[发明专利]用于腰椎区的连续被动运动的装置和方法

说明书

本发明涉及对身体并且特别是对脊柱的腰椎区提供连续被动运动的方法和装置。

向本发明的发明人之一发布的美国专利号4,981,131公开了为了减轻下背部疼痛的目的在脊柱前凸的大致范围内使脊柱的腰椎区循环的装置。在此引用该专利讲述的内容作参考。在该专利中，一个与背部相接触的可充气气垫被加压和减压以在脊柱前凸部位引起显著变化。然而，在充气和放气的整个循环中没有措施测量并控制施加于人的背部的力。因此，该专利所教授的方法不能很好地适应脊柱活动中人的脊柱弯曲度、姿态及位置的变化。该专利也没有教授将气垫的位置调整以适应不同的个人。

用于在脊柱前凸的大致范围内使人的下背部循环的装置包括与人的背部贴近的大体上静止的结构和放置于静止结构和背部之间的施力装置。施力装置包括一个背部贴合面，其能循环移动以增加和减小静力结构同该背部贴合面之间的距离，从而在脊柱前凸的范围内使下背部循环。采用一个传感器，其输出响应于背部贴合面和下背部之间的力。施力装置对传感器的输出作出响应，以控制施加于背部的力。在优选实施例中，该装置还包括可编程电路，用来将力控制为预先选择的时间的函数。在该实施例中，该装置包括定时电路，以提供将施加于背部的力增加到预选的最大值的力量增加期和减小施加在背部的力的力量减小期。在力量增加期和力量减小期之间可能提供第三个力量期，即大致稳定的力量期。

在一个实施例中，施力装置包括一个可充气和放气的气垫及对气垫里的压力作出响应的传感器。气泵供应气流用来对气垫充气并且采用一个与气垫相连的阀门用来给气垫放气。背部贴合面的位置最好是高度可调的，以便力贴合面可以适应特定人的腰椎区。

又在另一实施例中，施力装置包括齿杆和齿轮或机械凸轮机构，用来循环地增加和减小作用在人背上的力。在这种机械实施例中，力量传感器是一种测压仪。

本发明的力的反馈允许由用户预选的最大力去适应特定用户的脊柱弯曲度和其他因素。

图1是在此公开的装置的实施例的剖视图。

图2是本发明的装置的元件布局的示意图。

图3是本发明的装置的元件之间的功能关系示意图。

图4是作为时间的函数的支撑力的曲线图。

图5是力的反馈的逻辑图。

图6和图7是主程序循环图和中断程序循环图。

图8是本发明的采用凸轮操作的实施例的剖视图。

图9是本发明的齿杆和齿轮实施例的剖视图。

图10、图11和图12是本发明的允许调整可充气气垫的位置的实施例的透视图。

图13是本发明的包括多个气垫的实施例的透视图。

图14是图13的实施例的剖视图。

图15是本发明的允许机械调整可充气气垫的位置的实施例的透视图。

图16是图15的实施例的剖视图。

图17是用于仰卧使用的实施例的剖视图。

首先参照图1，一个人10坐在带有底支撑面14和靠背部分16的座位12上。典型的座位12可能是汽车或其它交通工具(飞机、轮船)上的座位，或者，例如办公室的椅子。在本实施例中放置于人10和靠背16之间的是一个连续被动运动设备18。如以下将明了的，设备18包括用来循环地移动人10的腰椎区20以便在脊柱前凸的大致范围内来使下背部或腰椎区20循环的装置。

正如在申请人的在先美国专利号4,981,131中所详细讨论的，研究表明在脊柱前凸的大致范围内的下背部连续被动运动消除了下背部疼痛。这样的运动不是仅涉及表皮组织的按摩，而是构成了脊椎相互间的运动。由于脊柱弯曲度在人口中的各个人之间变化，因而适合一个人的力可能对另一个人不足或过大。本发明认识到这些差异并提供预选的力对时间的模式来适应在一般人口中的这些变化。

图2是在实施本发明的商业版中使用的布局的示意图，该布局可从本申请的受让人，Vermont，Winooski的Ergomedics公司获得。在本实施例中，可从California，Ontarol的AppolloEnterprises公司获得的，5000型气泵可优选为同用来给鱼箱充气的泵类似的12伏交流(AC)泵。气泵22最好是交流的，因为交流泵比同类的直流泵要廉价。控制和处理器电路板24合成适当的AC功率通过导线26向气泵22供应。处理器板24工作于12伏直流电压，该电压由诸如汽车上的香烟点火器提供。处理器24将12伏DC转换为四相AC方波，供气泵22运转。