DE10149952C2 - Zwischenlage zur Verbesserung des Tragekomforts eines am oder im Körper getragenen Gebrauchsgegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zwischenlage zur Verbesserung des Tragekomforts eines am oder im Körper getragenen Gebrauchsge­ genstandes.

Besonders bei Gebrauchsgegenständen, die oft und über längere Zeit am oder im Körper eines Menschen oder Tieres getragen werden, treten an den Berührungsstellen mit dem Körper durch Druck beanspruchte Stellen auf, welche durch die Befesti­ gungsvorrichtungen, das Eigengewicht des Gebrauchsgegen­ standes, der Wechselwirkungen zwischen Körper und Gebrauchs­ gegenstand oder ähnliches erzeugt werden. Durch die individu­ elle, unebene Körperform ergibt sich an den Kontaktstellen eine ungleichmäßige Druckverteilung, die zu einem verringer­ tem Tragekomfort und zur Beeinträchtigung des Wohlbefindens des Trägers, z. B. in Form von lokalen Rötungen, Druck- und Scheuerstellen, Blasen, Entzündungen sowie Schmerzen, führen. Eine typische Reaktion eines Trägers ist die temporäre Ent­ lastung der Druckstelle, so zum Beispiel das Versetzen eines Tragriemens, Verschieben oder Abnehmen der Brille, die Verän­ derung der Körperhaltung oder ähnliches. Bei der Anwendung von fixierten Gebrauchsgegenständen, wie zum Beispiel Banda­ gen, ist dies allerdings nicht möglich.

Diesem Problem wurde bisher technisch mit der Verwendung von Polstermedien, wie Schaumstoffen, Gummi, Flüssigkeiten oder Luft begegnet, um eine Weichlagerung zu ermöglichen.

Bei dem Einsatz von Schaumstoff, Gummi oder ähnlichem wird bei den unebenen Körperkonturen die Auflagefläche erhöht, es wird eine verbesserte Anpassung an die Konturen und eine Min­ derung der punktuellen Belastung erreicht. Zusätzlich wirkt der Gummi als Dichtung, was bei bestimmten Anwendungen erfor­ derlich ist.

So wird in EP 0 852 935 A1 eine Möglichkeit beschrieben, Ban­ dagen durch verbesserte Formanpassung an ein Körperteil ver­ bessert tragbar zu gestalten. Dazu wird das Bandagenmaterial durch thermisches Verformen an die spezielle anatomische Form durch Positiv- oder Negativformen nachgebildet. Damit können störende Verbindungsstellen vermieden werden. Als Material werden Werkstoffe mit thermoplastischen Charakter wie Vlies­ stoffe, Gewebe/Gewirke/Gestricke sowie folienartige Kunst­ stoffe mit geringer Steifigkeit, wie z. B. LDPE/Schaumstoff, eingesetzt.

Der individuelle anatomische Abdruck besitzt jedoch den Nach­ teil der nur einmaligen, personengebundenen Verwendbarkeit oder bei Standardformen der bedingten Passgerechtheit.

Eine weiter verbesserte Druckverteilung und Formanpassung be­ sonders für Gegenstände, die den Stützapparat des Menschen betreffen, wird durch den Einsatz von Gelen als Polstermedium erreicht.

DE 298 16 352 U1 behandelt einen Einsatz von Beuteln mit Gel­ füllung für Einlegeschuhsohlen. Durch den Einsatz von schweißbaren hochreißfesten Kunststofffolien wird eine ent­ sprechende Druckbelastbarkeit und Kälteunempfindlichkeit der Einlegeschuhsohlen gewährleistet.

DE 200 11 334 U1 befaßt sich ebenfalls mit dem Einsatz eines Gelkissens als Dämpfungselement in einer Einlegesohle.

Für Arbeitsschutzschuhe wird in EP 0 774 219 A2 der Einsatz von Gel-Kissen als Dämpfungselement beschrieben.

In WO 96/28 057 A1 wird eine Schuhsohle mit einem besonderen Aufbau beschrieben, der auf der Grundlage des Einsatzes von Gelen eine verbesserte Formanpassung ermöglicht. Das Prinzip basiert auf einer Sandwichstruktur der Schuhsohle, bestehend aus einer Außen- einer Innen- und einer Zwischenschicht. Die Zwischenschicht besteht aus zwei Gelarten. Die erste Gelart mit viskoelastischen Eigenschaften ist z. B. ein Polyurethan­ gel. Die zweite, darunter angeordnete Gelart ist ein tempera­ tursensitives Gel mit Lower Critical Solution Temperature- Verhalten. Durch die Einwirkung der Fußtemperatur wird dieses Gel erwärmt und passt sich der Fußform des Trägers durch lo­ kales Quellen bzw. Entquellen beim Tragen allmählich an und verbleibt wenigstens während des Tragens in dieser Passform.

Aus der DE 199 17 677 A1 ist ein elastischer Formkörper mit einer Gelfüllung für verschiedenartigste Einsatzgebiete be­ kannt, wobei die Füllung mit der Umhüllung wenigstens teil­ weise innig verbunden ist. Das Gel ist ein Polyurethanpolymer oder ein Silikonpolymer mit elastischen Eigenschaften und verteilt sich bei Belastung innerhalb der Umhüllung ohne un­ erwünschte Relativbewegung zwischen Hülle und Füllung. Es handelt sich dabei um Gele, die bei mechanischer Belastung versuchen auszuweichen, wobei ihr Volumen konstant bleibt.

DE 299 19 382 U1 beschreibt einen Knieschützer mit einem Kniekissen aus Silikon, Schaumstoff oder einem Gel, und somit aus einem beliebigen formbeständigen, elastischen und fle­ xiblen Material zwecks Verteilung der Belastung über eine möglichst große Fläche.

In der DE 198 28 451 A1 ist eine Sattelunterlage für Pferde­ sättel offenbart, die im Bereich der Vorderkante zu beiden Seiten der Längsachse jeweils mindestens eine Verdickung auf­ weist, wobei die äußere Hülle der Sattelunterlage ein flüs­ sigkeitsundurchlässiges Material und das innere Material eine Flüssigkeit oder ein gelförmiges Polymer ist. Die Flüssigkeit oder das Gel haben drucklastverteilende oder schockabsorbie­ rende Eigenschaften und die Aufgabe, ein Verrutschen des Sat­ tels beim Reiten zu vermeiden.

Alle genannten gelbasierten Gebrauchsgegenstände beruhen im Vermeiden von lokalen Druckspitzen durch Ausnutzen der beson­ deren viskoelastischen Eigenschaften von Gelen, die eine sehr gute Körperanpassung und Druckverteilung gewährleisten. Ihr wesentlicher Nachteil besteht in der ausschließlichen Nutzung des Prinzips der Weichlagerung. Das Problem der permanenten Belastung von immer derselben Kontaktstelle bleibt ungelöst.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zwischenlage für einen op­ timalen Tragekomfort von intensiv genutzten, am oder im Kör­ per getragenen Gebrauchsgegenständen für Menschen oder Tiere zu entwickeln, die nicht lediglich nur durch dynamisch-mecha­ nische Druckbeanspruchung bzw. Druckentlastung sich verteilt, sondern zusätzlich zum Zwecke der Vermeidung von Reib-, Druck-, Juck- und Schmerzstellen auch in relativer Ruhelage des Gebrauchsgegenstandes zum Trägers eine sanfte Verlagerung kritischer Kontaktstellen bewirkt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 an­ gegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die Erfindung betrifft Anwendungen, welche auf dem Effekt ei­ ner aktiven Umlagerung mit Hilfe von an sich bekannten, tem­ peratursensitiven Gelen beruhen. Temperatursensitive Gele ordnen sich in die Klasse der sogenannten smarten Gele ein. Die besondere Eigenart smarter Gele besteht darin, dass sie Ihre Eigenschaften, insbesondere ihr Volumen bzw. ihren Quel­ lungsgrad, bei geringen Änderungen einer bestimmten Umge­ bungsgröße durch ihr Phasenübergangsverhalten reversibel än­ dern. Das jeweils vom smarten Gel eingestellte Quellungs­ gleichgewicht läßt sich einer bestimmten Quantität der Umge­ bungsgröße zuordnen. Für die Erfindung sind temperatursensi­ tive Gele mit einem Lower Critical Solution Temperature (LCST)-Verhalten relevant. Gele mit LCST-Charakteristik sind bei Temperaturen unterhalb der Phasenübergangstemperatur ge­ quollen und entquellen bei Überschreiten der Phasenübergangs­ temperatur.

Erfindungsgemäß wird dieses Verhalten für eine aktive Zwi­ schenlage mit mindestens einer Komponente aus temperatur­ sensitiven Gelen zur Verbesserung des Tragekomforts von am Körper getragenen Gebrauchsgegenständen genutzt. Trägt der Träger den Gebrauchsgegenstand am oder im Körper, kommt es durch den direkten Kontakt an den Berührungsstellen zur Über­ tragung der Haut- bzw. Körpertemperatur auf die Zwischenlage mit temperatursensitivem Gel. Liegt die Phasenübergangstempe­ ratur etwas unterhalb der Haut- bzw. Körpertemperatur, wird die Phasenübergangstemperatur des Gels überschritten und es entquillt lokal an dieser Stelle. Dies führt zum Ausbilden neuer lokaler Kontaktstellen und zu einer Entlastung der al­ ten Stelle. Im Extremfall kann diese hohlgelagert sein. An den neuen Kontaktstellen wiederholt sich dieser Vorgang, wäh­ rend die alte Kontaktstelle sich infolge der verminderten Wärmeübertragung wieder abkühlt und bei Unterschreiten der Phasenübergangstemperatur wieder quillt. Temperatursensitive Gele besitzen selbstverständlich auch die vorteilhaften viskoelastischen Eigenschaften "normaler" Gele und garantie­ ren deshalb ebenfalls eine sehr gute Weichlagerung.

Die permanente Umlagerung der lokalen Kontaktstellen ist ein geringdynamischer Prozeß, so dass der Träger diesen Effekt nicht bemerkt. Je nach Anwendung kann die optimale Umla­ gerungszeit zwischen 30 s und 2 h liegen. Größere Zeiten sind zu vermeiden, da dann bei Überschreiten des kapillaren Ver­ schlußdruckes mit dem Ausbilden schmerzhafter Druckstellen zu rechnen ist. Der erwünschte sanftdynamische Umlagerungseffekt tritt bei zweischichtigen Zwischenlagen jedoch nur dann ein, wenn die Schicht mit dem temperatursensitiven Gel körpersei­ tig angeordnet ist und die Körperwärme ungehindert oder nahe­ zu ungehindert das Gelverhalten steuern kann.

Die Lage der Phasenübergangstemperatur der eingesetzten tem­ peratursensitiven Gele ist abhängig von der Körperregion, in welcher die Zwischenlage eingesetzt werden soll, da der Kör­ per typische Isothermen für die verschiedenen Körperteile be­ sitzt.

Die Zwischenlage ist erfindungsgemäß Teil eines Gebrauchsge­ genstandes, der in ständigem Gebrauch des Trägers ist, wie beispielsweise Prothesen, Hörgeräten, Brillen, Uhren, Perü­ cken, Gebissersatz oder dauerhaft zu tragende orthopädischen Hilfsmitteln oder lediglich zeitweise oder zeitweilig, wie beispielsweise Schienen, Orthesen, Gipsverbänden, Wundverbän­ den, Bandagen und Stützgürtel, Kompressen, Stützstrümpfe, Stützstrumpfhosen, orthopädischen Einlagen, Stützkorsetts.

Ein Anwendungsgebiet der Zwischenlage ist der Bereich des Ar­ beits-, Gesundheits- und Unfallschutzes, beispielsweise bei Schutzmasken, Schutzhelmen, Schutzbrillen, Schutzhandschuhen, Gelenkschützern und Schuhwerk.

Ein anderes Anwendungsgebiet der Zwischenlage sind Riemen, beispielsweise Halteriemen, Zugriemen, Tragriemen, selbstver­ ständlich auch für Tiere, Bänder, Griffe, Träger oder Stützen eines Kleidungsstückes oder eines sonstigen zu tragenden Ge­ brauchsgegenstandes. Beispiele sind der Tragriemen oder die Stütze eines Rucksackes, der Griff eines Koffers oder eines Fahrrades, das Halteband oder die Einlage eines Büstenhal­ ters.

Ein anderes Beispiel ist die Anwendung der Zwischenlage in der invasiven Medizin, beispielsweise bei Kathedern, Ports, Atemröhren, Implantaten.

Ein anderes Beispiel ist die Anwendung der Zwischenlage bei Reittiersätteln, wobei eine temperatursensitive Schicht so­ wohl reittierseitig als auch reiterseitig angeordnet sein kann. Ebenso ist eine Zwischenlage fahrerseitig auf Zweirad­ fahrzeugsätteln nützlich.

Die Erfindung soll an einigen Ausführungsbeispielen näher er­ läutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen in Körperkontakt stehenden Gebrauchsgegenstand mit einer erfindungsgemäßen Zwischenlage in verschiedenen Ar­ beitsphasen,

Fig. 2 einen prinzipiellen Aufbau eines Gebrauchsgegenstandes mit Zwischenlage,

Fig. 3 einen Brillenbügel,

Fig. 4 den Teil eines Innenohrhörgerätes und

Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau eines Schutzhelms.

Ein in Fig. 1a nicht näher dargestellter Gebrauchsgegenstand 1, beispielsweise ein Innenkopfhörer, ist mit einer Zwischen­ lage 2, die ein temperatursensitives Gel, z. B. Poly(N-Isopro­ pylacrylamid), enthält, beschichtet. Der Verbund aus Innen­ ohrkopfhörer 1 und Zwischenlage 2 kann zweckmäßig eine Stan­ dardform aufweisen, welche grob der Anatomie der Ohrmuschel und des Gehörgangs seines Trägers angepaßt ist. Beim Tragen befindet er sich in Kontakt mit dem Körperteil 3 des Trägers, also im Beispiel dem Innenohr und der Ohrmuschel. Durch die nicht ideale Paßform des Verbundes an das Körperteil 3 wird die Kontaktstelle lokale Bereiche besitzen, an denen die ei­ gentlichen Berührungsstellen liegen. An diesen Berührungs­ stellen treten z. B. durch die Eigengewichtskraft des Innen­ ohrkopfhörers verursachte Drücke p₁ und p₂ auf, welche die Haut des Körperteils 3 beanspruchen. Wird die Körpertempera­ tur des Körperteils 3 lange genug auf die Zwischenlage 2 übertragen (Fig. 1b), wird das Gel der Zwischenlage 2 an den direkten Berührungsstellen über seine Phasenübergangstempera­ tur von beispielsweise 34°C erwärmt und entquillt lokal an diesen Stellen. Wie Fig. 1c zeigt, werden dadurch die alten Berührungsstellen entlastet (im Extremfall durch Hohllage­ rung) und es bilden sich neue Berührungsstellen aus, an denen dann die Drücke p₃, p₄ und p₅ auftreten. Nach einiger Zeit kühlen sich die alten Berührungsstellen wieder unter ihre Phasenübergangstemperatur ab und quellen. An den neuen Berüh­ rungspunkten hingegen wiederholt sich der beschriebene Vor­ gang.

Die Zwischenlage 2 bietet besonders für die in den Ansprüchen 2 bis 7 genannten Einsatzgebiete eine zweckmäßige und attrak­ tive Erhöhung des Trage- und Nutzungskomforts. Sie sind je­ doch keineswegs erschöpfend behandelt, da sich der Einsatz der Zwischenlage auch für viele weitere Anwendungen emp­ fiehlt.

Die Zwischenlage 2 hat den in Fig. 2 dargestellten prin­ zipiellen Aufbau. Sie hat eine Umhüllung 4, die aus einem dünnen, körperverträglichen und den mechanischen Beanspru­ chungen genügenden Material hergestellt ist. Sie kann neben Elasten auch textile Komponenten enthalten, da entsprechend dünne Materialien die notwendigen Wärmeübertragung nicht nachhaltig beeinträchtigen. Auf der dem Körper des Trägers zugewandten Seite folgt die aktive Lage 5 der Zwischenlage 2, die aus temperatursensitivem Gel, z. B. Polyvinylmethylether, besteht. Diese aktive Lage 5 kann vor allem für sehr große Zwischenlageflächen aus Gründen von Effekten der Wärmekapazi­ tät gekammert sein, so daß die lokale Erwärmung von einer o­ der wenigen Kammern möglich ist. Auf eine Kammerung kann bei Flächen, die kleiner als 1 cm² sind, verzichtet werden, da hier Wärmekapazitätseffekte von untergeordneter Bedeutung sind. Die aktive Lage 5 ist so zu gestalten, daß sich das bei einer lokalen Entquellung freiwerdende Wasser innerhalb des vorgesehenen Raumes verteilen kann.

Vor allem für sehr großflächige Anwendungen kann der auf den viskoelastischen Geleigenschaften beruhende Weichlagerungs­ effekt durch eine zusätzliche Schicht 6, die aus "normalen" Gelen, wie z. B. Polyurethan-Gel, besteht, verstärkt werden. Diese nicht temperatursensitive Schicht 6 der aktiven Zwi­ schenlage 2 befindet sich auf der dem Körperteil abgewandten Seite der Zwischenlage 2.

Die aktive Zwischenlage 2 nach Fig. 2 kann z. B. aus Platzgründen auch ohne die zusätzliche Schicht 6 ausgebildet sein.

Im Beispiel nach Fig. 3 wird die mechanische Stabilität der aktiven Zwischenlage 2 durch ein Bügelteil 7 einer Brille ge­ währleistet. Der Bügelteil 7 ist von der aktiven Zwischenlage 2 im Bereich der Druckstellen mit dem Kopf des Trägers um­ hüllt. Weitere Druckstellen sind beispielsweise bei Brillen im Nasenbereich, zu finden. Auch diesbezügliche Gestellteile einer Brille für die Nasenflügel oder den Nasenrücken können entsprechend mit einer aktiven Zwischenlage 2 ausgestattet sein.

In Fig. 4 ist schematisiert ein Schnitt durch einen Innen­ ohrkopfhörerteil dargestellt. Das Gehäuse 8 ist wiederum mit einer aktiven Zwischenlage 2 umhüllt und gibt mechanische Stabilität. Der Leerraum 9 dient der Aufnahme der Lautspre­ chereinheit. Selbstverständlich kann die aktive Zwischenlage 2 anatomisch vorgeformt sein.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Schutzhelm, beispielsweise einen Fahrradhelm. Der Schutzhelm ist aus einer mechanisch stabilen Hülle 10, einer inaktiven Polsterung 11 und einer kopfseitigen aktiven Zwischenlage 2 aufgebaut. Durch eine aktive Formanpassung ergeben sich eine verbesserte Formanpassung, ein verbesserter Sitz und eine bessere Druckverteilung am Kopf des Trägers.

Claims (7)

1. Zwischenlage zur Verbesserung des Tragekomforts eines am oder im Körper getragenen Gebrauchsgegenstandes mit mindes­ tens einer Komponente aus einem temperatursensitiven Gel mit LCST-Verhalten (Lower Critical Solution Temperature), das un­ ter dem Einfluss der Körper- bzw. Hauttemperatur des Trägers im Sinne einer fortwährend sanftdynamischen Veränderung der Kontaktstelle(n) der Zwischenlage (2) mit dem Körper (3) des Trägers aktiviert ist.

2. Zwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (2) Teil eines am Körper (3) dauerhaft oder länger zu tragenden Hilfsgegenstandes ist, wie Prothese, Hörgerät, Brille, Armbanduhr, Perücke und Gebissersatz.

3. Zwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (2) Teil eines aus chirurgischen oder anderen medizinischen Gründen zu tragenden orthopädischen Hilfsmitteln ist, wie Schiene, Orthese, Gipsverband, Wundver­ band, Bandage und Stützgürtel, Stützkorsett, Stützstrumpf, Kompresse, orthopädische Einlagen und Sohle.

4. Zwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (2) Teil eines Gebrauchsgegenstandes aus dem Bereich des Arbeits-, Gesundheits- und Unfallschutzes ist, wie Schutzmaske, Schutzhelm, Schutzbrille, Schutzhand­ schuh, Gelenkschützer, Schuhwerk.

5. Zwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (2) Teil eines mit einem Körperteil des Trägers in Kontakt kommenden Riemens, Bandes, Griffes, Trä­ gers oder einer Stütze eines Kleidungsstückes oder sonstigen Gebrauchsgegenstandes ist.

6. Zwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (2) Teil eines Gebrauchsgegenstandes aus dem Bereich der invasiven Medizin ist, wie Katheder, Port, Atemröhre, Implantat.

7. Zwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (2) Teil eines Sattels ist, wie Reit­ tiersattel oder Zweiradsattel.