JP5745506B2 - 差動空気圧システム - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/178,901号(名称「DIFFERENTIAL AIR PRESSURE SYSTEMS」、2009年5月15日出願)の優先権を主張し、この出願の全体は、全体として本明細書に参照により援用される。
本発明は、概して、差動空気圧システムおよびそのようなシステムの使用方法に関する。
ヒトの体にかかる重力に対抗する方法が、治療用途ならびに物理的訓練のために考案されている。重力の影響に対抗するための方法の1つは、身体用の装着帯を使用して、人を懸架し、地面の衝撃力を低減することである。しかしながら、装着帯システムは、不快感につながり、時として、損傷を誘発する場合さえある圧力点を生じさせ得る。重力に対抗するための別のアプローチは、水をベースとしたシステムの中にユーザの身体の位置を浸漬させ、水偏移重力によって浮力を提供させることである。しかしながら、そのような水をベースとしたシステムによって提供される上方支持力は、ユーザの身体に不均衡に分布し、水表面からのユーザの身体の深度に伴って変動する。さらに、水の粘性抵抗は、ユーザの筋肉活動パターンを実質的に改変させ得る。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
差動空気圧システムであって、該システムは、
密閉インターフェースを有する陽圧チャンバであって、該密閉インターフェースは、ユーザの身体の一部を受容し、および該ユーザの身体とチャンバとの間に密閉を形成するように構成される、陽圧チャンバと、
該密閉インターフェースに隣接して該チャンバに取着される高さ調節アセンブリと、
該高さ調節アセンブリに取着される制御パネルと
を備える、システム。
(項目2)
前記陽圧チャンバは、少なくとも1つの透明パネルを備える、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記陽圧チャンバは、複数の透明パネルを備える、項目2に記載のシステム。
(項目4)
前記陽圧チャンバは、耐滑動パネルを備える、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記耐滑動パネルは、前記密閉インターフェースに隣接している、項目4に記載のシステム。
(項目6)
前記高さ調節アセンブリは、水平方向に作動される係止機構を備える、項目2に記載のシステム。
(項目7)
前記高さ調節アセンブリは、2つの対応する調節支柱内に位置する2つの可動端を備える、項目2に記載のシステム。
(項目8)
各可動端は、少なくとも2つのローラを備える、項目7に記載のシステム。
(項目9)
第2のローラに対して直角に配向される第1のローラをさらに備える、項目8に記載のシステム。
(項目10)
各可動端は、少なくとも1つの可動制動パッドを備える、項目8に記載のシステム。
(項目11)
少なくとも1つの可動制動パッドは、前記高さ調節アセンブリを傾動させることによって作動され得る、項目10に記載のシステム。
(項目12)
前記高さ調節機構は、前記可動アセンブリの重量を少なくとも部分的に相殺するように構成される平衡システムをさらに備える、項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記平衡システムは、少なくとも1つの調節支柱に位置する重量を備える、項目12に記載のシステム。
(項目14)
密閉機構を使用して前記チャンバに取着される土台をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目15)
前記密閉機構は、チャンバ内の圧力の上昇によって前記土台への密閉を増加させるように構成される、項目14に記載のシステム。
(項目16)
前記密閉機構は、発泡体部材をさらに備える、項目14に記載のシステム。
(項目17)
前記ユーザ密閉部の現在の位置を係止するように構成されるピンラッチ係止機構をさらに備える、項目2に記載のシステム。
(項目18)
差動空気圧システムであって、
圧力チャンバと、
垂直方向に調節可能な片持ち梁フレームであって、該片持ち梁フレームは、第1の可動構成および第2の係止構成を有し、該第2の係止構成は、該圧力チャンバによって作動される、片持ち梁フレームと
を備える、システム。
(項目19)
差動空気圧システムを調節する方法であって、
平衡高さ調節アセンブリを使用して、制御パネルと圧力チャンバとを同時に上昇させることを含む、方法。
(項目20)
前記高さ調節アセンブリの片持ち梁制動機構を傾動させることにより、該制動機構を係脱することをさらに含む、項目19に記載の取扱の方法。
(項目21)
差動空気圧システムを使用する方法であって、該方法は、
四肢に印加される圧力を上昇させることであって、該四肢は、土台に密閉可能に取着された圧力チャンバ内に位置する、ことと、
該四肢に印加された圧力の上昇に対応して、該圧力チャンバと該土台との密閉を増加させることと
を含む、方法。
差動空気圧(DAP)システムは、空気圧における変化を利用して、訓練およびリハビリシステムならびにプログラムのための正または負の重量支持を提供する。DAPシステムの種々の実施例は、2006年9月28日出願の国際特許出願第PCT/US2006/038591号「Systems,Methods and Apparatus for Applying Air Pressure on A Portion of the Body of An Individual」、2008年10月15日出願の国際特許出願第PCT/US2008/011807号「Systems, Methods and Apparatus for Calibrating Differential Air Pressure Devices」、および2008年10月15日出願の国際特許出願第PCT/US2008/011832号「Systems,Methods and Apparatus for Differential Air Pressure Devices」に説明されており、それらはすべて、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
図2Aおよび2Bは、拡張状態における圧力チャンバ310を伴うDAPシステム300を図式的に例示する。チャンバ310は、使用時、略平面の構成を有する表面を伴って示されるが、表面の全部ではないにしても、少なくとも一部は、膨張または加圧されると、外側に膨隆してもよい。チャンバ310は、加圧および/または減圧、あるいは別様に重畳されるときの特定の形状または輪郭を伴って構成されてもよい。ある形状または輪郭は、チャンバ310内側の動作および/またはチャンバ310外側の動作を含む、特定の移動または動作に適応するために有用であり得る。ある形状または輪郭はまた、重畳状態における封入体の形状を制御し、そうでなければ、躓きの危険をもたらすであろう弛緩した布地を最小にする際に有用であり得る。図2Aでは、例えば、チャンバ310は、その幅に対して、より大きな長さを有する。チャンバの長さと幅との比率は、約1.5:1乃至約5:1以上、いくつかの実施例では、約2:1乃至約4:1、他の実施例では、約2.5:1乃至約3.5:1の範囲内であってもよい。伸長部の長さは、トレッドミルの使用を可能にし、および/またはいくつかの訓練法と関連付けられた身体移動に適応し得る。例えば、伸長チャンバ長は、走行または他の形態の歩行と関連付けられる、前方への脚の伸展および/または後方への脚の蹴上のための空間増大を提供し得る。他の変形例では、チャンバは、長さより大きい幅を有してもよく、長さと幅との比率は、上述の範囲の反対であってもよく、形状または専有面積は、長方形と異なってもよく、例えば、四角形、円形、楕円形、涙滴形、または多角形専有面積を含むが、これに限定されなくてもよい。図5を参照すると、チャンバ310はまた、チャンバ310の他の区域と異なる幅を有するチャンバ310の1つ以上の区域を伴う可変幅を有してもよい。例えば、チャンバ310は、チャンバ310の上側前方幅362および/または上側後方幅と比較して、減少した上側中心幅360を備えてもよい。また、上側前方幅と上側後方幅とは、類似であってもよい一方、中心上側幅に対するその比率は、約5:3である。他の実施例では、比率は、約1:2乃至約4:1以上、いくつかの実施例では、約1:1乃至約3:1、他の実施例では、約5:4乃至約2:1の範囲内であってもよい。前方、中心、および/または後方領域の上側幅はまた、同一または異なる領域の下側幅366、368、370より小さいあるいは大きくてもよい。上側幅と下側幅の比率は、約1:4乃至約4:1、時として、約1:2乃至約1:2、他の場合には、約2:3乃至約1:1の範囲内であってもよい。未使用空間内に付加的構成要素を載置する際、体積上の効率性を可能にするために、たるみが輪郭付けられてもよい。例えば、図11Bに例示されるように、チャンバ1118の正面区域1116は、下方および外側に持ってこられ、例えば、正面区域116の上向きに送風機1110、弁1112、および電子機器114を載置する余地を可能にしてもよい。チャンバの輪郭および/または縫目は、布地応力を低減させるために、角に十分な半径を使用して、円唇化または湾曲させられてもよく、あるいは応力が高い場所に補強パッチを組み込んでもよい。
図2Aに戻って参照すると、チャンバ310とユーザとの間の密閉を改善および/または維持するために、ユーザ密閉部350は、密閉フレーム341によって支持されてもよい。密閉フレーム341は、ユーザ密閉部350を中心としてチャンバ310に(または、ユーザ密閉部350に直接)取着し、空気漏出をもたらし得るねじりおよび/または変形を防止するように構成されてもよい。図2Aに描写される実施例では、密閉フレーム341は、ユーザ密閉部350上方に取着するループまたは閉鎖構造を備える。他の実施例では、密閉フレームは、開放構成または着脱可能区画を有する閉鎖構成を備えてもよい。密閉フレーム341は、水平平面にある配向(または、少なくとも、密閉フレーム341の側方347および後方349区域)を伴って構成されてもよいが、他の実施例では、密閉フレームは、角度が付いた平面に配向されるか、または非平面構成を有してもよい。密閉フレーム341はまた、高さ調節可能であって、身長の低い患者によるシステムの使用を含む、特定の身体レベルまたは身体領域において、ユーザ密閉部350の使用を容易にし得るだけではなく、チャンバの垂直変位を防止するための制限または停止構造を提供してもよい。密閉フレームのための高さ調節機構の種々の実施例は、国際特許出願第PCT/US2008/011832号に説明されており、参照することによって、上述に組み込まれる。図2Aでは、密閉フレーム341は、高さ調節バー352に取着され、次に、2つの調節側面支柱354によって、移動可能に支持される。他の変形例では、密閉フレームは、調節支柱と直接接合してもよく、高さ調節バーは使用されない。高さ調節バー352および/または調節支柱354に対する密閉フレームの構成ならびに配向は、可変であってもよい。図2Aに描写される特定の実施例では、高さ調節バー352および高さ調節支柱354は、密閉フレームに対して前方にある。また、前方密閉フレーム支材356は、側方密閉フレーム支材358に対して、内側に配向される。密閉フレーム341と高さ調節バー352との間の内側および前方取着は、走行または他の活動の際、手の揺動による損傷の危険または歩行改変を低減させ得る。さらに、密閉フレーム341はまた、前方密閉フレーム支材356が、前方から後方方向に、下り坂配向を有するように、高さ調節バー352に対して、下側関係を有してもよい。この下り坂配向は、ユーザ密閉部350に対して前方および上側に、チャンバ310内にいくつかの付加的空間を提供し、大股歩行を伴うもの(例えば、疾走またはある大股歩行異常)を含む、いくつかの活動の際の干渉を低減させ得る。しかしながら、他の変形例では、密閉フレームは、概して、高さ調節バーに対して、同一垂直位置以上を有してもよく、より側方に、または側方密閉フレーム支材と略同一の平面で、高さ調節バーに取着されてもよい。例えば、図13は、概して、単一平面にある、密閉フレーム1154に取着される、高さ調節バー1152を備える、高さ調節アセンブリ1150の変形例を描写する。密閉フレーム1154は、バー1152の下方部分に沿って、高さ調節バー1152に取着され、高さ調節バー1152の使用を可能にし、ユーザ密閉部(図示せず)の取着を前方に支持する。密閉フレーム1154は、U−形状構成を備えるが、他の実施例では、密閉フレームは、Q−形状または任意の他の形状であってもよい。本特定の変形例では、コンソールフレーム1156は、調節バー1152に直接ではなく、密閉フレーム1154に取着されるが、他の変形例では、コンソールフレーム1156に直接取着されてもよい。1つ以上の支持構造1158が、密閉部またはコンソールフレーム1154および1156を支持するために提供されてもよい。ここでは、支持構造1158は、密閉部とコンソールフレーム1154との間にある角度で位置し、力を再分配するよう作用するが、調節アセンブリ1150の把持および移動を促進するための1つ以上の切り欠き1160を備えてもよい。
DAPシステムはまた、高さ調節機構の位置を調節および/または係止するように構成され得る、係止機構を備えてもよい。いくつかの実施形態では、係止機構は、システムを使用している間、ユーザにとってアクセス可能な制御インターフェースをさらに備える。制御インターフェースは、アクチュエータ(例えば、ボタン、レバー、ノブ、またはスイッチ等)を備えてもよい。他の実施形態では、制御インターフェースは、ユーザが、システムの他のパラメータ(例えば、チャンバ内側の圧力レベル、運動機械のパラメータ等。)を制御および調節し得る、制御パネルに統合されてもよい。
上述のように、ユーザ密閉部および可動アセンブリの高さは、同時に調節されてもよい。本特徴を実装するための方法の1つは、ユーザ密閉部の高さが、可動アセンブリの垂直移動によって調節され得るように、DAPシステムのチャンバの一部を可動アセンブリの一部に取着することである。そのような設計は、ユーザに、単一ステップにおいて、制御パネルおよびユーザ密閉部の高さを調節させることによって、高さ調節動作を単純化させ得る。さらに、圧力チャンバとフレームとの間の相対動作を制限することは、ユーザの身体に対して、ユーザ密閉部を安定化させ、次に、ユーザとチャンバとの間の密閉を維持するのに有用となり得る。フレーム880は、種々の方法において、チャンバに取着されてもよい。一実施例として、フレーム880の近位部分882は、1つ以上の布地ループで全体的または部分的に被覆され、例えば、接着剤あるいはVELCROTM式の締結具および/またはジッパによって、ユーザ密閉部の周囲にチャンバ材料をさらに取着させてもよい。他の実施形態では、上部チャンバ区域は、フレーム880が金属から成る場合、フレーム880を誘引し得る、1つ以上の磁石を備えてもよい。
フレームアセンブリは、DAPシステムの他の構造を支持および/または安定化させるための種々の構造を備える。例えば、フレームアセンブリは、膨張チャンバに取着する土台または基部、ならびに膨張チャンバの形状を制限するバー、留具、またはレールを備えてもよい。フレームアセンブリはまた、種々のフレーム構造を使用する高さ調節機構を安定化させ、使用の際、DAPシステムまたはユーザによって、あるいはそれらに作用することによって発生させられる振動を緩和し、もしくは他の応力を安定化させるために使用されてもよい。図2Aから2Cに描写される実施例では、DAPシステム300は、基部321と、側面手すり322と、正面水平バー323と、正面垂直バー324とを伴うフレームアセンブリ320を備える。フレームアセンブリ330のいくつかの部分はまた、チャンバを所定の形状に維持または制限してもよい。例えば、チャンバ310が膨張させられると、システム300の正面端部におけるチャンバ310の拡張は、側面バー325、L−形状バー326、および正面留具324の正面バー327によって制限される。チャンバ310の側方拡張は、後面手すり322によって制限されてもよい。後面手すり322は、運動の際、および/または一時的に、ユーザの身体平衡を崩れさせ得るチャンバ310内の圧力変化の場合に、ユーザに支持を提供してもよい。いくつかの実施形態では、圧力源は、2つのL−形状バー326上に載置されるか、またはそこに搭載されてもよい。一実施例では、圧力源は、送風機であってもよい。圧力源は、同様に、他の場所に載置されてもよい。例えば、圧力源によって生じ得る振動を低減させるために、DAPSに隣接して、地面に載置されてもよい。
本明細書では、ユーザが、努力せずに、かつ容易に、ユーザ密閉部の高さを調節可能である高さ調節機構を具備する、DAPシステムの種々の実施形態について説明される。さらに、DAPシステムはまた、シームレスに高さ調節機構と併用されるように構成される、係止機構を備える。いくつかの実施形態では、ユーザは、片手で、調節ステップおよび係止ステップを完了可能であってもよい。一実施形態におけるように、ユーザが、図3Aに例示されるように、DAPシステムを使用するセッションを終了後、ユーザは、最初に、運動機械を停止し、次いで、プロセッサに圧力チャンバ内の上昇圧力レベルの加圧または維持を停止するように命令してもよい。これは、ユーザインターフェースシステム(例えば、制御パネル)を通して行なうことが可能である。ユーザは、ユーザの身体からユーザ密閉部を解放し、次いで、ラッチボールをその解除位置に回転させること(例えば、本具体的実施形態では、反時計回り回転)によって、可動アセンブリを解除してもよい。平衡システムの使用のため、本実施形態では、可動アセンブリの降下は、ユーザに、多大な力を印加することを要求しない。その結果、ユーザは、可動アセンブリを降下させるために、手を使用してラッチボールを操作し、コンソールフレームを押下してもよい。可動アセンブリの降下は、上チャンバ区域を押圧し、したがって、チャンバを収縮させる。上述のように、多重折畳み線を有するチャンバは、所定の態様で収縮し、ユーザがチャンバから容易に降りることを促進し得る。チャンバが完全に収縮されると、ユーザは、チャンバから降り得る。その重力によって偏向された可動アセンブリは、折り畳まれたチャンバの上部に留まり得る。
Claims (21)
- 差動空気圧システムであって、該システムは、
密閉インターフェースを有する陽圧チャンバであって、該密閉インターフェースは、ユーザの身体の一部を受容し、および該ユーザの身体と該チャンバとの間に密閉を形成するように構成される、陽圧チャンバと、
該密閉インターフェースに隣接して該チャンバに取着される平衡がとられた高さ調節アセンブリと、
該平衡がとられた高さ調節アセンブリに取着される制御パネルと
を備える、システム。 - 前記陽圧チャンバは、少なくとも1つの透明パネルを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記陽圧チャンバは、複数の透明パネルを備える、請求項2に記載のシステム。
- 差動空気圧システムであって、該システムは、
密閉インターフェースを有する陽圧チャンバであって、該密閉インターフェースは、ユーザの身体の一部を受容し、および該ユーザの身体と該チャンバとの間に密閉を形成するように構成される、陽圧チャンバと、
該密閉インターフェースに隣接して該チャンバに取着される高さ調節アセンブリと、
該高さ調節アセンブリに取着される制御パネルと
を備え、
該陽圧チャンバは、耐滑動パネルを備える、システム。 - 前記耐滑動パネルは、前記密閉インターフェースに隣接している、請求項4に記載のシステム。
- 差動空気圧システムであって、該システムは、
密閉インターフェースを有する陽圧チャンバであって、該密閉インターフェースは、ユーザの身体の一部を受容し、および該ユーザの身体と該チャンバとの間に密閉を形成するように構成される、陽圧チャンバと、
該密閉インターフェースに隣接して該チャンバに取着される高さ調節アセンブリと、
該高さ調節アセンブリに取着される制御パネルと
を備え、
該陽圧チャンバは、少なくとも1つの透明パネルを備え、
該高さ調節アセンブリは、水平方向に作動される係止機構を備える、システム。 - 差動空気圧システムであって、該システムは、
密閉インターフェースを有する陽圧チャンバであって、該密閉インターフェースは、ユーザの身体の一部を受容し、および該ユーザの身体と該チャンバとの間に密閉を形成するように構成される、陽圧チャンバと、
該密閉インターフェースに隣接して該チャンバに取着される高さ調節アセンブリと、
該高さ調節アセンブリに取着される制御パネルと
を備え、
該陽圧チャンバは、少なくとも1つの透明パネルを備え、
該高さ調節アセンブリは、2つの対応する調節支柱内に位置する2つの可動端を備える、システム。 - 各可動端は、少なくとも2つのローラを備える、請求項7に記載のシステム。
- 第2のローラに対して直角に配向される第1のローラをさらに備える、請求項8に記載のシステム。
- 各可動端は、少なくとも1つの可動制動パッドを備える、請求項8に記載のシステム。
- 少なくとも1つの可動制動パッドは、前記高さ調節アセンブリを傾動させることによって作動され得る、請求項10に記載のシステム。
- 前記高さ調節機構は、前記可動アセンブリの重量を少なくとも部分的に相殺するように構成される平衡システムをさらに備える、請求項11に記載のシステム。
- 前記平衡システムは、少なくとも1つの調節支柱に位置する重量を備える、請求項12に記載のシステム。
- 差動空気圧システムであって、該システムは、
密閉インターフェースを有する陽圧チャンバであって、該密閉インターフェースは、ユーザの身体の一部を受容し、および該ユーザの身体と該チャンバとの間に密閉を形成するように構成される、陽圧チャンバと、
該密閉インターフェースに隣接して該チャンバに取着される高さ調節アセンブリと、
該高さ調節アセンブリに取着される制御パネルと
を備え、
該システムは、
密閉機構を使用して該チャンバに取着される土台をさらに備える、システム。 - 前記密閉機構は、チャンバ内の圧力の上昇によって前記土台への密閉を増加させるように構成される、請求項14に記載のシステム。
- 密閉可能機構は、発泡体部材をさらに備える、請求項14に記載のシステム。
- 差動空気圧システムであって、該システムは、
密閉インターフェースを有する陽圧チャンバであって、該密閉インターフェースは、ユーザの身体の一部を受容し、および該ユーザの身体と該チャンバとの間に密閉を形成するように構成される、陽圧チャンバと、
該密閉インターフェースに隣接して該チャンバに取着される高さ調節アセンブリと、
該高さ調節アセンブリに取着される制御パネルと
を備え、
該陽圧チャンバは、少なくとも1つの透明パネルを備え、
該システムは、
該ユーザの密閉部の現在の位置を係止するように構成されるピンラッチ係止機構をさらに備える、システム。 - 差動空気圧システムであって、
圧力チャンバと、
垂直方向に調節可能な片持ち梁フレームであって、該片持ち梁フレームは、第1の可動構成および第2の係止構成を有し、該第2の係止構成は、該圧力チャンバによって作動される、片持ち梁フレームと
を備える、システム。 - 差動空気圧システムを調節する方法であって、
平衡がとられた高さ調節アセンブリを使用して、制御パネルと圧力チャンバとを同時に上昇させることを含む、方法。 - 前記高さ調節アセンブリの片持ち梁制動機構を傾動させることにより、該制動機構を係脱することをさらに含む、請求項19に記載の取扱の方法。
- 差動空気圧システムを使用する方法であって、該方法は、
四肢に印加される圧力を上昇させることであって、該四肢は、土台に密閉可能に取着された圧力チャンバ内に位置する、ことと、
該四肢に印加された圧力の上昇に対応して、該圧力チャンバと該土台との密閉を増加させることと
を含む、方法。
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