KR100322248B1 - 의자용척추지지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 앉은 자세에 있을 때 원하는 척골 자세를 세우기 위해 천골 및 골반을 배치하여 이 천골에 일정한 방향을 가지는 그리고 집중된 힘을 제공하기 위한 척골 지지 장치(10)에 관한 것이다. 이 장치(10)는 이용자의 천골의 후방 부분의 2배 크기에 거의 일치하는 이용자의 등을 가로지른 폭에 및 천골에 있는 분리가능한 힘을 천골 기초선으로부터 아래로 바닥 시트 표면으로 제공하여 편안한 자세를 유지하도록 하는 것이다.

Description

의자용 척추 지지 시스템
이론적으로나 실제적으로, 요통(back pain)은 사회에서 널리 알려져 있을 뿐만 아니라 많은 연구와 특허 활동의 한 영역이기도 하다. 요통은 많은 사람들이 근로시 또는 가정에서 그리고 집과 회사 사이를 오가는 동안 경험하는 것이다. 요통에는 많은 원인이 있지만 치료책은 거의 없다. 치료책이 적은 것이 노력 부족 때문만은 아니다. 오히려 허리 지지물 또는 지지 시스템에 대한 다양한 특허가 많이 있다.
예를 들어, 상기 특허들은 일반적으로, 의자 개발품, 천골 또는 허리 천골 지지대(bracc), 고정 쿠션 또는 지지물, 또는 팽창성 기구에 관한 것들을 포함하는 그룹들로 분류될 수 있다.
의자 개발 영역은 붙박이형 지지물, 부가형 지지물, 정형 외과 의자, 등받이, 및 사무실 의자 설계물들로 세분될 수 있다.
이들 선행 기술의 요약 검토 전에, 비병원균성 요통이 통상 신경-근육-골격 시스템에서의 압박에 따른 응력의 존재로부터 따르고 해부학적 구조물에 나쁜 영향을 준다는 것을 알아야 한다. 종종, 응력 또는 압력은 척수 내에서 내부적으로 발생된다. 어느 경우에도, 응력은 부적절하게 가해진 압력으로 인하여 또는 다양한 시간 주기 동안 존재하였던 왜곡 또는 손상된 척추로 인한 것이며, 척수의 이전 상태에 따라 고통을 수반할 수 있다. 결과적으로, 많은 상황에서 상기 신경-근육-골격 시스템은 원하지 않거나 또는 불필요한 척추 압박의 전개를 완화시키거나 방지하도록 지지될 수 있다.
초기의 척추 지지 장치는 엡스테인(Epstein)의 미국 특허 제 1,667,626호에 공지되어 있다. 목재 프레임이 곡선형 전방면을 형성하는 일련의 스프링 밴드를 장착도록 이용된다. 배팅 물질이 직립의 지지대들 사이의 공간에 채워지며, 전체 장치는 섬유로 덮여진다. 조절 후크를 이용하여, 이 장치는 상이한 사이즈의 사용자들을 수용하도록 조절될 수 있었다. 이 장치는 사용자의 허리와 대략 일치하는 폭을 가지며, 요추 영역에 위치되어 넓은 영역에 걸쳐서 균일한 지지를 제공한다.
붙박이형 장치는 소프코 쥬니어(Sopko, Jr.)의 미국 특허 제 3,145,054호 및 부르톤(Burton)의 미국 특허 제 3,501,197호를 통해 예시되었다. 소프코의 특허는 천장관절(sacroiliac) 영역에서, 처리를 압박하는 외형의 공기 쿠션을 통하고, 또한 허리 지지 공기쿠션에 대한 점유자의 전후 운동에 의한 압력을 변화시키는 휴대용 의자에 관한 것이다.
부르톤의 특허는 의자에 강성의 등받이/시트 요소를 통합하는 것에 의하여 골반대의 좌골 융기(ischial tuberosities)들이 등받이/시트 영역으로 파고드는 등받이/시트 접합 영역으로의 신체의 움직임을 제한하여, 그러한 파고드는 것을 방지하도록 하였다.
부가형 장치는 미국 특허 비인리치(Weinreich)의 제 4,753,478 호; 퀸톤(Quinton)등의 제 4,718,724 호; 백tm터(Baxter)등의 제 4,516,568 호; 스코트(Scott)의 제 4,634,176 호; 및 파스콰렐리(Pasquarelli)의 제 2,831,533호에 개시된 다양한 장치를 포함한다.
이들 장치들 각각은 의자에 앉았을 때 사용자의 허리 전체를 교차하여 연장하는 부분을 포함한다. 비인리치 특허에서, 지지물은 한 쌍의 관형 쿠션의 형태를 한다. 퀸톤 등의 특허는 허리 지지 주션의 위치를 표준화하는 어려움을 감안하여 상하로 조정될 수 있는 허리 지지 쿠션을 개발하였다. 백스터 등의 특허는 측면 및 중앙영역을 포함하는 다-구획 공기 주머니들을 제시하여서, 공기 압력이 신체의 허리 및 천장관절의 선택된 영역에 적용될 수 있도록 하였다. 또한, 스코트의 특허는 상하 방향으로 이동 가능한 허리 지지물을 제공하지만, 퀸톤 등의 특허보다 더 큰 영역을 가진다. 파스콰렐리 특허는 사용자 등의 전체 폭을 가로질러 압력을 적용하는 가늘고 긴 쿠션 형태의 등-허리 곡선 지지물의 이용을 제시한다.
허리 천골 지지대는 로웨(Rowe)의 미국 특허 제 4,930,499 호; 브룩스(Brooks) 등의 미국 특허 제 4,475,543 호; 하이맨(Hyman) 등의 미국 특허 제 4,576,154 호; 카라벨리(Carabelli)의 미국 의장 특허 제 296,930 호; 및 람페르트(Lampert)의 미국 특허 제 2,554,337호를 포함한다.
몇 개의 특허들이 고정 쿠션의 이용을 제시하고 있다. 이것들은 패르리쉬(Parrish)의 미국 특허 제 4,876,755호; 신더(Snyder) 등의 미국 특허 제 4,522,447호; 및 메아레스(Meares)의 의장특허 제 277,316호를 포함한다. 패르리쉬의 특허에 의해 이용된 쿠션은 "I" 자의 형상을 가지며 경부, 흉부 및 허리 영역을 지지한다. 신더 등의 특허는 압력이 가장 높으면 가장 연한 재료로 시트 표면 및 등받이 표면을 위한 반비례적인 지지물을 제공하도록 다양한 정도의 탄성을 가진 세그먼트를 가지는 발포성 쿠션을 제시하였다.
메아레스의 특허는 전체적인 천골 압박을 제공하는 정형 외과 장치에 관한 의장을 제시한다. 이 의장 특허는 이 장치가 어떻게 작업 또는 작용하는지를 설명할 수 없다. 그러나, 관련 설명서는 이 장치가 주로 수평 상태에서 사용자에 의해 이용될 수 있다고 설명한다. 이 장치는 부드러운 발포성 고무에 있는 고무로 구성될 수 있지만, 중공 내부와, 중공 내부를 에워싸는 측벽으로 인해 보다 강성인 가장자리를 가진다. 그러므로, 메아레스의 특허에 의해 제공된 저항력은 균일하지 않다. 그 중앙은 주변 가장자리보다 더 연하다.
마루에 누워있는 동안 메아레스의 장치를 이용하도록, 장치는 마루에 설치되고, 사용자는 장치 위에서 구른다. 이 설명서는, 장치가 광폭 단부와 협폭 단부를 가지며 광폭 단부가 머리를 가리킬 수 있도록 위치되는 것을 설명한다. 사용자가 이 장치를 타게 되면, 먼저 무릎이 굽혀지고 꼬리뼈가 마루를 향하여 흔들리게 된다. 이러한 움직임은 곡면의 천골(꼬리뼈)을 이 장치에 형성된 만곡부 또는 요람에위치시키는 것을 돕는다.
의장 특허에 도시된 바와 같이, 장치는 전방면에 2개의 상승 부분과 평면의 후방 또는 후방면을 포함한다. 이 장치가 연한 고무로 성형되고 중공의 내부를 가지기 때문에, 보다 넓은 요람 영역이 2개의 상승 부분들 사이에 형성된다.
메아레스 특허의 장치는 약 7.25 inch의 길이이며, 상부에서 2.75 inch, 바닥에서 약 1 inch의 폭을 갖는다. 상부의 상승 영역은 약 2 inch 연장하고, 요람영역은 3.25 inch 연장하며 하부의 상승 부분은 약 0.75 inch 연장한다. 그런 후에, 장치는 협폭 단부를 향하여 경사지게 된다. 이 장치는 강성인 표면상에서 이용되어야 하고, 설명서는 사용자가 누워만 있으면 단단한 지지물의 느낌을 제공하도록 책 또는 합판 조각이 엉덩이 아래에 놓여질 수 있음을 제시한다.
메아레스 특허의 설명서는 그의 장치가 차, 트럭 또는 곧은 안락 의자에서 이용될 수 있다고 되어있다. 이와 같은 상황에서 메아레스 특허의 장치를 이용하도록, 고무 장치는 곡선 형상으로 휘어지며, 사용자 아래 및 약간 뒤에 놓인다. 또한 이 설명서는 시트 쿠션이 연하고, 굽혀질 수 있는 책이 고무 장치 아래에 삽입되어 상승을 증가시킬 수 있다고 설명한다. 이러한 굽힘 부재는 장치가 마루 위에서 사용되었을 때와 마찬가지로 천골을 흔든다.
그러므로, 메아레스의 특허는 압박을 가하는 압력의 세기와 관련하여 조정될 수 없는 것을 전체적인 천골 압력을 제안하고 실제로 요구한다. 메아레스 특허의 장치는 사용자가 반드시 누운 위치에 있는 동안 일정한 압력을 발생시키는 것을 선호한다.
또한, 메아레스의 특허는 천골의 전체 길이를 따라서 압력을 고립시키는 것을 중요하게 언급하고 있다. 이것은 주관심사인 피리포르미스(piriformis)와 프소아스(psoas) 근육과 함께 손상된 근육 세트에 치료 방법을 제공하고자 한 것이다. 메아레스의 특허는 천골의 전체가 측면으로 그리고 위로 움직이는 것을 요구한다(누울 때 움직임이 그의 앞을 향한다). 이 천골이 그 방법으로 움직일 수 있다면, 그의 엉덩이가 반대 방향으로 움직일 수 있으며, 즉 장치의 측면에서 아래로 떨어뜨릴 수 있으며, 피리포르미스와 프소아스근육은 뻗쳐져 근육 경련을 완화시킨다.
본 발명의 유용성과 효과를 잘 이해하기 위해서는, 먼저 인체의 골격 구조(skeletal features)뿐만 아니라 그 같은 구조들이 어떻게 상호 작용하여 서로에게 영향을 끼치는지를 이해하는 것이 중요하다. 그런 점에서, 인체 해부학의 신경-근육-골격 시스템 전체 및 이들 해부학적 시스템 사이의 상호 작용이 참고가 될 것이다.
일반인에게 있어 정면에서 볼 때, 척추는 바람직하게 비교적 직선의 수직선을 형성한다. 척추가 허리로부터 몸을 지지하기 때문에, 척추의 기능은 어느 정도 기계적이며, 또한 중앙 신경 시스템 및 척수를 보호하고 이들을 담고 있기 때문에 어느 정도는 보호적 기능을 가진다. 척추는 7개의 경부 척수(cervical vertebrae), 12개의 흉부 척수 및 5개의 요부 척수로 구성된다. 요부 척수 아래에 천골이 있으며 그 아래에 미골(coccyx)을 형성하는 뼈들이 있다. 천골의 상부 1/3은 천골의 기부로서 확인된 영역이다.
천골의 경부 또는 상부 부분은 머리와 체중의 일정 비율을 지지하는 부드럽고 가요성인 "C" 자 형상의 요소로서 전방을 향하여 굽어지게 된다. 상부 부분은 높은 가요성 때문에 회전 운동 및 전후진 운동을 허용한다.
종종 중간 허리(middle back)로 언급되는 척추의 흉부 부분은 반대 방향으로, 즉 후방으로 그리고 다시 전방으로 굽어지게 된다. 이 흉부 부분은 흉곽 및 그 영역 위의 상부 신체 부분을 지지한다. 늑골이 척추의 흉부 부분과 연결되기 때문에, 이 늑골들 자체는 흉부 척추 영역이 경부 부분만큼 가요성이 있는 것을 방지하여, 사실 흉부 부분을 비교적 강성으로 만든다.
척추의 그 다음 부분인, 요부 영역 또는 하측 허리는 다시 흉부 부분의 만곡부와 반대 방향으로 굽어진다. 천골 및 미골 부분은 그 아래로 연장하여 다시 전방으로 굽어진다. 하측 허리 부분은 상부 신체의 주요 부분을 지지하며, 결과적으로, 척추의 나머지 부분보다 강한 압축 응력을 받게 된다.
이 척추의 가장 일반적인 곡선은 인체가 곧게 서서 좋은 자세를 보여줄 때 나타난다. 신체가 앉으려고 할 때와 앉았을 때 변화됨으로써, 특히 앉은 위치에서 작업을 수행하면, 척추의 정상적인 곡선은 대체로 뒤틀리게 된다. 이는 많은 의자들이 바람직한 척추 지지를 제공하지 않는다는 사실 때문이다. 결과적으로, 허리통증 또는 응력이 앉아 있는 동안, 특히 앉아 있는 시간이 길어지는 동안 발생한다. 이처럼 긴 시간 동안 앉아 있는 것은 통증을 유발시키고 잘못된 기능을 초래한다.
이는 보통 사람뿐만 아니라 운전자가 뻗은 자세로 수 시간 동안 한 자세로 앉아 있어야만 하는 것처럼, 특정화된 경우에도 해당된다.
본 발명은 특정의 천골(sacrum) 압박을 생성하는 것에 의하여 필요한 자세 위치를 만드는 허리 지지 시스템(back support system)의 개량물에 관한 것이고, 천골, 장골 능(iliac crest)을 포함하는 골반, 및 전체적인 골반 안정성을 만들도록 신경-근육-골격(neuro-musculo-skeletal) 지지 시스템을 적절하게 위치시키는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시트 바닥, 등받이, 요부 척수 및 천골의 횡단면도;
도 2는 본 발명의 정면도;
도 3은 단단한 천골 지지물의 측면도;
도 4는 본 발명의 수정된 형태의 횡단면도;
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 실시예의 확대 사시도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 횡단면도;
도 7은 도 6에서 선 7-7을 따라서 절개된 횡단면도;
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 정면도;
도 9는 사용자가 시트에 위치된 상태에서의 실시예의 측면도;
도 10은 평면도;
도 11은 천골 지지 블록이 제거된 상태에서의 정면도;
도 12는 지지 블록을 통한 상하 부분 단면도.
[실시예]
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예의 단면도가 도시되어 있으며, 도면부호 10으로 지시되어 있다. 이 장치(10)는 시트 바닥(12)과 등받이(14) 사이에서 이용되며, 단지 시트 구조물의 부분들이 도시되어 있다.
본 발명과 신체의 특정 해부학적인 요소에서 그 효과를 관련시키기 위하여, 도 1은 골반(16), 각각 L1-L5로 표시된 척수를 구비하는 도면 부호 18로 지시된 5개의 요부 척수를 포함한다. 제 1 및 가장 위쪽에 있는 흉부 척수는 도면 부호 20으로 지시되어 있다. 천골은 도면 부호 22로 지시되어 있으며, 상부의 1/3은 척수(L5) 아래에 있는 천골 기부라 불리는 영역 또는 부분이다. 천골(22) 아래에 미골(24)이 있으며, 이것은 전방을 향하여 곡선으로 굽혀지는 그룹과 같은 일련의 보다 작은 뼈들로 구성된다. 연로한 성인들은 작은 미골 뼈들이 실제로 닳아, 천골의 일부로 되는 것으로 생각된다.
언급된 바와 같이, 천골(22)은 도면 부호 26으로 지시되는 천골의 상부 1/3에 있는 천골 기부 또는 기부선(baseline) 및 도면 부호 28로 지시된 그의 바닥에 있는 천골 선단(sacral apex)을 포함한다.
본 발명은 상하로 연장하는 등 지지대(32), 바닥 부재 또는 브라켓(34)으로 구성되는 기본 구조물(30)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 바닥 부재(34)는 등받이(14)와 바닥 시트(12) 사이에 삽입되는 것에 의하여, 시트에 관계하여 본 발명을 지지하여 위치시킬 수 있다. 이후에 알 수 있는 바와 같이, 이 바닥 부재(34)는 지지 장치, 시트의 구조에 따라서 다양한 형상을 가질 수 있거나, 또는 의자에 내장될 수 있다. 등 지지대(32)는 바람직하게 힌지 확장부(36,38)들을 포함하는 힌지(40)에 의해 바닥 부재(34)에 연결된다. 이러한 힌지 구조물은 아교,에폭시, 볼트 또는 스크루와 같은 어떠한 편리한 수단에 의해서 허리 지지대 및 바닥 부재에 부착될 수 있다.
본 발명은 기본적으로 블록 부재(44)를 포함한다. 블록 부재(44)는 대체로 국지적인 힘 또는 압력을 천골(22), 가장 직접적으로는 천골 기부에 배치하는 지지물 및 능력을 제공한다. 블록 부재(44)는 강성 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 도 2와 도 3에 보다 상세하게 도시되어 있다.
이러한 강성의 지지 블록 부재(44)는 커버와 함께 또는 커버 없이 또는 상기된 기부와 함께 또는 기부 없이 단독으로 사용될 수 있다. 또한 블록 부재(44)는 제거 또는 영구적으로 부착되는 다양한 부가적인 부재들을 포함하거나 구비할 수 있다. 예를 들어 도 1에서 도면 부호 46으로 지시된 바와 같이 패딩(padding) 또는 유체 주머니(hydraulic bladder) 또는 그 결합물의 형태가 전방면 또는 전방에 부착될 수 있다. 이 패딩은 직물 재료, 직조, 짜거나 또는 비직조 재료, 이불 솜), 포옴재 층, 젤로 채워진 주머니 또는 다른 수작업 또는 합성 수지 패딩 또는 본체 성형재로 구성될 수 있다. 그 목적은 국지적인 힘의 영역을 제공하는 것이지만, 동시에 고립된 접촉점들의 전개를 최소화하는 것이다. 블록 부재(44)의 사용으로부터 바람직한 효과는 인접한 연한 조직의 상당한 압박없이 천골에 충분한 힘 또는 압력을 제공하고, 골반 회전에 걸쳐 필요한 제어를 전개하는 것이다. 블록 부재(44) 상의 패딩 또는 표면 재료는 천골(22)에 대한 진동을 격리하거나 또는 흡수하는 것을 돕는다.
블록 부재(44)가 단독으로 이용되는 상황에서, 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 후방으로 연장하는 시트 지지물 또는 바람직하게 가요성 결합 플랩이 제공될 수 있다. 이 플랩은 등받이(14)와 시트 바닥(12, 쿠션) 사이에서 활주되어, 시트 상에서 블록 부재(44)의 적절한 배치를 허용하고 적소에서 블록 부재(44)를 유지한다.
블록 부재(44)는 그 자체가 충분히 단단하여서, 용이하거나 또는 상당히 굽혀지거나 또는 가요될 수 없거나, 또는 시트에서의 바람직한 위치로부터 쉽게 이동되지 않게 된다. 플라스틱, 강화 플라스틱, 강성 포옴재, 금속 또는 다른 유사한 재료로 구성, 제조 또는 성형될 수 있다. 또한, 본 발명은 사용자의 후방에서 이용할 때, 1-4 psi의 부하 하에서 천골의 형상을 펴거나 또는 일치시키는 곡선형 부재의 이용을 포함한다.
유체 주머니가 패딩(46)으로서 이용될 때, 이것은 바람직하게 20℃에서 약 0.01 내지 10,000cp(centipoise) 사이에서 변하는 점도를 가지는 불활성 액체(inert liquid)로 채워진다. 이와 같은 재료는 유동성 젤 또는 요변성 젤(thixotropic gels)을 포함할 수 있다. 또한, 이 주머니는 공압식일 수 있으며, 비압축성 또는 가변성 체적의 공기 또는 다른 불활성 기체를 채택할 수도 있다. 가변성 체적의 가스가 필요한 경우에, 수작동 또는 작동 시스템의 일부로서 종래의 공압 펌프가 이용될 수 있다. 이것들은 공지되어 있기 때문에, 별도의 설명이 필요하다고 믿어진다.
이러한 주머니 또는 부재를 이용하는 이점은 사용자를 위한 일정한 정도의 보호를 제공하며, 사용동안 집중력의 전개를 방지하고 어떠한 충격의 효과를 감쇠시키는 것을 포함한다. 또한, 조절 가능한 체적의 주머니의 사용은 블록 부재(44)에 의해 제공되는 힘의 세기를 조정할 수 있다.
다른 대안으로서, 단단한 블록은 "CONFOR" 포옴재로 덮인 정면 또는 전방면을 가지며, 그 재료의 형태는 이것을 향하여 배치되는 형상에 일치하도록 의도된다. 또한, 주머니는 연한 조직을 보호하고 움직임 및 진동을 감쇠시키는 물 또는 젤로 채워질 수 있다.
강성의 천골 지지 블록 부재(44) 및 패딩(46) 위에, 도 2에 도시된 바와 같은 역 U자 형상을 가지는 추가의 지지 부재(48)가 배치된다. 둘러싸는 지지 부재(48)는 유체가 채워진 주머니 또는 포옴재일 수 있고, 특히 슈프라(supra)-골반 근육 및 파라(para)-척수 근육을 위한 요부 및 근육 지지를 제공하도록 설계된다. 그러나, 약 100 inch2일 수 있지만 20 내지 200 inch2사이에서 변할 수 있는 지지 부재(48)의 지지 면적은 바람직하게 블록 부재(44) 보다 작은 신체에 대한 전방 압박을 제공한다. 예를 들어 지지 부재(48)는 10 inch의 높이와 12 inch의 폭을 가지지만, 그 치수는 높이에 있어서 약 5 내지 20 inch 사이에서 변할 수 있으며, 폭에 있어서는 약 6 내지 24 inch 사이에서 변할 수 있다. 지지 부재(48)에 관계하여 블록 부재(44)에 의해 제공되는 전방 압력의 비는 약 2:1이지만, 약 1.1:1 내지 10:1의 비 사이에서 변할 수 있다.
천골(22), 주로 천골 기부에 대해 전체 조립체(10)에 의해 가해지는 전방 힘의 양은 시트 벨트 형태의 자동차 시트 환경에서 20 내지 40 lb의 범위에 놓이게된다. 마찰 및 중력만이 전방 힘의 적용에 저항할 수 있기 때문에, 사무실 의자 구조에서 적용되는 힘은 약 10 lb가 된다. 또한, 이러한 힘들은 자동차 시트 환경에서 10 내지 50 lb의 범위이며, 고정형 또는 사무실용 의자에서는 5 내지 25 lb의 범위에 놓이게 된다.
커버(50)는 강성의 천골 지지 부재(44)와 패딩(46) 위에 제공될 수 있다. 커버(52)는 또한 지지 부재(48)의 외부에 제공될 수 있다. 또한, 전체 조립체(10)에 걸쳐 연장하는 하나의 커버를 가질 수도 있다. 이러한 커버는 느슨하거나 수축 포장형 일치 커버일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 장치(10)는 장치(10)의 용이한 제거와 유사하게, 등받이(14)와 시트 바닥(12) 사이에 바닥 브라켓(34)을 슬라이딩시켜 적소에 용이하게 배치될 수 있는 별도의 유닛이지만, 이러한 구조는 등받이(14) 내에 만들어질 수 있다. 이 경우에, 커버(50,52)들은 이러한 시트를 위하여 주 커버로 대체될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 강성의 천골 지지 블록 부재(44)는 후방면(54), 상부면(56), 도면부호 58로 지시되는 전방면, 및 바닥면(64)을 포함한다(도 2 참조). 이 전방면(58)은 경사지거나 또는 약간 곡선의 상부 부분(60)과 바닥 또는 블록 부재(44)의 하측 부분에 확장되거나 또는 볼록한 부분(62)을 포함한다. 후자의 확대된 부분은 상부 부분(60) 이상 전방 또는 앞으로 연장한다. 또한, 표면 아래부분(62)은 바닥면(64)을 형성하도록 후방으로 경사져 있다. 중요한 것은 전방면(58)이 천골(22, 도 1 참조)의 영역에서 지지 블록(44)을 향하는 앉아 있는 사람의 척추를 따르는, 특히 그 후방면을 따르는 비교적 좁고 나란한 경로를 따라서 특정 압력의 접촉부를 제공하여서, 국지화된 힘이 천골(22)에 적용되며, 가장 바람직한 실시예예서, 보다 큰 힘이 천골(22)의 천골 기부 부분에 적용되는 것이다. 전방면(58)이 충분히 가늘고 긴 만곡부를 가지면, 이 볼록 부분이 바닥(64)에서 여전히 외향하여 연장하는 전방면(58)의 전체적인 곡률 내에서 보다 점증하는 곡률에 적용될 수 있어서, 전체적인 천골(22)은 여전히 천골 기부에 집중되는 지지력으로 지지된다. 전방면(58)의 상부 부분(60)이 융기 또는 경사져 있기 때문에, 보다 낮은 천골 적용 압력은 볼록한 부분(62)으로부터 나온다.
도 1과 도 3을 비교하는 것으로 알 수 있는 바와 같이, 전방면(58)은 천골의 후방 형상에 일치하거나 닮은 형상을 가진다.
천골 지지 블록 부재(44)는 압력의 배치, 필요한지지 및 상관적인 힘을 천골(32)에 직접 국한시키도록 단단한 구조물로서 설계된다. 가장 바람직한 실시예에서, 이 힘은 천골(22), 천골 기부의 상부 1/3 지점에 집중된다. 그러나, 각각의 다양한 실시예에서 천골 지지 블록 부재(44)는 천골(22)을 따라, 즉 후방의 다른 부분에 관계하여, 특히 척추에 인접한 조직에 관계하여 좁은 경로를 따라서 특정 압력 또는 힘을 집중시키는 방식으로 힘을 적용하도록 설계된다.
블록 부재(44)가 단독으로 사용될 때, 또한 점선(66)으로 도 3에 도시된 가요성의 후방으로 연장하는 줄(tether)을 포함할 수 있다, 이러한 줄(66)은 추가의 외부 주머니(48,지지 부재) 없이 블록이 단독으로 사용될 수 있게 하며, 시트 또는 의자에서 확실하게 위치되어 고정되게 한다. 블록 부재(44)와 줄(66)은 용이하게배치될 수 있어서, 사용자는 시트 바닥(12)과 등받이(14) 사이에서 줄(66)이 활주하는 것에 의하여 필요로 하는 지점에 블록 부재(44)를 배치할 수 있으며, 그 위치에서 블록 부재(44)를 유지할 수 있다. 줄(66)은 바람직하게 플라스틱과 같은 가요성 물질로 만들어질 수 있지만, 직조 또는 짜여진 합성 실과 같은 섬유 재료 또한 이용될 수 있다. 또한, 줄(66)은 블록 부재(44)와 함께 일체로 성형되거나, 또는 줄(66)이 별도로 제작된 후에, 다른 편리한 방법으로 블록 부재(44)에 부착될 수도 있다.
일부 실시예에서 이전에 설명한 바와 같이, 천골 지지 블록 부재(44)는 외부 지지 부재(48)와 관련하여 작용하여서, 천골에 인접하는 사용자의 허리 부분이 천골 블록에 의하여 제공되는 지지부 및 천골 블록에 의해 적용되는 힘에 특정 관계로 지지될 수 있다. 지지 부재(48)의 유체 용적이 조정 가능할 때, 블록 부재(44)에 의해 적용되는 힘은 조절될 수 있다. 차례로, 이러한 것은 앉았을 때 압축, 굽힘 및 전단력을 가장 최소화하도록 골반 및 척추의 하부 부분의 적절한 위치 선정을 구현한다.
천골 지지 블록 부재(44)는 사용자 등의 넓은 폭 부분을 교차하여 연장하지 않는다. 유사하게, 블록은 등받이의 넓은 부분을 교차하여 연장하지 않는다. 오히려, 블록은 비교적 좁은 밴드를 따라 압력의 적용 또는 힘을 집중시키므로, 필요한 힘의 적용을 분리하여 비교적 좁은 영역을 지지한다. 본질적인 것은 아니지만, 천골 지지 블록 부재(44)는 상부면(56)에서 그 폭을 교차하여 보다 넓고 바닥면(64)에서 보다 좁은 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 것은 일반적으로 역삼각형상을 가지는 블록을 만든다.
강성의 천골 지지 블록(44)의 크기는 예를 들어 도 2에서 알 수 있는 바와같이, 상부 표면(56)을 교차하는 폭에 있어서 약 2.5 inch가 되며, 그 바닥(64)의 폭은 약 1 inch이다. 바닥면(64)으로부터 상부(56)까지의 전체 높이는 예를 들어 약 5 inch이다.
도 3을 참조하면, 후방면(54)으로부터 전방 경사진 표면 또는 경사면(60)을 교차하는 전후 두께는 약 0.75 inch인 반면, 후방 표면(54)으로부터 볼록한 영역(62)의 최전방 영역까지는 약 1.5 inch이다.
천골 지지 블록 부재(44)의 만족할 만한 크기 범위는 사용자의 신장에 따라 변할 수 있으며, 다음의 테이블은 약 150 lb의 체중을 가지는 작은 체구의 성인, 약 150-190 lb의 체중을 가지는 정상적인 체구의 성인, 및 약 190 lb 이상의 체중을 가지는 비교적 큰 체구의 성인을 위한 치수가 기술되어 있다.
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이러한 강성의 천골 지지 블록을 위하여, 상부 폭 대 바닥 폭의 비율은 약 2.5 : 1이지만, 1.5:1 내지 약 3:1의 범위일 수도 있다. 마찬가지로, 상부 대 바닥 두께 비율은 폭과 반대이고 바람직하게 약 1:2이지만, 수직선으로부터 장치의 경사도에 따라 1:1 내지 3:1의 범위에서 있을 수 있다.
그러나, 블록 부재(44)는 천골 기부에서의 천골(22)의 폭에 대해 3 배로부터 천골 기부의 레벨에서의 천골(22)이 후방 부분의 폭과 대략 동일한 크기로 변화할수 있으며, 폭이 그 지점에서의 천골(22)의 폭보다 크거나 또는 동일한 블록 부재(44)의 바닥으로 점차적으로 감소한다.
앞서 언급한 것처럼, 전방면(58)은 경사 또는 곡선 부분(60) 및 볼록한 부분(62) 또는 도 6에 도시된 바와 같은 볼록한 만곡부를 포함한다. 도 1은 블록(44)이 소정의 위치에 있는 시트에 위치되고 사용자가 시트에 앉았을 때, 상부면(56)이 천골 기부선(26)과 대략 동일한 레벨에 위치되는 것을 도시한다. 블록 부재(44)는 그 지점으로부터 바닥 시트(12)의 상부로 하향하여 연장하며, 전방면(58, 도 3 참조)은 상부로부터 바닥으로 점진적인 방식으로 전방을 향해 곡선이 지거나 또는 연장한다. 이러한 것은 등받이(14)로부터 앞으로 곡선화된 천골(22)에 연속적이고 점진적으로 전방을 향한 압력을 제공한다.
블록 부재(44)는 천골 기부선(26)에 인접하여 수평으로 연장하도록 설계되며, 거리는 천골(22)의 후방 부분 폭의 대략 2배에 해당한다. 이러한 것은 예를 들어 도 7에 도시되어 있다. 그러나, 이러한 수평 거리는 천골 기초에서 측정하여, 천골(22)의 후방 부분의 폭은 30%로부터 300%까지 변할 수 있으며, 그 폭이 블록부재(44)의 바닥에서 천골 폭의 약 30% 내지 300%인 블록의 바닥으로 점점 감소한다.
사무실 의자에 설치되는 상기된 형태의 강성의 천골 지지 블록 부재(44)를 사용할 때, 지지 장치(10)는 1 내지 2 psi의 범위에 놓이는 천골 압력을 만들며,이러한 압력은 적당한 골반 안정성을 제공한다. 대부분의 사무실 의자에서, 마찰 및 중력의 상기 결합된 메커니즘만이 지지 블록에 대해 상대적으로 사용자의 등을 고정한다. 따라서, 1 내지 2 psi보다 큰 힘이 일반적으로 얻어질 수 없다.
그러나, 본 발명에 따른 장치가 차량 시트에 부착되었을 때, 마찰 및 중력이 부가적인 시트 벨트에 의해 추가되는 경우에, 2 내지 4 psi의 범위 내에 있는 천골 압력은 대응하는 보다 큰 정도의 골반 안정도로 발생될 수 있다. 이와 같은 압력은 사용자가 정적인 위치에 앉아 있는 경우에 측정된다. 사용자가 페달을 조작하거나 또는 코너링 동안 움직이거나 또는 고정될 때, 이러한 압력은 변하여, 활동양 및 차량 속도에 따라 10 psi 이상 증가할 수 있다.
지지 부재(48)가 공기 주머니일 때, 공기 주머니는 일반적으로 천골 지지 블록(44)에 의해 적용되는 압력의 약 50%보다 적은 압력으로 팽창된다. 이 공기 주머니(48)가 강성의 지지 블록 부재(44)에 의해 발휘되는 압력의 양을 측정하기 위한 천골 압력 게이지에 지시되는 압력의 약 50% 보다 큰 압력으로 팽창될 때, 천골 압력은 골반 안정성을 제공하는 것에 있어서 그 효율성을 상실한 다는 것을 알았다. 예를 들어, 앉았을 때 2 psi의 초기에 적용된 천골 압력으로, 0.3 psi인 공기 주머니(48)의 팽창은 블록(44)에 의해 적용되는 천골 압력의 값을 1.2 psi의 값으로 경감하였다. 이러한 낮은 압력은 여전히 효과적인 골반 안정성을 제공하였다. 그러나, 공기 주머니(48)가 0.5 psi로 더욱 팽창될 때, 천골 압력은 1 psi로 떨어지고 골반 안정화가 더 이상 적절하지 않았다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다. 이 실시예는 바닥 시트(12)와 등받이(14)를 구비하는 차 시트와 함께 이용하는 것을 계속적으로 도시한다. 골반은 도면부호 16으로, 천골은 도면 부호 22로, 요부 척수는 18로, 흉부 척수는 20으로 지시되어 있다.
이 실시예에서, 장치는 80으로 지시되어 있으며, 허리 지지대(82), 상부 및 외측 지지대(84) 및 강성의 지지 블록 부재(86)를 포함한다. 강성의 지지 블록 부재(86)는 커버(88)가 필수적인 것은 아닐지라도, 커버(88)가 또한 제공될 수 있다. 이 커버는 패딩, 유체 주머니 또는 이러한 요소들의 조합의 형태일 수 있다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 커버(88)는 고정된 용적의 유체로 채워지는 주머니이다.
이 실시예에서, 허리 지지대(82)는 성형된, 일반적으로 L-형상의 원피스 구조물이 바람직하며, 이것의 사시도가 도 5에 도시되어있다. 허리 지지대(82)는 상하 방향의 직립 부분(90)과, 후방으로 연장하는 부분 또는 고정 부분(92)을 포함할 수 있다. 도시된 것처럼, 허리 지지대(82)는 일체형의 원피스 유닛으로서 형성되며, 플라스틱, 반 강성의 또는 강성의 포옴재 또는 심지어는 금속을 포함하는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 그러나, 후방으로 연장하는 부분(92)은 어느 정도 가요성을 가져서, 바닥과 등받이 사이에 존재할 수도 있는 다양한 형상 및 만곡부를 적용할 수 있는 것이 바람직하다.
도 5는 또한 상부 및 외측 지지대(84) 뿐만 아니라 강성의 지지 블록 부재(86)를 분해한 상태로 도시한다.
상부 및 외측 지지대(84)는 다시 상부 부분(94)과 2개의 측면 부분(96,98)을 가지는 U자 형상을 가지게 된다.
모두 도 4에 도시된 바와 같은 커버(88) 또는 블록 부재(86)는 상부 및 외측 지지대(84)를 만드는데 이용되는 포옴 물질로부터 직접 형성될 수 있다. 이러한 커버는 커버 구조물의 바닥이 개구(100)의 내측을 교차하여 놓이는 전방면일 수 있으며, 커버 구조물의 바닥이 도 5에서 점선(101)으로 지시된다. 대안적으로, 커버(88)는 패드형 섬유, 또는 앞서의 실시예에서와 같이 다양한 다른 물질들 또는 그의 조합물일 수도 있다.
블록 부재(86)는 바람직하게 블록 부재(44)에 대하여 앞서 설명한 것과 유사한 형상과 구조를 가진다. 여기에서 다시, 블록 부재(86)는 또한 플라스틱으로 성형되거나 또는 다른 강성의 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
사용 시에, 블록 부재(86)는 허리 지지대(82)의 감소된 또는 보다 작은 변형(version)으로 이용될 수 있거나, 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 허리 지지대(82)와 상부 및 외측 지지대(84)와의 결합된 형태로 이용될 수 있다. 후자의 경우에, 별도의 요소들이 등 및 요부 지지 조립체로서 선택적으로 동작하게 된다.
상부 및 외측 지지대(84)를 만드는데 이용되는 포옴은 요부 영역에서 사용자를 위한 어떤 부가의 지지물을 제공하기에 적절한 탄성 또는 밀도의 것이지만, 블록(86)에 의해 제공되는 고유 압력이 경감되거나 또는 경감되지 않는 정도의 지지물은 아니다. 예를 들어, 상부 및 외측 지지대(84)를 위해 이용되는 포옴은 폴리우레탄, EVA 또는 포옴 고무가 될 수 있다. 포옴이 이용되는 경우에, 포옴 밀도는 약 2 내지 약 20 lb/ft3이 바람직하다.
블록(86)의 크기 및 치수는 블록(44)에 대하여 상기된 것들과 유사하다.
전체 어셈블리(80)는 일체형 유닛으로서 형성되며 가변성 밀도의 플라스틱 또는 포옴들로 성형될 수 있다. 이러한 것은 사용자에 의해 편리하게 이용되고, 심지어는 하나의 좌석 환경으로부터 다른 좌석 환경으로 운반될 수 있다. 이러한 방식으로, 이 장치는 먼저 직장으로 출퇴근하는 동안 차량에서 이용되며, 그 다음 사무실로 운반되어 개인의 사무실 의자로 이용되어 근무 동안 부가적인 천골 지지물을 제공한다. 퇴근 후에, 이 장치는 다시 귀가 동안 차안에서 이용된다.
본 발명의 다른 실시예가 도 6과 도 7에 도시되어 있고, 도 1 내지 도 3 또는 도 4 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같은 앞서의 실시예의 변형예이다. 도시된 바와 같은 기부 지지물은 예를 들어 도면 부호 30으로 지시된 등 지지물이 될 것이다.
바닥 시트(12)와 등받이(14)에 관계하여 이용되는 장치는 도면 부호 10으로 지시되며, 도면 부호 30으로 지시되는 기부 부재, 공기 주머니(48), 유체 주머니(46, 패딩)를 강성의 천골 지지 블록 부재(44)를 포함한다. 이것과 도 1의 실시예의 차이는 측면 볼스터(110,112, bolster)의 이용이다. 볼스터(112)는 도 6에서 점선으로 도시되고, 모두 도 7의 평면도에 도시되어 있다. 볼스터(110,112)들이 지점(111)에서 등 지지대(32)에 선회되도록 연결되어서, 각 볼스터는 지점(111)들에 이웃한 화살표로 표시된 바와 같이, 사용자로부터 외향하여 선회될 수 있다. 이 지점(111)은 힌지 또는 다른 편리한 기구로 될 수 있으며(상세히 도시되지 않음), 단지 중요한 것은 볼스터(110,112)가 시트 바닥(12)에 앉는 사용자로부터 멀리 그리고 사용자를 향해 선회될 수 있다는 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 볼스터(110,112)들은 각각 도면부호 114 및 116으로 지시되는 상향 및 내향한 곡선 부분을 포함할 수 있다. 이러한 내향 곡선 부분은 도 7에 도시된 바와 같이 앉아 있는 사용자의 엉덩이 위로 오도록 설계되고, 또한 도면 부호 118 및 120으로 각각 지시된 장골 능 위에서 연장한다. 측면 볼스터(110,112)의 전방 부분은 적당한 버클(124)과 랩 벨트(122, lap belt)에 의해 서로 연결되고, 이러한 버클은 사용자 주위에서 벨트가 편안히 조여지게 한다. 이러한 조합된 벨트와 볼스터 조립체는 도 6에서 화살표 A로 표시된 방향으로 압력을 적용하게 된다. 볼스터(110,112)들과 함께 벨트(122)는 앉아 있는 사용자의 장골 능을 잡는 것에 의하여 골반의 움직임을 방지한다.
도 6 및 도 7에 도시된 이러한 지지 시스템은 또한 보다 큰 중력(G) 조건을 수용하도록 3 내지 5 지점의 압박 시스템을 가지는 경주용 차량에서 이용될 수 있다. 이 상황에서 지지 요소들은 개별 운전자를 위하여 맞추어질 수 있으며, 일체화되고 맞춰진 시트 및 지지 구조의 일부를 구성한다. 요소들의 기능 및 조작은 동일하지만, 조건, 반응 및 힘은 간단하게 보다 엄격해질 수 있다.
도 8 내지 도 12는 기계적으로 조정 가능한 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도면 부호 130으로 지시된 지지 장치는 2개의 나사봉(134,136)들이 선회 가능하게 설치되는 외부 프레임(132)을 포함한다. 도면 부호 138로 지시된 나사봉 구동 조립체 나사봉(134,136)을 회전시키기 위하여 제공된다. 이러한 동작은 다음에 설명된다.
전면판(140)은 적절한 나사 베어링들에 의하여 각각의 나사봉(134,136)에 연결되고, 베어링들중 하나가 도면 부호 142로 점선으로 도시되어 있다. 이러한 것은 전면판(140)이 프레임(132) 내에서 상하로 움직이게 한다. 천골 지지 블록(144)은 상부 및 하부 지지물(146,148)의 수단에 의하여 전면판(140)에 연결되고, 상부 및 하부 지지물은 도 12에 도시된 바와 같이 핀 연결부(150)들에 의해 블록(144)에 연결된다. 핀 연결부(150)는 각 지지물(146,148)의 단부들이 천골 지지 블록(144)에 관계하여 선회하도록, 즉 움직이도록 한다.
상부 및 하부 블록 지지부(146,148)들은 각각 전면판(140)을 통해 프레임(132) 내에서 도면 부호 152로 지시된 적절한 블록 구동 조립체 내로 후향하여 연장한다. 상부 및 하부 지지물(146,148)은 적어도 내측 단부가 나사형인 나사봉들을 포함하거나, 또는 대안적으로 피스톤 로드를 포함할 수 있다. 필요한 것은 지지 블록(144)이 조작되거나 이동되도록 하는 것이다. 블록 구동 조립체(152)는 프레임(132)에 관계하여 균일 또는 균일하지 않게 내향 및/또는 외향하여 상부 및 하부 블록 지지부(146,148)를 움직이도록 제공된다. 이러한 방식으로, 천골 지지 블록(144) 또는 그의 상부 또는 하부 부분은 프레임(132)을 향하여 그리고 프레임(132)으로부터 멀리 떨어질 수 있으며, 그러므로, 도 9에 도시된 바와 같이 시트 사용자를 향하여 그리고 사용자로부터 멀리 떨어질 수 있다. 상부 및 하부 블록 지지부(146,148)들이 서로 관계없이 이동할 수 없기 때문에, 블록(144)이 사용자를 위해 최적의 지지를 제공하는 방식으로 조절되는 것이 가능하다. 결과적으로,블록(144)의 상부 또는 바닥은 블록 자체가 서로에 관계하여 그리고 전면판(140) 또는 등받이(14', 도 9참조)에 의해 만들어지는 평면에 관계하여 다양한 각도 위치에 배치될 수 있도록 위치될 수 있다. 그러므로, 블록(144)은 도 9에 도시된 바와 같은 위치와 다르게 위치될 수 있다.
천골 지지 블록 구동 시스템(152)은 하나 이상의 전기 모터로 구성될 수 있으며, 이것들은 차례로 적당한 기어 어셈블리가 상부 및 하측 블록 지지물(146, 148)이 도 12의 화살로 지시된 바와 같이 내향 또는 외향하여 움직이도록 적절한 기어 조립체를 구동한다. 이와 같은 기어 조립체는 도 11에서 도면 부호 156으로 지시되어 있고 적절한 기어열을 포함하여서, 구동 모터(154)에 동작적으로 연결될때, 블록 지지부(146,148)들은 필요한 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 이 구동 시스템은 손 조작으로 움직일 수 있는 카 시트와 유사한 방식으로 또는 메모리 시스템을 통하여 제어될 수 있다. 이러한 것들은 공지되어 있으며 추가의 설명이 필요하지 않다.
구동 조립체(138)는 또한 전기 모터(158)와, 나사봉(134,136)의 상부에 직접연결하여 나사봉들을 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 적절한 워엄 기어 구동부(160)를 포함한다.
천골 지지 블록(144)은 강성 부재이거나, 또는 도 12에 도시된 바와 같이 지지물의 상부 1/3을 따라서 위치되는 유체 주머니(170)를 포함할 수 있고, 지지물의하부 2/3는 포옴 패드(172)로 덮여진다. 미감을 위하여, 섬유 커버(174)는 주머니(170)와 포옴 패드(172) 위에서 연장한다. 이러한 구성에서, 유체주머니(170)는 비교적 비압축성인 반면에, 하부의 2/3에 있는 포옴 부분은 압축성이다. 또한, 유체 주머니(170)는 초기의 실시예에서와 같이 조절 가능한 내부 용적을 가져서, 전체 지지물은 각 개별 사용자를 위하여 조절될 수 있다.
이러한 형태의 지지 블록(144)은 블록(44,86)들과 같이 단독으로 이용될 수 있다. 또한 블록(144)은 줄(66)과 유사한 줄이 구비될 수 있다.
도 9 도시된 것처럼, 지지 조립체(130)는 도 1에 도시된 주머니(48)와 유사한 보다 큰 유체 주머니(162)를 포함할 수 있다. 결과적으로, 이 주머니의 추가적인 설명 및 본 발명의 지지 시스템에서의 이용에 대한 설명은 여기에서 필요하지 않다.
본 발명은 현재 가장 실제적이고 바람직한 실시예로 간주되는 것과 관련하여 설명되었고, 본 발명은 공개된 실시예에 국한되는 것이 아니라 반대로 첨부된 청구항의 사상과 범위 내에 포함되어 있는 다양한 수정안 및 등가의 결합을 커버함은 자명하다.
그러므로, 본 발명의 주요 목적들 중 하나는 정상적으로 서 있는 자세에서 볼 수 있는 형상과 유사한 형상인 척추의 척주전만(lordosis)을 지지하여, 앉아 있을 때 그러한 지지를 제공할 수 있는 의자용 척추 지지 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제 1 목적은 원칙적으로 천골 기부를 지지하는 것이다. 이 목적은 지지물을 제공하여 근육이 경련을 일으키는 것을 방지하여, 근육 피로의 가능성을 완화시키는 것이다.
브리져(Bridger)의 미국 특허 제 3,740,096 호에서, 사용자의 체중이 척추에서 각각의 디스크 및 척수를 통해 골고루 분배되어서, 기계적인 밸런스가 관련된 대립 근육 그룹 및 인대들 사이에 생성되면, 척추의 정상적인 스트레인들이 감소될 수 있다는 인식이었다. 뮤로우(Murrow)의 미국 특허 제 4,489,982 호와 둔(Dunn)의 미국 특허 제 5,114,209 호는 앉아 있을 때 정확한 자세의 중요성을 인식한 것이었으며, 이것들은 등 또는 허리의 전체적인 폭 지지물의 이용을 제안하였다. 천골의 기초 영역에 대한 국지적인 압력의 중요성이나 심지어는 바람직한 사항도 인식한 것은 없었다.
척수와는 별개로, 천골 내에 있는 디스크는 체중으로부터 따르는 단지 압축 응력만을 지지할 때 최소의 기계적인 하중이 부과된다. 그러나, 바람직한 자세로 곧게 서 있을 때와 같이 척추 정상 만곡부로부터 휘어질 때, 새로 굽어진 위치에 있을 때 기계적인 균형을 유지하기 위하여, 디스크는 근육 및 인대에 의해 적용되는 힘으로 인한 부가적인 압축 및/또는 인장 응력을 견딜 수 있어야만 한다. 신경-근육-골격 (NMS) 시스템에 대한 기계적인 하중이 앉아있는 위치와 누워있는 위치사이에서 상당히 다르다는 것을 유의해야 한다.
많은 척추 통증은 이들 디스크, 척추 및 상관된 신경-근육-골격 시스템에 적용되는 과잉의 응력으로부터 유래될 수 있다. 결과적으로, 개선된 시팅 어프로치를 개발하는 것은 사용자가 앉은 자세로 있을 때 이러한 응력을 최소화하는 것을 필요로 한다. 이러한 것이 달성되었을 때, 그것은 의자의 사용자에게 최상의 안락함과 인내를 제공하며, 긴 착석 시간 동안 상당한 이점을 제공한다.
많은 사용자들은 앉은 위치에 있을 때 어떠한 기능을 수행하여야 한다. 이러한 경우가 아니라면, 척추 복합물에서의 응력을 최소화하는 것은 사용자가 서 있을때 수직 위치로부터 적절한 척추 곡선 위치로 의자의 등받이를 보다 밀접하게 기울이는 것에 의하여 비교적 간단하게 달성될 수 있다. 앉아있는 동안 업무를 수행하는 것은 반드시 상체 운동을 요구한다. 이와 같은 움직임이 발생함으로써, 신경-근육-골격 시스템의 전체에 걸쳐 다양한 정도의 응력을 발생시키게 된다. 이러한 응력은 신체가 자세를 바꿀 때 발생하는 움직임으로서 신체 움직임과 관련된 근육 및 인대의 움직임에 의해 유발된다. 관련된 응력은 완전하게 정적인 앉은 자세에서 볼수 있는 것과 비교하였을 때 움직임에 의하여 가중될 수 있다. 움직임은 중력의 중심으로부터, 또는 척추에 의하여 만들어진 균형 위치로부터 신체 상부를 이동시키고, 시스템에서 각 척추를 유지하는 근육과 인대는 위치를 변경하고 반응하여 이동한다. 무게 중심이 이동하고 평형 위치가 변함으로써, 이것은 또한 각 척추 주위의 굽힘 모멘트를 증가시키는 것에 의하여, 디스크들을 변형을 통한 추가의 응력하에 놓이게 한다.
앉아 있을 때, 상체의 주요 부분과 그 무게 중심은 척추의 고정 단부 위에 배치된다. 척추의 굽힘이 그 척추 위치, 즉 균형으로부터 발생할 때, 움직임은 제 5 요부 척추(천골에 인접한 척추)와 천골 사이의 연결부 주위에서 발생한다. 결과적으로, 본 발명의 하나의 목적은 허리 천골 연결부를 안정화하여 정확하게 정위시키는 것이다. 이것은 앉았을 때 기능적으로 활동적이고 편한 자세를 제공함에 있어 중요하고, 그 자세는 천골 기부가 지지되는 자세이다. 이러한 상태에서, 긴 시간 동안 앉아 있을 수 있게 된다. 특히, 척추의 균형을 유지하는데 부가적인 굽힘 및 전단 응력없이, 천골, 특히 천골 기부가 제 5 요부 척수에 의해 만들어지는 체중을 척추가 지지하는 각도로 고정적으로 위치되지 않도록 의자 기구가 배열되면, 상체의 추가적인 지지양은 최적으로 기능하는 의자를 만들 수 없다. 또한, 긴 시간동안 안락한 착석을 제공하지 못하게 된다.
본 발명은 앉아있는 동안 정상적으로 서 있는 자세에서 보이는 형상과 유사한 척추 형상을 달성하는 움직임으로 척추 허리의 척추 전만을 지지하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이는 앉아 있는 동안 양호한 척추 자세를 유지하려는 위치에서, 의자에 관계하여 사용자의 골반을 확실하게 위치시키는 것에 의하여 부분적으로 달성된다. 먼저, 천골 자체는 그 후방 표면을 따라서 천골을 위치시키는 것에 의하여 적절하게 위치되어야만 된다. 이는 천골의 후방 표면 전체에 걸쳐 직접, 본질적으로는 천골 상부 1/3의 천골 기부에 압력을 직접 적용하는 것에 의하여 행해진다. 두 번째로, 그와 같은 천골 압박 적용 장치에 의해 발생되는 힘은 시트의 표면을 교차하여 전방 방향으로 또는 천골 지지부로부터 그리고 지지력으로부터 멀리사용자의 움직임을 방지하기 위하며 마찰, 중력 또는 다른 기계적인 수단의 조합을 통해 방해되어야 한다.
본 발명의 천골 지지는 천골을 위치시키지만 인접한 연한 조직(tissue)의 압축을 다양한 방식으로 허용하는 압축하는 방식으로 행해지도록 설계된다. 본 발명은 천골 기부에 적용되는 특정 압력의 선택적인 조정을 허용하고 그 영역에서 면적당 압력을 선택적으로 변화시키도록 선택할 수 있다. 그러므로, 천골 기부에 특정하게 적용되는 압력의 세기를 변경하는 것에 의하여, 후방에서의 천골의 지지 및/또는 전방 방향으로의 움직임을 발성하는 것이 가능하다. 이 압력은 천골에 대해 직각 방향으로부터 예를 들어 15 내지 20° 더하거나 빼서 변할 수 있는 각도에서 사용자에게 가해질 수 있다. 가장 효과적인 방향 또는 각도는 예를 들어 의자의 형상, 시트에 대한 의자 등받이의 각도 및 사용자의 크기와 같은 많은 변수에 따라서 좌우된다. 그러나, 본 발명은 등받이가 그 경사각에 대해 조정되는 위치에 관계없이 앉아 있는 사람을 위하여 필요한 천골 지지를 제공할 수 있다.
앉아있는 사용자의 지지는 신경-근육-골격 시스템에 대한 부담 하중이 앉은 위치와 누운 위치 사이에서 완전히 다르기 때문에 중요하다. 이러한 부담 하중의 차이는 또한 필요한 천골 기부 각도를 유지하기 위해 인접한 신체의 연한 조직을 실질적으로 압축함이 없이 근육 기능에 강요한다. 천골의 후방 표면은 비교적 평평한 표면을 가지고, 단지 최소량의 연한 조직 및 근육만으로 덮여진다. 그러므로, 일정 방향을 향한 표면에 인접하여 이를 배치하는 것에 의하여 위치가 보정될 수 있다. 이 일정 방향을 향한 표면은 실질적으로 수평 시트의 평면으로부터 약 20°내지 50°의 바람직한 천골 기부 각도를 바람직하게 유지하지만, 수직선으로부터 척주의 경사 또는 등받이 경사를 위하여 교정될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조로 하는 수반된 청구항에 대한 하기의 설명을 고려할 때 명확해지며, 이들 모두는 명세서의 일부를 구성하고, 도면 부호들은 여러 도면에서 그에 상응하는 부재들을 지시한다.

Claims (38)

  1. 집중적이고 국지화된 척추의 천골 부분에 압력을 적용하기 위하여 의자와 함께 사용하기 위한 척추 지지 장치로서,
    등받이와 시트 바닥이 만나는 부분에 위치되는 지지 부재와, 상기 지지 부재가 부착되는 지지대 부재를 포함하고;
    상기 지지 부재는 척추의 천골에 그리고 척추의 천골을 따라서 힘을 집중시키는 것에 의하여 척추의 천골 부분에 대한 지지를 제공하는 상부면, 마주하는 측부면 및 전방면들을 가지며, 상기 지지 부재는 또한 천골의 나머지 부분을 지지하고 안정화하여, 인접한 관절 구조들을 의자에 대해 이완시키는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전방면의 적어도 일부분을 교차하여 연장하도록 위치된 패딩 부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 패딩 부재는 포옴재로 구성되는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 패딩 부재는 중공 주머니로 구성되는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 패딩 부재는 유체가 채워지는 주머니인 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 지지대 부재는 상기 지지 부재에 부착되는 직립 부분과, 의자 결합 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 의자 결합 부분은 가요성인 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 지지 부재, 상기 패딩 부재 및 상기 지지대 부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 부재는 해부학적으로 일치하는 전방면을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 해부학적으로 일치하는 전방면은 포옴층을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 해부학적으로 일치하는 전방면은 유체가 채워지는주머니를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 유체는 20℃에서 0.01 내지 10,000cp의 점도 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 척추 지지 장치.
  13. 등받이와 시트 바닥을 가지는 의자와 함께 사용하기 위한 천골 지지물로서,
    시트 바닥 접촉 후방면 및 바닥면들과, 일정 형상의 전방면을 가지는 부재를 포함하며;
    상기 부재는 천골 기부선과 동일한 레벨의 위치로부터 천골 기부선에 인접한 천골의 후방 부분 폭의 2배만큼 시트 바닥 부분으로 수평으로 연장하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 부재는 바닥 부분보다 넓은 폭 치수를 가지는 상부 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 부재는 2.5:1의 상부 대 바닥 폭 비를 가지는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 부재는 1:2의 상부 대 바닥 두께 비를 가지는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 부재는 전방면의 하부 부분으로부터 전방으로 연장하는 볼록 부분을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 부재는 전방면의 하부 부분으로부터 전방으로 연장하는 볼록 부분을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 부재는 상기 전방면을 교차하여 연장하는 패딩 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 패딩 부재는 섬유 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 패딩 부재는 포옴재를 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 패딩 부재는 유체가 채워지는 주머니를 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 유체는 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 천골지지물.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 유체는 20℃에서 0.01 내지 10,000 cP의 점도 범위를 가지는 액체를 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  25. 제 13 항에 있어서, 상기 부재에 대한 직립 연결부 및 후방으로 연장하는 부분을 가지는 지지 부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 후방으로 연장하는 부분은 가요성인 것을 특징으로 하는 천골 지지물.
  27. 척추 영역에 고립되고 국지화된 힘을 적용하기 위한 천골 지지 기구로서,
    상부면, 마주하는 측부면 및 전방면들을 가지는 지지 부재를 포함하고;
    상기 전방면은 자동 수용 곡면부, 상기 상부면, 마주하는 측부면들 및 전방면들 주위로 부분적으로 확장하는 팽창성 부재, 및 상기 지지 부재가 부착되는 시트 수용 프레임 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 천골 지지 기구.
  28. 상부, 바닥, 마주하는 측부, 전방 및 후방면들을 가지는 블록으로 구성되는 척추 지지 기구로서,
    상기 상부면은 상기 바닥면의 폭보다 넓은 폭 치수를 가지며, 상기 전방면은상부로부터 하부로 연장하는 곡면의 오목부를 가져서, 천골에 집중적이고 국지화된 힘을 적용하는 것을 특징으로 하는 척추 지지 기구.
  29. 서로 연결된 등받이와 바닥 부분을 가지는 의자와 함께 사용하기 위한 하부 등 지지 기구로서,
    상부 영역, 및 상부 영역의 전방으로 연장하는 하부 영역을 가지는 오목의 전방면을 가지는 지지 부재를 포함하며;
    상기 지지 부재는 상기 지지 부재로부터 연장하는 의자 배치 부재를 가져서, 상기 배치 부재가 등받이와 바닥 부분 사이에 위치될 때, 상기 지지 부재는 의자 사용자의 천골에 집중적이고 국지화된 힘을 가하도록, 의자 사용자에 관계하여 그리고 등받이와 바닥 부분에 관계하여 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 하부 등 지지 기구.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 시트 배치 부재는 가요성인 것을 특징으로 하는 하부 등 지지 기구.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 시트 배치 부재는 상기 지지 부재의 일체인 부분으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 하부 등 지지 기구.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 지지 부재와 상기 배치 부재가 일체의 유닛으로 성형되는 것을 특징으로 하는 하부 등 지지 기구.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 지지 부재는 전방 오목면에 각각 고정되는 유체 주머니와 패드 부재를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 하부 등 지지 기구.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 유체 주머니는 상부 영역에 고정되고, 상기 패드 부재는 하부 영역에 고정되는 것을 특징으로 하는 하부 등 지지 기구.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 상부 영역은 전방면의 상부 1/3을 포함하는 것을 특징으로 하는 하부 등 지지 기구.
  36. 앉은 위치에서 골반 안정성을 만드는 신경-근육-골격 시스템을 지지하는 방법으로서,
    의자의 등받이와 바닥 부분의 접합 영역에 지지 부재를 배치하는 단계와;
    집중적이고 국지화된 힘이 상기 지지 부재에 의하여 사용자의 천골에 적용되도록 사용자에 관계하여 천골을 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 지지 부재의 상부 및 측부 여백 부분 주위에 유체 주머니를 배치하는 단계와, 천골을 에워싸는 영역이 천골과 함께 지지되도록 상기유체 주머니를 팽창시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 지지 부재는 천골의 천골 기부 부분에 보다 큰 힘을 만드는 것을 특징으로 하는 방법.
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