Надувное амортизирующее устройство с системой трубопроводов
Изобретение относится к отсеку с текучей средой для использования в матрасе или опорной поверхности, которая обеспечивает опору для тела, направлено на уменьшение травмирования тканей и способствует излечению поражений кожи. Отсек с текучей средой для использования в опорной поверхности содержит наружную конструкцию, выбираемую из группы, состоящей из одинарной спирали, двойной спирали или сильфона, пружинное средство в наружной конструкции отсека для восстановления формы упомянутого отсека, так что при сжатии каждого отсека под нагрузкой, развивающей силу, которая больше суммы сил внутри отсека с текучей средой, включая давление текучей среды внутри отсека, умноженное на площадь отсека с текучей средой, поддерживающую нагрузку, плюс усилие восстановления отсека с текучей средой, упомянутый отсек мог восстановить форму после уменьшения нагрузки до усилия, которое меньше суммы сил в отсеке и восстанавливающего усилия отсека. Отсек с текучей средой является самонакачивающимся. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 24 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится в общем к отсеку с текучей средой для использования в матрасе или опорной поверхности, которая обеспечивает раздельную опору для тела. Настоящее изобретение содержит элементы восстановления формы, которыми являются подпружиненные отсеки с упругой текучей средой.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
До настоящего времени надувные амортизирующие устройства, используемые для опоры тела, такие как матрас, кушетка, кресло и т.п., обычно включали в себя некоторое множество воздушных отсеков или полостей, которые надували для поддержки тела человека. Воздушные отсеки обеспечивают опору человека и могут надуваться до требуемого уровня давления, чтобы обеспечить человеку определенный уровень комфорта и опоры.
В области медицины амортизирующие устройства, содержащие некоторое множество воздушных отсеков, часто используются для обеспечения уровней опоры, различных для разных частей тела человека. Например, матрас может содержать отдельные воздушные отсеки, расположенные в его верхней, средней и нижней частях. Эти воздушные отсеки могут надуваться до разных значений давления, обеспечивая разные давления опоры для верхней, средней и нижней частей тела человека.
В больницах, где пациенты проводят в постели длительное время, они часто страдают от влияния чрезмерного давления, сообщаемого их телам. В медицине известно, что постоянное давление, прилагаемое к телу пациента, может привести к повреждению мягких тканей. При воздействии внешнего давления на кожу пациента капилляры кровеносной системы закрываются и может произойти деградация мягких тканей. Такое повреждение мягких тканей может приводить к образованию пролежней. Например, постоянное давление, прилагаемое к пятке пациента, может привести к развитию пролежня на пятке. Вышеуказанные устройства с несколькими отсеками могут использоваться для сброса давления, прилагаемого к конкретной части тела пациента. В случае, например, пятки пациента это может быть достигнуто путем накачивания воздушного отсека под ногой пациента так, чтобы его пятка была приподнята над матрасом. Таким образом можно сбросить постоянное давление на пятку и предотвратить образование пролежня на пятке.
Воздушные амортизирующие устройства обычно требуют наличия внешнего насоса для накачки воздушных отсеков в устройстве. Альтернативно, воздушные амортизирующие устройства предварительно накачиваются на заводе и отправляются в место использования. Проблема может появиться в том случае, если атмосферное давление в месте накачки отличается от атмосферного давления в месте использования. Например, если атмосферное давление в месте использования ниже атмосферного давления в месте накачки, воздушные отсеки в месте использования расширятся и станут тверже.
В больнице опорные системы со сбросом давления считаются "лечебными изделиями", если они значительно уменьшают давление под телом пациента, уменьшают травмирование тканей и способствуют излечению поражений кожи, таких как ожоги, пролежни и т.д. Типичными опорными системами со сбросом давления, подходящими под определение "лечебные изделия", являются кровати, которые содержат двигатели и насосы для изменения формы и давления в матрасе. Такие кровати имеют очень высокую стоимость и требуют обширной специальной подготовки для использования и эксплуатации системы. Кроме того, "лечебные изделия" часто требуют большого объема технического обслуживания из-за наличия многочисленных движущихся механических деталей, которые могут выйти из строя. Также эти сложные опорные системы со сбросом давления нельзя использовать на обычных пружинных опорах для матрасов, поскольку для них необходимы специальные кроватные рамы. Сложная конструкция таких кроватей весьма затрудняет их ремонт и часто требует полной замены всей системы для надлежащего обслуживания. Еще одна проблема заключается в том, что во время отключений энергоснабжения такие матрасы теряют давление, оставляя пациента на твердой поверхности, что приведет к появлению пролежней при непринятии мер. Таким образом, в настоящее время существует необходимость разработки опоры для тела, которая адекватно решает вышеуказанные проблемы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предлагает амортизирующее устройство для матраса, кресла, кушетки и т.п., которое обеспечивает опору с помощью текучей среды, например атмосферного воздуха. Амортизирующее устройство имеет небольшое число движущихся деталей, управляется пользователем, требует минимума технического обслуживания и легкое в ремонте. Амортизирующее устройство настоящего изобретения включает в себя устройство опорной системы, рукавное устройство, чехол, верхнюю накладку и наружное покрытие.
Устройство опорной системы содержит по меньшей мере один опорный отсек для обеспечения подъемной опоры для тела. Каждый опорный отсек имеет оболочку, содержащую текучую среду. Приложение внешней нагрузки к наружной поверхности оболочки заставляет оболочку деформироваться в сжатую форму. Оболочка содержит элемент восстановления формы, который способен прилагать восстанавливающее усилие к внутренней поверхности оболочки, возвращая оболочку в ее исходную ненагруженную форму. Элемент восстановления формы предпочтительно изготавливается из упругого пенистого материала, но могут использоваться и другие эластичные средства.
Каждый опорный отсек имеет впускной канал, выпускной канал, впускной клапан и выпускной клапан. Впускной и выпускной каналы расположены непосредственно на отсеке с текучей средой, рядом или близко друг к другу. Выпускной клапан каждого опорного отсека соединен с системой управления сбросом боковым трубопроводом, который проходит непосредственно из отсека с текучей средой. Впускной клапан каждого опорного отсека соединен с системой управления подачей текучей среды. Каждый впускной клапан содержит впускной обратный клапан, позволяющий текучей среде поступать в опорный отсек и в то же время препятствующий выходу текучей среды из опорного отсека. Каждый выпускной клапан содержит выпускной обратный клапан, позволяющий текучей среде выходить из опорного отсека и в то же время препятствующий поступлению текучей среды в опорный отсек. Система управления подачей текучей среды соединена с резервуаром подачи текучей среды. Система управления сбросом соединена с резервуаром сброса текучей среды. Предпочтительно, текучей средой в резервуарах подачи и сброса является воздух, но может использоваться любая подходящая текучая среда, например вода или азот. Резервуары подачи и сброса текучей среды могут быть объединены в один резервуар с внешним источником текучей среды, например атмосферного воздуха.
При использовании масса тела человека, пациента или животного, лежащего на оболочке, деформирует оболочку. Для наглядности в качестве примера тела, лежащего на оболочке, возьмем пациента. Давление текучей среды в оболочке увеличивается, когда объем оболочки уменьшается при деформации. С увеличением давления текучая среда в оболочке выходит из оболочки через выпускной клапан в систему управления сбросом. Далее текучая среда выходит из системы управления сбросом в резервуар сброса текучей среды. Далее, когда оболочка деформируется в соответствии с конкретной формой пациента, площадь оболочки, поддерживающая нагрузку, увеличивается. Равновесие достигается тогда, когда силы в оболочке, включая давление текучей среды в оболочке, умноженные на площадь оболочки, поддерживающую нагрузку, плюс усилие, обеспечиваемое элементом восстановления формы, будут равны массе нагрузки.
Управляемый предохранительный клапан включен в систему управления сбросом для установки и поддержания максимального уровня давления текучей среды в оболочке. Выбираемые различные максимальные уровни давления текучей среды позволяют использовать опорный отсек с различными массами или добиваться различных степеней соответствия между пациентом и поверхностью оболочки. Предпочтительно, максимальный уровень давления текучей среды должен обеспечивать, чтобы давление на стыке под всей поверхностью контакта пациента было ниже давления, которое может явиться причиной появления повреждений мягких тканей, например пролежней.
После снятия массы пациента с опорного отсека элемент восстановления формы развивает направленное наружу усилие на внутреннюю поверхность оболочки. После расширения оболочки во внутреннем пространстве оболочки создается частичный вакуум, заставляющий текучую среду втягиваться обратно во внутреннее пространство оболочки. Текучая среда втягивается из резервуара подачи текучей среды в систему управления подачей через впускной клапан и во внутреннее пространство оболочки. Впускной клапан содержит одноходовой обратный клапан, который позволяет текучей среде повторно поступать во внутреннее пространство оболочки, в то же время препятствуя текучей среде выходить из внутреннего пространства оболочки.
В качестве источника давления для накачки опорных отсеков настоящего изобретения может использоваться атмосферное давление. Поэтому, если резервуары подачи и сброса текучей среды содержат атмосферный воздух, немеханизированную накачку можно осуществлять без необходимости использования дорогостоящих воздуходувок, насосов или микропроцессоров, которые необходимы для ранее доступных "лечебных изделий". Некоторое множество опорных отсеков может быть соединено между собой через боковой трубопровод с системой управления подачей и через еще один боковой трубопровод с системой управления сбросом таким образом, чтобы создать устройство опорной системы. Соединение опорных отсеков между собой дает возможность поддерживать в них постоянное давление. Устройство опорной системы может поддерживать пациента путем управления саморегулированием давления на всей контактной поверхности пациента. Устройство опорной системы обеспечивает низкое давление на стыке под всей поверхностью пациента. Например, если пациент лежит на устройстве опорной системы, оно обеспечивает, что давление на стыке под всей контактной поверхностью пациента будет ниже давления, которое может вызвать возникновение повреждения мягких тканей.
Устройство опорной системы также способно к саморегулированию при каждом движении или перемещении пациента на устройстве опорной системы. При изменении в распределении давления, прилагаемого к устройству опорной системы, опорные отсеки в устройстве опорной системы автоматически надуваются или сдуваются по мере необходимости для поддержания низкого давления на стыке под всем пациентом.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает раздельно управляемые опорные зоны в устройстве опорной системы. Каждая опорная зона содержит по меньшей мере один опорный отсек. Каждый опорный отсек содержит по меньшей мере один впускной клапан и по меньшей мере один выпускной клапан. Впускной клапан каждого опорного отсека в каждой опорной зоне соединен с системой трубопроводов, включая трубопровод, имеющий некоторое множество боковых трубопроводов, отходящих от него и включенных в систему управления подачей. Выпускные клапаны всех опорных отсеков в единой опорной зоне соединены с системой трубопроводов, включая трубопровод, имеющий некоторое множество боковых трубопроводов, отходящих от него и включенных в единую систему управления сбросом. Каждая опорная зона имеет отдельную систему управления сбросом. Система управления подачей соединена с резервуаром подачи текучей среды. Система управления сбросом каждой опорной зоны соединена с резервуаром сброса текучей среды. В общем, уровень давления в каждой опорной зоне устанавливается на определенный уровень. Например, если устройство опорной системы содержит матрас на кровати, верхняя, средняя и нижняя зоны устройства опорной системы могут быть установлены на различные уровни давления или твердости для верхней, средней и нижней частей тела пациента.
Рукавное устройство содержит наружное покрытие вокруг каждого опорного отсека. При некотором множестве опорных отсеков покрытие каждого отсека прикрепляется к покрытию соседнего отсека. Покрытие отсека позволяет поверхности оболочки опорного отсека свободно скользить по первой стороне покрытия отсека без передачи этого скользящего движения второй стороне покрытия отсека. Второй стороной покрытия отсека может являться сторона, на которой лежит пациент. Поэтому движение опорного отсека не передается пациенту, что предотвращает повреждение кожи пациента истиранием в результате действия силы трения или сдвигающей силы. В случае необходимости ремонта опорного отсека рукавное устройство позволяет легко снять и заменить каждый опорный отсек.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает дополнительную систему переменного давления для создания переменного давления подачи в некоторое множество зон. Система переменного давления может использоваться в сочетании с устройством опорной системы. Каждая зона содержит по меньшей мере один опорный отсек. Система переменного давления содержит источник подачи текучей среды под давлением, содержащий насос, резервуар текучей среды под давлением и т.д. Дополнительно система переменного давления содержит систему управления для последовательного создания давления текучей среды в опорных зонах. Подъем и опускание переменных зон под пациентом обеспечивает благоприятное движение скелета и тканей пациента. Такое движение помогает стимулировать циркуляцию и движение лимфы в пациенте. При отключении или выходе из строя системы переменного давления устройство опорной системы продолжает обеспечивать управление саморегулированием давления на тело пациента.
В чехле размещены устройство опорной системы, системы управления подачей и сбросом и части системы переменного давления. Чехол может быть выполнен из любого подходящего растягивающегося материала, предпочтительно из растягивающейся ткани.
Верхняя накладка обеспечивает дальнейшую упругую опору туловища. Верхняя накладка может быть выполнена из слоистого материала, наполненного волокном, или другого подходящего материала. Верхняя накладка может содержать упругий опорный блок для пяток, предназначенный для снижения давления на чувствительный участок пяток пациента. Верхняя накладка может находиться над чехлом и может быть накрыта наружным покрытием. Альтернативно, верхняя накладка может находиться над устройством опорной системы.
Наружное покрытие обеспечивает поверхность с низким коэффициентом трения и сдвига, защищая пациента от повреждений тканей. Кроме того, наружное покрытие создает водостойкую и грязеотталкивающую поверхность. Для использования в медицине наружное покрытие может быть выполнено из противомикробного материала.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает опорную поверхность или матрас, содержащий некоторое множество опорных отсеков, которые являются отдельными отсеками с текучей средой, имеющими способность восстанавливать форму. Каждый из отдельных отсеков с текучей средой является подпружиненным. Приложение внешней нагрузки к наружной поверхности отсека с текучей средой заставляет отсек с текучей средой деформироваться в сжатую форму, когда нагрузка больше суммы сил внутри отсека с текучей средой, включая давление текучей среды внутри отсека, умноженное на площадь отсека с текучей средой, поддерживающую нагрузку, плюс усилие восстановления отсека с текучей средой. После уменьшения нагрузки усилие восстановления отсека с текучей средой заставляет отсек с текучей средой восстанавливаться до исходной ненагруженной формы. Равновесие достигается тогда, когда силы в оболочке, включая давление текучей среды в оболочке, умноженные на площадь оболочки, поддерживающую нагрузку, плюс усилие, обеспечиваемое элементом восстановления формы, будут равны массе нагрузки. Отсеки с текучей средой развивают различные значения силы и сжимаются в зависимости от прилагаемой нагрузки.
Устройство опорной системы, содержащее подпружиненные отсеки с текучей средой, также содержит основной корпус, который вмещает и скрепляет вместе отсеки с текучей средой для образования конструкции матраса. Отсеки с текучей средой в корпусе соединены с системой управления подачей и системой управления сбросом, включая управляемый предохранительный клапан, для создания устройства опорной системы. Как движение отсека с текучей средой, так и твердость и мягкость отсеков с текучей средой определяются свойствами отсека и уровнем давления, при котором срабатывает управляемый предохранительный клапан. Например, переменные величины, такие как высота базового материала, ILD (частота прогиба под нагрузкой), плотность материала отсека с текучей средой, давление воздуха, высота отсека с текучей средой, управление потоком воздуха, управление шумом воздуха, направление потока воздуха и скорость движения воздуха, влияют на ответную реакцию отсека с текучей средой при приложении силы. Управление шумом воздуха осуществляется путем использования обшивки, которая уменьшает шум при подаче и сбросе воздуха из отсека.
Амортизирующее устройство настоящего изобретения позволяет пользователю на месте регулировать максимальный уровень давления, устанавливаемый для каждого опорного отсека. В окружении атмосферного воздуха устройство опорной системы является самонакачивающимся, саморегулирующимся и не требует дорогостоящих насосов и систем управления, которые необходимы для "лечебных изделий", известных из уровня техники. Также, поскольку в настоящем изобретении мало движущихся деталей, его техническое обслуживание и ремонт простые и разумные по стоимости в сравнении со сложными известными устройствами.
Амортизирующее устройство настоящего изобретения может использоваться в сочетании с любым опорным устройством в случаях, когда пациенту требуется саморегулирующаяся опора с динамическим давлением.
Например, такими опорными устройствами могут являться матрасы, кушетки, кресла и т.д.
Первый общий аспект настоящего изобретения предусматривает отсек с текучей средой для использования в опорной поверхности, содержащий:
пружинное средство в упомянутом отсеке с текучей средой упомянутой опорной поверхности для восстановления формы упомянутого отсека с текучей средой, так чтобы каждый упомянутый отсек с текучей средой сжимался при приложении нагрузки, имеющей величину, которая больше суммы сил в отсеке с текучей средой, включая давление текучей среды внутри отсека, умноженное на площадь отсека с текучей средой, поддерживающую нагрузку, плюс усилие восстановления формы отсека с текучей средой, причем упомянутый отсек с текучей средой восстанавливает форму, когда упомянутая нагрузка уменьшается до величины, при которой она меньше суммы сил в отсеке с текучей средой и усилия восстановления формы отсека с текучей средой, причем упомянутый отсек с текучей средой является самонакачивающимся.
Второй общий аспект настоящего изобретения предусматривает опорную поверхность, содержащую:
некоторое множество самонакачивающихся отсеков с текучей средой, причем каждый упомянутый самонакачивающийся отсек с текучей средой имеет пружинное средство для восстановления формы упомянутого самонакачивающегося отсека с текучей средой и по меньшей мере один канал, и
корпус, приспособленный для размещения упомянутого множества самонакачивающихся отсеков с текучей средой, причем упомянутый корпус скрепляет упомянутые отсеки с текучей средой вместе для образования конструкции матраса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки настоящего изобретения будут лучше всего поняты с помощью подробного описания изобретения и его лучшего варианта осуществления, выбранного для иллюстративных целей и показанного на прилагаемых чертежах, на которых:
на ФИГ.1 показан перспективный вид надувного амортизирующего устройства настоящего изобретения;
на ФИГ.2 показан частичный вид в разрезе опорного отсека, включая элемент восстановления формы и впускной клапан;
на ФИГ.3 показан вид сбоку устройства опорной системы;
на ФИГ.4 показан вид в плане еще одного варианта осуществления устройства опорной системы, содержащего некоторое множество управляемых опорных зон;
на ФИГ.5 показан вид в разрезе устройства опорной системы по линии 5-5, показанной на ФИГ.4;
на ФИГ.6 показан пример распределения давления в некотором множестве зон устройства опорной системы, показанного на ФИГ.5;
на ФИГ.7 показан вид в плане еще одного варианта осуществления устройства опорной системы, содержащего систему переменного давления;
на ФИГ.8 показан вид в разрезе устройства опорной системы по линии 8-8, показанной на ФИГ.7;
на ФИГ.9 показана первая схема распределения давления, обеспечиваемого системой переменного давления в упомянутом множестве опорных отсеков, показанных на ФИГ.8;
на ФИГ.10 показана вторая схема распределения давления, обеспечиваемого системой переменного давления в упомянутом множестве опорных отсеков, показанных на ФИГ.8;
на ФИГ.11 показан местный перспективный вид амортизирующего устройства для матраса;
на ФИГ.12 показан перспективный вид амортизирующего устройства для матраса с наружным покрытием;
на ФИГ.13 показан вид в разрезе пациента, лежащего на обычном матрасе;
на ФИГ.14 показан вид в разрезе пациента, поддерживаемого амортизирующим устройством настоящего изобретения, которое обеспечивает низкое давление в плоскости контакта под пациентом;
на ФИГ.15 показан перспективный вид амортизирующего устройства для кресла;
на ФИГ.16 показан вид в плане еще одного варианта осуществления амортизирующего устройства с опорными отсеками переменного давления;
на ФИГ.17 показан перспективный вид упругой опоры в форме цилиндрической винтовой пружины;
на ФИГ.18 показан перспективный вид упругой опоры в форме сильфона;
на ФИГ.19 показан перспективный вид амортизирующего устройства, содержащего подпружиненные отсеки с текучей средой в соответствии с настоящим изобретением;
на ФИГ.20А показан вид сбоку варианта осуществления корпуса с установленными в нем подпружиненными отсеками с текучей средой;
на ФИГ.20В показан вид сбоку варианта осуществления корпуса;
на ФИГ.21 показан вид сбоку варианта осуществления корпуса с установленными в нем подпружиненными отсеками с текучей средой;
на ФИГ.22 показан перспективный вид корпуса без установленных воздушных отсеков;
на ФИГ.23 показан вид сбоку отсека с текучей средой, содержащего пружинную конструкцию;
на ФИГ.24 показан вид в разрезе варианта осуществления отсека с текучей средой, имеющего пружину и содержащего обрешетку для поглощения шума.
ОПИСАНИЕ ЛУЧШИХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хотя некоторые лучшие варианты осуществления настоящего изобретения будут показаны и описаны подробно, необходимо понимать, что в объеме прилагаемой формулы изобретения в них могут быть внесены различные изменения и модификации. Объем настоящего изобретения не будет ни в коей мере ограничиваться количеством составляющих компонентов, их материалами, их формой, их расположением относительно друг друга и т.д., и они будут раскрыты просто как пример лучшего варианта осуществления. Признаки и преимущества настоящего изобретения показаны в деталях на прилагаемых чертежах, где аналогичные ссылочные номера относятся к аналогичным элементам на всех чертежах. Хотя чертежи предназначены для иллюстрации настоящего изобретения, они необязательно выполнены по масштабу.
Со ссылкой на ФИГ.1, на которой показан перспективный вид амортизирующего устройства 10 в соответствии с одним лучшим вариантом осуществления настоящего изобретения, амортизирующее устройство 10 может использоваться в сочетании с любым опорным устройством, когда требуется поддержка лица или пациента 56 саморегулирующимся динамическим давлением (ФИГ.14). Например, опорным устройством может быть матрас, кушетка, кресло и т.д. Амортизирующее устройство 10 содержит устройство 12 опорной системы, содержащее по меньшей мере один опорный отсек 14, рукавное устройство 16 (ФИГ.5), чехол 18 (ФИГ.5) и верхнюю накладку 20.
Устройство 12 опорной системы содержит по меньшей мере один опорный отсек 14 для обеспечения несущей опоры для пациента 56. Каждый опорный отсек 14 содержит впускной клапан 40 и выпускной клапан 42. Как показано на ФИГ.1, амортизирующее устройство 10 также содержит две торцевые стенки 24, 26 и две боковые стенки 28, 30. Торцевые стенки 24, 26 и боковые стенки 28, 30 могут быть выполнены из упругого материала, например пены или резины. Верхняя накладка 20 лежит на верху чехла 18 и способствует амортизации тела. Верхняя накладка 20 может состоять из любого упругого материала, например пены, пухового пера, надуваемой воздухом подушки и т.д.
На ФИГ.2 показан частичный вид в разрезе опорного отсека 14А, содержащего оболочку 34А и элемент 32А восстановления формы. Оболочка 34А содержит текучую среду 36. Приложение внешней нагрузки к оболочке 34А заставляет оболочку 34А деформироваться в сжатую форму. Элемент 32А восстановления формы создает восстанавливающее усилие на внутренней поверхности 38А оболочки 34А. Восстанавливающее усилие заставляет оболочку 34А возвращаться в исходную форму после снятия внешней нагрузки с оболочки 34А. Элемент 32А восстановления формы предпочтительно выполнен из упругого пенистого материала, но могут использоваться и другие упругие средства, такие как цилиндрическая винтовая пружина 500 (ФИГ.17) или сильфон 520 (ФИГ.18). Цилиндрическая винтовая пружина 500 окружена упругим материалом 502. Сильфон 520 может быть выполнен из мягкого упругого материала, такого как пластик, и заполнен текучей средой, такой как воздух. Подобно отсеку 614 с текучей средой, показанному на ФИГ.23, элемент восстановления формы может иметь на своей наружной конструкции двойную или сдвоенную винтообразную форму 530.
Пример устройства 12 опорной системы для матраса содержит некоторое множество опорных отсеков 14А, 14В, 14С и 14D, как показано на ФИГ.1 и 3. Примеры внутренних отсеков 14А и 14D и торцевых отсеков 14В и 14С показаны на ФИГ.1 и 3. Впускные клапаны 40А, 40В, 40С, 40D и выпускные клапаны 42А, 42В, 42С и 42D также показаны на ФИГ.3. Каждый впускной клапан 40 содержит впускной обратный клапан 48, позволяющий текучей среде 36 поступать в опорный отсек 14, в то же время препятствуя текучей среде 36 выходить из опорного отсека 14. Каждый выпускной клапан 42 содержит выпускной обратный клапан 50, позволяющий текучей среде 36 выходить из опорного отсека 14, в то же время препятствуя текучей среде 36 поступать обратно в опорный отсек 14. Каждый выпускной клапан 42 соединен с выпускным трубопроводом через тройник 60А, 60В, 60С и 60D в системе трубопроводов 60, включенной в систему 46 управления сбросом. Каждый впускной клапан 40 предпочтительно соединен с впускным трубопроводом через тройник 58А, 58В, 58С и 58D в системе 58 трубопроводов, включенной в систему 44 управления подачей.
Система 44 управления подачей соединена с резервуаром 52 подачи текучей среды. Система 46 управления сбросом соединена с резервуаром 54 сброса текучей среды. Обычно текучей средой 36 в резервуаре 52 подачи текучей среды и резервуаре 54 сброса текучей среды является воздух, но может использоваться любая подходящая текучая среда 36 (например, вода или азот). Резервуаром 52 подачи текучей среды и резервуаром 54 сброса текучей среды может являться один и тот же резервуар, который может содержать внешний источник текучей среды 36, такой как атмосферный воздух.
Как показано на ФИГ.14, масса тела, такого как тело пациента 56, на амортизирующем устройстве 10 деформирует оболочку 34 каждого опорного отсека 14. Давление текучей среды 36 в каждой оболочке 34 увеличивается с уменьшением объема оболочки 34 при деформации. С увеличением давления текучая среда 36 в каждой оболочке 34 выходит из оболочки 34 через соответствующий выпускной клапан 42 в систему 46 управления сбросом (ФИГ.1 и 3), так что давление в каждом отсеке с текучей средой не зависит от давления в любом другом отсеке с текучей средой. После этого текучая среда 36 выходит из системы 46 управления сбросом в резервуар 54 сброса текучей среды. Далее, когда каждая оболочка 34 деформируется в соответствии с конкретной формой пациента 56, площадь оболочки 34, поддерживающей нагрузку, увеличивается. Равновесие достигается после того, как силы в оболочке 34, включая давление текучей среды в оболочке, умноженной на площадь оболочки 34, поддерживающую нагрузку, плюс усилие, развиваемое элементом 32 восстановления формы, будут равны массе нагрузки.
Как показано на ФИГ.3, управляемый предохранительный клапан 62 содержится в системе 46 управления сбросом и прикреплен к концу 64 выпускного трубопровода 60. Выход 66 управляемого предохранительного клапана 62 прикреплен к резервуару 54 сброса текучей среды. Управляемый предохранительный клапан 62 регулирует максимальный уровень давления текучей среды 36 в выпускном трубопроводе 60 и в каждой оболочке 34 каждого опорного отсека 14. Поворотная ручка 68 или другой регулирующий механизм на управляемом предохранительном клапане 62 позволяет пользователю регулировать максимальный уровень давления. Выбираемое различное максимально допустимое давление в опорных отсеках 14А, 14В, 14С и 14D позволяет использовать устройство 12 опорной системы для пациентов 56 с различной массой тела. Кроме того, установка различного максимально допустимого давления в опорных отсеках 14А, 14В, 14С и 14D позволяет добиваться различных степеней соответствия между пациентом 56 и поверхностью каждой оболочки 34. Максимальное давление предпочтительно устанавливается с целью обеспечить, чтобы давление всей площади контакта пациента 56 было ниже давления, которое может привести к повреждению тканей. Амортизирующее устройство 10 настоящего изобретения позволяет пользователю на месте регулировать и устанавливать максимальный уровень давления в каждом опорном отсеке 14. Максимальное давление предпочтительно больше приблизительно 6 дюймов водного столба, но оптимально составляет приблизительно 8-12 дюймов водного столба. Также могут использоваться и другие диапазоны давлений, зависящие от требований использования, предпочтений пользователя и т.д.
На ФИГ.13 показан пациент 56, лежащий на обычном матрасе 72. Участки высокого давления на пациенте 56 указаны стрелками РА, РВ, PC, PD и РЕ. На ФИГ.14 показан пациент 56, лежащий на амортизирующем устройстве 10 настоящего изобретения. Как показано, амортизирующее устройство 10 обеспечивает низкое равномерное давление РХ на площади стыка, которая поддерживает всю поверхность контакта пациента 56. Это давление на площади стыка ниже давления, которое может привести к повреждению тканей, что препятствует образованию пролежней и других травм.
После удаления массы пациента 56 с каждого опорного отсека 14 элемент 32 восстановления формы (ФИГ.2) в каждой оболочке 34 развивает восстанавливающее усилие на внутренней поверхности 38 каждой оболочки 34. При расширении каждой оболочки 34 в ее внутреннем пространстве 70 создается частичный вакуум. Вакуум вытягивает текучую среду 36 из резервуара 52 подачи текучей среды в систему 44 управления подачей. Далее текучая среда 36 вытягивается из системы 44 управления подачей через соответствующий впускной клапан 40 во внутреннее пространство 70 каждой оболочки 34. Если резервуар 52 подачи текучей среды и резервуар 54 сброса текучей среды содержат атмосферный воздух, накачка может осуществляться без необходимости использования дорогостоящих воздуходувок, насосов или микропроцессоров, которых требуют известные "лечебные изделия". Устройство 12 опорной системы настоящего изобретения также способно к саморегулированию при каждом движении или перемещении пациента 56 на устройстве 12 опорной системы. При изменении распределения давления, прилагаемого к устройству опорной системы, опорные отсеки 14 в устройстве 12 опорной системы автоматически накачиваются или сдуваются для восстановления низкого давления РХ на поверхности стыка под всем пациентом (ФИГ.14).
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения показан на ФИГ.4, который предусматривает раздельно управляемые опорные зоны "А", "В" и "С" в устройстве 80 опорной системы. Каждая опорная зона "А", "В" или "С" содержит по меньшей мере один опорный отсек 14. Каждый опорный отсек 14 содержит по меньшей мере один впускной клапан 40 и по меньшей мере один выпускной клапан 42. Как показано на ФИГ.4, каждый впускной клапан 40А-40Н соединен с системой 44 управления подачей. Выпускные клапаны 42А и 42В в зоне "С" соединены с системой 82 управления сбросом. Выпускные клапаны 42С, 42D, 42Е и 42F в зоне "В" соединены с системой 84 управления сбросом. Выпускные клапаны 42G и 42Н в зоне "А" соединены с системой 86 управления сбросом. Каждый впускной клапан 40А-40Н позволяет текучей среде 36 поступать в каждый опорный отсек 14А-14Н соответственно, в то же время препятствуя текучей среде 36 выходить из каждого опорного отсека 14А-14Н соответственно. Каждый выпускной клапан 42А-42Н позволяет текучей среде 36 выходить из каждого опорного отсека 14А-14Н соответственно, в то же время препятствуя текучей среде 36 поступать обратно в каждый опорный отсек 14А-14Н соответственно. Система 44 управления подачей соединена с резервуаром 52 подачи текучей среды. Системы 82, 84 и 86 управления сбросом соединены с резервуаром 54 сброса текучей среды. Обычно текучей средой 36 в резервуаре 52 подачи текучей среды и резервуаре 54 сброса текучей среды является атмосферный воздух, но могут использоваться и другие текучие среды 36.
Каждая система 82, 84 и 86 управления сбросом содержит предохранительный клапан 88, 90 и 92 соответственно, который поддерживает давление текучей среды 36 в зонах "А", "В" и "С" ниже установленного значения. Поворотная ручка 68 или другая система регулирования, содержащаяся в каждом предохранительном клапане 88, 90 и 92, позволяет пользователю устанавливать максимальный уровень давления текучей среды 36 в каждой зоне "А", "В" и "С".
На ФИГ.5 показан вид в разрезе устройства 80 опорной системы с зонами "А", "В" и "С" по линии 5-5, показанной на ФИГ.4. Когда атмосферный воздух подается в резервуар 52 подачи текучей среды, нет необходимости в воздуходувках или насосах для подачи текучей среды 36 под давлением. Каждый опорный отсек 14А-14Н самостоятельно надувается, когда масса тела пациента 56 удаляется, как сказано выше для устройства 12 опорной системы. Каждая система 82, 84 и 86 управления сбросом позволяет индивидуально устанавливать максимальный уровень давления текучей среды 36 в каждой зоне "А", "В" и "С". На ФИГ.6 показан пример различных уровней давления, установленных в зонах "А", "В" и "С". Например, если устройство 80 опорной системы содержится в матрасе на кровати (не показано), различный уровень давления или твердости может быть установлен для верхней, средней и нижней частей тела пациента 56.
Как показано на ФИГ.5, рукавное устройство 16 содержит покрытие 96, окружающее каждый опорный отсек 14. Каждое покрытие 96А, 96В, 96С, 96D, 96Е, 96F, 96G и 96Н отсека прикреплено к каждому соседнему покрытию 96 отсека соединениями 98А, 98В, 98С, 98D, 98Е, 98F и 98G. Например, соединения 98A-98G могут быть образованы склеенным, термосваренным или сшитым соединением. Каждое покрытие 96 отсека позволяет наружной поверхности 100 соответствующей оболочки 34 свободно скользить по внутренней поверхности 102 покрытия 96 отсека, не передавая это движение наружной поверхности 104 покрытия 96 отсека. Например, как показано на ФИГ.5, опорный отсек 14А содержит оболочку 34А, которая окружена покрытием 96А отсека. Наружная поверхность 100А оболочки 34А свободно скользит по внутренней поверхности 102А покрытия 96А отсека. Это скользящее движение не передается неподвижной наружной поверхности 104А покрытия 96А отсека. Неподвижная наружная поверхность 104А расположена на боковой стороне наружного покрытия 22 (ФИГ.11), на котором лежит пациент 56, так что скользящее движение оболочки 34А не передается пациенту. Поэтому покрытия 96 рукавного устройства 16 предотвращают повреждения кожи пациента 56, которые могли бы быть вызваны сдвигающей силой трения.
Еще один вариант осуществления устройства 106 опорной системы предусматривает дополнительную систему 130 переменного давления для создания переменного давления подачи на некотором множестве зон "Е" and "F", показанных на ФИГ.7. Система 130 переменного давления может содержать любые средства подачи текучей среды 36 под давлением, включая насос, компрессор и т.д. Также в систему 130 переменного давления включено любое средство, такое как клапан (не показан) для периодического переключения текучей среды 36 под давлением между трубопроводами 132 и 134. Каждая опорная зона "Е" и "F" содержит по меньшей мере один опорный отсек 14. Каждый опорный отсек 14 содержит по меньшей мере один впускной клапан 40 и по меньшей мере один канал 43. Каждый впускной канал 40 содержит обратный клапан (не показан), позволяющий текучей среде 36 поступать в опорный отсек 14, в то же время препятствуя текучей среде 36 выходить из опорного отсека 14. Каждый канал 43 беспрепятственно пропускает поток текучей среды 36 в опорный отсек 14 и из него. Как показано на ФИГ.7, каждый впускной клапан 40J-40Q соединен с системой 44 управления подачей.
Каналы 43Q, 43O, 43М и 43К в зоне "Е" соединены с трубопроводом 108 или системой трубопроводов. Каналы 43J, 43L, 43N и 43Р в зоне "F" соединены с трубопроводом 110 или системой трубопроводов. Первый конец 112 трубопровода 108 соединен с обратным клапаном 114, и второй конец 118 трубопровода 108 соединен с запорным клапаном 120. Первый конец 122 трубопровода 110 соединен с обратным клапаном 124, и второй конец 126 трубопровода 110 соединен с запорным клапаном 128. Трубопровод 132 соединяет запорный клапан 120 с системой 130 переменного давления. Трубопровод 134 соединяет запорный клапан 128 с системой 130 переменного давления. Трубопроводы 136 и 138 соединяют обратный клапан 114 и обратный клапан 124 с системой 140 управления сбросом. Запорный клапан 120 может быть клапаном "быстроразъемного" типа, который позволяет текучей среде 36 проходить через запорный клапан 120, когда подсоединен трубопровод 132, и препятствует проходу потока текучей среды 36, когда трубопровод 132 отсоединен. Запорный клапан 128 также может быть клапаном "быстроразъемного" типа, который позволяет текучей среде 36 проходить через запорный клапан 128, когда трубопровод 134 подсоединен, и препятствует прохождению текучей среды 36, когда трубопровод 134 отсоединен. Обратный клапан 114 позволяет текучей среде 36 проходить из трубопровода 108 в трубопровод 136 и препятствует текучей среде 36 проходить из трубопроводов 136 и 138 в трубопровод 108. Обратный клапан 124 позволяет текучей среде 36 проходить из трубопровода 110 в трубопровод 138 и препятствует текучей среде 36 проходить из трубопроводов 138 и 136 в трубопровод 110. Система 140 управления сбросом содержит предохранительный клапан 142, подобный предохранительным клапанам, описанным выше.
Когда запорные клапаны 120 и 128 закрыты, предохранительный клапан 142 поддерживает давление текучей среды 36 в трубопроводах 108 и 110 ниже установленного уровня. Каждый впускной клапан 40J-40Q позволяет текучей среде 36 проходить в каждый опорный отсек 14J-14Q соответственно, в то же время препятствуя текучей среде 36 выходить из каждого опорного отсека 14J-14Q соответственно (ФИГ.7). Каждый впускной клапан 40J-40Q соединен с системой 44 управления подачей, которая соединена с резервуаром 52 подачи текучей среды. Обычно текучей средой в резервуаре 52 подачи текучей среды является атмосферный воздух, но могут использоваться и любые другие подходящие текучие среды. Трубопроводы 108 и 110 соединены каналами 43J-43Q с зонами "Е" и "F". Поэтому предохранительный клапан 142 поддерживает давление текучей среды 36 в зонах "Е" и "F" ниже установленного уровня. Поворотная ручка 144 или другая система регулирования, содержащаяся в предохранительном клапане 142, позволяет пользователю устанавливать максимальное давление текучей среды в зонах "Е" и "F". Предохранительный клапан 142 соединен с резервуаром 54 сброса текучей среды. При использовании атмосферного воздуха и закрытых запорных клапанах 120 и 128 устройство 106 опорной системы является самонакачивающимся и саморегулирующимся.
Система 130 переменного давления подает текучую среду 36 переменного высокого и низкого давления в трубопроводы 108 и 110. Когда трубопровод 132 подсоединен к запорному клапану 120 и трубопровод 134 подсоединен к запорному клапану 128, переменное давление подается в трубопроводы 108 и 110. Трубопроводы 108 и 110 подают текучую среду 36 переменного давления в зоны "Е" и "F". Например, текучая среда 36 высокого давления может подаваться в трубопровод 108 из системы 130 переменного давления, и текучая среда 36 низкого давления может подаваться в трубопровод 110, создавая высокое давление текучей среды 36 в зоне "Е" и низкое давление текучей среды 36 в зоне "F". Текучая среда 36 проходит через обратный клапан 114 в трубопроводы 136 и 138, но обратный клапан 124 не дает текучей среде 36 проходить в трубопровод 110. Поток текучей среды 36, обеспечиваемый системой 130 переменного давления, намного больше потока, выходящего через предохранительный клапан 142, поэтому текучая среда 36 высокого давления заполняет опорные отсеки 14К, 14М, 14O и 14Q зоны "Е", как показано на ФИГ.8. На ФИГ.9 показаны уровни давления в опорных отсеках зон "Е" и "F". При этом условии опорные отсеки 14 зоны "Е" поднимаются под пациентом 56 и опорные отсеки 14 зоны "F" опускаются под пациентом 56.
Далее текучая среда 36 высокого давления подается в трубопровод 110 и текучая среда 36 низкого давления подается в трубопровод 108, вытесняя текучую среду 36 высокого давления в зону "F" и текучую среду 36 низкого давления в зону "Е". Текучая среда 36 проходит через обратный клапан 124 в трубопроводы 138 и 136, но обратный клапан 114 не дает текучей среде проходить обратно в трубопровод 108. Поток текучей среды 36, обеспечиваемый системой 130 переменного давления, намного больше потока, выходящего через предохранительный клапан 142, поэтому текучая среда 36 высокого давления заполняет опорные отсеки 14J, 14L, 14N и 14Р зоны "F". На ФИГ.10 показаны уровни давления в опорных отсеках 14 зон "Е" и "F". При этом условии опорные отсеки 14 зоны "F" поднимаются под пациентом 56 и опорные отсеки 14 зоны "Е" опускаются под пациентом 56.
Попеременный подъем и опускание опорных отсеков 14 в зонах "Е" и "F" под пациентом 56 обеспечивают благоприятное движение скелета и тканей пациента 56. Такое движение помогает стимулировать циркуляцию крови и движение лимфы в пациенте 56.
Система 130 переменного давления содержит компьютеризованную систему 131 управления, которая программируется на подачу переменного давления в некоторое множество опорных отсеков 14 в любой последовательности, задаваемой пользователем.
Еще один вариант осуществления устройства 180 опорной системы с некоторым множеством опорных отсеков 14 показан на ФИГ.16. Этот вариант осуществления показывает другой пример формы опорных отсеков 14AA-14SS. Опорные отсеки 14 могут быть соединены между собой в порядке, подобном устройству 12 опорной системы и устройству 106 опорной системы для обеспечения устройства 180 опорной системы самонакачивающимся, саморегулирующимся зонным контролем давления и опоры/движения при переменном давлении для лица, лежащего на устройстве 180 опорной системы. Компьютеризованная система 131 управления, включенная в систему 130 переменного давления, может программироваться на подачу переменного давления в некоторое множество опорных отсеков 14AA-14SS в любой последовательности, задаваемой пользователем.
На ФИГ.11 показан местный перспективный вид амортизирующего устройства 200 для матраса. Амортизирующее устройство 200 для матраса содержит опорную систему 220 для туловища, опорную систему 240 для пяток, рукавное устройство 260, чехол 18, верхнюю накладку 20 и наружное покрытие 22. Устройство 220 опорной системы для туловища содержит некоторое множество опорных отсеков 14, боковую стенку 28, торцевую стенку 26 и боковую стенку 30. Боковые стенки 28 и 30 и торцевая стенка 26 выполнены из упругого материала. Рукавное устройство 260 содержит покрытия 96 отсеков. Каждое покрытие 96 отсека окружает опорный отсек 14 для предотвращения передачи пациенту 56 движения скольжения и трения. Опорные отсеки 14 обеспечивают опорное давление при самонакачке и саморегулировании для туловища пациента 56, находящегося на устройстве 220 опорной системы. Опорные отсеки 14 расширяются в продольном направлении амортизирующего устройства 200 для матраса. Кроме того, переменное давление может подаваться в отдельные опорные отсеки 14 под пациентом 56 для придания лечебного движения телу пациента 56.
Устройство 240 опорной системы для пяток содержит некоторое множество опорных отсеков 14, торцевую стенку 29, боковую стенку 242 и боковую стенку 244. Устройство 240 опорной системы для пяток обеспечивает опору в зоне пяток пациента 56. Опорные отсеки 14 расширяются в поперечном направлении на амортизирующем устройстве 200 для матраса.
Чехол 18 окружает устройство 220 опорной системы для туловища и устройство 240 опорной системы для пяток. Верхняя накладка 20 лежит на верху чехла 18 и обеспечивает дальнейшую амортизацию и удобство для пациента 56. Верхняя накладка 20 может состоять из любого упругого материала, например из пены, пухового пера, являться надуваемой воздухом подушкой и т.д.
Наружное покрытие 22 показано на ФИГ.11 и 12. Наружное покрытие 22 амортизирующего устройства 200 для матраса обеспечивает поверхность с низкими значениями трения и сдвига, защищая пациента 56 от повреждений тканей в результате трения. Дополнительно наружное покрытие 22 обеспечивает водостойкую и грязеотталкивающую поверхность. Для использования в медицине наружное покрытие 22 может быть выполнено из материала противомикробного типа. Наружное покрытие 22 содержит торцевые стенки 202 и 204, боковые стенки 206 и 208, верхнюю стенку 210 и нижнюю стенку 212. Застежка 214 соединяет верхнюю часть 216 и нижнюю часть 218 наружного покрытия 22. Застежка 214 может содержать, например, молнию, кнопки, крючки и т.д. Боковые стенки 206 и 208 могут содержать растяжимые панели 222 и 224, которые позволяют наружному покрытию 22 расширяться и сжиматься, когда опорные отсеки 14 поднимаются и опускаются в наружном покрытии 22. Рабочий объем опорных отсеков 14 ограничивается растяжимыми панелями 222 и 224, так что предотвращается растягивание верхней стенки 210. Таким образом, верхняя стенка не передает сдвигающие усилия пациенту 56, находящемуся на верхней стенке 210. К наружному покрытию 22 могут быть прикреплены гибкие ручки 226 для того, чтобы пользователь мог брать и переносить амортизирующее устройство 200 для матраса.
Вариант осуществления амортизирующего устройства 260 для кресла в соответствии с настоящим изобретением показан на ФИГ.15. Амортизирующее устройство 260 для кресла содержит три опорные секции 262, 264 и 266. Каждая секция 262, 264 и 266 содержит по меньшей мере один опорный отсек 14. Опорные отсеки 14 могут быть соединены между собой в порядке, подобном устройству 12 опорной системы, устройству 180 опорной системы и устройству 106 опорной системы для обеспечения устройства 260 опорной системы для кресла самонакачивающимся, саморегулирующимся зонным контролем давления и опоры/движения при переменном давлении для лица, сидящего на устройстве 260 опорной системы для кресла. Например, каждая из опорных секций 262, 264 и 266 может содержать впускной клапан 263 и выпускной клапан 265. Выпускные клапаны 265 соединены между собой системой 267 управления сбросом, имеющей управляемый предохранительный клапан 269. Как и в предыдущих вариантах осуществления настоящего изобретения, предохранительный клапан 269 предусмотрен для управления максимальным уровнем давления текучей среды в каждой из опорных секций 262, 264 и 266.
Еще один вариант осуществления устройства 612 опорной системы показан на ФИГ.19, которое содержит по меньшей мере один опорный отсек или отсек 614 с текучей средой, который размещен в удерживающем механизме или корпусе 620, верхнюю накладку 650, расположенную над отсеками для обеспечения амортизации, и наружное покрытие 652. Вариант осуществления, показанный на ФИГ.19, демонстрирует еще один пример формы опорных отсеков 614А-614О. Опорные отсеки 614 могут быть соединены между собой в порядке, подобном устройству 12 опорной системы и устройству 106 опорной системы для обеспечения устройства 612 опорной системы самонакачивающимся, саморегулирующимся зонным контролем давления и опоры/движения при переменном давлении для лица, лежащего на устройстве 612 опорной системы. Компьютеризованная система 131 управления, включенная в систему 130 переменного давления, может программироваться на подачу переменного давления в некоторое множество опорных отсеков 614А-614О в любой последовательности, задаваемой пользователем.
Устройство 612 опорной системы содержит по меньшей мере один опорный отсек или отсек 614 с текучей средой для обеспечения опоры пациента 56. Отсек 614 с текучей средой может быть назван кожухом. Чем больше количество отсеков 614 с текучей средой, тем лучше будет реагировать устройство на массу тела или нагрузку. На ФИГ.23 показан вид сбоку типичного отсека 614 с текучей средой, имеющего винтообразную форму 530 наружной конструкции, вертикальную ось 540 вращения и некоторое множество каналов 640А и 640В. Отсеки 614 с текучей средой могут иметь одиночную или двойную винтообразную форму наружной конструкции. Однако отсеком 614 с текучей средой также может являться любой отсек с текучей средой, который имеет пружинное средство для восстановления формы отсека с текучей средой, так что при сжатии отсека с текучей средой под нагрузкой, развивающей силу, которая больше суммы сил внутри отсека с текучей средой, включая давление текучей среды внутри отсека, умноженное на площадь отсека с текучей средой, поддерживающую нагрузку, плюс усилие восстановления отсека с текучей средой, упомянутый отсек мог восстановить форму после уменьшения нагрузки до усилия, которое меньше суммы сил в отсеке и восстанавливающего усилия отсека. Другими словами, после сжатия отсека 614 с текучей средой массой лица или изделия отсек 614 с текучей средой развивает восстанавливающее усилие для восстановления формы после уменьшения массы нагрузки. Приложение внешней нагрузки на отсек 614 с текучей средой заставляет отсек 614 деформироваться в сжатую форму. Отсек 614 с текучей средой развивает восстанавливающее усилие, которое заставляет отсек 614 с текучей средой восстанавливать его исходную форму после снятия внешней нагрузки с отсека 614, так что отсек с текучей средой является самонакачивающимся.
Отсек 614 с текучей средой выполнен из упругого материала и может содержать текучую среду, такую как воздух, воду или азот. Отсек 614 с текучей средой может быть выполнен из мягкого пластика или любого эластомерного материала, который может быть получен формованием под давлением. Однако отсек 614 с текучей средой также может представлять собой металлическую винтообразную пружину 500 (ФИГ.17), которая окружена упругим материалом, как поверхностное покрытие 502. Поверхностное покрытие 502 может быть выполнено из ткани, водостойкого материала, резины, пластика, влагопоглощающего материала, микроволокнистого или любого другого материала, который упруго или податливо покрывает пружину 500 и упруго или податливо поддерживается пружиной 500, содержащей текучую среду. Отсек 614 с текучей средой также может иметь форму сильфона 520 (ФИГ.18), который выполнен из мягкого упругого материала, такого как пластик, и наполнен текучей средой, такой как воздух.
Как движение отсека с текучей средой, так и твердость и мягкость отсеков с текучей средой определяются свойствами отсека 614 с текучей средой и уровнем давления, на который установлен управляемый предохранительный клапан 62. Например, переменные величины, такие как высота базового материала, ILD (частота прогиба под нагрузкой), плотность материала отсека с текучей средой, давление воздуха, высота отсека с текучей средой, управление потоком воздуха, управление шумом воздуха, направление потока воздуха и скорость движения воздуха, влияют на ответную реакцию отсека с текучей средой при приложении силы. Кроме того, высота отсека с текучей средой, диаметр отсека с текучей средой, толщина стенки отсека с текучей средой, Тим смолы, используемой для изготовления отсека с текучей средой, и шаг или угол спирали вместе с наружным и внутренним диаметрами спирали способствуют управлению твердостью отсеков 614 с текучей средой. Отсеки 614 с текучей средой могут содержать воздух или любую подходящую текучую среду (например, воздух, азот, воду и т.д.).
Вариант осуществления на ФИГ.23 показывает цилиндрический отсек с текучей средой или кожух 614, имеющий двойную или сдвоенную винтообразную форму 530. Двойная винтообразная конструкция 530 управляет стабильностью и прогибом отсека 614 с текучей средой, так что отсек 614 с текучей средой достаточно точно выдерживает его совмещение по параллели с его вертикальной осью вращения 540 во время сжатия и восстановления формы. На ФИГ.23 и 24 показано, что каждый отсек 614 с текучей средой имеет некоторое множество каналов 640. Может существовать впускной канал 640А и выпускной канал 640В. Впускной канал 640А может содержать впускной обратный клапан 642А, позволяющий текучей среде 36 поступать в опорный отсек 614, в то же время препятствуя текучей среде 36 выходить из опорного отсека 614. Подобно этому, каждый выпускной канал 640В может содержать выпускной обратный клапан 642В, позволяющий текучей среде выходить из отсека с текучей средой, в то же время препятствуя текучей среде 36 проходить обратно в отсек 614.
Управление шумом воздуха осуществляется с помощью звукопоглощающей планки 648, как показано на ФИГ.24, или в каналах 640, или в трубопроводах, отходящих от отсеков 614 с текучей средой. На ФИГ.24 показано, что звукопоглощающая планка 648 может устанавливаться во впускном и/или выпускном каналах 640А и 640В или в трубопроводе 363, оперативно соединенном с отсеками 614 с текучей средой. Звукопоглощающая планка 648 предназначена для уменьшения шума при впуске и выпуске текучей среды из отсека 614. Звукопоглощающая планка 648 может быть выполнена из сетчатой пены, неоднородной поверхности или любого материала, который может быть установлен в канал, трубопровод или соединение, отходящее от канала, и выполняет функцию поглощения звука при движении воздуха во время подачи и сброса. Звукопоглощающая планка 648 может быть выполнена из гибкого или жесткого материала. Звукопоглощающая планка 648 также может быть включена в варианты осуществления, показанные на ФИГ.1, 3, 4, 7 и 16.
Пример устройства 612 опорной системы для матраса содержит некоторое множество отсеков 614А, 614В, 614С, 614D, 614Е, 614F, 614G, 614Н, 614I, 614J, 614К, 614L, 614М, 614N и 614O, как показано на ФИГ.19. Отсеки 614 с текучей средой удерживаются вместе основным корпусом 620, который приспособлен для приема отсеков 614 с текучей средой. Корпус 620 является удерживающим механизмом, который управляет движением воздушного кожуха около поверхности. В состав корпуса 620 может входить воздух, или пена, или любые другие пористые или непористые материалы. Корпус 620 может быть выполнен как пенистый корпус, пластиковая решетка или иметь любую конфигурацию, которая скрепляет отсеки 614 с текучей средой, образуя матрас, подушку или опорное устройство. На ФИГ.19 показан корпус 620, который выполнен из пены и содержит секции 622 для размещения отсеков 614 с текучей средой. Корпус 620 служит приемником для отсеков с текучей средой и средством скрепления таких отсеков для образования конструкции матраса. Корпус 620 обеспечивает стабильность отсеков с текучей средой путем использования различных высот (Н) основания, изменения ILD, плотности и давления воздуха массы основного корпуса (не ограниченного пеной) и отношения базового материала с количеством отсеков с текучей средой в какой-то зоне. Корпус 620 поддерживает, вмещает отсеки 614 и препятствует перемещению отсеков 614 и системы 630 подачи воздуха.
На ФИГ.20А показан вид сбоку варианта осуществления корпуса 620 с установленными в нем отсеками 614 с текучей средой, и на ФИГ.20В показан вид сбоку корпуса 620 без установленных в нем отсеков 614 с текучей средой. Пунктирные линии показывают, что корпус 620 в данном варианте осуществления из пены может иметь различную высоту (Н), которая влияет на глубину секций 622. Например, как показано на ФИГ.20А, корпус может иметь высоту (Н), которая представляет небольшую часть высоты отсеков 614 с текучей средой. И наоборот, корпус 620 может иметь размер по вертикали до или почти до высоты отсеков 614 с текучей средой. Для удержания отсеков 614 в корпусе он может содержать резьбовые конструкции 624 в отверстиях или секциях 622, приспособленные для приема резьбовых (или винтообразных) наружных поверхностей отсеков 614 с текучей средой.
На ФИГ.21 показан еще один вариант осуществления корпуса 620, имеющего некоторое множество площадок 621. По меньшей мере одна из площадок, в данном варианте осуществления верхняя площадка или первая площадка 626, приспособлена для размещения некоторого множества отсеков с текучей средой. Например, как показано на ФИГ.21, площадка содержит отверстия или секции 622, которые в общем соответствуют форме отсеков 614 с текучей средой и удерживают отсеки 614 при использовании устройства 612. Корпус 620 может иметь одну или больше боковых стенок 628 и нижнюю площадку или вторую площадку 627.
На ФИГ.22 показан перспективный вид сверху корпуса 620 без отсеков с текучей средой и показаны секции 622А-622О для приема отсеков 614 с текучей средой. Корпус 620 может содержать пути 660 между секциями 622 для приема трубопроводов, которые соединяют отсеки 614 между собой (ФИГ.22). Путями 660 могут являться отверстия или прорези в корпусе 620, которые могут быть вырезаны или сформованы в нем.
На ФИГ.19 показано, что устройство опорной системы имеет верхнюю накладку 650 и наружное покрытие 652. Верхняя накладка 650 расположена над отсеками 614 с текучей средой и корпусом 620 для обеспечения повышенной амортизации. Верхняя накладка 650 может быть выполнена из слоистого материала, наполненного волокном, или любого другого подходящего материала, который обеспечивает амортизацию, такого как пена, шерсть или влагопоглощающий материал. Корпус 620, отсеки 614 и верхняя накладка 650 содержатся в наружном покрытии 652, которое может иметь поверхность с низкими значениями трения и сдвига для повышенной защиты пациента от повреждения тканей в результате трения. Кроме того, наружное покрытие 652 имеет водостойкую и грязеотталкивающую поверхность. Наружное покрытие 652 может быть расширяемым, водостойким или влагопоглощающим. Наружное покрытие 652 может содержать одну или больше растягиваемых панелей для обеспечения пространства для расширения. Для использования в медицине наружное покрытие 652 может быть выполнено из противомикробного материала.
Вышеприведенное описание настоящего изобретения было представлено для целей наглядности и описания. Его не предполагалось сделать исчерпывающим или ограничивающим изобретение до точно раскрытой формы, и в свете вышеприведенного описания возможны многие модификации и изменения. Например, амортизирующее устройство настоящего изобретения подходит для обеспечения управления самонакачивающимся и саморегулирующимся зонным давлением и опоры переменного давления для любого поддерживаемого тела. Также амортизирующее устройство настоящего изобретения подходит для любого применения там, где требуется низкое давление на стыке между амортизирующим устройством и поверхностью поддерживаемого тела. Модификации и изменения, которые могут быть очевидны специалисту в данной области техники, предназначены для включения в объем настоящего изобретения, определяемый прилагаемой формулой изобретения.
Приложение А
Приложение А содержит расчеты, относящиеся к свойствам воздуха, выходящего из воздушных отсеков и входящего в них.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Переменные, влияющие на скорость выхода воздуха из воздушных отсеков:
Объем (V)
Давление (Р)
Температура (Т)
Сила воздействия пациента на воздушный отсек (Fw)
Рессорная сила (Fs)
Жесткость пружины (k)
Площадь выпускных клапанов (а)
Количество открытых клапанов (ν)
*Корень квадратный суммы сил, умноженной на площадь выпускных клапанов, деленных на вес, воздействующий на воздушные отсеки, равен средней скорости выхода воздуха из воздушных отсеков.
Сила воздействия пациента на воздушный отсек + Сила давления внутри воздушного отсека - Рессорная сила = Сумма сил
Fw+Fp-Fs=ΣF
Рессорная сила равна Жесткости пружины, умноженной на ее удаленность от положения равновесия.
Fs=-kd
Жесткость пружины зависит от типа материала и формы пружины. Она уменьшается от времени и использования.
Объем равен количеству молей воздуха в воздушном отсеке, умноженному на газовую постоянную (R), умноженную на абсолютную температуру отсека, деленным на давление в отсеке.
V=(nRT)/Р
Абсолютная температура - это количество градусов выше абсолютного нуля.
Площадь выпускных клапанов равна π, умноженному на радиус в квадрате на Количество открытых клапанов.
Аклапанов=πr2 ν.
1. Отсек с текучей средой для использования в опорной поверхности, содержащий:
наружную конструкцию, выбираемую из группы, состоящей из одинарной спирали, двойной спирали или сильфона, пружинное средство в наружной конструкции упомянутого отсека с текучей средой упомянутой опорной поверхности для восстановления формы упомянутого отсека с текучей средой, так что указанный отсек с текучей средой под нагрузкой, развивающей силу, которая больше суммы сил внутри отсека с текучей средой, включая давление текучей среды внутри отсека, умноженное на площадь отсека с текучей средой, поддерживающую нагрузку, плюс усилие восстановления отсека с текучей средой, упомянутый отсек мог восстановить форму после уменьшения нагрузки до усилия, которое меньше суммы сил в отсеке и восстанавливающего усилия отсека, причем упомянутый отсек с текучей средой является самонакачивающимся.
2. Отсек с текучей средой по п.1, отличающийся тем, что упомянутый отсек с текучей средой имеет цилиндрическую форму.
3. Отсек с текучей средой по п.1, отличающийся тем, что упомянутый отсек с текучей средой, кроме того, содержит пружину и упругий материал, причем упомянутый упругий материал податливо поддерживается упомянутой пружиной.
4. Отсек с текучей средой по п.3, отличающийся тем, что покрытие поверхности выбирается из группы, состоящей из ткани, водостойкого материала, резины, влагопоглощающего материала или микроволокнистого материала.
5. Отсек с текучей средой по п.1, отличающийся тем, что упомянутый отсек с текучей средой имеет вертикальную ось вращения, и отличающийся тем, что упомянутый отсек с текучей средой сжимается и восстанавливает форму в направлении, параллельном упомянутой вертикальной оси вращения.
6. Отсек с текучей средой по п.1, отличающийся тем, что упомянутый отсек с текучей средой выполняется из материала, выбираемого из группы, состоящей из эластомерного материала и материала, формованного под давлением.
7. Отсек с текучей средой по п.1, кроме того, содержащий впускной канал и выпускной канал для каждого из упомянутых отсеков с текучей средой.
8. Опорная поверхность, содержащая:
некоторое множество самонакачивающихся отсеков с текучей средой по п.1 и корпус, приспособленный для приема упомянутого множества самонакачивающихся отсеков с текучей средой, причем упомянутый корпус скрепляет упомянутые самонакачивающиеся отсеки с текучей средой для образования конструкции матраса.
9. Опорная поверхность по п.8, отличающаяся тем, что упомянутые самонакачивающиеся отсеки с текучей средой дополнительно содержат упругий материал, поддерживаемый винтообразной пружиной.
10. Опорная поверхность по п.8, кроме того, содержащая, по меньшей мере, одну систему трубопроводов, причем упомянутая система трубопроводов оперативно прикреплена к упомянутым каналам соединенной между собой группы самонакачивающихся отсеков с текучей средой упомянутого множества самонакачивающихся отсеков с текучей средой.
11. Опорная поверхность по п.8, кроме того, содержащая средство для подачи текучей среды в упомянутую систему трубопроводов.
12. Опорная поверхность по п.8, кроме того, содержащая систему переменного давления текучей среды, приспособленную для подачи текучей среды под давлением, по меньшей мере, в одну упомянутую систему трубопроводов, причем текучая среда под давлением подается, по меньшей мере, в одну упомянутую систему трубопроводов с изменениями во временной последовательности.
13. Опорная поверхность по п.8, отличающаяся тем, что упомянутый корпус, кроме того, содержит некоторое множество площадок, причем, по меньшей мере, одна из упомянутых площадок приспособлена для приема упомянутого множества самонакачивающихся отсеков с текучей средой.
14. Опорная поверхность по п.8, кроме того, содержащая накладку, расположенную над упомянутым множеством самонакачивающихся отсеков с текучей средой для обеспечения повышенной амортизации.
15. Опорная поверхность по п.8, кроме того, содержащая наружное покрытие.
16. Опорная поверхность по п.8, кроме того, содержащая звукопоглощающую планку для уменьшения шума при подаче текучей среды в самонакачивающийся отсек и сбросе текучей среды из него.
17. Опорное устройство по п.16, отличающееся тем, что звукопоглощающей планкой является сетчатая пена.
18. Опорное устройство по п.16, отличающееся тем, что звукопоглощающей планкой является неоднородная поверхность.
19. Опорное устройство по п.16, отличающееся тем, что звукопоглощающая планка выбирается из группы, состоящей из гибкого материала и жесткого материала.
