche gleichzeitig mit der Bewegung aus der Ebene verändert werden kann.
  4. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fläche der Platte auf 70% oder weniger ihrer ursprünglichen Größe, vorzugsweise auf 60% oder weniger ihrer ursprünglichen Größe, und insbesondere auf 40% oder weniger ihrer ursprünglichen Größe verringert werden kann, während sie flach bleibt.
  5. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Modul (102) fähig ist, sich in Bezug auf ein benachbartes Modul, mit dem es verbunden ist, um eine erste und eine zweite Achse zu drehen, wobei die erste Achse parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft, um die Bewegung aus der Ebene zu gestatten, und die zweite Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft, um eine Veränderung der wirksamen Fläche zu gestatten.
  6. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 5, wobei sich ein Modul (102) in Bezug auf ein benachbartes Modul (102), mit dem es verbunden ist, über zumindest den vollen Bereich von –10° bis +10° und vorzugsweise über den vollen Bereich von –20° bis +20° um die Achse parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte drehen kann.
  7. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 5 oder 6, wobei sich ein Modul (102) in Bezug auf ein benachbartes Modul (102), mit dem es verbunden ist, um zwischen nicht mehr als –60° und nicht mehr als +60° und vorzugsweise um zwischen nicht mehr als –30° und nicht mehr als +30° um die Achse parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte drehen kann.
  8. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei sich ein Modul (102) in Bezug auf ein benachbartes Modul (102), mit dem es verbunden ist, über zumindest den vollen Bereich von –10° bis +10°, vorzugsweise über den vollen Bereich von –30° bis +30°, und insbesondere über den vollen Bereich von –80° bis +80° um die Achse rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte drehen kann.
  9. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Modul (102) mehrere Knoten aufweist, und bei zumindest einem der Module (102) jeder seiner mehreren Knoten mit einem Knoten eines anderen benachbarten Moduls verbunden ist.
  10. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 9, wobei jedes Modul (102) drei und nur drei Knoten aufweist.
  11. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 9, wobei jedes Modul (102) vier und nur vier Knoten aufweist.
  12. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei sich jeder Knoten am Ende eines Arms (104) befindet.
  13. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 11 oder 12, wobei jeder Arm (104) des Moduls (102) parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte liegt.
  14. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei jede Knotenverbindung ein einzelnes Gelenk (106) ist, das sowohl eine Drehung rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte als auch eine Drehung parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte gestattet, vorzugsweise gleichzeitig, so dass eine Drehung um eine einzelne Achse zwischen der rechtwinkeligen und der parallelen Achse möglich ist.
  15. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Module (102) durch ein Gelenk (106) mit mehreren Freiheitsgraden, das eine neutrale Achse aufweist, die im Wesentlichen aus der Ebene der flach ausgelegten Platte ausgerichtet ist, mit einem anderen Modul (102) verbunden ist.
  16. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 15, wobei jedes Modul (102) der Platte durch ein einzelnes Gelenk (106) mit mehreren Freiheitsgraden, das eine neutrale Achse aufweist, die im Wesentlichen in 90° aus der Ebene der flach ausgelegten Platte ausgerichtet ist, mit einem anderen Modul (102) verbunden ist.
  17. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 14, wobei das einzelne Gelenk (106) eine neutrale Achse aufweist, die in einem Winkel zur Ebene der flach ausgelegten Platte ausgerichtet ist.
  18. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 14, wobei das einzelne Gelenk (106) eine neutrale Achse aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte ausgerichtet ist.
  19. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das einzelne Gelenk (106) ein Kugel/Kugelhülsen-Gelenk ist.
  20. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 19, wobei das Kugel/Kugelhülsen-Gelenk ein doppelseitiges Kugel/Kugelhülsen-Gelenk ist, das zwei Kugeln und zwei Kugelhülsen aufweist.
  21. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Modul (300) der Platte über einen Kopplungsbestandteil (302) mit einem benachbarten Modul (300) verbunden ist.
  22. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 21, wobei zumindest ein Modul (300) durch ein Gelenk (304) mit dem Kopplungsbestandteil (302) verbunden ist, das eine relative Drehung zwischen dem Modul und dem Kopplungsbestandteil um eine Achse gestattet, die parallel zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft.
  23. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 21, wobei jedes Modul durch ein Gelenk mit dem Kopplungsbestandteil verbunden ist, das eine relative Drehung zwischen dem Modul und dem Kopplungsbestandteil um eine Achse gestattet, die rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft.
  24. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 21, 22 oder 23, wobei der Kopplungsbestandteil ein einzelnes gerades Element (190) ist, das an jedem seiner Enden eine Kugel aufweist.
  25. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Module und die optionalen Kopplungsbestandteile miteinander verbunden sind, um in der Ebene ein regelmäßiges Muster von geschlossenen Schleifen zu bilden.
  26. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 25, wobei sich die Schleifen durch eine relative Drehung von Modulen um die Achse, die rechtwinkelig zur Ebene der flach ausgelegten Platte verläuft, schließen können, um ihre Fläche zu verringern, während die Platte flach bleibt, um die wirksame Fläche der Platte zu verringern.
  27. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Modul (102) fähig ist, sich in Bezug auf ein benachbartes Modul (102), mit dem es verbunden ist, um jede der zueinander rechtwinkeligen Achsen zu drehen, die in der Ebene der flach ausgelegten Platte liegen.
  28. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Modul (102) mit mehreren benachbarten Modulen verbunden ist.
  29. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 12, wobei jeder der Arme (104) regelmäßig von den anderen Armen beabstandet ist.
  30. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Modul (102) aus einem im We sentlichen starren und nichtbiegsamen Kunststoffmaterial aufgebaut ist.
  31. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungen zwischen Modulen (102) so eingerichtet sind, dass die reine relative Verschiebung zwischen benachbarten Modulen nicht möglich ist.
  32. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Modul (102) in der Platte den anderen Modulen der Platte in der Form im Wesentlichen ähnlich ist.
  33. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein zusätzliches Material, das aufgebracht ist, um eine glatte Außenfläche für den Plattenaufbau zu ergeben.
  34. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 33, wobei das zusätzliche Material ein dünnes Abdeckmaterial ist, das an die Mehrzahl der Module geklebt ist.
  35. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 33, wobei das zusätzliche Material als ein Fluid aufgebracht ist, so dass es die Mehrzahl der Module einschließt.
  36. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Verbindung (106) zwischen zwei Modulen ein Sperrmaterial (400) umfasst, das fähig ist, zumindest zwei Zustände anzunehmen, wobei die zumindest zwei Zustände einen ersten Zustand, der eine relative Bewegung der Bestandteile gestattet, und einen zweiten Zustand, der eine solche Bewegung zumindest im Wesentlichen verhindert, beinhalten, wobei durch die selektive Zuführung von Energie zum Sperrmaterial ein Übergang zwischen den beiden Zuständen bewerkstelligt wird.
  37. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 36, wobei die selektive Bewegung eine Drehung ist.
  38. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 36 oder 37, wobei der erste Zustand ein weicherer Zustand als der zweite Zustand ist.
  39. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 38, wobei der zweite Zustand ein erstarrter Zustand ist.
  40. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 39, wobei der Übergang vom erstarrten Zustand zum weichen Zustand erfolgt und bewerkstelligt wird, indem dem Sperrmaterial Hitze bereitgestellt wird.
  41. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 40, wobei das Sperrmaterial dafür empfänglich ist, durch Mikrowellenenergie in einem höheren Maße erhitzt zu werden, als das Material des beweglichen Aufbaus, so dass dem Sperrmaterial Hitze bereitgestellt werden kann, indem der gesamte Aufbau einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird.
  42. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 36 oder 37, wobei der erste Zustand ein ausgedehnter Zustand ist, und der zweite Zustand ein zusammengepresster Zustand ist.
  43. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 36 oder 37, wobei der erste Zustand ein zusammengepresster Zustand ist, und der zweite Zustand ein ausgedehnter Zustand ist.
  44. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 42 oder 43, wobei der Übergang vom zusammengepressten Zustand zum ausgedehnten Zustand erfolgt und bewerkstelligt wird, indem dem Sperrmaterial Hitze oder Elektrizität bereitgestellt wird.
  45. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 36 oder 37, wobei der erste Zustand ein nichtgeklebter Zustand ist, und der zweite Zustand ein geklebter Zustand ist.
  46. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 45, wobei der Übergang vom nichtgeklebten Zustand zum geklebten Zustand erfolgt und bewerkstelligt wird, indem der Verbindung Hitze, UV-Strahlung oder Elektrizität bereitgestellt wird.
  47. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 36 bis 46, wobei der Übergang umkehrbar ist.
  48. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 36 bis 47, wobei die Verbindung ein Kugel/Kugelhülsen-Gelenk (106) ist und das Sperrmaterial (400) zumindest teilweise um die Kugel angeordnet ist.
  49. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 48, wobei die Kugel und/oder die Kugelhülse einen flachen Abschnitt (112) aufweist und sich das Sperrmaterial (400) neben dem flachen Abschnitt befindet.
  50. Biegsamer Plattenaufbau nach Anspruch 48 oder 49, wobei topographische Merkmale (402, 404) bereitgestellt sind, die eine Drehung um die neutrale Achse des Kugel/Kugelhülsen-Gelenks verhindern, wenn der Aufbau gesperrt ist.
  51. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 36 bis 50, wobei das Material ein thermoplastisches Material ist.
  52. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 36 bis 51, wobei das Material ein eutektisches Material ist.
  53. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 36 bis 52, wobei das Material ein hitzehärtbares Material ist.
  54. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 36 bis 53, wobei das Material ein Polymer ist.
  55. Biegsamer Plattenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Verbindungen in der Platte gemäß einem der Ansprüche 36 bis 54 sperrbar sind, so dass die Platte selektiv anpassbar und sperrbar ist.
  56. Wirbelsäulenbandage, umfassend den biegsamen Plattenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 55.
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