用于保護身體部分的系統和方法

專利名稱：用于保護身體部分的系統和方法
技術領域：
本發明涉及在異常運動如跌落(fall)或碰撞時用于保護身體部分的系統和方法。具體地說，本發明涉及一種如衣領的防護裝或防護服，該防護服具有氣囊系統，如果騎車人騎自行車時出現意外事故，所述氣囊系統能夠用于保護騎車人的頭部。
背景技術：
每年有40人在自行車事故中死亡，而且至少有20000人受傷(在瑞典)。眾所周知，在事故中受傷的騎車人中有三分之一是頭部受傷。騎自行車時佩戴頭盔被認為是防護嚴重顱骨損傷最有效的保護措施。國際研究表明，自行車頭盔至少能夠減少60%的損傷。 如果佩戴了頭盔，在自行車事故中死亡的人中有40%會得以生還。盡管事故統計結果令人驚訝，但大多數人們還是選擇在不佩戴頭盔的情況下騎自行車出行。自行車在瑞典的最大應用領域不是體育運動，而是日常使用。盡管如此，所有的自行車頭盔看上去都運動感十足。顯然，需要對自行車頭盔進行適當的改形。現有的頭盔為模制的，通常由EPS (發泡聚苯乙烯)或EPU (泡沫聚氨基甲酸乙酯) 制成。現有頭盔的設計具有許多缺點。如果與尖銳的物體發生碰撞，這些頭盔不能對頌、 頭部后側、頸部和/或耳朵起到保護作用。而且，由于頭盔的蓋(cover)和主體(body)都是由無彈性的較硬材料制成，因而不能以最佳方式吸收碰撞的力。即使頭部沒有受傷，也有可能會造成嚴重的腦損傷。另外，現有的頭盔較為笨重，當不騎自行車時，不便于隨身攜帶。而且很難將頭盔固定在自行車上，因此如當購物時，攜帶上述頭盔十分麻煩。在一年中的寒冷時期，將頭盔和帽子等一起佩戴較為困難，但由于頭盔的材料既硬又冷，因而往往因為太過寒冷而無法在沒有帽子的情況下佩戴頭盔。而且，人們通常認為自行車頭盔令人討厭而且不受歡迎。汽車中的現代氣囊系統包括電子控制單元(EOT)和一個或多個氣囊模塊，例如正向氣囊、側向沖擊氣囊等。電子控制單元通常位于車輛的中央。微傳感器持續監控車輛的加速度和減速度，并將該信息傳遞給儲存碰撞算法(crash algorithm)或者“碰撞沖擊”的微處理器。對于每種車型而言，所述算法的參數都要進行調整和優化。所述參數通過在測試中心進行的碰撞測試來確定。許多汽車還具有位于車門用于控制側向沖擊氣囊的遙感器 (remote sensors)，以及位于前部用以及時發現事故的遙感器。當微處理器識別到來自傳感器的碰撞沖擊時，向要充氣的氣囊的充氣裝置(inflator)中的點火器(initiator)(所謂的點火管(squib))發送電信號。如果在碰撞時車輛主電池失效，則ECU中的電容器將用作備用電源。一種安全功能會防止氣囊由于移動電話或其它電磁干擾而意外地釋放。所述氣囊模塊包括具有點火器的充氣裝置，紡織袋(緩沖墊)，殼體，以及對于駕駛員氣囊來說的針對方向盤的蓋。最普通類型的充氣裝置使用固體燃料，例如彈丸，而所謂的混合發生裝置則使用折衷的氣體和固體燃料的組合。紡織袋由尼龍制成，并以特定的方法折疊起來，從而使紡織袋能夠快速且安全地打開。在紡織袋的后側具有排氣孔，以確保乘客與氣囊的軟接觸。所述殼體通常由鋼制成，但也使用由強度較高且重量較輕的塑料制成的殼體。殼體由充氣的氣囊的壓力而強制打開。所述蓋具有在較低壓力下使該蓋打開的分離線。所述氣囊在20-30ms內完全充氣膨脹。US-A-4825469公開了一種包括氣囊系統的防護服，用于保護摩托車駕駛者等。如果發生事故，當摩托車駕駛者被拋開摩托車時，氣囊系統充氣膨脹，并在二分之一秒內覆蓋住駕駛者的身體。該防護服通過臍狀纜線(umbilical cord)而與氣體容器連接，在駕駛者與所述容器的閥門之間連接有短得多的拉線，當駕駛者離開摩托車時，所述拉線能夠在所述臍狀纜線分開之前使防護服迅速充氣。所述防護服可以為夾克的形式，該夾克包括折疊罩部(pleated hoodlike portion)禾口折疊下部(pleated lower portion),所述折疊罩部通常折疊起來并放置在夾克的衣領下，因而，在充氣過程中，所述折疊罩部會向上膨脹，然后向前包圍頭部的頂部和側面，所述折疊下部會充氣，并向下膨脹到膝蓋以下。WO 01/054523公開了一種氣囊系統，也用于摩托車領域，其中，剛性頸部件(rigid neck part)包括可充氣的墊子，該可充氣的墊子與圍繞頭部且前側開放的可充氣氣囊一起用于分別對頸部、背部和胸部進行保護。該氣囊系統通過牽拉由線纜連接的接觸件而啟動。DE19754541也公開了一種用于摩托車的氣囊系統，其中，該氣囊系統為環形。此外，滑雪者使用的氣囊系統也為公眾所知。當有人因雪崩而掩埋在雪堆中時，與時間賽跑的戰斗開始了。使用滑雪者和滑雪板者作為背包攜帶的氣囊，將有助于營救的進行。如果發生雪崩，當滑雪者拉動線索時，氣囊會在3-4秒鐘內充氣膨脹。滑雪者的體積因該氣囊而變大，因而保持在雪崩上部的可能性也得以增加。由于氣囊是橙色的，也更易于探測雪中的遇難者。如果正常使用現有技術的防護裝置，則這些防護裝置可以作為有效的防護性裝置。但是，由于在穿戴和脫掉防護裝置時，這些防護裝置普遍笨重的外形、麻煩的特點以及非常不便的性質，所述防護裝置沒有普遍地得以應用。現有技術的另一缺點在于需要通過拉動線索等而使所述裝置充氣。因此，需要一種防護服，該防護服能夠制造為流行且用戶友好的款式，能夠像圍巾一樣方便地穿戴和脫下，當異常運動時不需要拉動線索等就能夠充氣膨脹，而且該防護服能夠提供與現有技術的頭盔類似或者更好的保護。需要開發一種與現有市場上已有的任何產品不同的頭盔，一種能夠滿足所有必要安全要求的符合人體工學且較為便捷的頭盔，同時在停放自行車后， 該頭盔能夠便于攜帶。

發明內容
因此，本發明用于單獨地或以任何組合的方式減輕、減緩或消除現有技術中上述缺陷中的一個或多個，并通過提供一種在異常運動如跌落或碰撞時用于保護身體部分的系統和方法，來解決上述問題中的至少一個。
在本發明的一個方面中，提供了一種在異常運動如跌落或碰撞時用于保護使用者身體的一部分的系統，其中，所述系統包括服裝和設置在該服裝中的氣囊。所述氣囊包括 第一部分，在充氣后所述第一部分適于包圍使用者的頸部和頭部后側；以及第二部分，在充氣后所述第二部分適于形成包圍使用者顱骨的罩，在充氣之前，所述第一部分和第二部分折疊且設置在所述服裝內。在一種實施方式中，所述系統可以還包括充氣裝置，該充氣裝置用于釋放流體為所述氣囊充氣；和控制裝置，該控制裝置用于控制所述系統和所述充氣裝置。所述控制裝置可以包括觸發器，該觸發器用于控制所述氣囊的釋放，所述觸發器包括至少一個傳感器。所述系統可以還包括流體排放裝置，該流體排放裝置用于使所述流體從所述充氣裝置流到所述氣囊的所述第一部分。所述系統可以還包括流體流通裝置，當所述氣囊的第一部分中的壓力達到預定壓力時，所述流體流通裝置使流體從所述氣囊的所述第一部分流到所述氣囊的所述第二部分。所述空氣流通裝置可以為閥或隔膜，該隔膜的流體通過性隨該隔膜上壓力的增加而增大。所述充氣裝置和所述控制裝置可以封裝在碳纖維蓋中。在另一種實施方式中，所述氣囊可以設置有所述第二部分的內表面和外表面上的多個接縫，以及將內表面的接縫與外表面的對應接縫連接起來的距離網(distance web), 該距離網用于限制所述接縫之間的最大距離。而且，所述系統可以包括位于所述服裝中的口袋，所述口袋封裝處于折疊位置的氣囊，所述口袋包括接縫，該接縫設置為當所述氣囊充氣時破裂，以將所述氣囊從所述口袋中放出。在本發明的另一方面，提供了一種在異常運動如跌落或碰撞時用于保護使用者頭部的方法，該方法包括對圍繞所述使用者頸部設置的服裝中所設置的氣囊的第一部分進行充氣，從而在充氣后使所述第一部分包圍所述使用者的頸部和頭部后側，對所述氣囊的第二部分進行充氣，從而在充氣后使所述第二部分包圍所述使用者的顱骨。所述方法還可以包括當異常運動時使控制裝置觸發，以及啟動充氣裝置，使流體充入到所述氣囊的所述第一部分中，進而充入到所述氣囊的所述第二部分中。在一種實施方式中，所述方法包括在第一步中對所述第一部分充氣；當所述第一部分中的壓力達到預定壓力時，在第二步中對所述第二部分充氣。


通過下面參考附圖對本發明實施方式的詳細描述，本發明的其它目的、特征和優點將顯而易見，在附圖中圖1為根據本發明的實施方式的正視圖；圖2為圖1中實施方式的后視圖；圖3為根據圖1的實施方式的結合于使用者并處于非充氣狀態的側視圖；圖4為根據圖3的實施方式的處于充氣狀態的側視圖；圖5為在圖3和圖4的實施方式的膨脹過程中的時刻瞬間的順序側視圖。
具體實施例方式下面描述在使用者出現異常運動如跌落或碰撞時，用于保護使用者的身體部分的系統的實施方式。所述實施方式包括具有氣囊系統的服裝。該服裝可以為例如衣領、髖保護裝置、膝保護裝置、肘保護裝置或背心。通常，在識別使用者例如因事故而出現異常運動的傳感器啟動后，氣囊系統的氣囊在約IOOms內充氣膨脹。氣囊系統也可包括防止由手機和其它電子設備引發的意外啟動而造成“誤”充氣的傳感器。氣囊被折疊并設置在所述服裝內，該服裝設計為衣領，并圍繞使用者的頸部穿著。 氣囊直到充氣膨脹后才可以看到。充氣的氣囊具有罩的形狀，在發生事故時，該罩將頭部包圍并減緩沖擊作用。所述衣領能夠以許多不同的方式和材料來設計，而不會占據比普通圍巾更大的空間。圖1和圖2表示服裝1設計為衣領的實施方式，該衣領具有氣囊系統，當如在騎車過程中發生異常運動時，所述氣囊用于對頭部進行保護。服裝1圍繞使用者的頸部，且為了該目的而通常在衣領的前部設有可密封的開口 12。作為選擇，所述開口可以設置在衣領的后部或衣領的肩部。此外，該開口可以為全部或部分地可分開。密封的方式可以為拉鏈、鈕扣、維可牢尼龍搭扣緊固、磁體、鉤、卷軸、扣子、安全別針、粘貼、膠帶、帶束等。所述衣領可以由任何種類的柔韌材料制成，如醋酸絲、斜紋布、羊毛、棉、毛呢尼龍寸。所述衣領將包括有氣囊、充氣裝置和兩個容器的氣囊系統封裝起來。根據所述服裝的設計，可以有一個或多個容器。氣囊2通常為紡織袋，該紡織袋折疊并裝在所述衣領的上部分9中，例如裝在設置在衣領內的口袋中。氣囊2從鄰近密封的開口 12的左前側延伸，圍繞頸部，并在鄰近密封的開口 12的右前側終止。氣囊2連接或縫在所述衣領的上部分9和下部分10之間的分割邊界11的上方，并連接或縫到到達開口 12的前邊界上。所述氣囊包括兩部分，即當充氣膨脹時，覆蓋頸部和頭部后側的第一部分7和覆蓋頭部上側的第二部分8。充氣裝置3位于所述衣領的下部分10的后側中心，并與氣囊2連接。該充氣裝置可以為充滿氣體的混合型發生器。該混合型發生器沒有火藥，這使氣囊充氣時釋放出更少的熱量，發出較小的聲響。由于充氣裝置3用于使用較小量的氣體(約為10升)，因而比通常現有的大部分充氣裝置也更小。氣體量取決于頭部的大小。充氣裝置3的殼體或容器的容積可以約為65cm3，壁的材料的厚度可以為l、2mm， 稍厚于圓柱形充氣裝置所需的厚度。作為選擇，所述充氣裝置可以為使用由火藥形成的熱氣體的煙火氣囊充氣裝置、冷氣體充氣裝置、混合充氣裝置或加熱氣體充氣裝置。充氣裝置設置有排氣裝置(deflat0r)5，用于引導氣體進入氣囊。充氣裝置3通過螺旋固定、粘貼、縫制等方法連接于紡織袋上，而排氣裝置位于紡織袋2內部，用于引導氣體進入該紡織袋中，從而使氣囊以正確的方式充氣。排氣裝置可以為T形，從而能夠以合適的方式將氣體引導至氣囊中。作為選擇，排氣裝置可以為Y形、I 形、箭頭形、多部件形、圓柱形等。充氣裝置具有符合人體工學的形狀，從而能夠舒適地裝在使用者的背部。充氣裝置可以具有針對其位置和功能而進行優化的圓形。在充氣過程中，充氣裝置的向下反沖力受到向上力的反作用，該向上力被紡織袋的較強纖維而吸收。
充氣裝置使用電池，例如3伏特的電池，該電池可以置于容器如或仙中。電池可以是通過電能或動能充電的可充電電池或者如手表電池的一次性電池。設置有與電子設備相連接的指示器，該指示器顯示頭盔的內部元件是否完備以及電池是否有電。指示器可以為發光二極管(LED)，通過光信號顯示電池是否有電或者每個內部元件是否損壞。該指示器還可以是當電池幾乎沒有電或者任一個內部元件損壞時進行指示的聲信號(例如蜂鳴聲)、震動信號或氣味信號。包括至少一個微傳感器和周圍電子設備的觸發器在出現異常運動時控制氣囊的充氣，并防止氣囊系統在不必要情況下的釋放。觸發器可以設置在位于所述衣領前部的容器如、牝中。觸發器利用至少一根線纜14a、14b而與充氣裝置連接。氣囊系統的部件可耐受沖擊，而且封裝在防水碳纖維中。所有部件的設置都要充分考慮到其功能和人體工學方面的要求。不同部件的重量均勻分布，并有助于將所述衣領保持在使用者肩部上的正確位置。充氣裝置3可以設置在所述衣領的后部，容器^、4b可以設置在所述衣領的前部的位于開口 12的每一側上，從而使部件的重量分布最優化，并作為充氣裝置的配重。所述衣領的第一部分9封裝紡織袋2，衣領的第二部分10的前部可以封裝容器^、4b，第二部分 10的后部可以封裝充氣裝置3。氣囊2設計為罩，當發生異常運動如事故時，該罩將使用者的頸部和頭部包圍起來，以減少沖擊。所述罩的設計和折疊方式使該罩能夠以快速安全的方式打開并給頭部提供最優化的防護。氣囊的充氣分為兩步。在第一步中，第一部分或頸部部分7充氣，而且頸部和咽喉由氣囊的第一部分7包圍起來并得以穩固，以避免會導致使用者嚴重受傷的鞭抽式損傷和頭部晃動。然后，在第二步中，第二部分或冠部8被充氣為罩狀，該罩覆蓋頭的頂部或顱骨、 顳葉以及前額，以對這些區域進行保護。頸部部分7可以通過閥而與頭的后側和頂部連通。當頸部部分7中達到預定壓力時，所述閥開通，接著冠部8開始充氣。作為選擇，頸部部分7可以通過設置在該頸部部分 7和冠部8的壁之間的透氣膜而與冠部8連通，其中，透氣性設置為隨壓力的增加而變大。所述冠部包括圖4中所示的接縫6a和6b。接縫6a從所述頸部沿對稱線稍微靠左和靠右地朝向前額延伸。接縫6b的延伸如圖4中所示。在紡織袋的內外表面上都具有接縫。在內外接縫之間設置有距離件，該距離件的形式為長度例如為7cm的柔韌網或線。當將冠部折疊起來時，這些距離件允許使內外表面彼此接近或者靠緊，但防止所述內外表面之間的距離超過所述距離件的長度。由于這些距離件的存在，當充氣時，所述冠部形成位于頭部之上的罩。換句話說，在充氣過程中，所述冠部遵循如圖5中節段VIII至XI清晰所示的弧形軌跡充氣膨脹。圖5中更具體地表示了一個充氣循環，包括充氣過程中的11個節段或時刻瞬間。在充氣的第一部分中，氣囊基本以圓柱形的方式垂直膨脹，如圖5中節段I至VI 所示。在節段I中，氣囊開始充氣。在節段II中，氣囊充分充氣膨脹以沖破封裝該氣囊的接縫15，參見節段III。在節段IV、V和VI中，氣囊以圓柱形的方式膨脹。由于是線性運動，因而這種膨脹相當迅速。因此，可以盡快地對頭的頸部加以保護，以減緩其中的鞭抽式損傷。當氣囊的頸部部分在節段V中完全膨脹時，該頸部部分內的氣壓增大，并使頸部部分7和冠部8之間的閥開通。該情況如圖5的節段VII所示。然后，所述冠部開始充氣。由于冠部的特定形狀以及其中的接縫和距離網，該冠部沿弧形軌跡移動，從而遮蓋頭的頂部，并最終到達節段XI中的前額。現在，氣囊完全充氣膨脹，以正確的方式對使用者進行保護。由于在使用者的跌落過程中和撞擊到地面時，氣囊需要保持充氣狀態，因而，例如與車輛中的正面氣囊相比，該氣囊應具有非常小的排氣孔或根本沒有排氣孔。氣囊由堅韌耐用的尼龍纖維制成，以能夠承受如浙青和尖銳物體的較大沖擊。但還要足夠柔軟且容易處理，從而能夠折疊起來，并在啟動時以優化的方式膨脹開。氣囊的內表面可以由彈性軟織物制成，而氣囊的外表面可以由更為耐用的材料制成。該罩可以由涂布有硅樹脂的氣囊尼龍織物制成，以使得紡織袋具有最大密度，所述尼龍織物具有涂布硅樹脂的線。本發明設計為騎自行車者所使用的衣領。然而，本發明并不限于公開的實施方式。 所述衣領可以用于任何激烈的運動中，如下山滑雪、馬術或溜冰。機動自行車的騎車人也可以使用所述衣領，因為該領域與騎車領域非常接近。以上描述了一種防護裝置，如為騎自行車者開發為頭盔的衣領。然而，本發明并不限于公開的實施方式。除了上述組合之外，還可以以不同的組合方式執行上述步驟。本發明的領域中通常使用的其它方法可以代替上述方法。本發明僅由附屬的專利的權利要求限定。
權利要求
1.一種在異常運動如跌落或碰撞時用于保護使用者的一部分身體的系統，其中，所述系統包括設計為衣領的服裝和設置在該服裝內的氣囊，其特征在于， 所述氣囊包括第一部分(7)，在充氣后所述第一部分(7)適于包圍使用者的頸部和頭部后側；以及第二部分(8)，在充氣后所述第二部分(8)適于形成包圍使用者顱骨的罩， 在充氣之前，所述第一部分(7)和第二部分(8)折疊且設置在所述服裝(1)內，其中所述系統還包括充氣裝置(3)，該充氣裝置位于所述衣領的下部分(10)的后側中心并與所述氣囊⑵連接。
2.根據權利要求1所述的系統，該系統還包括充氣裝置(3)，該充氣裝置C3)用于釋放流體為所述氣囊充氣；和控制裝置，該控制裝置用于控制所述系統和所述充氣裝置(3)。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述控制裝置包括觸發器，該觸發器用于控制所述氣囊O)的釋放，所述觸發器包括至少一個傳感器。
4.根據權利要求2或3所述的系統，該系統還包括流體排放裝置(5)，該流體排放裝置 (5)用于使所述流體從所述充氣裝置C3)流到所述氣囊的所述第一部分。
5.根據權利要求2、3或4所述的系統，該系統還包括流體流通裝置，當所述氣囊的第一部分中的壓力達到預定壓力時，所述流體流通裝置使流體從所述氣囊的所述第一部分流到所述氣囊的所述第二部分。
6.根據權利要求5所述的系統，其中，所述空氣流通裝置為閥或隔膜，該隔膜的流體通過性隨該隔膜上壓力的增加而增大。
7.根據上述權利要求中任意一項所述的系統，其中，所述充氣裝置和所述控制裝置封裝在碳纖維蓋中。
8.根據上述權利要求中任意一項所述的系統，該系統還包括所述第二部分(8)的內表面和外表面上的多個接縫(6a，6b)，以及將內表面的接縫與外表面的對應接縫連接起來的距離網，該距離網用于限制所述接縫之間的最大距離。
9.根據上述權利要求中任意一項所述的系統，該系統還包括位于所述服裝中的口袋， 該口袋封裝處于折疊位置的氣囊，所述口袋包括接縫(15)，該接縫設置為當所述氣囊充氣時破裂，以將所述氣囊從所述口袋中放出。
10.一種在異常運動如跌落或碰撞時用于保護使用者頭部的方法，其特征在于， 利用充氣裝置C3)對圍繞所述使用者頸部設置且設計為衣領的服裝中所設置的氣囊的第一部分(7)進行充氣，從而在充氣后使所述第一部分包圍所述使用者的頸部和頭部后側，其中所述充氣裝置位于所述衣領的下部分(10)的后側中心并與所述氣囊( 連接，對所述氣囊的第二部分(8)進行充氣，從而在充氣后使所述第二部分包圍所述使用者的顱骨。
11.根據權利要求10所述的方法，該方法還包括 當異常運動時使控制裝置觸發，以及啟動充氣裝置，使流體充入到所述氣囊的所述第一部分中，進而充入到所述氣囊的所述第二部分中。
12.根據權利要求11所述的方法，該方法包括在第一步中對所述第一部分(7)充氣；當所述第一部分中的壓力達到預定壓力時，在第二步中對所述第二部分(8)充氣。
全文摘要
在異常運動如跌落或碰撞時，用于保護使用者頭部的系統和方法。該系統包括服裝(1)、氣囊(2)、充氣裝置(3)和觸發器。所述氣囊包括在充氣后包圍使用者頸部和頭部后側的第一部分(7)，以及在充氣后形成包圍使用者顱骨的罩的第二部分(8)。在充氣之前，所述第一部分(7)和第二部分(8)折疊并設置在所述服裝(1)中。所述服裝設置為像例如衣領或圍巾一樣地圍繞使用者的頸部。
文檔編號A41D13/05GK102415623SQ201110393940
公開日2012年4月18日 申請日期2006年10月26日 優先權日2005年10月26日
發明者A·豪普特, T·阿爾斯汀 申請人:霍丁斯瑞典有限公司