SE503018C2 - Anordning för att utöva tryck på människokropp - Google Patents

Description

503 018 funktion behövs tillgång till tryckluft eller annan gas i flygplanet, diverse ventiler och slangar för bläsornas påfyllning samt ett styrsystem som ser till att blåsorna under flygningens förlopp ger ett acceptabelt tryck på kroppsdelarna.

Till de kända anordningarnas nackdelar hör att flygdräkterna blir klumpiga och obekväma. Användningen av blåsor får som följd att dräkterna får stort omfång. Detta beror bl a på att blâsorna mäste i normalläget ofta hållas delvis fyllda för att dräkten skall reagera snabbt på accelerationsändring- ar. De blir stela under flygning, vilket hindrar flygarens rörelser.

Dessutom blir dräkterna mycket täta och varma varför kylning erfordras.

Alla dessa nackdelar komer att förvärras när flygplanens utveckling kommer att kräva att flygarna skall kunna tåla ännu högre accelerationskrafter och att därför ytterligare delar av kroppen måste trycksättas. De använda tryckgassystemen och deras mekaniska delar är redan nu på gränsen till att reagera alltför långsamt för att den nödvändiga snabba ökningen av trycket skall kunna erhållas vid plötsliga riktningsändringar av flygplanen. För framtida generationers flygplan kommer nackdelarna hos dessa styrsystem att betonas än mer.

För att förbättra blodcirkulationen är de kända anordningarna av samma slag som de som används för flygare. Då även de förstnämnda har blåsor, har de också samma nackdelar, dvs de är komplicerade, klumpiga, stela, täta och reagerar för långsamt för att t ex exakt styras av patientens hjärtrytm.

Redogörelse för uonfinninoen Tekniskt problem Syftet med uppfinningen är att åstadkomma en inledningsvis nämnd anordning, som förutom att lösa grundproblemen hos kända anordningar, också har följande egenskaper: A - Anordningens funktion skall enklare kunna styras direkt av elektriska styrdon, helst utan tryckgasapparatur m m.

- Anordningen skall totalt med styrorgan m m väga mindre än kända anordningar, vara smidigare och mindre utrymmeskrävande än dessa.

- Anordningen skall inte behöva helt förlora sin funktion p g a mindre skador som är fallet med de kända anordningarna om deras blåsor punkteras. 503 018 - Anordningen skall kunna släppa igenom luft för bortförsel av fukt från kroppen. 7 - Anordningen skall reagera snabbare på accelerationsändringar än kända anordningar.

Lösningen Detta syfte uppnås genom att anordningen givits de kännetecken som framgår av efterföljande patentkrav.

Enligt uppfinningen föreslås användningen av komponenter av minnesmaterial i anordningen som kan vara en integrerande del av en dräkt. Anordningen kan också vara en enskild plaggdel eller flera hopsatta sådana, som omsluter de för behandling valda kroppsdelarna. Minnesmaterialet kan ingå utformat som t ex trådar, tunna band e dyl vilka genom uppvärmning över en viss tempera- tur återtar en tidigare inpräglad kortare längd eller övergår från en form, exempelvis zig-zagform i ett nät, till en inpräglad annan form, exempelvis meanderform, varigenom plaggdelarna krymper i tvärriktningen och utövar ett tryck på de inneslutna kroppsdelarna. Uppvärmningen av minnesmaterialkompo- nenterna utföres företrädesvis direkt genom att en elektrisk ström ledes genom komponenterna, vars motstånd orsakar uppvärmningen, eller indirekt medelst element som kan vara belägna intill komponenterna.

Minnesmaterial, företrädesvis metallegeringar och polymerer, har den speciella förmågan att en deformation som åstadkomits vid en låg temperatur kan återställas genom uppvärmning till en högre temperatur.

Materialet kan således 'koma ihåg' den ursprungliga formen.

Vid minnesmetaller görs normalt deformationen vid rumstemperatur och den omvända omformningen vid en något högre temperatur (vanligtvis <100°C). På detta sätt kan en till synes permanent deformation av upp till ca 8% töjning gå tillbaka. Det kan observeras att konventionella metalliska material och legeringar drabbas av permanent irreversibel plastisk deformation vid töjningar t o m mindre än 0,1%. Omformningstemperaturen och möjliga storleken på tillbakagângen av formen beror på sammansättningen av legeringen och hur denna tillkommit. Vid nickel-titanlegering kan denna omformningstemperatur väljas att vara mellan -l10° och 100°C. Det här beskrivna kallas för envägs-minneseffekt och har varit känt under många år.

Minneseffekten orsakas av en fasomvandling i legeringen. 503 018 Mindre vanlig är tvåvägs-minneseffekten, vilken uppträder för ett mindre antal legeringar. Legeringstypen eller sammansättningen har då två 'ihågkomna' konfigurationer, en för ett lågt och en annan för ett högt temperaturområde. Helt enkelt genom att höja och sänka temperaturen, kan man upprepat växla mellan en konfiguration och en annan. Tvåvägsminnesef- fekten är mest känd för användning med nickel-titan legeringar, som ofta också innehåller mindre mängder av andra element, för att de rätta egenskaperna, såsom en viss omformningstemperatur, skall kunna erhållas.

Tvâvägs-minneseffekten uppnås genom ett speciellt 'träningsförfarande'-som innefattar en termomekanisk kretsprocess. De beskrivna egenskaperna gör att denna typ av minnesmetall är speciellt lämplig för användning i en anordning enligt uppfinningen.

Det finns polymerer, t ex blandpolymerer av polybutadien och polystyren, som har ungefär sama minnesegenskaper som minnesmetaller. Vissa minnes- polymerer kan göras elektriskt ledande med bestämda elektriska motstånd.

Komponenter av dessa material kan således också användas med direkt uppvärmning.

Komponenterna kan själva vara delar av eller hela anordningens bärande struktur t ex en brynjestruktur. Företrädesvis används emellertid ett underlag utfört av t ex ett flexibelt skiktformat material såsom en textil, en trikot, ett nät eller en folie som grund för komponenterna. Dessa kan vara anbringade på ytan av underlaget eller inuti detta t ex som invävda trådar. Om komponenter av polymer används, kan dessa fås att passa väl ihop med ett underlag av textil och även ingå i underlaget. Genom användning av tunna böjliga trådar av minnesmaterial och ett flexibelt underlag, kan en anordning erhållas som är lätt anpassbar till flygarens kropp och som smidigt följer med i hans rörelser. Trådarna är vid direkt uppvärmning lämpligen isolerade från varandra och försedda med anslutningar för förbindelse till en kraftkälla och ett styrsystem. Medelst en sådan anordning kan det önskade trycket utövas genom att anordningen ”kramar” den kroppsdel som behöver behandlas. Trådarna upphettas elektriskt av en lågspänningsström till strax över omformningstemperaturen, varvid de växlar till en konfiguration som utövar det önskade trycket. När tillförseln av elektricitet avbryts, avkyls trådarna, varvid dessa återgår till den vid lägre temperatur avslappnade konfigurationen. 503 018 För att undvika obehag av det utvecklade värmet från trådarna, som kommer att värmas upp till strax ovan maximal kabintemperatur, arrangeras trådarna så att de inte kommer för nära personens hud. De av t ex militärflygare normalt använda underkläderna och isolationsdräkterna minskar risken för sådana obehag. Risken kan minskas ytterligare om t ex minnesmaterialtrådarna kombineras med ett system av elektriskt drivna kylelement som kan verka t ex enligt Peltier-principen eller genom användning av ventilationsluft i dräkten. Kylningen kan också vara till hjälp för att nedbringa tiden för återgången till trådarnas viloläge.

En anordning enligt uppfinningen kan vara utformad som ett plagg. Plagget kan vara uppbyggt av ett underlag som åtminstone till del är ett ungefärligt rörformat hölje som är anordnat att omsluta den kroppsdel som skall trycksättas och kan med fördel vara öppningsbart och/eller ställbart utefter en generatris medelst t.ex en eller flera av de i det följande nämnda medlen; dragkedja, snörning och kardborreförband. De båda delarna av ställ- eller förbindningsmedlen t ex dragkedjehalvorna är fästade vid underlaget medelst förstärkningar. Om flera sådana medel används, kan de vara belägna på olika ställen av plagget.

Trådar av minnesmaterial kan ingå i underlaget eller vara anbringade till dettas utsida och fästade i förstärkningarna där även elektriska ledningar för matning av trådarna kan vara anslutna till dessa. Trådarna kan löpa huvudsakligen tangentiellt i rät vinkel med plaggets generatriser t ex från förstärkning till förstärkning. Genom att trådarna vid aktivering krymper textilen mellan förstärkningarna utövar plagget ett tryck på kroppsdelen.

Om ett avpassat tryck önskas, kan exempelvis den ovan nämnda enda tråden som löper runt anordningen eller plagget vara uppdelad i ett antal trådar som isolerat, direkt eller indirekt, fattar tag i varandra. Genom att ström tillförs individuellt till varje tråd eller grupper av trådar, kan önskad krympning erhållas. I stället för enskilda trådar kan trådar med en utsträckning även längs plagget användas, t ex genom att vara lindade som i det andra föredragna utförandet.

Fördelar Eftersom funktionen hos uppfinningens anordning företrädesvis styrs direkt av elektricitet genom elektrisk upphettning, kan anordningen lätt integre- ras i ett flygplans övriga reglersystem. Genom att luftgasanordningar 503 018 undviks, erhålles ett lättare och betydligt enklare styrsystem för tryck- utövningen. De i anordningen innefattade minnesmaterialtrådarna och tillhörande hjälporgan väger mycket mindre och tar mindre plats i en dräkt än de kända anordningarnas blåsor med hjälporgan. Dessutom blir dräkten inte lika styv som med de kända anordningarna. Om anordningen skadas av splitter e dyl slutar den inte att fungera vilket är fallet för en dräkt med blåsor, eftersom det är knappast sannolikt att alla minnesmaterialtrå- dar komer att förstöras samtidigt.

Ett modernt militärplan kan utsättas för en accelerationsökning på 6 g/s.

Tiden för att uppnå den maximala acceleration 12 g kan därför vara endast 2 sekunder. De kända systemen med mekaniska tryckluftsdon är behäftade med så stor tröghet att deras reaktionstid är mycket längre än denna tid till skillnad från uppfinningens anordning som med sin lilla termiska massa och direkta styrning har mycket kort reaktionstid. Reaktionstiden för minnesma- terialtrådar beror på den tid som krävs för att uppnå omvandlingstemperatu- ren. Med direkt elektrisk uppvärmning blir denna tid vid användning av minnesmetall mycket kort, mindre än 1 sekund. Prov har visat att tider ned mot 0,2 sekunder är möjliga. För återställningen krävs endast att avkylningen sker till en temperatur strax under omvandlingstemperaturen, varför även denna tid kan göras mycket kort, endast några sekunder eller mindre utan användning av kylning.

Med uppfinningens anordning kan man enkelt och effektivt styra de tryck som skall utövas på flygaren. Genom individuell aktivering av de olika trådarna i anordningen, kan till skillnad från vad är fallet för kända anordningar olika delar av sama kroppsdel påverkas olika. Det kan t ex vara fördelak- tigt att trycket i en flygares ben ökas stegvis nedifrån när accelerations- krafterna ökar. De på kroppsdelarna utövade trycken kan mätas med avkänna- re. Medelst information från dessa kan ett i flygplanets styrsystem ingåen- de reglersystem anpassa trycken till att vara så optimala som möjligt.

Reglersystemet kan vara programmerat olika för olika flygare. Genom databehandling av styrvärden kan anordningen p g a den snabba reaktionsför- mågan rentav föregripa accelerationskrafter så att tryckutövningen kan stegras långsamt redan innan behovet uppstår för att flygarens obehag vid tryckökningen skall minimeras. Med den flexibla styrningen är det lätt att få anordningen att samarbeta med t ex blåsor av känt slag som kan 503 018 företädesvis användas på flygarens överkropp när tryckandning nyttjas.

Ytterligare en fördel med anordningen, är att flygaren p g a den korta reaktionstiden kan få ett gott stöd för ryggraden vid katapultutskjutning, trots att tiden mellan utlösningen och utskjutningen är oerhört kort.

Motsvarande fördelar erhålles vid användning för att förbättra blodcirkula- tion. Genom att uppfinningens anordning har så kort reaktionstid, kan den lätt styras att 'krama' i en takt som är bestämd av t ex patientens hjärt- rytm. Med hjälp av ovan beskriven återkoppling medelst avkännare_och dator- behandling av styrsignaler kan en medicinskt optimal tryckutövning erhål- las.

Figurbeskrivning Ett föredraget utförande skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade figurer, vars hänvisningssiffror betecknar motsvarande delar iude olika figurerna; I Fig 1 visar i perspektiv ett byxplagg med minnesmetalltrådar enligt uppfinningens anordning för att förhindra blodöverfyllning i flygarens underkropp.

Fig 2 visar i detalj den övre delen av vänster sida av byxplagget.

Fig 3 visar en alternativ uppläggning av minnesmetalltrådarna.

Fig 4 visar i perspektiv en anordning för att förbättra en patients blodcikulation.

Föredraget utförande I fig 1 visas uppfinningens anordning utformad som en flygares byxplagg 1.

Anordningen är av det heltäckande slag som enligt framtida krav måste kunna utöva tryck på hela den nedre delen av hans kropp från midjan till vrister- na så när som det område vid stussen som ändå är trycksatt när han sitter.

Byxplagget ingår i flygarens stridsklädsel som även innefattar en isoler- dräkt 2, skydd 3 mot smärtande svällning av underarmarna samt ett över- kroppsplagg för balanserad övertryckandning och speciell fotklädsel. Överkroppsplagget och fotklädseln är av kända utföranden och inte visade i figuren. Skydden 3 av underarmarna kan också vara utformade enligt uppfin- ningen. Dessutom bär flygaren en icke heller visad skyddsoverall som täcker alla de nämnda plaggen utom fotklâdseln. 505 018 Byxplagget 1 kan uppbyggnadsmässigt vara uppdelat i tre huvuddelar som sitter ihop: en gördel 4 anordnad att omge bålen från midjan ned till grenen samt ett vänster byxben 5 och ett höger byxben 6 anordnade att omge hans ben. Gördeln och benen är i grenen åtskilda av ett mellanrum 7 vid det nämnda området vid stussen. Varje huvuddel är rörformad och i princip uppbyggd på samma sätt. De har ett efter flygarens kropp utformat bärande underlag 8 av företrädesvis en vävd textil eller en trikot som helst bör vara lätt genomtränglig för luft. För att flygaren skall kunna få på sig plagget och att detta skall kunna anpassas till hans kropp är delarna försedda med öppningsbara förband bestående av spalter 9 och 10 samt snörningar 11 och 12 på gördeln 4 och det vänstra byxbenet 5 resp det högra byxbenet 6. Snörningarna är på känt sätt fästade i parvis motstående öljetter 13 vid.underlagets kanter mot spalterna. ' Gördelns 4 spalt 9 är utformad som en smal öppning vilken sträcker sig längs plaggets vänstra sida nedåt från linningen 14 och fortsätter som det vänstra byxbenets spalt ned till dess avslutning vid vristen. Det högra byxbenets spalt 10 är utfört som en slits som sträcker sig från avslutningen vid vristen upp till övergången mellan gördeln och byxbenet.

På jämna avstånd, parallellt med varandra är minnesmetalltrådar 15 anbringade på underlagets 8 ytteryta. Trådarna är fästade vid ytan t ex genom att de blivit fastsydda utefter hela längden. Varje träd är i sina ändar fästade i var sin av de parvis motstående öljetterna. Den översta tråden 16 i gördeln 4 är sålunda fästad vid den översta främre öljetten 17, löper runt i huvudsak hela gördeln parallellt med dennas linning 14 och är i sin andra ände fästad vid den översta bakre öljetten 18. När trådarna utsätts för krympning, krymper även underlaget i tangentiell riktning varvid kroppsdelen trycksätts. Genom att lägga trådarna utanpå gördelunder- laget vinnes, dels att värme lätt kan forslas bort genom naturlig eller påtvingad konvektion t ex genom att föra ventilationsluft mellan byxplagget och skyddsoverallen, dels att gördelunderlaget används för att fördela trycket från trådarna jämnare på kroppen.

I fig 2 visas i detalj användningen av dubbelvikta trådar 19 av minnesme- tall och deras matning med elektricitet. Trådarnas ändar är fästade i de främre_öljetterna 20. Vid dubbelvikningen är trådarna trädda genom de bakre öljetterna 21. Figuren visar schematiskt hur vid de främre öljetterna en 503 018 tillförselledning 22 för elektricitet är ansluten till den övre av de dub- belvikta trådarna och en bortförselledning 23 är ansluten till den nedre av samma trådar 19. Till- och bortförselledningarna utgår ifrån ett anslut- ningsdon 24 till vilken en styrledning 25 från en styrenhet i flygplanet är inkopplad. Som nämnts tidigare är det lämpligt att plaggets alla trådar är indelade för olika områden som var och en matas med olika till- och bort- förselledningspar som alla är anslutna till anslutningsdonet. Tryckutöv- ningen kan då styras individuellt för de olika områdena av kroppsdelarna.

I fig 3 visas en alternativ uppläggning av minnesmetalltrådarna i plagget.

Fördelen med detta utförande är att tryckutövningens storlek kan varieras genom att ett områdes trådar delats upp i plaggets tvärled, och att de olika delarna kan strömsättas individuellt. I textilunderlaget är kraftiga bärgarn 26 invävda parallellt med varandra i plaggets längdriktning. Kring delar 27 av textilunderlaget, som begränsas av två på lämpligt avstånd placerade bårgarn, är minnesmetalltrådar 28 lindade efter ytan så att de är vikta runt de begränsande bärgarnen 26. Genom att låta trådarnas vid vecken bildade öglor 29 vara relativt nära varandra, får dessa trådar en riktning som huvudsakligen är tvärs plaggets längdriktning. I figuren har avståndet mellan öglorna överdrivits för åskådlighetens skull. Om bredvidliggande delars trådar 30, 31 omfattar samma bärgarn, greppar trådarna och bärgarnen i varandra i förbindningar 32 så att de bildar ett i underlaget infällt sammanhängande nät. Når trådarna aktiveras, krymper textilunderlaget lik- formigt i plaggets tvårled. Utförandet kan varieras, t ex genom att trådar- na är lindade runt bärgarn, som inte ligger intill varandra, så att trådar- nas slängar går innanför varandra eller genom att bärgarnen slopas helt och att öglorna hos intilliggande trådar får gripa in i varandra som i ett stångselnät. I detta senare fall kan den zigzag-formade tråden sträcka sig diagonalt över plaggets tangentialriktning. 2 De i fig 3 visade minnesmetalltrådarna är i båda ändarna fästade vid bärgarn för upptagning av dragkrafter. För den direkta uppvärmningens tillförsel av elektricitet är trådarna indelade i ett antal åtskilda grupper som var och en matas separat från styrenheten. I detta utförande år de indelade i tre grupper som var och en innefattar i ordning tagna var tredje tråd och matas separat av varsin av tre tillförselledningar 33, 34 och 351 Varje grupps trådar är anslutna i den ena änden till gruppens tillförselledning och i den andra änden till en gemensam bortförselledning 503 018 “ '10 36. Genom att strömsätta en, två eller alla tre grupperna, kan krympningen varieras. Används material med olika krympningsegenskaper i de tre gruppernas trådar, kan medelst olika kombinationer krympningen regleras inom vida gränser. Om till- och bortförselledningarna är anslutna till styrenheten i båda ändarna, är anordningen mycket okänslig för skador såsom brott på någon av de nämnda ledningarna. 4 I fig 4 visas anordningar för att förbättra blodcirkulation, bestående av benhöljen 37. Dessa är med god passning spända på patientens ben med hjälp av t ex kardborreförbindningar vid överlappningar 38 utefter hela höljenas längd. Höljena är utförda på samma sätt som det ovan beskrivna plagget för flygare. Medelst signaler från en givare 39 som registrerar patientens hjärtrytm och från åtminstone en för återkoppling använd avkännare 40 av det från anordningen utövade trycket, bestämmer en dator i en styrenhet 41 de styrströmmar som via ledningar och anslutningsdon 42 förs till de i varje benhölje befintliga aggregat av minnesmaterialträdar. Eftersom dessa trådar är uppdelade i områden och reagerar snabbt på styrströmmar, kan benhöljena på olika delar av benen utöva tryck som är individuellt bestämda i storlek och tid för optimal behandling.

Claims (12)

503 018 H Patentkrav

1. Anordning (1) för att utöva ett yttre tryck på en dei av en människo- kropp, viiken anordning är utformad att med passform omge kroppsdeien, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen innefattar komponenter (15) av minnesmateriai, viika är utförda att genom uppvärmning formförändras och därigenom åstadkomma en sammandragning av anordningen samt att genom avkyining återta en tidigare form och därmed upphöra med sammandragningen.

2. Anordning eniigt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att komponen- terna är inrättade att uppvärmas medeist genomiedning av eiektrisk ström.

3. Anordning eniigt krav 1 eiier 2, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen vid användning är huvudsakiigen rörformad.

4. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att komponenterna utgörs av trådar (15) som vid formförändringen antar kortare iängd.

5. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v .att komponenterna är zig-zagformade och ingår i nät och att de antar meanderform vid formförändringen.

6. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen innefattar som bärande struktur ett fiexibeit underiag (8) och att komponenterna är piacerade i/på underiaget.

7. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att att komponenterna är inrättade i ett nät och att nätet utgör anordningens bärande struktur.

8. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen inbegriper ett antai komponenter som var och en innefattar en dei (30, 31), att dessa deiar (30, 31) är anordnade väsentiigen på en iinje som är riktad huvudsakiigen tangentieiit i förhåiiande tiii anordningens rörformade mantei med den ena komponentens dei (30) i föriängning av den andra komponentens dei (31), att den ena komponentens dei är eiektriskt isoierat direkt eiier indirekt i förbindeise (32) med den andra komponentens dei och att de nämnda komponenterna är ansiutna tiii iedningar (33, 34,) för strömförsörjning individueiit eiier i grupper.

9. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen innefattar en avkännare (40) för mätning av det utövade trycket. 503 018 /å

10. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att underlaget är av ett fibermateriai och att minnesmateriaïet är en metaiiegering e11er en poïymer.

11. Anordning enïigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen (1, 3) är ansiuten ti11 en styrenhet i ett fiygplan och att anordningen är inrättad att utöva ett tryck på kroppsdeien vars storiek är bestämd av styrenheten som är anordnad att avkänna G-krafter.

12. Anordning eniigt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen (37) är ansiuten ti11 en styrenhet (41) och att anordningen är inrättad att utöva trycket medeïst återkommande sammandragningar på grundvai av signaler från en styrenhet, som medeist en givare (39) avkänner hjärtrytmen hos den behand'| ade människokroppen.