ОРТОПЕДИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ORTHOPEDIC DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к средствам удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности к мягким матрацам и подушкам общего, как бытового назначения, так и для использования в медико-профилактических и реабилитационных целях для коррекции и предупреждения патологии позвоночника, последствий травм и переломов, пролежней, нарушений венозного оттока и других патологических состояний.
На современном рынке постельных принадлежностей существует потребность в матрацах и подушках, способных обеспечивать комфортные условия для сна и отдыха и создающих оптимальные условия для позвоночника, мягких тканей и кожи человека, в том числе обладающих лечебно-профилактическими качествами.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны матрацы, содержащие чехлы с наполнителями из шариков (RU 2132208 С1, 6 A61N 5/06, 01.10.1999; US 2007/0113351 Al, A47C 27/10, 24.05.2007; US 4723328, A47C 27/08, 09.02.1988; US 4599755, A61G 7/00, A47C 27/08, 15.07.1986; US 4768250, A47C 27/08, 06.09.1988; FR 2523841, A61G 7/04, 25.03.1982; JP 6343664 A, A61G 7/05, 20.12.1994; WO 96/33641, A47C 17/00, 24.04.1996). Указанные устройства либо не позволяют фиксировать позвоночник оптимальным образом, либо требуют дополнительных сложных устройств для создания эффекта псевдоплавания и для вентиляции наполнителя.
Наиболее близким к предложенному является подушка, содержащая чехол с наполнителем из шариков (DE 4324508 A1, A61G 7/05, 21.07.1993).
Указанное устройство при простоте конструкции и надежности в эксплуатации обеспечивает некоторую степень удобства при фиксации позвоночника в области шеи, но не позволяет получить эффект псевдоплавания для обеспечения оптимальной фиксации позвоночника и расслабления мышц.
Задачей изобретения при простоте и надежности конструкции устройства является повышение удобства фиксации тела в расслабленном состоянии путем создания эффекта псевдоплавания за счет оптимального сочетания в смеси наполнителя микростеклосфер различных параметров, в частности легких микростеклосфер из натриевоборосиликатного стекла и тяжелых микростеклосфер из калий-натриевого стекла в объемном соотношении 12:1-5:1, а также за счет заполнения чехла наполнителем в пределах 1/2-2/3 его максимального объема и получения, в том числе, эффекта оптимального прогревания мягких тканей и органов человека путем отражения и перераспределения теплового излучения тела человека и естественной вентиляции конструкции устройства.
Другой задачей изобретения является обеспечение высоких гигиенических качеств ортопедического устройства, в частности антимикробных, для чего в устройстве его внутренние и наружные элементы выполнены с кремнийорганическим покрытием. Причем внутренние элементы - микростеклосферы из калий-натриевого стекла с этой целью содержатся в смеси в объемных соотношениях в определенных пределах: 1:5-1:12.
Предложенное изобретение направлено на создание оптимального комфорта человека при фиксации его тела в расслабленном состоянии, на обеспечение профилактических и оздоровительных свойств ортопедического устройства.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная задача решается тем, что ортопедическое устройство содержит два чехла, размещенные один в другом, наполнитель, при этом внутренний чехол выполнен из воздухопроницаемой ткани с размером ячеек менее 15 мкм, а наружный чехол выполнен из ткани с антимикробными свойствами, при этом наполнитель является смесью из микростеклосфер из натриевоборосиликатного стекла размерами 15-200 мкм, и микростеклосфер из калий-натриевого стекла размерами 50-160 мкм с кремнийорганическим покрытием, находящихся в смеси в объемном соотношении 12:1-5:1, при этом внутренний чехол, содержащий наполнитель, выполнен с герметичным соединением краев по его периметру, при этом объем наполнителя меньше максимального объема внутреннего чехла и соотношение объема наполнителя и максимального объема внутреннего чехла находятся в диапазоне 1/2-2/3.
При этом в ортопедическом устройстве наружный чехол может быть выполнен съемным.
Также в ортопедическом устройстве отражающее покрытие на внутренней стороне внутреннего чехла может быть выполнено из полиуретана или в виде металлизированной зеркальной пленки.
Ортопедическое устройство может быть выполнено различных размеров и конфигураций.
При соотношении объема натриевоборосиликатных микростеклосфер к объему калий-натриевых микростеклосфер в смеси наполнителя более чем 12:1 проявление антимикробных свойств становится незначительным, при соотношении менее 5:1 значительно увеличивается вес изделия, уменьшаются свойства псевдожидкости за счет увеличения плотности наполнителя и увеличивается теплопроводность, за счет чего снижается эффект накопления инфракрасного тепла.
Наполнение изделия менее чем на 1/2 максимального объема внутреннего чехла приводит к «проваливанию» помещенной на изделие части тела за счет перераспределения наполнителя по краям изделия и отсутствия его под частью тела. Наполнение изделия более чем на 2/3 максимального объема внутреннего чехла приводит к ограничению подвижности наполнителя в пределах объема внутреннего чехла и исчезновению свойства псевдожидкости и невозможности принятия изделием формы помещаемой на него части тела.
Диапазоны размеров микростеклосфер каждого вида определены технологией их производства. Среднестатистические размеры микростеклосфер разных видов приблизительно равны между собой, что обеспечивает однородность смеси при ее получении и повышает эффект псевдожидкости смеси во время использования ортопедического устройства. При этом нижний предел размеров натриевоборосиликатных микростеклосфер увязан с максимальными размерами ячеек плотной ткани внутреннего чехла.
Отражающее покрытие внутренней стороны внутреннего чехла также способствует уменьшению трения микростеклосфер о поверхность ткани, что тоже повышает подвижность ортопедического устройства, а также срок его эксплуатации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показан общий вид ортопедического устройства;
на фиг.2 иллюстрируется ортопедическое устройство в разрезе;
на фиг.3 иллюстрируется структура ткани внутреннего чехла;
на фиг.4 иллюстрируется структура смеси микростеклосфер во внутреннем чехле.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на фиг.1; 2 и 3, ортопедическое устройство 1 содержит внутренний чехол 2 с отражающим покрытием 3 на его внутренней стороне, наружный чехол 4 и наполнитель 5.
Как показано на фиг.4, наполнитель 5 представляет собой смесь микростеклосфер из натриевоборосиликатного стекла 6 и микростеклосфер из калий-натриевого стекла 7 с кремнийорганическим покрытием 8.
Как показано на фиг.3, внутренний чехол 2 выполнен из воздухопроницаемой ткани. Соединение ткани внутреннего чехла 2 по всему его периметру выполнено герметичным. Такое соединение может быть осуществлено методом термического склеивания с последующей прошивкой.
Выполнение наружного чехла возможно съемным. Также возможно выполнение ортопедического устройства 1 различной формы.
Ортопедическое устройство функционирует следующим образом. При приложении веса тела к ортопедическому устройству 1 оно легко принимает форму участка тела на всей площади контакта и фиксирует удобное положение тела, снимая напряжение с мышц и нагрузку с опорно-двигательного аппарата. При этом благодаря отражательной способности наполнителя 5 ортопедическое устройство 1 прогревает тело на площади контакта когерентным инфракрасным облучением, соответствующим конкретному пользователю и каждому его органу в месте контакта, оказывая благотворное физиотерапевтическое воздействие.
Особенностью ортопедического устройства 1 является то, что при расположении на данном изделии какой-либо части тела и изменении ее положения происходит движение не между телом и изделием, а между слоями наполнителя 5, так как внутреннее трение наполнителя гораздо меньше трения скольжения между частью тела и изделием. Сила нормального давления Р1 равна: P1=mg; с учетом трения Р1т=k·mg-Р2т=n·mg и Р1т>> Р2т; где P1 - сила нормального давления, Р1т - сила внешнего трения; Р2т - сила внутреннего трения, n - вязкость или коэффициент внутреннего трения, и так как n<<k, то наполнитель по своим свойствам приближается к жидкости и создается эффект «псевдоплавания», и в силу этого объем наполнителя, оставаясь постоянным, очень легко под действием внешнего давления (Р) меняет форму. В этом случае применим закон Паскаля: внешнее давление (Р) на наполнитель передается во все стороны равномерно. И поэтому применим закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (или вещество, приближенное к ней по свойствам) действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, заключенной в объеме погруженного тела: F=p·v·g, где v - объем тела, погруженного в жидкость; р - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения, P1 - вес тела. Если F=Р1, тело переходит в свободное состояние. Создавая состояние псевдоневесомости, изделие приводит к максимальному расслаблению мышц шейного и верхнего грудного отделов позвоночника, что особенно важно при наличии триггерных зон и миокилозов. Благодаря легкой изменчивости своей формы с возможностью ее сохранения изделие идеально принимает форму позвоночника любого человека, при любом положении головы и шеи, меняя ее при изменении положения тела. Это приводит к тому, что тело принимает наиболее физиологичное, анатомически правильное положение, происходит расслабление мышц, снятие спазмов, болевого и воспалительного синдромов, улучшение венозного оттока. Таким образом, вышеизложенные особенности делают ортопедическое устройство 1 незаменимым для профилактики и в качестве существенного терапевтического дополнения при лечении такой патологии, как шейный и грудной остеохондроз, сколиоз, плечелопаточный периартрит и многое другое. Важным следствием улучшения состояния при данных заболеваниях является не только снятие болевого синдрома, но и улучшение мозгового кровообращения, обусловленное устранением спазма сосудов шеи, а также значительное уменьшение эпизодов колебания артериального давления. Особенно важным является применение этого ортопедического устройства у детей первых месяцев и лет жизни, когда идет формирование физиологических изгибов позвоночника.
Результатом испытаний ортопедического устройства 1 у пациентов при лечении было устранение болевого синдрома при остеохондрозе, головных болей, артериальной гипертензии, головокружения, связанных с нарушением венозного оттока из области черепа, улучшение венозного кровообращения сосудов нижних конечностей, получение косметического эффекта: уменьшение образования морщин и второго подбородка, устранение отечности век и лица, улучшение цвета лица.
Известно, что организм человека продуцирует тепловую энергию, излучаемую в виде инфракрасных лучей в диапазоне 3-50 мкм с пиком в 9,6 мкм. При нормальных условиях теплоотдача человека в окружающую среду на 25% происходит конвекцией, на 50 - излучением, на 22 - испарением, на 3 - через дыхание. Видно, что на теплопотери излучением приходится половина всех теплопотерь, которые вдвое превышают конвективные.
Влияние на организм человека инфракрасных излучений разных диапазонов спектра таково. Реакции организма, в зависимости от интенсивности излучений и длины волны, можно классифицировать на оптимальные (реакции адаптации), допустимые (компенсационные) и повреждающие (вызывающие негативные реакции в организме). В условиях выполнения санитарных норм развиваемые в организме реакции являются реакциями адаптации. Повреждающее же действие возникает в условиях повышенных уровней облучения, интенсивность которых снижается с уменьшением длины волны:
2
- при = 1,5 мкм порог повреждающего действия находится на уровне 50 Вт/м;
2
- при = 3 мкм и при=6 мкм порог повреждающего действия находится на уровне 100 Вт/м;
2
- при = 4,5 мкм порог повреждающего действия находится на уровне 150 Вт/м.
Поскольку тело человека излучает инфракрасную энергию в диапазоне приблизительно 3-50 мкм с пиком в 9,6 мкм, при воздействии на организм инфракрасной энергии с длиной волны 9,6 мкм имеет место явление активного поглощения телом внешней энергии (так называемое резонансное поглощение). В результате этого воздействия повышается потенциальная энергия клеток организма, и из них будет уходить несвязанная вода, повышается деятельность специфических клеточных структур, растет уровень иммуноглобулинов, увеличивается активность ферментов и эстрогенов, происходят и другие благоприятные биохимические реакции. Это характерно для всех типов клеток организма и крови. Инфракрасное излучение проникает в ткани организма глубже, чем другие виды световой энергии, что вызывает прогревание всей толщи кожи и отчасти подкожных тканей. Более глубокие структуры прямому прогреванию не подвергаются. Область терапевтического применения инфракрасного излучения довольно широка: негнойные хронические и подострые воспалительные местные процессы, в том числе внутренних органов, некоторые заболевания опорно-двигательного аппарата, центральной и периферической нервной системы, периферических сосудов, глаз, уха, кожи, остаточные явления после ожогов и отморожений.
Лечебный эффект инфракрасного облучения определяется механизмом его физиологического действия - он ускоряет обратное развитие воспалительных процессов, повышает тканевую регенерацию, местную сопротивляемость и противоинфекционную защиту. Происходящее при поглощении энергии ИК излучения образование тепла приводит к локальному повышению температуры облучаемых кожных покровов на 1-2°С и вызывает местные терморегуляционные реакции поверхностной сосудистой сети.
Сосудистая реакция выражается в кратковременном спазме сосудов (до 30 с), а затем увеличении локального кровотока и возрастании объема циркулирующей в тканях крови. Выделяющаяся тепловая энергия ускоряет тканевой обмен веществ. Активация микроциркуляторного русла и повышение проницаемости сосудов способствует дегидратации воспалительного очага и удалению продуктов распада клеток. Активация пролиферации и дифференцировки фибробластов приводят к ускорению заживления ран и трофических язв. Также осуществляется нейрорефлекторное воздействие на внутренние органы, которое проявляется расширением сосудов этих органов, усилением их трофики. Описанный эффект применяется в современной медицине - в так называемой инфракрасной терапии. В качестве приборов инфракрасной терапии используются такие, как "МИО-1" (паспорт 3.293.000 ПС, завод "Магма", г.Рыбинск), приборы серии Геска. Недостатком их является сложное техническое устройство и необходимость технического обслуживания, а спектр волн и их интенсивность не всегда является когерентным и физиологичным для конкретного организма, что диктует наличие противопоказаний к их применению, необходимость дозирования, соблюдения курсового режима и создает сложности в их использовании.
Особенностью наполнителя 5 ортопедического устройства 1 является малая теплопроводность и способность к отражению инфракрасных волн.
Известно, что теплопроводность - это процесс передачи теплоты Q от одного вещества площадью S и толщиной 1, когда разность температур на его плоскостях Т2-Т1 за время t.
Q=л·(Т2-T1)/1·S·t, где л - коэффициент теплопроводности.
Удельная теплопроводность определяется свойством самого вещества. Наполнитель 5 состоит из микростеклосфер 6 и 7. В силу того, что микростеклосферы - это полые идеальные сферы с малой площадью контакта между собой (соприкасаются они только в одной точке), то это ограничивает передачу тепла Q между слоями вещества.
Кроме того, наличие микростеклосфер существенно изменяет отражающие свойства поверхности, обеспечивая рассеяние попадающего излучения в узком телесном угле, ось которого направлена на излучающий источник. Таким образом, наполнитель 5 обеспечивает сохранение и отражение соответствующего инфракрасного излучения организма, являющегося для него наиболее физиологичным и обеспечивающим улучшение микроциркуляции, снятие болевого и воспалительного синдромов, усиление репаративных процессов.
Особенно ярко положительные эффекты инфракрасного излучения проявляются при суставных заболеваниях, нейропатиях, миалгиях, способствуя более быстрому снятию болевого синдрома. Отмечен положительный эффект при лечении травм, ушибов, растяжений, ран. Использование инфракрасных лучей положительно сказывается при лечении простудных заболеваний, в частности трахеитах и бронхитах, способствуя более быстрой реконвалесценции. Использование инфракрасного тепла оказывает благоприятный косметический эффект, так как научно доказано, что инфракрасные лучи стимулируют выработку коллагена в поверхностных слоях кожи, способствуя разглаживанию морщин и подтяжке кожи лица.
Наличие в составе наполнителя 5 микростеклосфер с тонким кремнийорганическим покрытием 8 приводит к повышенному содержанию щелочных компонентов в составе стекла и обеспечивает стерильность воздуха, проходящего через них. Это достигается образованием щелочной среды при попадании выделений больного в устройство, которая является губительной для микроорганизмов. При отсутствии выделений микроорганизмы погибают в среде микростеклосфер за счет повышенной сухости. Дополнительный антимикробный и антигрибковый эффект создает верхнее покрытие наружного чехла 4 из антимикробной ткани, например Тередо Пермагард, которое обеспечивает эффективный контроль и предотвращение роста грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибков, водорослей и дрожжей, подавление запахов, вызванных бактериями и грибками.
Варьирование соотношений двух разных видов микростеклосфер в смеси наполнителя 5 позволяет усиливать эффект антибактериальности (при увеличении содержания калий-натриевых микростеклошариков) или эффект псевдоневесомости и сохранения тепла (при увеличении содержания в смеси натриевоборосиликатных микростеклошариков).
Кроме того, у наполнителя и чехла отсутствуют аллергизирующие свойства, а размножение в наполнителе пылевых клещей невозможно, что дает возможность использовать изделие у лиц с аллергией к домашней пыли и пылевому клещу.
3
3
Микросферы из натриевоборосиликатного стекла 6 обладают плотностью 0,2-0,3 г/см и низкой теплопроводностью (0,07 Вт/с), что обуславливает свойство псевдожидкости и накопление инфракрасного тепла, а микросферы из калий-натриевого стекла 7 обладают более высокой плотностью 1,2-1,3 г/см и высокой теплопроводностью и наличием кремнийорганического антимикробного покрытия 8. При соотношении более чем 12:1 проявление антимикробных свойств становится незначительным, при соотношении менее 5:1 значительно увеличивается вес изделия, уменьшаются свойства псевдожидкости за счет увеличения плотности наполнителя и увеличивается теплопроводность, за счет чего снижается эффект накопления инфракрасного тепла.
Наполнение изделия менее чем на 1/2 максимального объема внутреннего чехла приводит к «проваливанию» помещенной на изделие части тела за счет перераспределения наполнителя по краям изделия и отсутствия его под частью тела. Наполнение изделия более чем на 2/3 максимального объема внутреннего чехла приводит к ограничению подвижности наполнителя в пределах объема внутреннего чехла и исчезновению свойства псевдожидкости и невозможности принятия изделием формы помещаемой на него части тела.
Указанное выполнение ортопедического устройства при его простоте и надежности позволяет обеспечить правильное анатомическое положения головы, позвоночника или конечностей в результате возникающих условий псевдоневесомости и равномерного распределения нагрузки, что ведет к расслаблению мышц, снятию болевого синдрома, улучшению венозного оттока, а также обеспечивает сохранение инфракрасного тепла, излучаемого организмом человека, что ведет к физиотерапевтическому воздействию, заключающемуся в улучшении микроциркуляции, репаративных процессов, снятию болевого и воспалительного синдромов, а также созданию среды, препятствующей развитию бактерий и грибов, что способствует профилактике инфекционных процессов.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.