[发明专利]一种松散颗粒填充袋转载减载髋关节防护装置

说明书

本发明涉及一种松散颗粒填充袋转载减载髋关节防护装置，其包括腰部系带(1)，填充袋(2)，网格线(3)，限位带(4)。腰部系带(1)系于腰部，填充袋(2)为内部填充轻柔透气松散颗粒物质的节段柱形布袋，填充袋(2)以腰部系带(1)为纲向下以格栅状分布于腰骶椎、髋关节两侧周围厚实肌肉处，填充袋(2)下端连接限位带(4)，限位带(4)在裆部环绕两大腿成闭环连接，网格线(3)用于填充袋(2)之间及与系带(1)、限位带(4)的定位连接。主要技术特征：一是在松散颗粒填充袋内可实现压强的等值传递，产生三维变形动势能高效转换减载，二是在关节周围厚实肌肉处布置填充袋，可实现避实就虚的高效转载。

技术领域

本发明涉及一种松散颗粒填充袋转载减载髋关节防护装置，属于人体穿着防护技术领域。

背景技术

残酷的现实问题。我外婆、母亲、岳母都是在刚刚80岁时在室内行走时跌倒遭遇髋关节股骨颈骨折，外婆因此十多年卧床不起，母亲前后不到一周在等待手术过程中突发大面积脑梗塞而救治无效去世，岳母因之手术身体衰弱到了极点。为什么这么多原本好好的健康人，就因为一个跌倒就能股骨颈骨折而失去了性命。后来在多家医院骨科医生哪里得知，老年人股骨颈骨折在世界上不是小概率，而且因为股骨颈骨折长期卧床致老人脑梗塞、肺栓塞的一年亡故率更是大概率事件。老年髋关节骨折又被医学界称为人生最后一次骨折，听来都令人毛骨悚然。所以如何能简易有效地防止老年髋关节股骨颈骨折，确实是一个亟待解决的社会问题。

从骨科学得知，人体髋关节受力情况非常复杂，日常承受着人体除下肢外的全部重量，特殊的运动需求又使相对细弱的股骨颈承受着各种状态的弯矩，是全身最容易受伤的一个薄弱关节，再加上老年人骨质疏松，所以老年人髋关节股骨颈骨折确实是一个非常严峻的客观现实。

目前，直接利用弹性、塑性装置缓冲减载的人体防护设备如护腰、护膝、护腕等比比皆是，防护髋关节跌倒摔伤的装置，各种技术方案也很多，但真正有效实施者较少。究其原因，主要还是髋关节的构造异常特殊，跌倒撞击动能很大，防护难度很大，穿戴使用很不方便。

发明内容

研究一种髋关节防护装置，总体要求：

在结构上，一是要适应髋关节构造特点，穿脱洗换方便，平时老人能一直穿在身上，实施全天候防护；二是要能有效缓解跌倒时髋关节骨头的直接刚性撞击；三是要轻柔透气，立体通风，适合四季穿着，特别是在炎热夏季不捂身。

在功能上，一是对可能导致髋关节跌倒损伤的各种复杂受力状况要有足够考虑；二是要尽量实现动势能的高效转换，缓冲减载效率高，分解转载效果好；三是在主要防护相对脆弱的髋关节的同时，对容易扭伤、摔伤的腰骶关节、骶髋关节、尾骨也能兼具防护效果。

解决上述问题所采取的技术方案，主要体现在技术原理和技术特征。

技术原理及关键技术

首先分析跌倒碰撞的瞬时力。人体倒地时骨头与地面的碰撞基本上是属于刚性碰撞，碰撞的基本特征就是在极短的时间内，产生极大的相互碰撞作用力-瞬时力。由能量守恒定理知，人站立时的重力势能，在倒地碰撞的瞬间将转化为撞击地面的动能，设人体重m＝80kg，身体重心h＝1m，碰撞发生的时间为t，则人体倒地撞击地面时的速度碰撞发生后，人体与地面相对处于静止状态，此时v₀＝0，则碰撞时的平均加速度绝对值用加速度测量仪模拟试验测得a＝40m/s²，则人体与地面碰撞瞬间的相互作用力--瞬时力F＝ma＝80*40＝3200N，碰撞发生的时间此时碰撞瞬时力相当于人体重力的4倍，这也就是人体单腿能承受体重荷载和跳跃奔跑而却不能承受倒地撞击的原因，可见人体倒地时的碰撞力及伤害程度非常是可怕的。换另一种计算方法，改用动量定理研究分析，碰撞瞬时力平均值二者计算结果是相同的。

碰撞平均瞬时力与碰撞时间的关系。由可知，碰撞平均瞬时力F^*与碰撞时间t成反比。碰撞时间延长一倍，碰撞瞬时力就可以减少一半。既然老人跌倒是难于避免和不可预料的，而且人体身高、体重又都是客观存在，那要防止和减轻老人跌倒时的碰撞伤害，只有：一是设法改变其碰撞受力状态，二是设法延长碰撞发生的时间。