DE68911840T2

DE68911840T2 - Unterstützungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE68911840T2
Application number: DE68911840T
Authority: DE
Inventors: Richard Irwin Barnett; William Charles Knapp
Original assignee: DuPont Canada Inc; Queens University at Kingston
Current assignee: Micropulse Inc
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: DE68911840D1; NO174872C; ES2049825T3; KR0145083B1; EP0364249A3; AU618847B2; MX172570B; FI894857A0; GB8824174D0; EP0364249B1; FI89868C; FI89868B; ATE99157T1; AU4282789A; JP2806992B2; EP0364249A2; NO894087L; KR900005946A; HK1006409A1; NZ230995A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stützsysteme und ähnliche Gerate, cie vor allem zu einer Verringerung der Schädigung der menschlichen Haut und insbesondere zu einer Verringerung der Wahrscheinlichkeit der Bildung von Dekubitusgeschwüren bei bettlägerigen Personen, Personen, die über bestimmte Zeiträume an den Rollstuhl u.ä. gefesselt sind, oder vollständig oder teilweise immobilisierten Personen beitragen.

Zur Begriffserklärung:

"Stützsystern" umfaßt Matratzen, Kissen, Pölster und andere ähnliche Stützsysteme, darunter Stützsysteme, die aus therapeutischen oder anderen Gründen verwendet werden;
"Flachdrücken" bezieht sich sowohl auf den Zusammenfall einer Zelle eines klinischen Stützsystems, bei dem der obere Abschnitt einer Zelle unter dem Einfluß eines Gewichts, z.B. des Gewichts eines Menschen, den darunterliegenden oder unteren Abschnitt berührt, als auch die Berührung des darunterliegenden Abschnitts des klinischen Stützsystems zwischen den Zellen durch einen Menschen;
die "menschliche Zweipunkt-Unterscheidungsschwelle" wird am Rücken einer Person gemessen, wobei sie den Mindestabstand darstellt, bei dem zwei Gegenstände bei deren Aufliegen auf der Haut durch Berührung unterschieden werden können, wobei dieser Abstand, der auf dem Rücken eines Menschen etwa 30 mm beträgt, aus dem Gebiet der Anatomie bekannt ist.
Eine Vielzahl von Gründen, z.B. Verletzungen, Krankheiten oder übermäßige körperliche Beanspruchungen am Arbeitsplatz, ist dafür verantwortlich, daß Menschen an eine Stützvorrichtung, etwa an Betten, Rollstühle u.ä., gefesselt sind. Ältere Personen können für lange Zeit ans Bett o.ä. gefesselt sein.
Dekubitusgeschwüre, die man auch als Druckgeschwüre, Durch- oder Wundliegen bezeichnet, stellen im medizinischen Bereich ein großes Problem dar - sowohl für die Betroffenen, die viel Leid erdulden müssen, als auch für die gesamte Gesellschaft, die für die Finanzierung verantwortlich ist. Die Inzidenz von Dekubitusgeschwüren bei Spitalspatienten liegt etwa zwischen 3% und 17% und kann sich bei älteren Spitalspatienten auf 20 bis 30% erhöhen (D.Norton et al, "An Investigation of Geriatric Nursing Problems in Hospital, Churchill Livingstone, Edinburgh (1962)). Für Patienten mit einer neurologischen Behinderung liegt die Häufigkeit mitunter im Bereich von 30 bis 60% der Patienten (Richardson und Mayer, Gerontol. 19 235-247 (1981); Taylor, J.Gerontol.Nurs. 6 389-391 (1980)).
Dekubitusgeschwüre sind lokalisierte Zellnekrosen, die sich zumeist dann entwickeln, wenn weiches Gewebe zwischen einem Knochenvorsprung und einer harten Oberfläche über einen längeren Zeitraum zusammengedrückt wird. Externer Druck ist für eine Okklusion des Blutflusses verantwortlich, was zu Ischämischen Verletzungen führt. Aufgrund der Blutflußunterbrechung und der daraus resultierenden Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr tritt eine Abfolge intrazellulärer Ereignisse ein, die ein irreversibles Stadium erreichen, wenn der Blutfluß nicht wiederhergestellt wird. Ischämische Verletzungen führen zu einem Absterben der Zellen, d.h. zur Nekrose, und zur Akkumulation von Zelltrümmern im Gewebe.
Die entscheidenden Faktoren bei der Entstehung von Dekubitusgeschwüren sind die Intensität und die Dauer des wirkenden Drucks, wobei man annimmt, daß das Verhältnis zwischen diesen beiden Faktoren eine Intensitäts-Dauer-Parabolkurve ist. Wenn der Patient immobil und über Zeiträume, die jeweils kürzer als etwa zwei Stunden sind, in der gleichen Lage verbleibt, ist die Ischämie reversibel und es wird das weiche über knochigen Vorsprüngen liegende Gewebe, d.h. die Haut, subkutanes Gewebe und Muskeln, im allgemeinen weder langfristig noch irreversibel geschädigt. Wenn jedoch die Immobilitätsdauer mehr als zwei Stunden beträgt, beginnen sich Dekubitusgeschwüre zu bilden, wobei dieser Vorgang manchmal als Bildung von Druckgeschwüren der ersten Phase bezeichnet wird. Aus diesen Gründen ist es in vielen Spitälern und Heimen üblich, die Lage der Patienten etwa alle zwei Stunden zu verändern. Diese Vorgangsweise erzielt jedoch oft nicht die gewünschten Ergebnisse. Außerdem verzeichnet man eine Entwicklung, die von der Spitalspflege weg in Richtung Krankenpflege zu Hause führt - unter solchen Umständen ist die Versorgung des Patienten rund um die Uhr oft nicht möglich.
Sowohl äußere als auch innere Faktoren spielen bei der Verminderung der Gewebetoleranz gegenüber Druckeinwirkung eine Rolle. Äußere Faktoren, die einen Einfluß auf weiches Gewebe ausüben, sind Reibungsscherung, Feuchtigkeit und Temperatur. Innere Faktoren, die die Anfälligkeit für Gewebsbruch erhöhen, sind Sinnesverlust, eingeschränkte Mobilität, fortgeschrittenes Alter, Unterernährung, Gefäßerkrankungen, Anämie, Inkontinenz und Infektion.
Unter den altersbedingten Hautveränderungen, die ältere menschen für die Bildung von Dekubitusgeschwüren anfällig machen, seien die folgenden erwähnt: eine flache dermo-epidermale Verbindung (Montagne und Carlisle, Journal of Investigative Dermatology 73 47-53 (1979)), verringerte Zahl von Langerhanszellen (Kripke, Journal of the American Academy of Dermatology 14 149-155 (1986)), verringerte Dermaldichte, die relativ azellulär und avaskulär wird (Montagna und Carlisle, ibid.), Veränderungen der Kollagenfasern und elastischer Fasern (Shuster et al, British Journal of Dermatology 93 639-643 (1975)), verringerte Schweiß- und Talgdrüsenfunktion (Foster et al, Age and Ageing 5 91-101 (1976> ; Plewig und Kligman, Journal of Investigative Dermatology 70 314-317 (1978)) und eine beeinträchtigte Immunitätsreaktion (Barrett et al, Clinical Immunology and Immunopathology 17 203-211 (1980)). Versluyen (British Medical Journal (Clin.Res.) 292 1311-1313 (1985)) berichtete, daß 90% der über 70-jährigen Patienten mit Hüftbrüchen Dekubitusgeschwüre entwickeln. Nicht verheilte Dekubitusgeschwüre wurden für eine fast sechsmal höhere Sterberate bei älteren Menschen verantwortlich gemacht (Reed, MD State Med. J. 30 45-50 (1981)). Zu Komplikationen bei Dekubitusgeschwüren zählen Osteomyelitis und Sepsis, wobei die Sterblichkeitsrate bei Sepsis beinahe 50% beträgt (Galpin et al, American Journal of Medicine, 61 346-350 (1976); Sugerman et al, Arch. Phys. Med. Rehabil. 66 177-179 (1985)); Bryan et al, Arch. Intern. Med. 143 2093-2095 (1983)). Daraus ergibt sich, daß Dekubitusgeschwüre ein sehr großes Problem im Bereich der Krankenpflege darstellen.
Es gibt einige Systeme, deren Ziel darin besteht, die Bildung von Dekubitusgeschwüren einzuschränken. Die Funktionsweise der meisten von ihnen beruht auf einem von zwei Prinzipien, nämlich auf statischen Vorrichtungen (z.B. Schaummatratzen, Luftmatratzen, Wasserbetten und Schaffellauflagen, die helfen, den Druck auf die Knochenvorspünge zu verringern und diesen neu zu verteilen) oder auf aktiven Vorrichtungen (z.B. alternierende Luftmatratzen, die den Stützdruck alternierend verschieben). Obwohl solche Vorrichtungen eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Matratzen darstellen, sind weitere Steigerungen der Wirksamkeit und/oder Leistungsfähigkeit dieser Vorrichtungen erforderlich.
Viele der statischen Vorrichtungen besitzen nur eine begrenzte Lebensdauer, da sie für ihre Verwendung durch den gleichen oder einen anderen Patienten nicht gereinigt werden können.
Ein Hauptproblem von vielen aktiven und auch einigen statischen Vorrichtungen liegt darin, daß sie mitunter das Körpergewicht in Bereichen mit Knochenvorsprüngen nicht stützen können. Unter diesen Umständen fällt das Stützsystem unter dem Gewicht des Knochenvorspungs zusammen, der somit auf der darunterliegenden Matratze aufliegt. Dieses "Flachdrücken" tritt ein, da diese Vorrichtungen zumeist aus einer oder mehreren mit Luft gefüllten Kammern eines dehnbaren Kunststoffmaterials bestehen - ungeachtet der Anordnung der Kammern. Die durch einen Knochenvorsprung auf einen relativ kleinen Bereich des Stützsystems wirkende Kraft führt zum Zusammenfallen des zugehörigen Abschnitts der Luftkammer, da sich der restliche Teil der Luftkammer zum Druckausgleich in der Kammer nur geringfügig ausdehnen muß.
Ein weiteres Problem liegt in der Anordnung der Luftkammern Meistens sind die Kammern solcherart zu ineinandergreifenden Mustern röhrenförmiger, rautenförmiger oder anders geformter Abschnitte oder Zellen ausgebildet, daß, wenn ein Abschnitt mit Luft gefüllt wird, sich das Volumen der benachbarten Abschnitte verringert. Die Zellen herkömmlicher Stützsysteme, die eine Größe von fünf Zentimetern oder mehr aufweisen, sind jedoch nicht imstande, den Patienten so zu heben, daß er in einem entsprechenden Abstand über der Matratze unterhalb der Vorrichtung liegt und wirkungsvoller alternierender Druck, vor allem im Bereich der Knochenvorsprünge, ausgeübt wird. Während die größeren Zellen einiger Vorrichtungen über ausreichend Ausdehnungsmöglichkeit, d.h. Höhe, verfügen, um das Problem des Flachdrückens zu überwinden (Bliss et al, British Medical Journal 1 394-397 (1967)), weisen sie andere Nachteile auf, z.B. die Tatsache, daß große Bereiche des Körpers nicht gestützt werden, wodurch sich der Patient in seiner jeweiligen Lage nicht mehr wohl fühlt. Selbst die fünf Zentimeter großen Zellen sind nicht imstande, das Absinken kleiner Knochenvorsprünge des Körpers zwischen die aufgeblasenen Zellen und das Aufliegen auf der darunter befindlichen Matratze, d.h. das Flachdrücken, zu verhindern. Während höhere Drücke auf solche Röhren zur Verhinderung des Flachdrückens beitragen können, würde der Patient jedoch nicht mehr bequem liegen bzw. sitzen und auch alternierende Drücke könnten nicht erzeugt werden. Eine weitere Einschränkung dieser Vorrichtungen liegt in der Zyklusfrequenz und insbesondere in der Zeit, die zur Volumsvergrößerung der Stützzellen und zur Volumsverringerung der benachbarten Zellen erforderlich ist. Die Volumsvergrößerung und Volumsverringerung über einen längeren Zeitraum schließt eine Druckentlastungsphase, d.h. einen Grenzflächendruck unterhalb des internen Kapillardrucks, aus, dessen Dauer für die Wiederherstellung des normalen Blutflusses und des Gewebes ausreichend ware.
In GB-A-2149655 werden Anordnungen von Röhren mit einem Durchmesser von 2-10 cm, d.h. in einem Abstand von 4-20 cm bei Volumsvergrößerung und -verringerung alternierender Röhren, offenbart. Das Ziel dieser Erfindung besteht darin, durch Ausströmen aus den Röhren die Oberflächenbelüftung zu gewährleisten.
US-A-3394415 ist vom Stand der Technik am nächsten, da es ein Stützsystem darstellt, das eine Vielzahl getrennter Zellen von ausgesuchter Größe und Gestalt in einer Monolage umfaßt; wobei das genannte Material ausreichend undurchlässig für ein Fluid ist, das in den genannten Zellen enthalten ist, sodaß jede Zelle abwechselnd bezogen auf eine benachbarte Zelle wiederhole im Volumen vergrößert und verringert werden kann.
Es stellte sich heraus, daß Stützsysteme, die die Bildung von Dekubitusgeschwüren hemmen, dadurch gekennzeichnet sind, daß
(i) die Zellen eine Größe und Gestalt haben und einen solchen Abstand zwischen den Zellen aufweisen, daß in der Breite, der Länge oder beidem des Stützsystems der Abstand zwischen Mittelpunkten benachbarter volumsvergrößerter Zellen geringer als die menschliche Zweipunktunterscheidungsschwelle ist;
(ii) eine volumsverringerte Zelle, wenn das genannte Stützsystem einen menschlichen Körper abstützt, einen Druck auf den Körper ausübt, der geringer als die menschliche innere Kapillarschwelle ist und
(iii) das genannte Stützsystem fähig ist, einen menschlichen Körper abzustützen, ohne entweder an oder zwischen den genannten volumsvergrößerten Zellen flachgedrückt zu werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützsystems haben die genannten Zellen eine solche Gestalt und Größe, daß ein auf das Stützsystem gelegtes Gewicht von 2,5 kg mit einer kugelförmigen Oberfläche mit einem Durchmesser von 2,67 cm kein Flachdrücken des Systems bewirkt.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein wie oben definiertes Stützsystem vor, das Einrichtungen zur Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zellen enthält.
In weiteren Ausführungsformen des Stützsystems können die Zellen unabhängig voneinander volumsvergrößert und volumsverringert werden.
In weiteren Ausführungsformen des Stützsystems ist das Mittel zur Volumsvergrößerung der Zellen ein Kompressor oder eine Flüssigkeit, die fähig ist, zur Volumsvergrößerung der Zellen, insbesondere durch Verwendung elektrischer Heizelemente oder thermoelektrischer Mittel, verdampft zu werden.
Die Flüssigkeit kann aus einem oder mehreren Fluorkohlenstoffen oder einer oder mehreren Flüssigkeiten des Typs bestehen, der zum Ersatz von Fluorkohlenstoffen und Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt im Bereich von 10-40ºC, insbesondere 20-34ºC, entwickelt wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Stützsystems weist jede Zelle eine Geometrie auf, die das völlige Zusammenfallen der Zelle im volumsverringerten Zustand verhindert.
Das erfindungsgemäße System kann darüber hinaus eine Schicht aus Polstermaterial und eine Schicht aus Material mit einem hohen Reibungskoeffizienten umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine, insbesondere entfernbare, Gewebeschicht über der Zellschicht angeordnet, wobei sich die genannte Gewebeschicht zwischen einer Feuchtigkeitsabsorptionsschicht und der Zellschicht befindet. Die Feuchtigkeitsabsorptionsschicht ist vorzugsweise eine mikroporöse Filmschicht, vorzugsweise eine Wegwerfschicht.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere in bezug auf klinische Stützsysteme und Matratzenstützsysteme beschrieben wird, sei angemerkt, daß vor allem bei einigen Endanwendungen die Systeme unter Umständen nicht so ausgebildet sind, daß man sie als klinische Stützen oder Matratzen bezeichnen könnte, sondern die Gestalt von Sitzstützen oder anderen Stützen haben, die weiter unten beschrieben werden.
Die vorliegende Erfindung wird insbesondere in bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig.1 eine schematische Darstellung eines Teiles einer einzigen Zellreihe eines klinischen Stützsystems ist, wobei alle Zellen in einem volumsvergrößerten Zustand dargestellt sind;
Fig.2 eine schematische Darstellung der Zellen von Fig.1 ist, von denen sich einige in einem volumsverringerten Zustand befinden;
Fig.3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützsystems ist;
Fig.4 eine computersimulierte Zeichnung einer Zelle ist;
Fig.5 ein Histogramm der in Beispiel I gewonnenen Daten ist;
Fig.6 ein Graph der in Beispiel II gewonnenen Daten ist;
Fig.7 ein Graph der in Beispiel III gewonnenen Daten ist;
Fig.8 ein Graph des in Beispiel IV gemessenen Druckprofils ist;
Figuren 9A und 9B schematische Schnittdarstellungen der Verwendung von Stützsytemen mit langen volumsvergrößerten röhrenförmigen Zellen und erfindungsgemäßen Stützsystemen sind;
Fig.10 ein Graph der in Beispiel V gemessenen Temperatur im Vergleich zur Wiederherstellungszeit ist und
Fig.11 ein Graph der in Beispiel VI gemessenen Wärmereaktion des Gewebes im Vergleich zur Zeit ist.
In Fig.1 sieht man eine einzige Zellreihe; die Außenfläche der Zellen 1 und des Substrats 2 sind aus flexiblem Material, wobei die Folien die Außen- und die Grundflächen der Zellen bilden. Die Zellen 1 sind durch Zwischenräume 3 voneinander getrennt, die im wesentlichen, wie durch 4 gekennzeichnet, kleiner als der Abstand d zwischen den Zellen sind.
Die Zellen 1 sind länglich dargestellt, doch sie können selbstverständlich jede geeignete Gestalt aufweisen; die Zellen sollten nichtsdestotrotz eine Größe und Gestalt aufweisen, die das "Flachdrücken" verhindert, d.h. ein Zusammenfallen der Zelle, das dazu führt, daß der obere Zellabschnitt unter dem Einfluß eines Gewichts, z.B. des Gewichts eines Patienten, mit dem unteren Zellabschnitt in Kontakt kommt. Ein Beispiel einer Zelle wird als computersimulierte Zeichnung in Fig.4 dargestellt. Im Betrieb würden die Zellen 1 an eine Steuereinrichtung zur Volumsvergrößerung- und verringerung angeschlossen sein. Die Zellen können mit Einfach- oder Mehrfachräumen mit Schäumen ausgebildet werden, immer unter der Voraussetzung, daß ihr Volumen zu jedem Zeitpunkt vergrößert oder verringert werden kann.
Die Zellen von Fig.1 können, wie aus Fig.2 ersichtlich, getrennt voneinander volumsvergrößert oder volumsverringert werden. In der dargestellten Ausführungsform sind die volumsvergrößerten Zellen 11 durch eine volumsverringerte Zelle 12 getrennt. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der volumsvergrößerten Zellen ist kleiner als die menschliche Zweipunktunterscheidungsschwelle, wodurch eine auf den Zellen liegende Person nicht imstande ist, durch Berührung zu unterscheiden, daß alternierende Zellen volumsvergrößert oder -verringert sind. Darüber hinaus kann der Patient im allgemeinen eine Volumsverringerung der Zellen 11 und eine Volumsvergrößerung der Zellen 12 nicht wahrnehmen.
In Fig.3 umfaßt ein Matratzensystem, das im allgemeinen als 20 dargestellt ist, eine geschlossene Zellschicht 21 auf einer Heizelementschicht 22, einer Faserschicht 23 und einer Hochreibungsschicht 24. Auf der geschlossenen Zellschicht 21 befinden sich eine Gewebeschicht 25 und eine äußere mikroporöse Schicht 26. Die geschlossene Zellschicht 21 weist eine Vielzahl von Zellen 27 auf, die vom Typ der in Fig.1 dargestellten Zellen sein können. Die Zellen 27 werden länglich und sowohl in axialer Richtung der Zellen als auch in transversaler Richtung ausgerichtet dargestellt. Die Zellen könnten jedoch auch eine andere Gestalt haben und/oder in einem willkürlicherem Muster angeordnet sein.
Die Zellen werden hier als "voneinander getrennte Zellen" bezeichnet; es sei jedoch festgehalten, daß die Zellen zwar von der äußeren Erscheinung her voneinander getrennt sind, sie aber mit einer oder mehreren anderen Zellen zum Zwecke der Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zellen verbunden sein können.
Die Zellen 27 können volumsvergrößert und -verringert werden. Zur Volumsvergrößerung und -verringerung der Zellen eignen sich viele verschiedene Mittel. Die Zellen können beispielsweise durch Röhrenleitungen an ein System angeschlossen sein, das abwechselnd komprimiertes Gas, z.B. Druckluft, bei einem zur Volumsvergrößerung der Zellen 27 während des Betriebes ausreichenden Druck zuführt und anschließend auf die Zellen 27 ein Vakuum in einem zur Volumsverringerung der Zellen 27 notwendigen Ausmaß zur Anwendung bringt. Die angewendete Vakuumsmenge kann gering sein - d.h. gerade ausreichend, um die Zellen 27 so weit zu verringern, daß die Zellen 27 einen Patienten auf dem Matratzensystem 20 nicht mehr abstützen würden. Kompressoren zur Zufuhr von Druckluft sind zumeist laut; als Alternative könnte die Zufuhr von komprimiertem Gas aus einer Quelle erfolgen, die vom Verwendungsbereich des Matratzensystems weit entfernt ist, etwa durch einen in weiter Entfernung befindlichen Kompressor oder eine andere Quelle für komprimiertes Gas. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Wechseldruck in den Zellen durch eine hydraulische Einrichtung auf eine Flüssigkeit in den Zellen zu erzeugen. Beispiele solcher Flüssigkeiten sind Wasser und Silikonöle.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zellen 27 ist das Einbringen einer Flüssigkeit in die Zellen. Bei Verwendung einer solchen Flüssigkeit wird diese zum Zwecke der Dampfbildung und der Volumsvergrößerung der Zellen 27 insbesondere mittels eines thermoelektrischen Mittels erwärmt; eine solche Erwärmung kann die Temperatur der Flüssigkeit über ihren Siedepunkt erhdhen, doch dies ist bei ausreichender Druckerzeugung zur Volumsvergrößerung der Zellen 27 unter Umständen gar nicht notwendig. Die Abkühlung bewirkt eine Druckabnahme in den Zellen 27 und eine Volumsverringerung der Zellen. Die Flüssigkeit muß so ausgewählt sein, daß ausreichend Dampf zur Bewirkung der Volumsverringerung der Zellen erzeugt wird, sie jedoch gleichzeitig die erwünschte oder vorgewählte Temperatur bei behält. Darüber hinaus muß die Flüssigkeit unter Umständen für einen bestimmten Endanwendungsort ausgewählt werden. An einigen Orten ist die den Patienten umgebende Temperatur nicht mehr als etwa 18ºC, an anderen Orten bis zu etwa 40ºC.
Die in die Zellen 27 eingebrachte Flüssigkeit ist vorzugsweise inert, nicht toxisch, nicht entzündbar, und auch die Gesundheitsbehörden dürfen hinsichtlich der Patienten, der behandelten Ärzte und des Pflegepersonals keine Bedenken gegenüber dieser Flüssigkeit haben. Weiters müssen die Zellen 27 aus einem Material bestehen, das ausreichende Flüssigkeitsundurchlässigkeitseigenschaften aufweist, sodaß die zugeführte Flüssigkeit zumindest während des vorgesehenen Verwendungszeitraums des Matratzensystems in den Zellen bleibt; ein solches Material wird hier als undurchlässig bezeichnet. Die hier besprochen, kann das Material eine vielschichtige Struktur, z.B. eine beschichtete Struktur auüweisen, um einen annehmbaren Undurchlässigkeitsgrad zu erzielen. Es sei festgehalten, daß die vorgesehenen Verwendungszeiträume einer klinischen Stützvorrichtung bei sechs Monäten bis zu zwei Jahren liegen.
Beispiele von in Zellen eingebrachten Flüssigkeiten umfassen Fluorkohlenstoffe, insbesondere Chlorfluorkohlenstoffe, die in dem für die Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zellen 27 maßgeblichen Temperaturbereich Dampfdruckveränderungen aufweisen, sowie Fluids jener Art, die entwickelt werden, um die umweltschädigenden Fluorchlorkohlenwasserstoffe zu ersetzen, z.B. Hydrochlorfluorkohlenwasserstoffe. Fluorkohlenwasserstoffe und Hydrochlorfluorkohlenwasserstoffe sind unter der Schutzmarke Freon bei Du Pont Canada Inc. erhältlich, wobei Beispiele unter den Handelsbezeichnungen 114 (bp.3,8ºC), 113 (bp.47,6ºC), 22 (bp.41ºC), 11 (bp.23,8ºC), 123 und 141B verkauft werden. (bp. = boiling point = Siedepunkt).
Der Siedepunkt der Flüssigkeit sollte zwischen 0 und 50ºC, vorzugsweise zwischen 10 und 40ºC liegen. Flüssigkeiten mit einem niedrigeren Siedepunkt könnten zu Kühlungszwecken, z.B. für Gliedmaßen oder andere Körperteile, herangezogen werden. In bestimmten Ausführungsformen liegt der Siedepunkt der Flüssigkeit in einem für den Patienten angenehmen Bereich, jedoch unter der normalen menschlichen Transpirationsgrenze, insbesondere im Bereich zwischen 20 und 34ºC.
Die in Fig.3 dargestellten Zellen sind Zellen der flüssigkeitseinschließenden Art. Die Flüssigkeit könnte sich zwar durch die Körperwärme des Patienten alleine erwärmen, das Vorsehen eines elektrischen oder insbesondere eines thermoelektrischen Mittels zur Erwärmung und Abkühlung der Flüssigkeit ist jedoch vorzuziehen. In Fig.3 befindet sich die Erwärmungs- und Abkühlungsschicht (thermoelektrische Schicht) 22 unterhalb der geschlossenen Zellschicht 21 und verfügt über Erwärmungs- und Abkühlungsmittel 28 und 29, die zum Verdampfen oder Kondensieren der Flüssigkeit dienen. Es wird hier zwar auf eine Erwärmungs- und Abkühlungsschicht Bezug genommen, es sei aber festgehalten, daß in einigen Ausführungsformen die Schicht entweder nur eine Erwärmungs- oder nur eine Abkühlungsschicht sein kann.
Die Erwärmungs- und Abkühlungsmittel 28 und 29 sind getrennte Stromkreise und mit benachbarten Zellen 27 verbunden, wobei das Erwärmungs- und Abkühlungsmittel 28 der Erwärmung und Abkühlung einer Zelle und das Erwärmungs- und Abkühlungsmittel 29 der Erwärmung und Abkühlung der benachbarten Zelle dient. Eines der Erwärmungs- und Abkühlungsmittel würde normalerweise mit jeder Zelle verbunden sein, sodaß die Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zelle leicht gesteuert werden kann. Nur zwei Erwärmungs- und Abkühlungsmittel 28 und 29 sind unter Umständen für die Steuerung des gesamten Matratzensystems verantwortlich; eine andere Möglichkeit besteht darin, viele Erwärmungs- und Abkühlungsmittel zu verwenden, die verschiedene Teile des Matratzensystems in unterschiedlicher Weise, z.B. unter Verwendung eines Mikroprozessors, steuern. Der Betrieb der Erwärmungs- und Abkühlungsmittel mit einer ungefährlichen Spannung, d.h. einer Spannung, die deutlich unter der normalerweise für Erwärmungs- und Abkühlungsmittel verwendeten liegt, ist vorzuziehen.
Wie oben vermerkt, muß das flexible Material eine ausreichende Undurchlässigkeit aufweisen, um den Einsatz des klinischen -Stützsystems während seiner vorgesehenen Lebensdauer zu gewährleisten. Es hängt insbesondere von dem in den Zellen des klinischen Stützsystems eingeschlossenen Fluid ab, ob das flexible Material die Undurchlässigkeitskriterien erfüllen kann oder nicht. Ein flexibles Material beispielsweise, das sich für die Verwendung mit einem trägen gasförmigen Fluid eignet, z.B. Hydrofluorchlorkohlenwasserstoff, eignet sich uhter Umständen nicht, wenn das Fluid Wasser ist und umgekehrt, wie Fachleuten auf dem Gebiet verständlich ist. Das flexible Material ist vorzugsweise ein Polymermaterial, insbesondere ein laminiertes, wärmeverbundenes oder beschichtetes Polymermaterial. In den Ausführungsformen ist das flexible Material ein thermoplastisches Polymer, das mit einem Polymermaterial laminiert oder beschichtet wurde, das für die in den Zellen des klinischen Stützsystems einzuschließende Flüssigkeit Undurchlässigkeitseigenschaften aufweist. In einer Ausführungsform ist das Polymermaterial ein lineares Polyehtylen mit geringer Dichte, das mit Polyvinylidenchlorid (PVDC) beschichtet oder an PVDC laminiert wurde. Ein solches flexibles Material weist sowohl Undurchlässigkeit als auch Flexibilität und Festigkeit auf, wobei diese Eigenschaften für eine nutzbringende Verwendung des klinischen Stützsystems wichtig sind. Beispiele des flexiblen Materials in anderen Ausführungsformen sind Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyester, Polyamid, chlorsulfoniertes Polyethylen, Vinylidenfluorid/Hexafluorpropylencopolymere, Polyurethan, Ethylen/Propylen/Dienterpolymere, Copolyesterpolymere, Silikongummi, Butylgummi und natürlicher Gummi, die im Bedarfsfall zur Erreichung der erforderlichen Undurchlässigkeitseigenschaften beschichtet sind.
Die geschlossene Zellenschicht 21 und die thermoelektrische Schicht 22 befinden sich, wie aus Fig.3 ersichtlich, auf einer Faserschicht 23. Die Schicht 23 soll dem Matratzensystem eine Polsterung verleihen und eine gute Druckverteilung ermöglichen, wodurch der Komfort für den Patienten erhöht wird. Die Schicht 23 kann aus einer Vielzahl von Fasern oder Schaummaterialien hergestellt werden, dazu zählen synthetische Fasern wie Polyamid, Polyester und/oder Polypropylen und natürliche Fasern wie Baumwolle, Zellulose- oder Wollfasern einschließlich Schaffelle u.ä. In den meisten Fällen besteht die Faserschicht aus synthetischen Fasern, die man zur Erzielung der Polsterungswirkung genügend aufquellen ließ. Ein Beispiel einer bevorzugten Faser ist die Quallofil -Polyesterfaser, die bei der Polsterherstellung verwendet wird. In einer weiteren Ausführungsform kann die Schicht 23 eine Luftmatratze sein.
Die Faserschicht 23 befindet sich, wie aus Fig.3 ersichtlich, auf der Reibungsschicht 24. Die Reibungsschicht ist zur Stabilität und Sicherheit des Patienten vorgesehen, insbesondere um ein Abrutschen des Matratzensystems vom Bett oder einer anderen Anordnung, auf der es aufliegt, zu verhindern. Es sind verschiedene Reibungsschichtmaterialien bekannt, darunter geschäumte thermoplastische Polymere, z.B. Polystyren, gewebte Textilstrukturen, Velcro -Materialien u.ä.
Das in Fig.3 dargestellte Matratzensystem besitzt zwei auf der geschlossenen Zellenschicht liegende Schichten. Die Schicht, die sich unmittelbar neben der geschlossenen Zellenschicnt befindet, ist eine Faserschicht 25, die vor allem als Abdeckschicht oder als Umschließungsschicht des erfindungsgemäßen Matratzensystems dienen soll, um die Integrität des Matratzensystems beizubehalten; außerdem ist sie aus ästhetischen Gründen und aus Gründen der Hygiene und der Sterilität (Vermeidung von Infektionen) vorgesehen. Die dargestellte Außenschicht ist eine mikroporöse Schicht 26, die vor allem dem Liegekomfort des Patienen dient. Insbesondere ermöglicht die mikroporöse Schicht 26, daß Schweiß und andere feuchte Körperausscheidungen des Patienten von diesem abgeführt werden, wodurch sich sein Wohlbefinden steigert. Die mikroporöse Schicht ist als Wegwerfschicht gedacht. Die Gewebeschicht 25 und die mikroporöse Schicht 26 müssen eine bestimmte Dicke aufweisen und aus Materialien bestehen, die dafür sorgen, daß die günstigen Auswirkungen der Funktionsweise der geschlossenen Zellenschicht 22 nicht beeinträchtigt werden. In einer anderen Ausführungsform könnte die Außenschicht eine nichtklebende Schicht sein, insbesondere eine Schicht, die bei Patienten mit Brandverletzungen oder in einigen therapeutischen Verwendungszwecken zum Einsatz kommt.
Während des Betriebs des Matratzensystems von Fig.3 wird der Patient auf das Matratzensystem gelegt, in Kontakt mit der mikroporösen Schicht, oder einem Bettuch oder einer ähnlichen Schicht über der mikroporösen Schicht. Es ist vorzuziehen, daß das Matratzensystem so konstruiert ist, daß die Zellen in einem schiefen Winkel zur Körperachse des Patienten und in anderen Ausführungsformen transversal zum Körper angeordnet sind. Anschließend erfolgt abwechselnd eine Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zellen der geschlossenen Zellenschicht, indem beispielsweise mittels der Heizelementschicht Wärme erzeugt wird und man die Flüssigkeit abkühlen läßt oder sie aktiv abkühlt.
Die Dauer des Volumsvergrößerungs- und -verringerungszyklus kann von einer Minute bis zu mehr als einer Stunde reichen. Die Zyklusfrequenz sollte jedoch höher liegen als einmal alle zwei Stunden. Unterschiedliche Zyklen könnten bei verschiedenen Körperteilen zum Tragen kommen: für jene Bereiche, in denen der Körper einen größeren Druck ausübt, wäre ein kürzerer Zyklus geeigneter als für Bereiche, in denen geringerer Druck ausgeübt wird; ebenso könnte man verschiedene Zyklen aus therapeutischen und anderen Gründen einsetzen. Man kann annehmen, daß es je nach Verwendungszweck eines Matratzensystems oder eines klinischen Stützsystems unterschiedliche optimale Zykluszeiten gibt.
Es wird hier auf die Zykluszeit zur Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zellen Bezug genommen. Diese Zykluszeit umfaßt jene Zeitspanne, die zum Transfer des Fluids aus der Zelle oder in dieselbe zum Herbeiführen der eigentlichen Volumsverringerung oder Volumsvergrößerung der Zelle erforderlich ist, jene Zeitspanne, die zum Kondensieren oder Verdampfen des vollständig in der Zelle eingeschlossenen Fluids erforderlich ist, sowie jene Zeitspanne, während der die Zelle volumsvergößert oder -verringert wird. Eine solche Zeitspanne des Fluidtransfers ist begrenzt - sie kann einige Minuten betragen. Es sei festgehalten, daß die günstigen Auswirkungen der Volumsverringerung der Zelle, insbesondere die Wiederherstellung der normalen Mikrozirkulation in den an die volumsverringerte Zelle angrenzenden Hautschichten, vorrangig auf jene Zeitspanne beschränkt ist, während der die Zelle keinen Patienten abstützt, wobei diese Zeitspanne deutlich kürzer als die Zykluszeit sein kann. Die Zeitspanne des Fluidtransfers im Verhältnis zur Zykluszeit ist bei kürzeren Zykluszeiten von größerer Bedeutung und muß unter Umständen beim Einsatz des erfindungsgemäßen Systems berücksichtigt werden.
Die Volumsvergrößerung und Volumsverringerung der Zellen wird hier im allgemeinen so beschrieben, daß bei Volumsvergrößerung einer Zelle die benachbarte Zelle volumsverringert wird. Es sei festgehalten, daß eine solche Volumsvergrößerung und -verringerung gleichzeitig oder in Abfolge eintreten kann, wobei die zweite Möglichkeit eine Volumsvergrößerung der Zelle und eine anschließende Volumsverringerung der benachbarten Zelle umfaßt. Außerdem kann die Volumsvergrößerung und Volumsverringerung in der Art einer durch das klinische Stützsystem laufenden Welle in Einklang mit einem peristaltischen Zyklus erfolgen; in einigen Fällen kann es vorkommen, daß der Patient eine solche Welle oder peristaltische Bewegung wahrnimmt, doch diese Bewegung kann günstige therapeutische Auswirkungen haben und wird aus eben diesem oder aus anderen Gründen eingesetzt. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine volumsvergrößerte Zelle von volumsverringerten Zellen umgeben und umgekehrt, eine Zellreihe wird volumsvergrößert und die unmittelbar angrenzende Zellreihe volumsverringert; andere Anordnungen volumsvergrößerter und volumsverringerter Zellen sind ebenfalls möglich, unter der Voraussetzung, daß die Anordnung der volumsvergrößerten und volumsverringerten Zellen, wie hier beschrieben wird, den Patienten stützen kann.
Das erfindungsgemäße Matratzensystem bietet für einen Patienten abwechselnde Stützung, wobei der Patient die durch das Matratzensystem vorgesehene abwechselnde Stützung kaum oder überhaupt nicht wahrnimmt. Bestimmte Körperteile des Patienten werden also abwechselnd gestützt und nicht gestützt, und der Patient nimmt die Bewegungen auf dem Bett, auf dem er liegt, kaum oder überhaupt nicht wahr. Eine solche Wahrnehmung würde seinen Liegekomfort beeinträchtigen. Der in zumindest einer Richtung bestehende Zwischenraum zwischen den volumsvergrößerten Zellen in Abständen, die unterhalb der menschlichen Zweipunktunterscheidungsschwelle liegen, eliminiert oder überdeckt jede solche Wahrnehmung und ermöglicht ein richtiges Funktionieren des Matratzensystems. Weiters ist der Druck, der auf den auf einer volumsverringerten Zelle aufliegenden Körper des Patienten wirkt, geringer als die menschliche innere Kapillarenschwelle, z.B. 20-32mm Hg; wenn dem nicht so wäre, würde beim Patienten keine Blutzirkulation im betreffenden über den volumsverringerten Zellen liegenden Hautbereich eintreten und Dekubitusgeschwüre entstehen. Der innere Kapillardruck ist von Patient zu Patient, und wahrscheinlich auch von Körperteil zu Körperteil unterschiedlich. Die Kapillardruckschwelle, d.h. der Oberflächendruck, über dem Kapillare wahrscheinlich zusammenbrechen, liegt je nach Patient und Körperteil des Patienten, der mit dem Matratzensystem in Berührung steht, bei etwa 20-32 mm Hg. In den Ausführungsformen ist es daher wichtig, daß der durch eine volumsverringerte Zelle auf den Patienten ausgeübte Druck geringer als etwa 20 mm Hg ist; die allgemeinere Bedingung besteht darin, daß der über der volumsverringerten Zelle wirkende Druck unter der Kapillardruckschwelle liegt.
Wie bereits angeführt, ist das klinische Stützsystem imstande, ohne Flachdrücken der volumsvergrößerten Zellen oder zwischen denselben einen menschlicnen Körper zu stützen. In einer Ausführungsform wird der menschliche Körper durch eine kugelförmige Oberfläche simuliert. Das folgende Verfahren eignet sich insbesondere zur Feststellung, ob ein klinisches Stützsystem einen menschlichen Körper ohne Flachdrücken stützen kann; das Verfahren umfaßt die Verwendung einer Spannvorrichtung, deren Kopf eine kugelförmige Oberfläche mit einem Durchmesser von 2,67 cm aufweist, wobei der Kopf einen tatsächlichen Durchmesser von 7,5 cm aufweist. Die Spannvorrichtung besitzt auch eine am Kopf an der der kugelförmigen Oberfläche gegenüberliegenden Seite axial angebrachte Stange, die so ausgebildet ist, daß sie Gewichte aufnehmen kann. Im Prüfverfahren setzt man die Spannvorrichtung solcherart auf die Zelloberfläche, daß sich die Spannvorrichtung zentral über einer volumsverringerten Zelle befindet und durch zwei benachbarte volumsvergrößterte Zellen gestützt wird. Die Spannvorrichtung wird dann unter Verwendung der Stange mit Gewichten mit einem Axial loch belastet, bis die Oberfläche der Spannvorrichtung die Bodenfläche der volumsverringerten Zelle berührt; zu diesem Zeitpunkt sollte das Gesamtgewicht der Spannvorrichtung zumindest 2,5 kg betragen. Unter diesen Umständen hätten die Zellen des klinischen Stützsystems eine solche Gestalt und Größe, daß ein Gewicht von 2,5 kg und einer kugelförmigen Oberfläche mit einem Durchmesser von 2,67 cm, mit dem das klinische Stützsystem belastet wird, kein Flachdrücken des klinischen Stützsystems bewirkt.
In Fig.9A wird ein menschlicher Torso, der allgemein durch 40 gekennzeichnet ist, auf einer Matratze oder einem Kissensystem 41 mit großen volumsvergrößerten Zellen 42 dargestellt, von denen nur eine im Querschnitt gezeigt wird. Die volumsvergrößerbare Zelle 42 hat sich, wie aus der Figur ersichtlich, im Bereich 43, dem Zellbereich direkt unter dem Ischium 44 des Torso 45, flachgedrückt, wobei das Gas in der volumsvergrößerten Zelle 42, wie aus der Figur ersichtlich, aus dem Bereich 43, in dem sich die Zelle flachdrückte, in Richtung der Pfeile 45 verdrängt wurde.
Im Gegensatz dazu ist in Fig.9B der Torso 40 auf einem erfindungsgemäßen Matratzensystem dargestellt. Das Matratzensystem umfaßt eine einzellige Schicht 46 von Zellen, die als abwechselnd volumsvergrößerte Zellen 47 und volumsverringerte Zellen 48 dargestellt sind. Die Zellenschicht ist an einer flexiblen thermoelektrischen Schicht 49 angebracht. In der thermoelektrischen Schicht 49 befinden sich einige Erwärmungs- und Abkühlungskreise 50, wobei jeder Kreis 50 entweder unter einer volumsvergrößerten Zelle 47 oder einer volumsverringerten Zelle 48 angeordnet ist; in der gezeigten Ausführungsform erwärmen die Erwärmungs- und Abkühlungskreise 50 unter einer volumsvergrößerten Zelle 47 das Gas in der Zelle, während die Erwärmungs- und Abkühlungskreise 50 unter einer volumsverringerten Zelle den Dampf in der Zelle abkühlen. Die flexible Schicht 49 befindet sich in der Figur auf einer Faserschicht 51. Wie aus Fig.9B ersichtlich, liegt der Torso auf den volumsvergrößerten Zellen 47 auf, wobei er die Oberfläche der volumsverringerten Zellen 48 weder flachdrückt noch berührt. Demnach wirkt auf den sich oberhalb der volumsverringerten Zellen 48 befindlichen Torso kein Druck. Die Aktivierung der Erwärmungskreise unterhalb der volumsverringerten Zellen 48 und die Aktivierung der Abkühlungskreise unterhalb der volumsvergrößerten Zellen 47 führt zu einer Umkehr - jener Teil des Torso, der in der Figur die volumsvergrößerten Zellen berührt, berührt diese Zellen nicht mehr und umgekehrt.
Die erfindungsgemäßen Matratzensysteme funktionieren sowohl unterhalb der Kapillardruckschwelle als auch unterhalb der Zweipunktunterscheidungsschwelle, wodurch die Blutzirkulation des Patienten gefördert, die Bildung von Dekubitusgeschwüren eingeschränkt und das Wohlbefinden des Patienten gesteigert wird. Das Matratzensystem ist leicht in der Handhabung, besonders wenn eine Flüssigkeit die Volumsvergrößerung und -verringerung der Zellen bewirkt, die eine Phasenveränderung durchlaufen kann. Zudem ist das Matratzensystem leicht zu reinigen und leise im Betrieb. In den Ausführungsformen könnte das Matratzensystem durch einen Mikroprozessor betrieben werden und bewegbar sein - es ist so ausgebildet, daß es sich zur ortsveränderlichen Verwendung auf Rollstühlen und anderen ortsveränderlichen Systemen für Gliedmaßen und andere Körperteile eignet, wodurch für den Patienten die Möglichkeit der Mobilität geschaffen wird. Weiters kann die Abkühlung der Flüssigkeit in den Zellen die Abkühlung aller oder einiger Bereiche eines menschlichen Körpers bewirken; z.B. als Kühlumschlag bei Operationen oder als therapeutisches Mittel.
Während die erfindungsgemäßen Stützssysteme hier allgemein unter Bezugnahme auf medizinische Verwendungszwecke, d.h. als Matratzensysteme, beschrieben wurden, sei festgehalten, daß die Stützsysteme eine breite Palette verschiedener Gestaltungen und Verwendungszwecke aufweisen; bei vielen dieser Verwendungszwecke würde man die Systeme mit anderen Namen bezeichnen, z.B. als Stützsysteme, Sitze, Stühle u.a. Die hier beschriebenen Systeme eignen sich zum Einsatz im Gesundheits- und Transportwesen sowie im Erholungsbereich, beispielsweise als Sitzgelegenheit in Flugzeugen, Kraftfahrzeugen, Büros, Lastwägen oder Zuhause.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele illustriert.

Beispiel I

Löcher mit einem kreisförmigen Querschnitt und verschiedenen Durchmessern wurden in eine Reihe von Metallplatten unterschiedlicher Dicke geschnitten. Die Durchmesser der Löcher betrugen: 31,5 mm, 39,0 mm, 45,0 mm und 51,3 mm. Die Dicke der Platten betrug 4,2 mm, 5,4 mm, 6,6 mm und 7,8 mm.
Über jedem der Löcher lag der Ischiumvorsprung eines Menschen; es handelte sich dabei um einen gesunden, 46-jährigen, 173 cm großen und etwa 84 kg schweren Mann mittlerer Statur. Ein Druckfühler wurde im Loch oder an der gegenüberliegenden Seite des Loches angebracht, sodaß die gewünschte Auslenkung erzielt wurde. Der Fühler befand sich auf einer hölzernen Oberfläche, damit man den allfälligen Druck messen konnte, der vom Menschen auf die Vorrichtung, d.h. an der dem Loch gegenüberliegenden Fläche, wirkte.
Die Ergebnisse sind aus Fig.5 ersichtlich. In nur drei Fällen übte der Ischiumvorsprung des Menschen keinen Druck aus; anders gesagt wurden in nur drei Fällen das 31,5 mm-Loch mit Auslenkungen (gemessen am Abstand von der Plattenoberfläche zum im Loch befindlichen Druckfühler) von 6,6 und 7,8 mm und das 39,0 mm-Loch mit einer Auslenkung von 7,8 mm nicht flachgedrückt. Bei solchen Kombinationen von Lochdurchmessern und Auslenkungen trat demnach kein Flachdrücken ein. Zellen dieser Dimensionen und einem kleineren Durchmesser führten mit den Ischiumvorsprüngen der Versuchsperson dieses Beispiels zu keinem Flachdrücken.
In einer damit in Zusammenhang stehenden Versuchsreihe ermittelte man Zelldimensionen, die einen menschlichen Körper in verschiedenen Positionen stützen würden, z.B. Ischium in Sitzstellung, liegender großer Trochanter in seitlicher Stellung, sowie Sakrum und Skapula in supinaler Stellung.
Durch solche Versuche erhält man Aufschlüsse, welche Zelldimensionen das Flachdrücken in den erfindungsgemäßen Stützsystemen verhindern. Die Ergebnisse dieser Versuche sind von der Stellung des menschlichen Körpers abhängig.

Beispiel II

Man ging in ähnlicher Weise wie in Beispiel I vor, außer daß die Löcher rechteckig waren. Es wurde eine Versuchsreihe zur Bestimmung der Auswirkungen der Zellgeometrie auf den durch den Ischiumvorsprung erzeugten Druck durchgeführt. In allen Versuchen betrug die Foliendicke, d.h. die Auslenkung, 8 mm. Die Löcher waren in der vorderen/hinteren Richtung ausgerichtet und wiesen Breiten von 18 bis 34 mm uhd Längen von 20 bis 100 mm auf. Die in diesen Versuchen erzielten Ergebnisse sind aus Fig.6 ersichtlich. Die Kapillardruckschwelle von 32 mm ist auch in dieser Figur angeführt.

Beispiel III

Eine Wiederholung von Beispiel II unter Verwendung der in transversaler Richtung ausgerichteten Löcher.
Die Ergebnisse von Beispiel II zeigen, daß dort, wo die lange Lochachse in der vorderen/hinteren Richtung ausgerichtet war, nur kurze Zellängen von 20-36 mm und Breiten von 18-34 mm Drücke ergaben, die unterhalb der Kapillardruckschwelle liegen. Im Gegensatz dazu zeigen die Ergebnisse van Beispiel III, daß wesentlich längere Zellen toleriert werden konnten.

Beispiel IV

Der Druck, den eine männliche Versuchsperson ausübt, die in supinaler Lage auf einer in Spitälern verwendeten Matratze und einer darauf befindlichen synthetischen Faserschicht liegt, wurde an mehreren Stellen auf der Matratze und der Schicht gemessen, um auf diese Weise das Druckprofil eines Patienten zu illustrieren.
Die erhaltenen Ergebnisse sind aus Fig.8 ersichtlich. Die drei Bereiche, in denen durch die Versuchsperson hoher Druck ausgeübt wurde, waren in absteigender Reihenfolge das Gesäß, die Schultern und der Kopf. Die Verwendung der synthetischen Faserschicht auf der Matratze führte zu einer deutlichen Abnahme des auf die obigen drei Bereiche wirkenden Druckes, wobei diese Abnahme im Bereich der Schultern etwa 60% betrug. Der Druck war jedoch in allen drei Stellungen nach wie vor ungefähr eine Größenordnung über dem Wert der Kapillarschwelle.

Beispiel V

Man überwachte die Wiederherstellung der normalen, d.h. vor dem Versuch festgestellten Hauttemperatur des Gesäßes der Versuchsperson in verschiedenen Zeitabständen, die sie in der Sitzstellung zubrachte, mittels einer thermographischen Kamera. Die Versuchsperson war ein gesunder, 46-jähriger, 173 cm großer und etwa 84 kg schwerer Mann mittlerer Statur. Die Versuchsperson saß auf einem weichen Kissen oder einem erfindungsgemäßen Matratzensystem, das mit einer Zykluszeit von zehn Minuten für mehrere Perioden arbeitete. Anschließend wurde die Rückkehr der Hauttemperatur auf einen Normalwert unter Verwendung einer thermografischen Infrarotkamera Agema, Modell 870, mit Hilfe der Bildanalyse beobächtet.
Die Ergebnisse sind aus Fig.10 ersichtlich. Da die Hauttemperatur direkt proportional zur Durchblutung der Haut ist, ist die Wiederherstellung der Hauttemperatur auf einen Normalwert ein Indikator der Durchblutung der Haut.
Die Ergebnisse zeigen, daß die Wiederherstellungszeit exponentiell mit der Sitzdauer zunahm. Weiters zeigen die Ergebnisse, daß die Wiederherstellung nach 30-minütigem Sitzen auf einem erfindungsgemäßen Matratzensystem fast so rasch ist wie nach fünfminütigem Sitzen auf dem weichen Kissen und deutlich besser als nach dem siebenminütigen Sitzen auf dem Kissen. Man sieht, daß die Regressionslinien durch die Daten für Kissen bei 3 und 5 Minuten und für das erfindungsgemäße Matratzensystem bei etwa sechs Minuten konvergieren, wohingegen die Regressionslinien für Daten mit Kissen bei längeren Zeitspannen eine wesentlich längere Wiederherstellungsdauer kennzeichnen.
Für einen optimalen Betrieb sollte die Wiederherstellungszeit der normalen Durchblutung in der Druckabnahmephase über den volumsverringerten Zellen in einem erfindungsgemäßen Matratzensystem an die Druckdauerphase über den volumsvergrößerten Zellen angepaßt werden. Die Ergebnisse zeigen, daß eine geeignete Zyklusfrequenz eines erfindungsgemäßen Matratzensystems zur Verwendung einer oben beschriebenen Versuchsperson in Sitzstellung etwa 10 Minuten ist.

Beispiel VI

Man beobachtete mit Hilfe der Infrarotthermographie die Wiederherstellung der Hauttemperatur des Sakralbereichs einer Versuchsperson, nachdem diese zwei Stunden lang in supinaler Lage zubrachte. Die Versuchsperson, ein gesunder 46-jähriger, 173 cm großer, 84 kg schwerer Mann mittlerer Statur, wurde in supinaler Lage auf ein hermkömmliches Spitalsbett oder ein erfindungsgemäßes Matratzensystem gelegt, das mit einer zehnminütigen Zykluszeit arbeitet. Nachdem die Versuchsperson zwei Stunden lang auf dem Bett oder der Matratze gelegen war, wurde sie zur unmittelbaren Beobachtung des Sakralbereichs unter Verwendung der in Beispiel V beschriebenen thermographischen Kamera auf die recnte Seite umgelegt. Man maß die durchschnittliche Temperaturveränderung mit Fortdauer der Zeit im Verhältnis zur Kontrolltemperatur der Versuchsperson. Die Ergebnisse sind aus Fig.11 ersichtlich.
Die Wärmereaktion nach dem zweistündigen Verbleiben auf dem Spitalsbett zeigt, wie aus der nachhaltigen Temperaturerhöhung relativ zu Kontrolltemperatur ersichtlich, ein Erythema paratrimma an, das durch eine plötzliche Hautrötung und einen Temperaturanstieg in Folge einer Staseperiode über einem Druckpunkt gekennzeichnet ist. Im Gegensatz dazu näherte sich die Wärmereaktion nach einem zweistündigen Verbleiben auf dem erfindungsgemäßen Matratzensystem nach 15 Minuten der Normaltemperatur, ohne ein Erythema paratrimma hervorzurufen.

Claims

1. Stützsystem, das eine Vielzahl von getrennten Zellen mit ausgewählter Größe und Gestalt in einer Monolage umfaßt, wobei die genannten Zellen aus einem flexiblen Material gebildet sind,

wobei das genannte Material ausreichend undurchlässig für ein Fluid ist, das in den genannten Zellen enthalten ist, sodaß jede Zelle (27) abwechselnd bezogen auf eine benachbarte Zelle wiederholt im Volumen vergrößert und verringert werden kann (11,12), dadurch gekennzeichnet, daß (i) die genannten Zellen eine Größe und Gestalt haben und einen solchen Abstand (d) zwischen den Zellen aufweisen, daß zumindest in entweder der Breite oder der Länge des genannten Stützsystems der Abstand zwischen Mittelpunkten benachbarter volumsvergrößerter Zellen geringer als die menschliche Zweipunktunterscheidungsschwelle ist,

(ii) eine volumsverringerte Zelle, wenn das genannte Stützsystem einen menschlichen Körper abstützt, einen Druck auf den Körper ausübt, der geringer als die menschliche innere Kapillarschwelle ist und

(iii) das genannte Stützsystem fähig ist, einen menschlichen Körper abzustützen, ohne entweder an oder zwischen den genannten volumsvergrößerten Zellen flachgedrückt zu werden.

2. Stützsystem nacn Anspruch 1, bei dem die Zellen eine solche Gestalt und Größe haben, daß ein auf das Stützsystem gelegtes Gewicht von 2,5 kg mit einer kugelförmigen Oberfläche mit einem Durchmesser von 2,57 cm kein Flachdrücken des Stützsystems bewirkt.

3. Stützsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Zellen (11,12) unabhängig voneinander im Volumen vergrößert und verringert werden können.

4. Stützsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Fluid ein Fluorkohlenstoff oder eine Mischung aus Fluorkohlenstoffen ist.

5. Stützsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Fluid ein umweltverträglicher Ersatz für einen Fluorkohlenstoff ist.

6. Stützsystem nach Anspruch 4 oder 5, worin das Fluid einen Siedepunkt im Bereich von 10-40ºC aufweist.

7. Stützsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiters Mittel zur Volumserhöhung und Volumsverringerung der Zellen umfaßt.

8. Stützsystem nach Anspruch 7, bei dem die Mittel zur Volumserhöhung und Volumsverringerung der Zellen Erwärmungs- und Abkühlungsmittel sind.

9. Stützsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Fluid ein Gas ist.

10. Stützsystem nach Anspruch 8, bei dem das Mittel zur Volumserhöhung der Zellen ein Kompressor ist.

11. Stützsystem nach Anspruch 9, bei dem das Mittel zur Volumserhöhung und Volumsverringerung der Zellen eine hydraulische Einrichtung ist.

12. Stützsystem nach Anspruch 5, das elektrische Heizmittel oder thermoelektrische Mittel umfaßt und bei dem das Fluid eine Flüssigkeit ist, die so angepaßt ist, daß sie durch solche elektrischen Heizmittel oder thermoelektrischen Mittel verdampft wird.

13. Stützsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede Zelle eine Geometrie aufweist, die das völlige Zusammenfallen der Zellen im volumsverringerten Zustand verhindert.

14. Stützsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellen so ausgebildet sind, daß sie über eine Zykluszeit von weniger als zwei Stunden volumserhöht und volumsverringert werden.

15. Stützsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zellen in einer simulierten Wellenbewegung über das Stützsystem hinweg im Volumen vergrößert und verringert werden.

16. Stützsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Zellen in einer simulierten peristaltischen Bewegung über das Stützsystem hinweg im Volumen vergrößert und verringert werden.

17. Stützsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Abstand zwischen benachbarten volumsvergrößerten Zellen geringer als 30 mm ist.

18. Stützsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiters eine Schicht aus Polstermaterial umfaßt; sowie eine Schicht aus Material mit hohem Reibungskoeffizienten.

19. Stützsystem nach Anspruch 18, bei dem eine Gewebeschicht über der Zellenschicht angeordnet ist, wobei sich die genannte Gewebeschicht zwischen letzterer und einer Feuchtigkeitsabsorptionsschicht befindet.

20. Stützsystem nach Anspruch 19, bei dem die Gewebeschicht eine abnehmbare Gewebeschicht ist.

21. Stützsystem nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Feuchtigkeitsabsorptionsschicht eine Schicht aus mikroporösem Film ist.

22. Stützsytem nach Anspruch 19, 20 oder 21, bei dem die Feuchtigkeitsabsorptionsschicht eine Wegwerfschicht ist.