CN100396267C - 防止或减轻下背部疼痛的装置 - Google Patents

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Abstract

一种防止或减轻人体下背部疼痛的装置(10)，包括一躯体约束部件(12)，其形状做成用于当人体仰卧时约束躯体腰椎骨以下的一个区域。一个驱动机构(14)的形状做成推动躯体约束部件(12)通动一个重复周期运动，该周期运动包括一个沿第一路径的操作运动和一个沿第二路径的返回运动，该操作运动包括一个主要垂直上升运动，后随一个主要水平伸张运动，该第二路径通常在第一路径下方。躯体约束部件(12)最好包括至少一个表面，做成用于约束人体两腿从膝部向下的一个后表面。

Description

防止或减轻下背部疼痛的装置
发明领域和背景
本发明涉及一种伸展装置，特别用于减轻或防止下背部疼痛。
众所周知，下背部疼痛影响很大部分成人，特别是中老年人。结果，很大比例的人群遭受巨大痛苦和丧失劳动能力，造成大量损失工作日和大大降低生活质量。
简明的生理学分析有助于说明背部疼痛的原因，从而深入了解可能的治疗方法。
脊柱由33根椎骨组成，它们由软骨组织和韧带结合在一起。上部的24根椎骨是分离的和可以移动的，下部的9根椎骨是固定的。下部9根椎骨中的5根结合在一起形成骶骨，而末端的4根椎骨正常地结合以形成尾骨。正常的脊椎柱可以认为有7根颈椎骨、12根胸椎骨、5根腰椎骨、5根骶椎骨和4根尾椎骨。与结合的骶椎骨和尾椎骨的相当受限制的运动相比较，颈椎骨、胸椎骨和腰椎骨的可动性是相当自由的。
通常背部疼痛的主要原因是下背部区域受到的连续压力和劳损，下背部是上躯体的主要承重部位，虽然不是唯一的。
这些压力和劳损最终造成背部疼痛症状的损伤，使形成椎骨间盘的软骨物质在一定时期后磨损。在其极端的病理状况下，病人可能发生类风湿性脊椎炎，也就是，脊椎柱的部分下弯僵硬。
疼痛的感觉是因为椎骨的间隔距离变窄，造成压力被施加到从脊髓延伸的神经根部上。
由于此类背部疼痛原因的变性，目前没有可用的永久性解除方法，除非在合适时采用外科手术。但是，已知有几种手术用于减轻后背腰部的疼痛。这些手术包括伸展下背部以使受影响的腰部中盘片隔开。但是，这些治疗通常要求使用重物和其它机械设备，并且必须在专业人员密切护理下才能进行。
供参考合并于此的Daniel Ilan的美国专利No.5,772,612提出一种适合于家用的装置，其中使用人躺在一个下垫表面上，其双膝放在框架上，双脚靠在脚板上。该装置的下端部接触该下垫表面，起支点的作用。当使用人推压该装置，装置就发生枢轴式转动，从而沿一稍许拱形的路径抬高使用的双腿。也提出了该装置的电动机驱动型号。
上述专利的装置代表一种提供减轻下背部疼痛的家用装置的有用试验。但是，已经注意到，所造成的运动即稍许拱形的往复运动与受过训练的理疗医师进行的运动程序显著不同。具体地说，参考图1A-1C，受过训练的理疗医师通常通过将人体双腿从图1A位置抬高到图1B位置来进行最初的上升运动，以便中和背部的拱形凹面。这后随一个主要水平的拉伸运动(图1C)，从而施加张力以减轻腰椎骨之间的压力。然后释放该张力，由此允许躯体在重力作用下恢复到休息位置。
因此需要一种装置，用于防止或减轻人体下背部的疼痛，它将更近似地模仿受过训练的理疗医师所采用的上述理疗运动。
发明概述
本发明涉及一种用于防止或减轻人体下背部疼痛的装置。
按照本发明的一个方面，它提供一种用于防止或减轻当人体仰卧在一下垫表面上时人体下背部疼痛的装置，该装置包括：(i)一个躯体约束部件，其形状做成用于约束人体双膝后表面；以及(ii)一个驱动机构，机械地连接于所述躯体约束部件，该驱动机构的形状做成能使所述躯体约束部件移过一个重复的周期运动，该重复的周期运动包含：(a)一个沿第一路径的操作运动，可操作来沿大致平行于两上腿纵轴线的向外方向一起移动两上腿，以对人体下背部的腰锥骨施加张力；以及(b)一个沿第二路径的返回运动，该第二路径通常位于第一路径下方。
按照本发明的另一方面，它提供了一个用以防止或减轻人体下背部疼痛的装置，该装置的形状被做成供人体仰卧在一下垫表面时使用，该装置包括：(i)一个躯体约束部件，其形状被做成用于约束人体双膝后表面；(ii)一个用以驱动所述躯体约束部件的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置包含一个以枢轴方式安装该躯体约束部件并在所述旋转驱动装置转动期间可在一槽内滑动的枢销，所述旋转装置的转动致使该躯体约束部件被驱动，因而双膝当被约束时，从一起始位置通过重复的闭合回路循环，每一循环包含：(a)一前进行程路径，具有用以一起提升受约束的双膝后表面以抵消人体背部自然弓形凹度的一个垂直上升分量，还具有用以张紧受约束的双膝后表面以减轻人体腰锥骨的压力的水平索引分量；(b)一返回行程路径，它不同于前进行程路径，并位于其下方，用以使受约束的双膝后表面返回到它们的起始位置。
按照本发明所述优选实施例的另一特点，该第一路径包含一个主要垂直上升运动，后随一个主要水平伸张运动；而该第二路径包含一个主要垂直下降运动，后随一个主要水平返回运动。
附图简述
现在仅作为一个例子参考附图说明本发明，其中：
图1A-1C是在人工理疗下背部疼痛期间产生的并用本发明装置精密仿真的运动程序简图；
图2是一种其构造和操作按照本发明说明的装置的第一实施例的等比例图，该装置用于防止或减轻人体下背部的疼痛；
图3是类似于图2的部分省略图，显示装置的主要内部部件；
图4类似于图2，但拆去了装置的壁；
图5是图2装置的部分省略侧视图；
图6A-6D是类似于图3的简图，表示装置操作期间的连续位置(为清楚起见稍许夸大)；
图7是图2装置的驱动机构的简图，表示由此产生的运动的形式；
图8A和8B是图2装置的侧视图，表示最佳的调节范围；
图9是一种其构造和操作按照本发明说明的装置的第二实施例的部分省略侧视图，该装置用于防止或减轻人体下背部的疼痛；
图10是图9中用X标示的区域的放大；以及
图11是一种其构造和操作按照本发明说明的装置的第三实施例的侧视简图，该装置用于防止或减轻人体下背部的疼痛，该装置做成椅子的一部分。
优选实施例描述
本发明是一个用于防止或减轻人体下背部疼痛的装置。
参考附图和伴随的描述，可以更好地理解本发明所述装置的原理和操作。
现在参考附图，图2-8表示通常用10代表的装置，其结构和操作按照本发明的说明所述。装置10的形状做成用于仰卧位置，它有助于防止和减轻人体下背部的疼痛。
总的说来，装置10提供至少一个躯体约束部件12和一个驱动机构14，部件12的形状做成能约束至少一个低于人体腰椎骨的躯体部位，而驱动机构14机械地连接到躯体约束部件12上。本发明的特点是，驱动机构14做成使躯体约束部件12的至少一部分通过一个重复的周期运动而移动，该周期运动包括一个沿第一路径操作而对人体下背部施加张力的操作运动和一个沿第二路径的返回运动，第二路径通常位于第一路径下方。
第二路径被描述成“通常位于第一路径下方”。换句话说，由至少一部分躯体约束部件12遵循的该路径从侧面看在一非零区域周围划线。这一性能优先地从第一和第二路径之一或两者的优选形式形成。具体地说，沿第一路径的操作运动优先包括一个主要是垂直的上升运动，后随一个主要是水平的伸张运动。其次，沿第二路径的返回运动优先包括一个主要是垂直的下降运动，后随一个主要是水平的返回运动。
可以立即明白，该周期运动提供一个比现有技术装置好得多的由受过训练的理疗医师采用的前述理疗运动的模仿。具体地说，沿第一路径的操作运动的优选形式紧密地平行于参考图1A-1C的上述程序。其次，返回运动的优选形式用来在释放水平张力之前首先将躯体背部下降到与下垫表面完全接触，由此在每个周期的结束势必保留一部分伸展效果。在任何情况下都不限制本发明的范围地可以认为，这种每个周期产生的残余的伸展效果产生一种累积的伸展效果，它是装置使用人在预先试验期间经验的高效地减轻痛苦的原因。
现在转到装置10的更详细的特点，应当注意到，躯体约束部件12可以约束低于人体腰椎骨的躯体任何部位，以便对人体背部的腰部施加适当的张力。在此处描述的不受限制的优选例子中，躯体约束部件12包括至少一个用于约束使用人每个膝部的后表面的部分。任选地(虽然并非必须)，部件12也可以提供至少一个表面16，其形状做成支撑人腿膝部以下的后侧，以增加舒适。在这种情况下，人体以仰卧位置躺在下垫表面上，其双腿放在表面16上。最好是，表面16从使用人躯体向下成角度地离开，以便使用人的双膝用效地锁定在表面16的周围，从而能够沿远离躯体的上腿施加张力。一个优选的相对于下垫表面的倾斜角在约5°和约70°之间。为了能紧密地存放，表面16的全部或部分可以安装铰链或以另外方式折叠到不使用时的收藏位置。如果需要，可以提供附加的躺体约束机械部件如踏板之类(未示出)，以便将躯体更可靠地约束在该装置上。但是，在大多数情况下，上述附加部件并不需要。
如上所述，由驱动机构14产生的重复的周期运动包括一个沿第一路径的操作运动和沿第二路径的返回运动，第二路径通常在第一路径下方。换句话说，表面16上的至少一个点(通常全部点)的运动沿一条包围一个非零区域的闭合路径进行周期运动。优选的是，为了避免撞击运动，第一和第二路径被选成一起形成一个基本上位于一垂直平面内的闭合曲线。最好是，该闭合路径近似于椭圆形。任选地(虽然并非必须)，表面16上的至少一个点可以遵循一个基本上圆形的路径(圆形是椭圆形的特例)。
遵循的路径的尺寸取决于所需治疗的类型和病人健康状况。在大多数情况下，该闭合曲线的最大尺寸小于约10cm，在最佳情况下，落入约2cm到约6cm的范围内。任选地，可以提供一种可由使用人操作的调整，以按需选择运动的范围。
图3-6在结构上例示驱动机构14的一个用以产生椭圆运动的特别简单的实施方案。具体地说，图示的驱动机构14包括至少一个转动部件，通常是一个由带有合适的降速齿轮装置的电动机20驱动的驱动轮18。作为不受限制的例子，一个典型的实施方案使用一个在约1400转/分操作的80互交流电动机，带有降速齿轮之类装置，将最终运动降到约30转/分的频率。带有外设和/或内装齿轮装置的合适电动机在商业上广泛出售。然后至少部分地由机械连杆22产生躯体约束部件12和重复周期运动，连杆22将部件12连接到转动部件的一个偏轴点上。在图示的实施方案中，连杆22的第二部分通过槽26中的一个或多个滑动枢轴24安装。
由这种结构产生的运动用简图例示于图7中。当连杆22的连接点随驱动轮18的转动而移动通过位置a、b、c、d时，表面16的最上部分遵循一椭圆路径而分别通过a′、b′、c′、d′。这对应于所需的主要垂直上升运动(a′到b′)和主要水平伸张运动(b′到c′)，一起形成第一路径，和沿一较低的第二路径的返回运动(c′通过d′回到a′)。相似的运动用图6A-6D的程序代表，原始位置在每个图中用虚线轮廓示出，以供参考。
可以注意到，运动的平滑曲线形式产生各种“主要垂直的”和“主要水平的”运动之间的逐渐过渡。结果，用符号a′、b′、c′、d′表示的特定点并不必须是唯一的和明确限定的。然而，显然，一个在垂直平面内的椭圆形运动内在地包括两部分，一部分其运动的垂直分量显著大于水平分量，另一部分反之，包括这两部分的路径分别称为“主要垂直的”和“主要水平的”运动。
为了便于将装置10用于不同尺寸的人体，最好提供一个调整机构，用来改变躯体约束部件12的高于下垫表面的高度。该调整机构可以用许多方法实施，包括(但不限于)改变连杆22在滑动枢轴24以上或以下的长度，或者通过升降整个驱动机构14。
在图2-8B的实施例中，调整是通过将整个驱动机构14安装在支架40内(见图4)来实现的，支架40可以沿垂直准直杆41相对于装置壳体升降。具体地说，如图2、3、8A和8B所示，壳体的侧壁42有一组调整槽44，其中可以锁定一个操纵杆46。操纵杆46枢轴式地连接在支架40上，调整操纵杆46就可以升降调整机构14，从而升降躯体约束部件12在图8A的降低位置和图8B的升高位置之间的位置。槽26做得足够长，足以包括在操作期间的每个极端位置中的调整范围和运动范围。调整范围可以从约30cm调到约65cm，后者是表面16高于下垫表面的最高部分。在实际中，一个从约40cm到约55cm的范围已足够包括大多数成人使用者。
应当注意到，这只是调整机构的一种示范性实施方案。显然，该技术领域的普通专业人员能够实施此类机构的许多不同方案。下面将参考图9和10举例说明另一个例子。
现在转到图9和10，图中示出装置的第二实施例，总的用100表示，其结构和操作按照本发明所述。装置100大体上类似于装置10，等价的部件用相同符号表示。装置100不同之处主要在于所用调整机构的实施方案。
具体地说，图10用简图例示调整机构的另一种可能的实施方案，其中连杆22在枢轴24之上的长度是可以调整的。这是通过使用可以锁定的套筒式连接来实现的，其中，连杆22的主要支承部件可以滑动地啮合在一个附着于躯体约束部件12上的套筒28中。套筒28有一个销30，该销30啮合支承部件中的一排凹孔32中的一个。一个弹簧件34推动支承部件紧靠销30，使销30和一个凹孔32保持啮合。为了调整高度，可以扭转部件，从而压缩弹簧件34，并脱开销30与其最初凹孔32的啮合。然后可以相对于支承部件套筒式地升降躯体约束部件12，并使销30与一合适的凹孔32啮合而维持所要高度。
最后，参考图11，可以理解，本发明的装置可以与其它各种装置和结构一体化。作为一个特定的优选例子，图11表示本发明装置的一种实施方案，总的用200标示，其中躯体约束部件12做成一把椅子的至少一个躯体下垫表面。在这种情况下，支撑使用人背部的“下垫表面”是椅子的靠背202。顺便说一句，如可从该例子中注意到的，本发明的“下垫表面”不一定是水平的。在其它方面，装置200的结构和操作与上述装置10相似，等同的部件采用相似的标记。
可以理解，上列描述只用作例子，在本发明的精神实质和范围内可以有其它许多实施例。

Claims (28)

1.一种当人体仰卧在一下垫表面上时，用于防止或减轻人体下背部疼痛的装置，该装置包括：
(i)一个躯体约束部件，其形状做成用于当人体仰卧在该下垫表面上时约束人体腰椎以下的双腿；以及
(ii)一个机械地连接在所述躯体约束部件上的驱动机构，所述驱动机构做成使所述躯体约束部件移过一重复周期运动，该重复周期运动包括：
(a)一个沿平行于所述人体双腿方向的第一路径的操作运动，可操作来使受所述躯体约束部件约束的人体双腿一起移过平行于所述人体双腿的所述第一路径，对人体下背部施加张力；以及
(b)一个沿第二路径的返回运动，所述第二路径不同于所述第一路径，通常处于所述第一路径下方。
2.权利要求1所述装置，其特征在于，所述躯体约束部件包含一个表面，其形状做成用于约束人体双膝的后表面。
3.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一路径包括一个主要垂直上升运动，后随一个主要水平伸张运动。
4.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二路径包括一个主要垂直下降运动，后随一个主要水平返回运动。
5.权利要求1所述装置，其特征在于，所述第一和第二路径一起构成一条基本上处在一垂直平面内的封闭曲线。
6.权利要求5所述装置，其特征在于，所述封闭曲线的最大尺寸不大于约10cm。
7.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二路径一起近似于椭圆形形状。
8.权利要求7所述的装置，其特征在于，所述椭圆的最大尺寸不大于约10cm。
9.权利要求7所述的装置，其特征在于，所述椭圆为一圆。
10.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动机构包含至少一个旋转部件，所述重复周期运动至少部分由与所述旋转部件连接的并偏心于所述旋转部件的旋转轴线的连杆产生的。
11.权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一壳体，其形状做成用于将所述驱动机构支承在该下垫表面上方，其中所述驱动机构被安装得相对于所述壳体是可调节的，以允许在该下垫上方调节所述驱动机构的高度，因而也调节所述躯体约束部件的高度。
12.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述躯体约束部件经一可调连杆机构与所述驱动机构连接，该可调连杆机构的形状做成允许相对于所述驱动机构调节所述躯体约束部件。
13.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述躯体约束部件是椅子的躯体支承表面。
14.一种当人体仰卧在一下垫表面上时，用于防止或减轻人体下背部疼痛的装置，该装置包括：
(a)一躯体约束部件，其形状做成用于当人体仰卧在该下垫表面上时约束人体的连接大腿和臀部的臀关节以下的人体躯体部分；
(b)一个用以驱动该人体约束部件的旋转驱装置，所述旋转驱动装置包含一个以摆动方式安装该人体约束部件的枢销，所述旋转驱动装置被封闭在一框架内，该框架包括一个窄槽，该槽允许该枢销在所述旋转驱动装置旋转时以倾斜方式在该框架内滑动以驱动该人体约束部件，该人体部分在被约束时从初始位置经过重复的闭合循环，每一循环包含：
(i)一前进行程路径，具有用以提升该受约束躯体部分以抵消人体背部自然弓形凹度的一个垂直上升分量，还具有用以沿平行于人体的腰锥张紧该受约束的躯体部分和人体的大腿以减轻人体腰锥中的压力的水平牵引分量；
(ii)一返回行程路径，它不同于该前进行程路径，并位于其下方，用以使该受约束的躯体部分返回到其初始位置。
15.权利要求14的装置，其特征在于，所述驱动装置包含：
一个能围绕一旋转轴线转动的旋转部件；一根连杆，其一端连接于所述旋转部件，与其旋转轴线偏心，而其相反一端连接于所述人体约束部件；所述枢销由处在其相反两端之间的连接支承，并由于所述旋转部件的转动而引起该连杆一端的转动，可在所述槽内滑动，致使所述连杆的相反端和与其连接的所述人体约束部件受驱动而通过所述闭合回路循环。
16.一种当人体仰卧在一下垫表面上时，用于防止或减轻人体下背部疼痛的装置，该装置包括：
(i)一个躯体约束部件，其形状做成用于约束人体双膝的后表面；以及
(ii)一个机械地连接在所述躯体约束部件上的驱动机构，所述驱动机构做成使所述躯体约束部件移过一重复周期运动，该重复周期运动包括：
(a)一个沿第一路径的操作运动，可操作来使两上腿沿大致平行于它们的纵轴线一起向外移动，对人体下背部的腰锥骨施加张力；以及
(b)一个沿第二路径的返回运动，所述第二路径通常位于所述第一路径下方。
17.权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一路径包括一个主要垂直上升运动，后随一个主要水平伸张运动。
18.权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第二路径包括一个主要垂直下降运动，后随一个主要水平返回运动。
19.权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一和第二路径一起近似于椭圆形形状。
20.权利要求16所述的装置，其特征在于，所述驱动机构包括至少一个转动部件，所述重复周期运动至少部分地是由一根偏心连接在所述转动部件上的连杆产生的。
21.权利要求16所述的装置，其特征在于，所述躯体约束部件通过一个可调整的连杆连接在所述驱动机构上，该连杆做成可允许所述躯体约束部件的高度相对于所述驱动机构进行调整。
22.一种用于防止或减轻人体下背部疼痛的装置，该装置的外形被做成当人体仰卧在一个下垫表面上时使用，该装置包括：
(i)一个躯体约束件，其形状被做成用于约束人体双膝的后表面；
(ii)一个用以驱动所述躯体约束部件的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置包括一个以枢轴方式安装该躯体约束部件并在所述旋转驱动装置转动期间可在一槽内滑动的枢销，所述旋转装置的转动致使该躯体约束部件被驱动，因而双膝当被约束时，从一起始位置通过重复的闭合回路循环，每一循环包含：
(a)一前进行程路径，具有用以一起提升受约束的双膝后表面以抵消人体背部自然弓形凹度的一个垂直上升分量，还具有用以张紧受约束的双膝后表面以减轻人体腰锥骨中的压力的水平牵引分量；
(b)一返回行程路径，它不同于前进行程路径，并位于其下方，用以使受约束的双膝后表面返回到它们的起始位置。
23.权利要求22的装置，其特征在于，所述驱动装置包含：
一个能围绕一旋转轴线转动的旋转部件；一根连杆，其一端连接于所述旋转部件，与其旋转轴线偏心，而其相反一端连接于所述人体约束部件；所述枢销由处在其相反两端之间的连接支承，并由于所述旋转部件的转动而引起该连杆一端的转动，可在所述槽内滑动，致使所述连杆的相反端和与其连接的所述人体约束部件受驱动而通过所述闭合回路循环。
24.权利要求23的装置，其特征在于，所述驱动装置被封闭在一框架内，所述枢销在其中可滑动的所述槽在所述框架内构成一倾斜角。
25.权利要求22的装置，其特征在于，所述返回行程在返回到起始位置之前，在降低受约束的双膝后表面的同时，对其保持张紧。
26.权利要求22的装置，其特征在于，所述人体约束部件包含一块支撑板，其形状制成能支撑人体较矮的双腿，所述板朝其面对人体脚部的一端向下倾斜。
27.权利要求26的装置，其特征在于，所述支撑板相对于所述下垫表面可垂直调切，以适应不同大小的人体。
28.权利要求22的装置，其特征在于，所述重复闭合回路循环为椭圆形。
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