用于站立和行走的健身及治疗垫 【技术领域】
本发明涉及与权利要求1前序部分一致的用于站立和行走的健身及治疗垫。
背景技术
健身及体操垫在运动领域的用途已经确立。在幼儿园和课后看护俱乐部中它们用于玩游戏，而在学校体育运动中，还有在体操俱乐部和运动俱乐部中，它们对于所有的自由体操而言是不可或缺的。这种垫子设计成用于避免与又凉又硬的地板表面接触。最主要的制造商包括Airex、Bremshey、Merida和Movivit。在德国，Thieme-Sport是重要的制造商。这些垫子没有任何覆盖物。因此，不得不将它们的表面设计成牢固、易清洁、卫生和令皮肤适宜。其它重要的特点是，垫子底面不易滑动的性质以及垫子总重量较轻。还有许多不同类型的泡沫材料垫用于物理疗法。
这种垫子的制造起源于1970年代。至今仍有这种典型的垫子供应，它们有柔软的芯和耐用的外套。早就认识到，该保护外套必须与泡沫芯牢固地连接。始于1971年的专利DE2124627示出了一种典型的设计。甚至到今天，健身及治疗垫还是主要按照其原理生产。始于1975年的DE2510863公开了一种用聚氨酯制成的体操垫或足垫。在那时，新材料“聚氨酯”的优点得以认识，并被用来生产这种垫子。这些垫子主要用作“震动吸收垫”，EP0433237B1号专利也提出了这种垫子。这种以吸收冲击为目的的垫子应该具有“延迟形状恢复”的特性，以确保站在其上面的运动人员不会被弹簧作用立即再次弹出。
现今，有可以进行“场地体操(gymnastics on site)”的产品在销售，一般认为，根据www.rheumaliga.ch，“利用治疗和练习装置进行定期的和特定的体操，带来心灵、身体和精神的和谐”。这种健身和治疗垫通常为矩形，多数为正方形，且表面积为大约0.06m3～1m3。它们的厚度多数为1.5cm～10cm。这种垫子通常由几个不同的人使用，从而它们须符合相当高的卫生要求。因此，使用的垫子具有“最佳的阻尼和闭孔结构并且不会吸收潮气和污物”(译自http://www.airex.ch/de/catalog.php？tipo＝30&catab＝1中的德语原文)。因此，重点被放在多功能以及防潮防污上。它们用于体操和健身，进行站、坐、跪和移动。已经发现，用这种类型的泡沫垫进行体操会促进足部肌肉，并促使形成稳固的站姿、这是直立姿势的基础。
所有这些泡沫材料垫具有闭合孔，换言之，它们具有闭孔(closed-cell)结构。通过所述孔内的空气可压缩性以及所述材料的弹性的组合作用，实现回弹效应(spring-back effect)。根据带气垫板簧的原理，这种垫子的负载越大，其变得越硬。
如现有技术中所记载的，现有的垫子具有保护外套。该保护外套意味着压缩点周围还有更大的面积受到了影响。这种效应与充气垫的效应相一致。横向作用力通过该保护外套被导走，这产生所谓的“摇摆效应(wobbleeffect)”。然而，由于选择了上述泡沫材料，并且由于使用互相牢固地连接的塑料保护外套和泡沫材料芯这样的设计，该期望的效应被部分地抵消。不过，根据现有技术的垫子因其多功能性而普遍使用，例如它们还可在水中使用。但是，它们不能满足物理治疗上期望的不稳定性效果。
根据现有技术的这类垫子一般都具有EP0433237B1中记载的阻尼效应。为了卫生以及多功能的目的，如前面已提到的，这些垫子使用了闭孔泡沫材料，并且它们附加地带有用同样的材料或其它材料制成的封闭外套。这对所述非稳定性和期望的弹性作用有不利影响，所述非稳定性对于活跃运动系统的所有肌肉而言是重要的。
【发明内容】
本发明的目的是通过使用望料泡沫来改良保健及治疗垫，所述塑料泡沫由开孔(open-cell)材料制成并且是为这种用途特别配置的，以用于正在进行治疗的人，该塑料泡沫的回弹效应近似于理想弹簧，使得装置具有最大地不稳定性。
该目的通过具有权利要求1的特征的保健及治疗垫实现。从属权利要求中记载了本发明的其它特征，并且下面的说明对这些特征的优点作了描述。
【附图说明】
在附图中：
图1示出了具有闭孔的垫子的压缩曲线；
图2示出了具有开孔的垫子的压缩曲线；
图3示出了具有闭孔的垫子，在10次循环期间的压缩率；
图4示出了10次循环期间，具有有闭孔的垫子的剩余变形，以百分比计；
图5示出了具有开孔的垫子，在10次循环期间的压缩率；
图6示出了10次循环期间，具有有开孔的垫子的剩余变形，以百分比计。
【具体实施方式】
这些附图示出了开孔和闭孔垫子之间比较测量的测量结果。在瑞士联邦材料测试与研究实验室2006年11月27日444’254号测试报告中可以查看这些结果。
权利要求1中限定的健身及治疗垫的回弹效应累进性不明显，并且在轻负载下，几乎是成比例的。省去与软弹性芯部牢固连接的外套，减低了水平力的传递，在现有的市售垫子中，所述水平力由坚固、耐撕的保护外套传递。所述泡沫的开孔结构，其通过采用特殊的材料来实现，以可检测到的方式使水平力的传输减到最小。通过被干净利落地切割的垫子看到，在踩踏表面和横向表面上，所述开孔结构还延伸至外部，从而，所述开孔结构允许从内部到外部进行空气交换。仅通过该开孔结构就可以实现所述弹簧作用。这样得以避免包含空气，包含空气会带来空气压缩效应。只有在朝向地板的面上具有粘性地贴附着的膜，以使该垫子不会滑动。
为了实现该开孔结构，所提出的健身及治疗垫由软质聚氨酯泡沫制成，这种泡沫主要由多元醇和二异氰酸酯生成。
本发明提出的用于站立和行走的健身及治疗垫期望用于激励久坐的人站立，并促使他们移动。站立会对进行练习的人的健康状况有积极的影响，且不会花费很多，因为它有针对性地作用于处在深处的肌肉层。通过简单地在该垫子(这种垫子以不同的长度和厚度提供)上站立和移动，以简单的方式，使脑部、神经和运动系统的肌肉之间的相互作用被激活，并得到锻炼和改善。
凭借这种独特的开孔结构，这种垫子是一种理想的锻炼装置，由于其不稳定的基部使足部有健康的动作和姿势。足部肌肉在整个过程被要求活动地保持人体平衡。足底的感觉信息通过神经系统传递到脑部。由此，促进活动的神经脉冲被传送至躯体的所有肌肉。这样，足部、腿部和背部的更深处的肌肉区域几乎在不知不觉中得到锻炼和强化。疼痛感很快减退，并产生舒适感。“本体感受”(对自身身体的知觉，见“题外话”部分)在这里是成功的关键。
如果作为“适应性活体”的身体缺乏运动神经刺激，肌肉变得生长不足。未成年人日常负载超过生长不足肌肉的实际负载能力，会导致如肌肉张力增加等通常的反应。缺乏运动神经刺激最终会导致支撑组织(软骨、骨骼)的重构，并导致肌肉失衡。
运动产生的优点通常有：
-对脂肪和碳水化合物代谢的积极影响
-减肥
-降低血压
-改善血液流动
-提高血管弹性
-分解自由基
-通过内部肌肉和肌肉内的协调性训练，长期提高整体力量
-由于增加了整体力量，施加于运动系统的日常负载减低
-组合的日常动作得到锻炼，并防止跌倒受伤
所提出的用于站立和行走的健身及治疗垫具有下述效果：
·补偿单横向负载
·强壮肌肉并减低肌肉紧张度
·通过直接减低压力改善身体机能
·通过垫子上的适度运动提高感知能力(参见：Dr.Henner Ertel教授所作的研究，www.grp-net.com)
·通过改善血液流动和氧供应增进注意力
·使呼吸和其它活体功能协调
·加强心血管系统
·预防高血压
·对免疫系统的积极影响
·改善日常运动(协调)
·减低老年人跌倒风险
·减低老年人跛足的发生率
·减少血管相关问题
所提出的垫子为使用者提供下述好处：
＞锻炼简单、易行
＞通过锻炼(闭眼，处于平衡)增强平衡感
＞锻炼可与器材(哑铃、杠铃、耍球)结合
＞只要使用者在固定的位置，锻炼可以在有音乐或没有音乐下进行，可以在工作场所、家里进行，可以在熨衣、打电话时进行
＞在根据本发明的垫子上站立或行走，要求使用者感受身体信号，更好地了解和关心其身体
＞所述垫子能满足下述领域(机关、工业、预防、康复、医疗、运动俱乐部和家庭用户)用户的高要求：
-耗时和耗力最少
-同时达到高的锻炼效果
提出的垫子可以有不同厚度，具体是1.5～10cm厚。规律是，垫子越厚则在其上面的运动越不稳定。长度可以高达5m。为满足严格的卫生要求而不使所述保健及治疗垫的期望性能受损，使用了可洗涤的罩盖。
关于所提出的健身及治疗垫的使用，有如下建议：
在垫子上站立和行走是应赤脚或穿袜子。穿鞋会使感觉不到足部在垫子上的负载。足底，相反地，在所提出的健身及治疗垫上被“按摩”。这样，足部甚至可以通过与垫子的直接接触来校正足部的位置。血液循环良好的暖足，使一种舒适感辐射到全身。
该健身及治疗垫还适合受伤后使用，或用作手术后康复练习的辅助手段。这里关联一段简短的题外话：
健身及治疗垫的作用原理与“本体感受性神经肌肉促进法(PNF)”的原理类似。在物理疗法中，PNF已确立为一种经过试验和测试的方法。PNF是基于神经生理学的治疗方法。它从1946年至1951年，在加利福尼亚Vallejo的Kaiser基金会中心(Kaiser Foundation Center)，由神经生理学家Dr.Herman Kabat以及理疗学家Margaret Knott基于神经生理学原理发展起来的。已有人，其中包括英国的神经生理学家Sir Charles ScottSherrington(1857-1952)，对所述神经生理学作了描述。PNF治疗的基本原理是，观察到“每个人具有潜在的(休眠的)可以通过适当的促进手段*而被激发的运动能力”(Kabat，1950)。*促进＝使肌肉张力正常化，例如，使虚弱或麻痹的肌肉具有活力。这种方法设法——就像kybun公司那样——使失调的运动方式正常化。
为此目的，肌肉中的压力和伸展感受器(本体感受器)，还有肌腱和连接组织受到例如压力、拉伸、松弛或伸展等刺激，信息通过神经通道传递至脊髓和脑部。这些作用以预定的次序进行。
在我们人体的静态机能和动态机能中可以看到所述运动方式。它们在多数情况下对未经训练的肉眼而言并不明显，虽然它们在正常的运动力(motoricity)中总是存在的。因为肌肉系统是螺旋状，所以它们是三维的并且是斜纹的。因此，利用规定的运动方式和专门技术进行治疗工作。这导致肌肉的反应增多，例如，导致肌肉收缩或松弛增多。为了实现尽可能全面的结果，PNF的一个重要方面是刺激的总量，无论是外来感受的刺激(触觉、视觉或听觉)或本体感受的刺激(通过肌肉、关节和肌腱感受器感受)。Kybun公司自己限定了本体感受刺激。
PNF的目标是：
·使肌肉张力正常化(例如，减少痉挛状态，或者使虚弱或麻痹的肌肉具有活力)，即，前述的促进。
·提高运动控制能力
·提高灵活性
·提高动态稳定性、耐力和力量
·提高敏捷性和协调性
题外话结束
在这个关联中，申请人与Dr.med.Alois Brügger的观点相同(www.bruegger.com)，大多数运动系统疾病主要不是归因于结构性疾病，而归因于处于中央神经系统的脑部的保护性机理。这些保护性机理被不当的负载和过度负载触发。在长期不当负载的情况下，首先出现机能失调，此后会发展成结构性变化。
如果通过生理动态姿势结合正确的运动方式来优化使用动作系统(姿势和运动系统)，可以避免上述问题。
所提出的用于站立和行走的健身及治疗垫的使用方法预期：
·识别和消除现有的失调因素，矫正不当姿势和改善运动方式
·通过直立姿势，根据所有结构的功能来优化使用这些结构；将弯曲应力减到最少
·在垫子上自动重复进行站立和移动
·通过各种可能的用途培养积极的态度和主动投入
姿势的变化也导致行为的变化。处于直立姿势时，肌肉处于最佳的工作状态。所有结构获得最佳的生长刺激(骨骼压力/张力比)。
因此，所述垫子非常适合作为援助性和辅助性治疗手段，尤其对于运动受限的体重超重的人，以及在背部、臀部、关节和血管区域有毛病的人。人们不仅可以在柔软的专用垫子上找回运动的愉悦，通过适度的锻炼，还能使肌肉、肌腱以及韧带得到放松，使关节得到照料，使代谢得到刺激，并且改善心血管系统。通过在不稳定基部上的运动，深处的稳定的肌肉得到集中锻炼，这能显著提高人体协调性。温和的运动使所有的肌肉紧张得到释放，提高淋巴流动，刺激消化并预防骨质疏松。多数情况下，颈部、肩部、背部、臀部、大腿、膝部、腓部或足部的关节的疼痛会停止，或者至少可以被减轻。在旺盛的血压循环的情况下，毒素更易排出人体，并且炎症可以更快地消退。机能得到改善，并且压力症状消失。
为了证实物理差别，在Gallen街道的EMPA(瑞士联邦材料测试与研究实验室(Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research))对两种泡沫材料垫进行了静态和动态测试。这些测试的结果列于EMPA于2006年11月27日的444’254号报告中。进行比较的是具有闭孔的500×410×70cm的垫子和根据本发明的具有开孔的460×460×60的垫子。
动态测量
对于进行动态测量，使下落体从规定的高度落到测试样本上。使用加速度传感器检测下落体的减速度。下落体的速度、陷入深度以及产生的力，通过加速度值计算。下落高度设定为，使得最大静态负载力与约30kg和100kg的质量相对应。这些下落测试根据EN1177(冲力吸收运动场表面)进行。
测试设备：
下落钩，20kN(SOP 02’736)
根据EN1177的下落体，半球状，r＝80mm，4.6kg(SOP03’322)
具有电荷放大器的加速度传感器(SOP 02’087)
数据获取系统(SOP 01’550和01’612)
埋有钢板的混凝土地基(Cl.12)
动态测试的结果可用一句话概括：在半球状下落体陷入时，具有开孔的垫子(根据本发明的垫子)的负载相当呈线性，即，以百分比计，陷入深度与分别选用的下落体重量差不多成正比。对于具有闭孔的垫子，在同样的测试体系中，可以看到明显的累进性。显然，集中在闭孔内的气体决定了压缩特性。
静态测试
对于静态测试，将测试样本放置在两块平行的板之间，并且以恒定的速度施加负载至最大值，然后卸去负载。该循环总共重复10次。在测试过程中，记录加载力和所述板的位置。在这些测试中，使用经切割的、测得表面积为100×100mm的样本。
测试设备：用于压缩和张力测试的Zwick通用测试机(SOP 02’022)
测试速度：100mm/min
循环次数：10次
最大负载：100kg，即981N
所述测试样本在Zwick通用张力测试机上的测量结果示于图1和图2。图1示出了具有闭孔的垫子的结果，而图2示出了具有开孔的垫子的结果。
负载曲线显然不同。对于具有闭孔的测试样本(图1)，力从起始恒定地增大。当除去负载时，观察到该材料不能以测试速度(100mm/min)完全恢复其形状，虽然滞后现象相当低。该曲线图在极大程度上与压缩空气的曲线相一致。
相反，具有开孔的测试样本的受力曲线(图2)可以明显分成3部分。首先是弹性增加至大约5％的变形，接着平稳地增加至大约50％的变形，然后是陡峭向上倾斜的压缩阶段。
在99kg的负载时，对于具有闭孔的样本，可以看到压缩率范围为60％～61％(图3)。相反，具有开孔的垫子在75％～76％的范围内。负载降低至1kg之后的结果示于图4和图6。具有开孔的垫子的剩余变形为1％～2％(图6)，这明显低于具有闭孔的垫子的6％～8％的剩余变形(图4)。此外，对于具有闭孔的垫子(图3和图4)，决定了变形程度的沉陷过程，在10次循环后仍然不彻底，而对于具有开孔的垫子(图6)，在少量的循环次数后沉陷就在低水平上保持基本恒定。
开孔垫子的这种在上述测试中清楚地得到展示的特性，在本发明范围内，在所述用于站立和行走的健身及治疗垫中发挥了效果。