CN101184417A - 用于轮椅的气动支承系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于轮椅的气动支承系统。一个实施例包括：支承单元，该支承单元支承用户身体的一部分；控制单元，该控制单元使得用户能够控制支承单元是充气还是放气；以及压缩机，该压缩机向支承单元提供加压空气，以便使支承单元充气。轮椅有阀，这样，当用户指示要使支承单元进行充气时，控制单元向阀发送信号，以便使阀运动至第一位置，从而使加压空气能够到达支承单元。支承单元可以以各种方式来实施，并可以是多个支承单元中的一个。在一个实施例中，支承单元支承用户身体的胸部部分。在另一实施例中，轮椅有：一个或多个胸部支承单元，该胸部支承单元可以布置在用户身体的胸部部分的相对侧；以及一个或多个骨盆支承单元，该骨盆支承单元可以位于用户骨盆的相对侧。胸部支承单元和/或骨盆支承单元可以可枢轴转动地安装在轮椅的背部支承件上。

Description

用于轮椅的气动支承系统

相关申请的交叉引用

本专利申请要求美国临时专利申请No.60/657328的优先权，该美国临时专利申请No.60/657328的申请日为2005年2月28日。

技术领域

本发明涉及轮椅用户支承系统。特别是，本发明涉及一种用于轮椅的气动支承系统。

背景技术

仅仅在美国，就有大约140万人全部时间都使用轮椅。这些人由于各种原因而有功能障碍，并受到不同程度的影响。根据功能障碍的类型和程度，轮椅就座要求可能很复杂。在经常使用轮椅的这些人中，在颈部高度受到脊髓损伤(SCI)的人已经改变了神经肌肉控制，需要高级的就座装置来提供姿势稳定性，同时容许功能独立性。独立于就座位置是主要问题。另外，因为这些人全部时间都使用轮椅，因此，防止由于长时间就座而引起的逐渐脊髓退化和变形将极为重要。

目前对于轮椅规定的策略包括使装置提供稳定性、舒适性和功能独立性/机动性，以及使装置能够帮助防止由于长时间就座引起的负面生物力学脊髓变化。不过，这些目的通常相互冲突，且目前的装置几乎不能同时实现这些目的。因此，需要在一种综合的就座装置中成功地使所有这些因素最大化。

骨盆支承可能在四个区域受到影响：下面、侧面、前面和后面。骨盆的底部支承(下面支承)通常由座位垫来提供。侧面骨盆支承通过单独的块或楔形物来获得，该单独块或楔形物可以是就座系统的一个部件，或者安装在轮椅上。前面支承目前通过臀部或安全腰带来实现。不过，已知这些装置将限制用户的运动，并在腹腔上施加很高负载。后面支承通过背部支承件和腰垫的形状来确定。因为这些支承装置通常刚性地安装在就座系统上，并设计成通过护理人员来调节或除去，因此它们易于将用户限制在固定位置。

胸部高度的支承通常通过侧向胸部支承件来实现。尽管这些装置可用于各种尺寸和材料，但是它们通常安装在轮椅的背部支承件或背部柱上，因此进一步将用户限制在固定位置。为了有效，这些装置必须与躯干紧密接触。不过，当需要进行躯干运动以便执行功能活动时，这些装置通常需要被放开。尽管目前的侧向胸部支承件有“摇摆开”或可拆卸特征，但是这些支承件的调节通常需要护理人员的帮助。而且，这些刚性的、固定的装置可能引起呼吸困难和刺激软组织。

因此，目前的就座设计通常在用户的稳定性和功能独立性之间进行折衷。在轮椅就座评估和配件中，进行折衷以便找到用户的容忍性和功能性最大的姿势，它使得用户能够完成日常生活的活动(ADL)所需的用户运动，还提供足够的稳定性，以便适应虚弱或瘫痪的肌肉。不幸的是，由于这些支承装置对用户功能的干涉，很多轮椅用户选择不使用这些支承装置，从而使他们自身受到无支承就座的不利影响。

因此，骶骨/骨盆稳定装置将是一种显著的改进，该骶骨/骨盆稳定装置提供骨盆支承，同时使用户能够独立于护理人员简单地调节以便能进行运动，并防止腹部受到过大压力负载。类似地，胸部支承装置也将是一种显著的改进，该胸部支承装置提供胸部支承，同时使用户能够独立于护理人员简单地调节以便能进行运动，且不会引起呼吸困难或刺激软组织。

如前所述，全部时间使用轮椅的SCI个体容易受到长时间就座的负面结果，它不仅包括PU形成，而且由于长时间的脊髓负载而引起脊髓退化。另外，研究证明，当推过不平表面时，轮椅用户将受到不可接受程度的全身振动(WBV)。因为目前的就座系统不能在轮椅推过不平或崎岖地形时使背部支承件相对于座位垫运动，因此用户身体受到高度的WBV。因此，可以知道，改进设计的座位和背部支承件可以降低WBV。

发明内容

如前所述，提供了一种具有气动支承系统的轮椅。在一个实施例中，轮椅包括：支承单元，该支承单元支承用户身体的一部分；控制单元，该控制单元使得用户能够控制支承单元是充气还是放气；以及压缩机，该压缩机向支承单元提供加压空气，以便使支承单元充气。在一个更特殊实施例中，轮椅有阀，其中，当用户指示要使支承单元充气时，控制单元向阀发送信号，以便使阀运动至第一位置，从而使加压空气能够到达支承单元。支承单元可以以各种方式来实施，并可以是多个支承单元中的一个。在一个实施例中，支承单元支承用户身体的胸部部分。在另一实施例中，轮椅有：一个或多个胸部支承单元，所述胸部支承单元可以布置在用户身体的胸部部分的相对两侧；以及一个或多个骨盆支承单元，该骨盆支承单元可以位于用户骨盆的相对两侧。胸部支承单元和/或骨盆支承单元可以可枢轴转动地安装在轮椅的背部支承件上。

在一个实施例中，控制单元有：第一控制器，该第一控制器使得用户能够使胸部支承件充气和放气；以及第二控制器，该第二控制器使得用户能够使骨盆支承件充气和放气。在另一实施例中，支承单元是一组支承单元中的一个，该组是在轮椅上的多组支承单元中的一组，各组与压缩机气动连接，其中，控制单元包括与各组支承单元相关联的控制器，控制器发送信号，以便使得与该控制器相连的这组支承单元能够充气或放气。在另一实施例中，轮椅包括布置在支承单元上的压力传感器，该压力传感器发送压力数据，其中，当数据指示支承单元的压力超过预定极限时，压缩机停止向支承单元充气。

这里还介绍了用于轮椅的支承系统。根据本发明的一个实施例，支承系统包括布置在轮椅用户的相对侧的第一支承件和第二支承件。各支承件有气囊，且各气囊向用户提供支承。系统还包括：气动通路；空气压缩机，该空气压缩机通过气动通路而与气囊连接；阀，该阀沿气动通路布置，该阀有至少第一位置和第二位置，在该第一位置，它使加压空气能够从压缩机运送至气囊，而在该第二位置，它使空气能够从气囊中逸出。系统还包括控制单元，该控制单元响应用户的第一输入而向阀发送第一信号，以便使阀运动至第一位置而对气囊充气，并响应用户的第二输入而向阀发送第二信号，以便使阀运动至第二位置而使气囊放气。

在本发明的一个实施例中，气囊是多个气囊中的一个，阀是多个阀中的一个，且各阀与多个气囊中的一个相连。在该实施例中，控制单元包括多个控制器，各控制器与多个气囊中的一个相关联。各控制器设置成向阀发送信号，该阀作用于与该控制器相关联的气囊。

在本发明的另一实施例中，控制单元包括逻辑电路以及用于接收第一和第二输入的装置(例如按钮或开关)。逻辑电路设置成使得当用户向接收装置进行第一输入时，逻辑电路产生充气信号，而当用户向接收装置进行第二输入时，逻辑电路产生放气信号。逻辑电路可以包括：计数器，该计数器接收表示第一和第二输入的信号；一对与门，该对与门接收计数器的输出；以及一对中继器，该对中继器接收来自计数器的输出，并响应该输出而产生充气或放气信号。

在本发明的又一实施例中，支承系统包括：充气灯，当产生充气信号时该充气灯点亮；以及放气灯，当产生放气信号时该放气灯点亮。

这里还介绍了一种用于支承轮椅用户的方法。根据本发明的一个实施例，该方法包括接收来自用户的输入，该输入与轮椅上的支承单元相对应，且根据该输入而向阀发送信号，以便使阀置于第一位置。该方法还包括使加压空气通过气动通路而从压缩机通过阀传送给支承单元，并向支承单元充气，以便向用户身体的一部分提供支承。

在本发明的一个实施例中，输入是第一输入，信号是第一信号，该方法还包括以下步骤：括接收来自用户的第二输入；根据该第二输入而向阀发送第二信号，以便使阀置于第二位置；以及使空气能够通过气动通路通过阀而从支承件中逸出。

在又一实施例中，阀是第一阀，该方法还包括以下步骤：接收来自用户的第二输入，且根据该第二输入而向第二阀发送第二信号，以便使第二阀置于第一位置；以及使加压空气通过气动通路而从压缩机通过第二阀传送给第二支承单元。在该实施例中，该方法还包括向第二支承单元充气，以便向用户身体的第二部分提供支承。在另一实施例中，该方法包括点亮充气灯，以便向用户指示支承单元正在充气。在又一实施例中，该方法包括检测支承单元中的压力已超过预定量的情况，并响应该检测而使阀运动至另一位置，以便使空气能够从支承单元中逸出。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例构成的轮椅。

图2是根据本发明一个实施例的骨盆支承单元(没有显示它的外盖)。

图3是根据本发明一个实施例的胸部支承单元的一部分(没有显示它的外盖)。

图4A、4B和4C表示了本发明一个实施例的悬挂系统(所有支承件都没有显示它们的外盖)。

图5和6表示了图4A-4C的悬挂系统能够怎样用于不同轮椅结构(所有支承单元都没有显示它们的外盖)。

图7表示了可以用于本发明实施例中的电气动控制系统。

图8表示了可以用于本发明实施例中的逻辑电路。

具体实施方式

本发明总体涉及一种具有气动支承系统的轮椅。在本发明的各种实施例中，系统是用于轮椅就座的综合支承系统。非常有意义地，系统的用户既能够获得姿势稳定性，又能够保持功能独立性。本发明的一个实施例包括：两边后侧面骨盆支承单元、腰骶支承单元以及两边侧面胸部支承单元。后侧面骨盆支承单元形成稳定的骨盆中线方向，从而使上肢功能最大化。腰骶支承单元能够在前/后平面中校正骨盆倾斜。侧面胸部支承单元提供最大的躯干稳定性，而不会损害上肢的功能任务。与普通支承系统不同，这里所述的支承系统可由用户通过简单的控制装置来调节，该支承系统不仅能够根据用户的需要而对个体进行定制，而且能够使活动和移动的独立性最大化。

本发明的一个实施例包括悬挂系统，该悬挂系统设计成使WBV最小化，从而防止脊髓早期退化。

根据本发明的一个实施例，用户可以通过使支承单元中的气囊进行充气/放气而调节支承单元。气囊装入预定轮廓的壳体中。在本发明的一个实施例中，为了能够很容易地调节气囊支承件，提供了电气动控制装置，该电气动控制装置包括气动和电子子系统。气动子系统包括：空气压缩机，以便能够使气囊进行充气/放气；以及空气阀系统，用于引导气流。气动子系统能够调节各支承单元。它由用户通过电子子系统来控制，以便选择使两个侧面骨盆垫同时充气/放气、使两个侧面胸部垫同时充气/放气和/或使腰部支承件自身充气/放气。电子子系统包括压力传感器、接触传感器、控制逻辑电路和警告装置。

根据本发明的一个实施例，流向和离开气囊的空气流利用双向电磁机电阀来引导，该双向电磁机电阀由12V电信号来驱动。三个这样的阀用于骨盆支承件(两侧同时)、腰骶支承件和侧面胸部支承件(两侧同时)。尽管全部3个阀都与相同空气压缩机连接，但是它们各自通过与各阀相对应的信号而由电子子系统单独控制。根据它从电子子系统接收的信号，阀将打开两个通路中的一个，以便(a)使空气从泵流向气囊；或者(b)使空气从气囊流向泵。阀还可以完全堵塞两个通路的空气流。为了安全，人工阀可以安装成与双向阀并联，该人工阀能够在需要时直接使气囊放气。当用户通过开关或按钮控制气囊的充气/放气时，可以获得各种程度的侧面骨盆支承、腰部支承和侧面胸部支承。

在本发明的一个实施例中，单刀双掷(SPDT)电子开关用于控制各双向阀。开关的各双掷位置使得双向阀允许空气沿两个方向中的一个而流动，从而通过充气/放气来调节相关支承单元的空气压力，而开关的中间位置将阻止空气流过阀，以便保持合适的空气压力。在本发明的另一实施例中，具有中继器的逻辑电路将用于代替SPDT开关。这样的逻辑电路能够由用户通过单个按钮来控制。该单按钮操作特别有利于运动功能障碍的个体，因为SPDT开关对他们来说可能很难进行起动/停用，并可能容易发生无意地起动。

在本发明的一个相关实施例中，气囊的压力通过用于各支承单元的单个按钮来控制。因此，总共有三个按钮-一个用于胸部支承单元，一个用于骨盆支承单元，而一个用于腰骶支承单元。当用于一个支承单元或一对支承单元的按钮首次按压时，空气压缩机将使气囊充气。当再次按压按钮时，充气停止，且气囊的压力保持在稳定水平。当按钮再次按压时，气囊放气，直到再次按压按钮。在一个实施例中，支承系统有较小控制面板，该控制面板有三个各半英寸直径的按钮。为了容易识别，各按钮为不同颜色。由相应LED灯照亮的两个箭头(一个为向上形状，表示充气，另一个为向下形状，表示放气)用于告诉用户按压用于支承单元(或一对支承单元)的按钮将引起充气还是放气。

在一个实施例中，支承系统有用于各气囊(或一对气囊)的一对LED灯。一个灯是充气灯，另一个是放气灯。当气囊(或一对气囊)进行充气时，充气灯闪烁，表示进行充气。当充气完成时，充气灯保持点亮，表示气囊(或一对气囊)已充气。在充气过程中和当气囊已经充气时，放气灯保持关闭。当气囊(或一对气囊)进行放气时，充气灯关闭，且放气灯闪烁，以便指示进行放气。当放气完成时，放气灯仍然点亮，表示气囊(或一对气囊)已经放气。在放气过程中和当气囊放气时，充气灯保持关闭。

下面将参考图1介绍包括本发明的一个实施例的轮椅。总体以10标记的轮椅包括框架组件11、靠背12、座位14、第一驱动轮16、第二驱动轮18、第一枢轴转动轮17和第二枢轴转动轮19。第一和第二驱动轮16和18与框架组件11可旋转地连接，而第一和第二枢轴转动轮17和19可枢轴转动地与框架组件11连接。靠背12和座位与框架组件11连接，并相对于彼此定向成一定角度。通常，角度为大约90度，但是可以变化。

还参考图1，下面将更详细地介绍支承系统的一个实施例的部件。背部支承系统包括5个身体支承单元-第一骨盆支承单元20、第二骨盆支承单元22、腰骶支承单元24、第一胸部支承单元26和第二胸部支承单元28，它们都与靠背12连接。第一骨盆支承件20、第二骨盆支承件22、第一胸部支承件26、第二胸部支承件28安装在靠背12上，这样，它们能够向内(朝着用户)和向外(离开用户)枢轴转动。5个支承单元各自包括装入预成形壳体中的可充气气囊和背衬板，该壳体可以由RUBATEX制成。壳体形成的轮廓形状与身体体形配合，同时气囊充满壳体内部的空间，以便提供支承。各支承单元还装入软外盖内。各支承单元利用接合器件安装在靠背12上，所述接合器件能够上下、里外和倾斜调节。用户能够通过对用户友好的控制面板来控制全部这些气囊。第一和第二胸部支承件26和28的气囊不仅能够充气/放气，而且还能够运动，以防止在病人移动过程中发生干涉。也可以使用胸带，该胸带缠绕在第一和第二胸部支承件26和28上，并在前固定。胸带可以根据用户需要而使用。胸带可由用户在没有护理人员帮助的情况下操作，并使客户能够在不使用手指功能的情况下操作它。

下面再参考图1更详细地介绍本发明的一个实施例的腰骶支承单元24。腰骶支承单元24由ABS塑料背衬板(大约6英寸×大约12英寸×大约¹/₄英寸)制成，并包括类似尺寸的气囊，该气囊定向成朝着用户身体。腰骶支承单元24装在预成形的RUBATEX壳体中。Velcro条带25缝在壳体的后侧，该条带能够用于很容易地将腰骶支承单元24安装和调节至轮椅10的靠背12上的合适位置。

下面将参考图2和3更详细地介绍本发明的一个实施例的第一和第二骨盆支承单元20和22的结构。如图2中所示，各骨盆支承单元20和22包括大致三角形形状的泡沫塑料垫30、与垫30的侧部紧密接触的背衬板32以及布置在垫30中的气囊34。在一个实施方式中，背衬板32为硬ABS塑料板，尺寸为大约4英寸×大约4¹/₂英寸×大约¹/₄英寸；垫30为粘弹性泡沫塑料；且气囊34是可充气气囊，且放气时的尺寸为大约4英寸×大约8英寸×大约³/₈英寸。在该实施方式中，气囊34的尺寸大于背衬板32和垫30，从而使骨盆支承单元20和22有柔软的触感。而且，气囊34由天然橡胶制成。

再参考图2，在本发明的一个实施例中的各骨盆支承件还包括覆盖气囊34的泡沫塑料层36。在一个实施例中，泡沫塑料层36的厚度为大约¹/₄英寸。背衬板32、垫30、气囊34和泡沫塑料层36装入壳体38中，在一个实施例中，该壳体38是RUBATEX。背衬板32通过万向接头41而铰接在大致L形金属件40的一端上。万向接头41有锁定键43，该锁定键43能够使接头41锁定就位。万向接头41提供了可调节旋转范围，以便适应各用户的身体体形和所需程度的稳定性和活动性。在一个实施例中，万向接头41的旋转范围为50°。万向接头41的锁定键43使骨盆支承单元20和22保持在由用户或治疗专家设置的方位。大致L形件40的另一端通过可锁定的滑动机构而安装在安装轨道44和46之一上(见图4A)。

根据本发明的一个实施例，第一和第二胸部支承单元26和28使用与骨盆支承单元20和22相同的设计，如图2中所示。不过，第一和第二胸部支承单元26和28没有垫30，且有不同的背衬板32。下面将参考图3介绍本发明一个实施例的第一和第二胸部支承件(由第一胸部支承单元26来代表)的背衬板的两个视图。背衬板32a可弯曲，且在一个实施例中为大约7英寸×大约5英寸×大约¹/₂英寸的粘弹性泡沫塑料，有四个塑料板42，各塑料板42为大约5英寸×大约1¹/₂英寸×大约¹/₈英寸。塑料板42安装在粘弹性泡沫塑料的后侧并垂直对齐。这种可弯曲背衬板32a不仅为气囊34提供坚固基座，而且能够有所需的柔性以使轮椅用户移入和移出轮椅10(图1)。

下面参考图4A-4C介绍本发明的一个实施例中的支承系统的安装结构。两个安装轨道44和46安装在靠背12上并接近和大致平行于靠背12的侧边缘。在一个实施方式中，安装轨道44和46为大约2英寸×大约16英寸，并用作接合器件来将骨盆支承件20和22以及胸部支承件26和28安装在轮椅10的靠背12上(图1)。各安装轨道44和46有沿它的长度延伸的一对大致T形槽道。

各骨盆支承件20和22以及胸部支承件26和28有大致L形件40，该L形件40沿其一个部分与它们连接(例如如图2中所示)。L形件40的相邻部分以如下方式安装在安装轨道44和46之一上。螺栓47a穿过L形件的两个狭槽50中每一个延伸(每个狭槽50两个螺栓47a)。各螺栓47a的一端与滑动杆47c螺纹接合(图4C中所示)。杆47c布置在槽道45之一内，且尺寸设置成使它能够沿槽道45自由滑动。螺栓47c的另一端与螺母47b螺纹接合，从而将L形件(因此将骨盆支承件或胸部支承件)固定在安装轨道上，同时使支承件能够沿安装轨道上下滑动。因此，安装轨道44和46使得能够根据个人需要而将骨盆支承件20和22以及胸部支承件26和28调节至合适高度。而且，螺母47b能够松开，以便能够沿大致L形件40的两个狭槽50来里外调节支承件，且螺母能够重新拧紧，以便将支承件固定就位。

由2英寸宽的Velcro带制成的可选胸带可以安装在安装轨道44和46上。胸带可以用于缠绕胸部支承件26和28，并且可在前面固定。在胸带上的拇指环路帮助一些手指功能障碍的用户很方便地抓住端部。胸带帮助将用户上体固定在合适姿势。

下面将参考图4A-4C介绍本发明的一个实施例中的悬挂系统的安装。为了安装本实施例的系统，轮椅10的靠背12从轮椅框架组件11(图1)上拆下。如图4A所示，两个安装轨道44和46垂直安装在轮椅10靠背12的后侧，并靠近侧边缘。四个托架51(一侧两个)用于将靠背12重新安装在轮椅框架组件11的背部柱53上。因为各种轮椅型号的背部柱可以有不同设计，因此安装轨道的位置优选是选择为保证该靠背安装在它的原始轮椅上。以类似方式安装大致L形件40，四个托架51通过螺栓47a、螺母47b和滑杆47c而安装在两个安装轨道44和46上，该滑杆47c沿槽道45垂直滑动。一组杆49固定在各轨道44和46上，以便限制托架51可沿槽道45上下滑动的长度。两个不锈钢压缩弹簧60和62(一个在顶部，另一个在底部)使得各固定杆49与螺栓47a连接。这样，各托架51能够沿轨道在由固定杆49限定的范围内垂直滑动，且弹簧60和62用作振动吸收器。因此，当安装在轮椅背部柱上时，整个靠背12由16个弹簧悬挂。

这里所述的悬挂系统的各种实施例可以用于不同类型的轮椅就座结构，图5和6中表示了其中的两个。

下面将参考图7介绍电气动控制系统，该电气动控制系统可以与本发明实施例结合使用。总体以100标记的系统包括空气压缩机102、阀歧管104、第一逻辑电路106、第二逻辑电路108、第三逻辑电路110、第一和第二胸部气囊112和114、第一和第二骨盆气囊116和118以及腰骶气囊120。第一和第二胸部气囊112和114布置在各第一和第二胸部支承件(图1)中，第一和第二骨盆气囊116和118布置在各第一和第二骨盆支承件20和22中，而腰骶气囊120布置在腰骶支承件24中。系统100还包括第一、第二和第三充气灯134、136和138以及第一、第二和第三放气灯140、142和144。系统100还包括与第一逻辑电路106电连接的胸部用户控制器107、与第二逻辑电路108电连接的骨盆用户控制器109以及与第三逻辑电路110连接的腰骶用户控制器111。各用户控制器107、109、111可以以各种方式实施，包括作为开关和作为按钮。

还参考图7，阀歧管104包括用于胸部气囊112和114的双向阀122、用于骨盆气囊116和118的双向阀126以及用于腰骶气囊120的双向阀130。第一充气灯134与第一逻辑电路106和用于胸部气囊的双向阀122电连接。第二充气灯136与第二逻辑电路108和用于骨盆气囊的双向阀126电连接。第三充气灯138与第三逻辑电路110和用于腰骶气囊的双向阀130电连接。第一放气灯140与第一逻辑电路106和用于胸部气囊的双向阀122电连接。第二放气灯142与第二逻辑电路108和用于骨盆气囊的双向阀126电连接。第三放气灯144与第三逻辑电路110和用于腰骶气囊的双向阀130电连接。

还参考图7，压缩机102与阀歧管104的各双向阀122、126和130气动连接。压缩机102向阀提供正空气压，以便使气囊充气，并用作阀的气压泄槽，以便使气囊放气。用于胸部气囊的阀122与胸部气囊气动连接，这样，当它打开至第一位置时，空气从压缩机102压入第一和第二胸部气囊112和114中，而当它打开至第二位置时，空气能够从第一和第二胸部气囊112和114逸出。

类似地，骨盆气囊的阀126与骨盆气囊气动连接，这样，当它打开至第一位置时，空气从压缩机102压入第一和第二骨盆气囊116和118中，而当它打开至第二位置时，空气能够从第一和第二骨盆气囊116和118逸出。

最后，腰骶气囊的阀130与腰骶气囊120气动连接，这样，当它打开至第一位置时，空气从压缩机102压入腰骶气囊120中，而当它打开至第二位置时，空气能够从腰骶气囊120逸出。

下面将参考图8更详细地介绍逻辑电路106、108和110之一的一个实施例。在该实施例中，逻辑电路包括计数器159、第一与门152、第二与门154、第一或门162、第二或门164、第一中继器156和第二中继器158，它们如图所示彼此电连接。为了操作逻辑电路，用户按压按钮，这产生单个输入信号。计数器159将按钮按压信号分配至四个信道。信道0与第一中继器156连接，该第一中继器156使得12V信号经过一个阀，以便使该阀运动至第一位置(以便使气囊充气)，且该信道0与第一与门152连接。信道1和第一与门152的输出与第一或门162连接，该第一或门162再与充气灯连接。信道2与第二中继器158连接，该第二中继器158使得12V信号经过一个阀，以便使该阀运动至第二位置(以便使它的气囊放气)，且该信道2与第二与门连接。信道3和第二与门154的输出与第二或门164连接，该第二或门164再与放气灯连接。逻辑电路设置成使得当按钮由用户按压时只产生充气/放气信号。当释放按钮时将禁止充气/放气信号。

在本发明的一个实施例中，支承系统包括压力传感器系统。压力传感器系统防止气囊过度充气和防止在支承单元和用户身体之间过多接触。参考图7，压力传感器系统包括一个或多个压力传感器，所述压力传感器与邻近各气囊的空气压缩机气路连接，所述压力传感器提供各气囊的压力读数，从而保证精确、连续的气囊压力监测。用于各气囊或一对气囊的这种传感器在图7中以参考标号160a、160b和160c表示。压力传感器系统还包括在各支承单元上的至少一个接触传感器。如图7所示，有用于胸部支承单元的接触传感器162和164、用于骨盆支承单元的接触传感器166和168以及用于腰骶支承单元的接触传感器170。尽管接触传感器162、164、166、168和170表示为直接安装在图7的气囊中，但是应当知道，传感器可以安装在支承单元的外壳体上，而气囊位于外壳体中。在一个实施例中，尺寸为1¹/₂″×1¹/₂″的一个力敏电阻(FSR)压力传感器安装在各支承单元的用户侧。当这些传感器的读数超过预定界限值给定时间时，将起动声音和视觉警告信号。延迟警告时间可以预先设置和进行调节。

因此，已经介绍了用于轮椅的新颖和有利的气动支承系统。但是应当知道，在发明的上下文中(特别是在下面的权利要求中)使用的冠词“一”、“该”和“所述”应当覆盖单数和复数，除非另外说明。这里所述的所有方法都可以以任意合适顺序进行，除非另外说明。这里使用的任何和所有实例或示例语言都只是为了更好地介绍本发明，而不是对本发明范围的限定，除非另外要求。说明书中的任何语言都不应被看作表示未要求保护的元件对于本发明的实施是必需的。

这里介绍了本发明的优选实施例，包括发明人已知的、用于实现本发明的最佳方式。应当知道，所示实施例只是实例，而不是对本发明范围的限制。

Claims (20)

1.一种轮椅，包括：

支承单元，该支承单元支承轮椅用户身体的一部分；

控制单元，该控制单元使得用户能够控制支承单元是充气还是放气；以及

压缩机，该压缩机向支承单元提供加压空气，以便使支承单元充气。

2.根据权利要求1所述的轮椅，还包括：阀，其中，当用户指示要使支承单元充气时，控制单元向阀发送信号，以便使阀运动至第一位置，从而使加压空气能够到达支承单元。

3.根据权利要求1所述的轮椅，其中：支承单元支承用户身体的胸部部分。

4.根据权利要求1所述的轮椅，其中：支承单元是多个支承单元中的一个，该多个支承单元包括胸部支承单元和骨盆支承单元。

5.根据权利要求1所述的轮椅，其中：支承单元是多个支承单元中的一个，该多个支承单元包括布置在用户身体胸部的相对侧的第一胸部支承单元和第二胸部支承单元，该多个支承单元还包括布置在用户身体骨盆的相对侧的第一骨盆支承单元和第二骨盆支承单元。

6.根据权利要求5所述的轮椅，还包括：背部支承件，胸部支承单元和骨盆支承单元可枢转地与背部支承件连接。

7.根据权利要求5所述的轮椅，其中，控制单元包括：第一控制器，该第一控制器使得用户能够使胸部支承件充气和放气；以及第二控制器，该第二控制器使得用户能够使骨盆支承件充气和放气。

8.根据权利要求1所述的轮椅，其中：支承单元是一组支承单元中的一个，该组是在轮椅上的多组支承单元中的一组，各组与压缩机气动连接，其中，控制单元包括与各组支承单元相连的控制器，控制器发送信号，以便使得与该控制器相关联的这组支承单元能够充气或放气。

9.根据权利要求1所述的轮椅，还包括：布置在支承单元上的压力传感器，该压力传感器发送压力数据，其中，当数据指示支承单元的压力已超过预定极限时，压缩机停止向支承单元充气。

10.一种用于轮椅的支承系统，该支承系统包括：

布置在轮椅用户的相对侧的第一支承件和第二支承件，各支承件有气囊，且各气囊向用户提供支承；

气动通路；

空气压缩机，该空气压缩机通过气动通路而与气囊连接；

阀，该阀沿气动通路布置，该阀有至少第一位置和第二位置，在该第一位置，它使加压空气能够从压缩机运送至气囊，而在该第二位置，它使空气能够从气囊中逸出；以及

控制单元，该控制单元响应用户的第一输入而向阀发送第一信号，以便使阀运动至第一位置而对气囊充气，并响应用户的第二输入而向阀发送第二信号，以便使阀运动至第二位置而使气囊放气。

11.根据权利要求10所述的系统，其中：气囊是多个气囊中的一个，阀是多个阀中的一个，且各阀与多个气囊中的一个相连，控制单元包括多个控制器，各控制器与多个气囊中的一个相关联，且各控制器设置成向与气囊相连的阀发送信号。

12.根据权利要求10所述的系统，其中：控制单元包括逻辑电路以及用于接收第一和第二输入的装置，逻辑电路设置成使得当用户向接收装置进行第一输入时，逻辑电路产生充气信号，而当用户向接收装置进行第二输入时，逻辑电路产生放气信号。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，逻辑电路包括：计数器，该计数器接收表示第一和第二输入的信号；一对与门，该对与门接收计数器的输出；以及第一和第二中继器，该第一和第二中继器接收来自计数器的输出，并响应该输出而产生充气或放气信号。

14.根据权利要求12所述的系统，还包括：充气灯，当产生充气信号时该充气灯点亮；以及放气灯，当产生放气信号时该放气灯点亮。

15.根据权利要求12所述的系统，其中：接收装置从包括开关和按钮的组中选择。

16.一种用于支承轮椅用户的方法，该方法包括：

接收来自用户的输入，该输入与轮椅上的支承单元相对应；

根据该输入而向阀发送信号，以便使阀置于第一位置；

使加压空气通过气动通路而从压缩机通过阀传送给支承单元；以及

向支承单元充气，以便向用户身体的一部分提供支承。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：输入是第一输入，信号是第一信号，该方法还包括：

接收来自用户的第二输入；

根据该第二输入而向阀发送第二信号，以便使阀置于第二位置；以及

使空气能够通过气动通路通过阀而从支承件中逸出。

18.根据权利要求16所述的方法，其中：输入是第一输入，信号是第一信号，阀是第一阀，支承单元是第一支承单元，部分是第一部分，该方法还包括：

接收来自用户的第二输入；

根据该第二输入而向第二阀发送第二信号，以便使第二阀置于第一位置；

使加压空气通过气动通路而从压缩机通过第二阀传送给第二支承单元；以及

向第二支承单元充气，以便向用户身体的第二部分提供支承。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括：点亮充气灯，以便向用户指示支承单元正在充气。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括：检测支承单元中的压力已超过预定量的情况，并响应该检测而使阀运动至另一位置，以便使空气能够从支承单元中逸出。

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