專利名稱：座位的脊椎支撐裝置的制作方法
發(fā)明的背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及對(duì)背部支撐裝置作出改進(jìn)，從而對(duì)骶骨形成特定壓力而達(dá)到所需姿態(tài)；并涉及使骶骨、包括髂骨嵴在內(nèi)的骨盆以及神經(jīng)-肌肉-骨骼支撐系統(tǒng)正確定位而使整個(gè)骨盆穩(wěn)定的設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)介紹背痛無(wú)論在概念上還是在事實(shí)上都不僅是一種社會(huì)流行病，而且是一個(gè)很活躍的研究和專利領(lǐng)域。許多人會(huì)在工作中、在家中以及在家與工作單位之間的路上感到背痛。背痛的原因有許多，但很難治好。這不是努力不努力的問(wèn)題。相反，已有大量關(guān)于各式各樣的背部支撐物或支撐裝置的專利。
例如，這些專利一般可分為特殊結(jié)構(gòu)的座椅、骶骨或腰骶支架、固定的坐墊或支撐物以及可充氣裝置。
特殊結(jié)構(gòu)的座椅又可再分為內(nèi)置式支撐物、外置式支撐物、矯形座椅、靠背和辦公室專用座椅。
在對(duì)這些現(xiàn)有努力作總結(jié)式回顧之前首先應(yīng)看到，非病原性背痛通常是由對(duì)神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)及其有關(guān)的解剖構(gòu)造的壓應(yīng)力引起的。該應(yīng)力或壓力有時(shí)產(chǎn)生在脊髓內(nèi)部。無(wú)論哪種情況，應(yīng)力是由所施加的壓力不當(dāng)或脊柱已長(zhǎng)時(shí)間受到扭曲或損傷所致，從而背痛決定于脊髓的當(dāng)前狀態(tài)。因此，在許多情況下，可對(duì)神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)進(jìn)行支撐而減輕或防止脊髓壓力的不希望有的發(fā)展。
一種早期的脊椎支撐裝置可見(jiàn)Epstein的美國(guó)專利No.1,667,626。在一木框上安裝許多彈簧帶而形成一曲面。在垂直木撐之間的空間中填充棉絮材料后用織物包住整個(gè)裝置。使用可調(diào)節(jié)的鉤子即可調(diào)節(jié)該裝置而用于個(gè)頭不同的人。該裝置的寬度約等于人的背寬并置于腰部而在一很廣區(qū)域上形成均勻的支撐。
內(nèi)置式裝置例如可見(jiàn)Sopko，Jr.的美國(guó)專利No.3,145,054和Burton的美國(guó)專利No.3,501,197。Sopko的專利涉及一種帶有一特型氣墊的便攜式座椅，該氣墊把壓力施加到人背面的骶髂部位，該壓力隨著人緊靠該撐背氣墊的前后運(yùn)動(dòng)而變動(dòng)。
Burton的專利旨在把人體的活動(dòng)限制在椅背/椅座的接合部中，在這里肢帶骨的坐骨結(jié)節(jié)會(huì)楔入該椅背/椅座部中，為此把一剛性椅背/椅座件插進(jìn)椅座中而防止這一楔入。
外置式裝置有好幾種，例如Weinreich的美國(guó)專利No.4,753,478、Quinton等人的美國(guó)專利No.4,718,724、Baxter等人的美國(guó)專利No.4,516,568、Scott的美國(guó)專利No.4,634,176和Pasquarelli的美國(guó)專利No.2,831,533。
這些裝置都有一部分橫跨坐在座椅中的人的整個(gè)背部。在Weinreich的專利中，該支撐物為一對(duì)管狀墊子。Quinton等人提出，很難放準(zhǔn)腰部支撐墊的位置，從而提供一種直立的可調(diào)節(jié)腰部支撐墊。Baxter等人公開(kāi)了一種包括側(cè)部和中央部的多室氣球，從而把氣壓加到選定的人體腰部和骶髂部。Scott提供的也是一種背撐，但其面積比Quinton等人的大。Pasquarelli使用一種細(xì)長(zhǎng)曲線形腰背支撐件而把壓力加到人背的整個(gè)寬度上。
腰骶支架包括Rowe的美國(guó)專利No.4,930,499；Brooks等人的美國(guó)專利No.4,475,543；Hyman等人的美國(guó)專利No.4,576,154；Carabelli的美國(guó)專利No.Des.296,930以及Lampert的美國(guó)專利No.2,554,337。
有幾種專利使用了固定靠墊，包括Parrish的美國(guó)專利No.4,876,755；Snyder等人的美國(guó)專利No.4,522,447以及Meares的外觀設(shè)計(jì)美國(guó)專利No.Des.277,316。Parrish的靠墊的形狀呈大寫(xiě)“I”而支撐頸部、胸腰部。Snyder等人設(shè)計(jì)了泡沫墊，其各段的彈性不同，且其座墊面和靠背面都呈倒梯形，壓力最大的部位所用的材料最軟。
Meares的外觀設(shè)計(jì)為一種矯形裝置，它在整個(gè)骶骨部上施加壓力。該外觀設(shè)計(jì)并未說(shuō)明該裝置是如何工作的。但是，所附的說(shuō)明書(shū)說(shuō)它主要供躺著的人使用。用外包軟泡沫橡膠的橡膠制成的該裝置的內(nèi)部是中空的，中空內(nèi)部四周的側(cè)壁使得其周邊較硬。因此，該裝置所提供的阻力是不均勻的。中間比周邊軟。
躺在地板上使用該裝置時(shí)，把該裝置放到地板上后使用者翻身躺到該裝置上。該說(shuō)明書(shū)說(shuō)該裝置一頭寬、一頭窄，人的頭部對(duì)著寬的一頭。當(dāng)人起先躺到該裝置上時(shí)，膝蓋須彎曲而使尾骨壓向地面。據(jù)說(shuō)這一動(dòng)作有助于骶骨(尾骨)的弧線對(duì)準(zhǔn)到該裝置的弧度或托架中。
如該外觀設(shè)計(jì)專利所示，該裝置的前表面上有兩個(gè)凸起部，而后表面為平面。由于該裝置用橡膠模制而其內(nèi)部空心，因此在兩凸起部之間形成一較大的托架區(qū)。
Meares的裝置長(zhǎng)約7.25英寸，頂部寬約2.75英寸，底部寬約1英寸。上部凸起部伸展約2英寸，然后是托架部伸展3.25英寸，下部凸起部伸展0.75英寸。然后該裝置向著窄端傾斜而下。該裝置應(yīng)放置在一穩(wěn)固表面上，說(shuō)明書(shū)建議臥床不起的人可用一本書(shū)墊在下面或在臀部下面墊一塊膠合板以形成穩(wěn)固的支撐。
Meares的說(shuō)明書(shū)還說(shuō)他的裝置可用在汽車、卡車或直背椅上。在把該裝置用在這類情況下時(shí)，該橡膠裝置彎成弧形后放置在人的臀部下和背后。該說(shuō)明書(shū)還說(shuō)，由于座墊是軟的，因此可在該橡膠裝置下墊一本可彎曲的書(shū)而把它抬高。與該裝置使用在地面上時(shí)一樣，該彎曲件應(yīng)撐起骶骨。
因此，與其說(shuō)Meares建議，不如說(shuō)Meares要求整個(gè)骶骨壓力就所加的壓力的強(qiáng)度而言是不可調(diào)節(jié)的。Meares的優(yōu)選形式是使用者仰臥而受到不變的壓力。
還必須看到，Meares把壓力孤立在骶骨的整個(gè)長(zhǎng)度上。這是為了治療受傷的肌肉，特別是梨形肌和腰肌。Meares實(shí)際上想向上移動(dòng)骶骨(人躺下時(shí)向著人的前部移動(dòng))。如果骶骨可如此移動(dòng)，而臀部向相反方向移動(dòng)，也即，臀部向下降到他的裝置的兩側(cè)，梨形肌和腰肌就被拉伸而減輕肌肉痙攣。
本發(fā)明概要為了對(duì)本發(fā)明的效用和效果有適當(dāng)?shù)牧私?，首先要了解人體的骨骼組成以及這些組成部分是如何互相作用和影響的。在這方面，須參看人體解剖的整個(gè)神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)以及這些解剖系統(tǒng)之間的相互作用。
在正常人身上，脊椎從正面看去應(yīng)為一較直的垂直線。脊椎的作用部分是機(jī)械性的，因?yàn)樗沃梭w腰部以上的上身；部分是保護(hù)性的，因?yàn)樗Ｗo(hù)著它內(nèi)部的中樞神經(jīng)系統(tǒng)或脊髓。脊椎由7塊頸椎骨、12塊胸椎骨和5塊腰椎骨構(gòu)成。腰椎骨下面是骶骨，然后是構(gòu)成尾骨的骨頭。骶骨上部的1/3部位稱為骶骨基部。
脊椎的頸椎或上部一般向前彎曲成一光滑、柔性的“C”形件而支撐著人頭和人體重量的一部分。這一上部由于其柔性極高而可轉(zhuǎn)動(dòng)以及前后運(yùn)動(dòng)。
脊椎的有時(shí)稱為中背部的胸椎以相反方向彎曲，也即向后然后又向前彎曲。胸椎支撐著胸廓及其人體上部。由于肋骨與脊椎的胸椎相連，因此肋骨本身使得胸椎部位不象頸椎那樣具有柔性，事實(shí)上，它使胸椎呈剛性。
脊椎的下一部分腰部或下背部又以與胸椎曲線相反的方向彎曲。骶骨和尾骨伸展在其下方而重新向前彎曲。下背部支撐著上身的主要部分，因此其上受到的壓縮應(yīng)力比脊椎的其他部分大。
人體站直而姿勢(shì)良好時(shí)脊椎的正常曲線全部展開(kāi)。當(dāng)人體改變姿勢(shì)坐下而坐著時(shí)，特別是坐著工作時(shí)，脊椎的正常曲線就遭扭曲。這是由于許多(如果不說(shuō)大多數(shù))椅子沒(méi)有給予脊椎以良好的支撐。因此，坐著、特別是長(zhǎng)期坐著會(huì)發(fā)生背痛或處于受力狀態(tài)。長(zhǎng)期坐著會(huì)造成疼痛、劇痛和毛病。
這對(duì)必須在一個(gè)位置上緊張地一坐就是幾個(gè)小時(shí)的賽車駕駛員之類的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)是如此，對(duì)普通人來(lái)說(shuō)同樣如此。
因此，本發(fā)明的主要目的之一是當(dāng)人坐著時(shí)把脊椎的腰椎前凸支撐成與正常站著時(shí)的形狀同樣的形狀。本發(fā)明的一個(gè)目的是主要支撐骶骨基部，從而通過(guò)支撐而減少肌肉疲勞的可能性，從而防止肌肉發(fā)生痙攣。
從Bridger的美國(guó)專利No.3,740,096中可看到，若把人的重量均勻分布到脊椎的各椎間盤(pán)和椎骨上而在相關(guān)的對(duì)抗肌與韌帶之間取得平衡，就可減輕脊椎的過(guò)度緊張。盡管Murrow的美國(guó)專利No.4,489,982和Dunn的美國(guó)專利No.5,114,209認(rèn)識(shí)到正確坐姿的重要性，但他們提出使用全寬度背撐或腰撐。他們都未認(rèn)識(shí)到、甚至沒(méi)有覺(jué)察到局部加壓、特別是對(duì)骶骨基部加壓的重要性。
脊椎中把椎骨分開(kāi)的椎間盤(pán)在只受由體重造成的壓縮應(yīng)力時(shí)其上的機(jī)械負(fù)載最小。但當(dāng)比方說(shuō)人站得筆挺而脊椎偏離其正?；《葧r(shí)，肌肉和韌帶在脊椎在新的撓曲位置時(shí)為了保持機(jī)械平衡而加到椎間盤(pán)上的力就使得椎間盤(pán)必須承受另外的壓縮和/或拉伸應(yīng)力。應(yīng)該看到，神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)上的有效負(fù)載在坐著與躺著之間是有極大不同的。
大部分脊椎疼痛可歸因于這些椎間盤(pán)、脊椎組織和相連的神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)所受到的應(yīng)力過(guò)大。因此，改進(jìn)后的座位必須使人的神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)在人坐著時(shí)所受到的應(yīng)力最小。這樣就能使座位中的人感到非常舒適和耐久而可不發(fā)生任何問(wèn)題地長(zhǎng)期坐著。
許多人必須坐著工作。如果情況不是如此，減小脊椎組織上的應(yīng)力的目的就較容易實(shí)現(xiàn)，這只須斜置椅背而使之偏離垂直位置而使脊椎更接近人直立時(shí)的弧度。但是，人必須坐著工作，從而上身必須運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)所受應(yīng)力就會(huì)發(fā)生變動(dòng)。這是由于肌肉和韌帶隨著人體體位的改變而運(yùn)動(dòng)所造成的。有關(guān)應(yīng)力還會(huì)由于運(yùn)動(dòng)而加重，特別是與完全坐著不動(dòng)所受到的應(yīng)力比較而言。運(yùn)動(dòng)使上身移離其重心或由椎骨所確立的平衡位置，從而在該系統(tǒng)中夾持各椎骨的肌肉和韌帶相應(yīng)改變位置而運(yùn)動(dòng)。隨著重心和平衡位置的變動(dòng)，還增加了各椎骨上的彎矩，從而椎間盤(pán)所受應(yīng)力雖然變動(dòng)，但卻加大。
坐著時(shí)上身的主要部分及其重心位于脊椎的固定端的上方。當(dāng)脊椎彎曲而離開(kāi)其脊柱位置從而不平衡時(shí)，會(huì)發(fā)生圍繞第五塊腰椎骨與骶骨之間的接合點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是使這一腰-骶接合部穩(wěn)定并方位正確。這對(duì)在支撐骶骨基部時(shí)形成一可工作而又舒適的坐姿來(lái)說(shuō)是重要的。這樣就可長(zhǎng)時(shí)間地坐著。更確切說(shuō)，如果一座位裝置做成不另加彎曲和剪切應(yīng)力來(lái)保持脊椎平衡骶骨、特別是骶骨基部便無(wú)法牢牢定位在一使脊椎支撐第五塊腰椎骨所承受的重量的角度上的話，那末對(duì)人的上身的支撐不足以獲得一性能最佳的座椅，而且也無(wú)法長(zhǎng)期舒適地坐著。
本發(fā)明涉及支撐脊椎的腰椎前凸而使脊椎的形狀在坐著時(shí)與正常站著時(shí)一樣的方法和設(shè)備。這部分地通過(guò)把一坐著的人的骨盆固定在一可保持良好的脊椎姿勢(shì)的位置上而予以實(shí)現(xiàn)。首先，骶骨本身必須沿其后面放置而獲得正確定位。為此，在骶骨、主要是在骶骨的上部1/3即骶骨基部的后面上直接加壓。其次，由這類骶骨加力裝置產(chǎn)生的力必須組合使用摩擦、重力或其他機(jī)械裝置抵住，以便防止人體在座位上向前移動(dòng)或移離骶骨支撐物或脫離支撐力。
本發(fā)明骶骨支撐物設(shè)計(jì)成可固定骶骨，但同時(shí)又能變動(dòng)地壓縮近旁的軟組織。本發(fā)明也可調(diào)節(jié)加到骶骨基部上的壓力而改變?cè)摬课坏拿科椒接⒋绲膲毫?。從而可以改變加到骶骨基部上的壓力?qiáng)度而從后向前支撐和/或移動(dòng)骶骨。這一壓力可以變動(dòng)范圍為與骶骨垂直的方向比方說(shuō)加減15-20度的角度加到骶骨上。最有效的方向或角度取決于若干因素，例如座位的形狀、靠背相對(duì)于椅座的角度和人的個(gè)頭。但是，不管把座椅的斜角調(diào)節(jié)到什么程度，本發(fā)明都可為坐著的人提供所需的骶骨支撐。
由于神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)所受到的有效負(fù)載在坐著與躺著時(shí)有很大的不同，因此必須對(duì)坐著的人進(jìn)行支撐。這一有效負(fù)載差還決定著肌肉基本上不壓縮近旁的軟組織，以便把骶骨基部保持在所需角度上。骶骨的后面比較平，其上只覆蓋有少量的軟組織和肌肉。因此用一定向面緊貼它就可使它定向。這一定向面最好把骶骨基部保持在與大致水平的座位平面成約20-50度的所需角度內(nèi)，但可根據(jù)脊柱偏離垂線的斜角或靠背的斜度予以矯正。
從結(jié)合附圖對(duì)后附權(quán)利要求書(shū)的下列說(shuō)明中可更清楚看出本發(fā)明的其他目的、特征和特點(diǎn)，各附圖中的相同部件用同一標(biāo)號(hào)表示。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為本發(fā)明剖面圖，示出椅座、椅背、腰椎和骶骨；圖2為本發(fā)明正視圖；圖3為剛性骶骨支撐物的側(cè)視圖4為本發(fā)明一修正例的剖面圖；圖5為圖4所示本發(fā)明實(shí)施例的分解立體圖；圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的剖面圖；圖7為沿圖6中7-7線剖取的剖面圖；圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例的正視圖；圖9為其放置到一座椅上的側(cè)視圖，示出其與一個(gè)人之間的位置關(guān)系；圖10為其俯視圖；圖11為卸去骶骨支撐塊的正視圖；圖12為該支撐塊的局部、縱向剖面圖。
對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明圖1示出標(biāo)號(hào)為10的本發(fā)明一實(shí)施例的剖面圖。裝置10用在椅座12與椅背14之間，圖中只示出座椅的一部分。為了示出本發(fā)明與它對(duì)人體的解剖結(jié)構(gòu)的效果之間的關(guān)系，圖1包括骨盆16、總的用18表示的5塊腰椎骨L1-L5。第一和最下部胸椎骨用20表示。骶骨表為22，其上部1/3部位稱為骶骨基部。骶骨22下面是由一系列小骨頭構(gòu)成的尾骨24，它們作為一組骨頭朝前彎曲。在老年人身上較小的尾骨實(shí)際上融為一體而可作為骶骨的一部分。
如上所述，骶骨22包括骶骨基部或骶骨頂部1/3處的基線26及其底部的骶骨頂尖28。
本發(fā)明可包括一由一垂直伸展的背托32、一底部件或支架34構(gòu)成的基座構(gòu)件30。該底部件如圖1所示可插入在椅背14與椅座12之間而把本發(fā)明支撐并定位在該座椅中。如下所述，該底部件可視該支撐裝置、該座椅的構(gòu)型而做成各種各樣，或把它做在座椅內(nèi)。背托32最好用一包括鉸鏈伸長(zhǎng)部36和38的鉸鏈40與底部件34連接。該鉸鏈構(gòu)件可用任何方便的方法裝到背托與底部件上，例如膠、環(huán)氧樹(shù)脂、螺栓或螺釘。
本發(fā)明主要包括一塊件44。塊件44提供支撐并能把力集中施加在骶骨上且多數(shù)直接施加在骶骨基部上。塊件44最好用剛性材料制成，它更詳細(xì)地示出在圖2和圖3中。
應(yīng)該看到，該剛性支撐塊44可單獨(dú)使用，也可有蓋或無(wú)蓋，也可使用或不使用上述背托。塊件44上也可可卸下或永久性地裝有各種附件。例如，它的正面前方可裝有圖1中用46表示的某種襯墊或液壓囊或其組合。該襯墊可由編織的紡織材料、非編織材料、棉絮、一層泡沫、凝膠囊或其他人造或合成襯墊或與人體形狀相符的材料制成。目的是要把力集中到一部位但所生成的接觸點(diǎn)盡可能少。從使用塊件44中獲得的效果最好為在骶骨上施加足夠的力或壓力而又大致不壓縮鄰近的軟組織并能控制骨盆的轉(zhuǎn)動(dòng)。塊件44上的襯墊或表面材料也有助于消除或緩沖骶骨的振動(dòng)。
若單獨(dú)使用塊件44，可使用一向后伸展的、最好是柔性的座撐或貼合折片，這在下文詳述。該折片在座椅鐵鎖與座墊之間滑動(dòng)而使塊件正確放置并固定在座椅上。
塊件44因有足夠的硬度而不易彎曲或撓曲，也不容易移離其在座椅上的預(yù)定位置。它可用各種材料構(gòu)成、制成或模制而成塑料、增強(qiáng)塑料、剛性泡沫、金屬和其他類似材料。此外，本發(fā)明還包括使用一弧形件，它在使用中緊貼人的背部而以1-4psi的壓力壓平骶骨或與骶骨形狀貼合。
若用液壓囊作為襯墊46，它最好用20℃下粘度約為0.01-10,000泊的惰性液體灌滿。這類材料中可包括可流動(dòng)的凝膠或觸變凝膠。此外，該囊可是氣動(dòng)的而使用一定或可變體積的空氣或其他惰性氣體。若使用可變體積的氣體，則可使用手動(dòng)或自動(dòng)控制的現(xiàn)有氣泵。由于它們都是公知的，所以不再贅述。
這類液壓或氣動(dòng)囊件用來(lái)對(duì)人起到一定的保護(hù)作用、防止壓力集中在點(diǎn)上并緩沖使用中的振動(dòng)。此外，使用容積可調(diào)的囊狀物便可調(diào)節(jié)塊件44所提供的壓力的強(qiáng)度。
作為另一種方案，也可在塊件的前面或正面覆蓋“順應(yīng)”泡沫，即一種其形狀隨貼靠其上的外物的形狀而變的材料。該囊狀物中也可灌滿水或凝膠而保護(hù)軟組織和緩沖運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)。
骶骨的剛性支撐塊44和襯墊46的上方另有一如圖1所示一般呈U形的支撐件48。該支撐件18可以是灌滿液體的囊狀物或泡沫并最好設(shè)計(jì)成支撐腰部和肌肉，特別是骨盆上方的肌肉和椎旁的肌肉。但是，面積可為100平方英寸、但也可為20-200平方英寸的支撐件48所提供的向前壓力最好比塊件44小。例如，支撐件48可高約10英寸、寬約12英寸，但其高度的變動(dòng)范圍可為約5-20英寸，寬度的變動(dòng)范圍可為約6-24英寸。塊件44與支撐件48的向前壓力的比最好為2∶1，但其變動(dòng)范圍可為約1.1∶1-10∶1。
由整個(gè)組件施加到骶骨、主要為骶骨基部上的向前壓力的大小在有安全帶的汽車座椅中約為20-40磅。在辦公室座椅中該壓力約為10磅，因?yàn)橹荒芸磕Σ亮椭亓Φ肿≡撓蚯暗膲毫?。這些力在汽車座椅中也可為10-50磅，而在固定的或辦公用的座椅中可為約5-25磅。
骶骨的剛性支撐物44和襯墊46上可有套50。支撐件48的外表面上也可有套52。整個(gè)組件上可用整張?zhí)住＿@類套可以是松包型、也可以是緊包型。
雖然圖1所示裝置10為把底部支架34滑入椅背與椅座之間即可方便地定位并同樣可方便地取下的獨(dú)立部件，但它也可做在椅背14中。此時(shí)，套50和52也就是座椅的套。
如圖3所示，骶骨的剛性支撐塊44包括后面54、頂面56和前面58。前面58又分為斜向或稍有弧度的上部60和一鄰接底面或在該塊件下部的擴(kuò)大部或球形部62。該擴(kuò)大部向前鼓起而超過(guò)上部60。球形部62底下的表面也斜向向后而形成底面64。重要的是，前面58在脊椎上沿著兩側(cè)之間的一較窄路徑在骶骨部位、特別是沿其后面形成壓力接觸而把壓力集中施加在骶骨上，而在一優(yōu)選實(shí)施例中大部分的壓力施加在骶骨的骶骨基部上。如果前面的弧形部延長(zhǎng)到足夠長(zhǎng)，球形部就以漸漸過(guò)度的弧度包括在在底部仍向前伸展的該表面的整個(gè)弧度中，從而整個(gè)骶骨受到支撐，但支撐力仍集中在骶骨基部上。由于前面58的上部60更多為一斜面，因此所需的骶骨下部壓力來(lái)自于球部62。
比較圖1與圖3即可看到，前面58的形狀與骶骨后面的形狀相符。
作為剛性構(gòu)件的骶骨支撐塊件44設(shè)計(jì)成把壓力或所需的支撐和矯正力集中、直接地施加到骶骨上。在優(yōu)選實(shí)施例中，該力集中在骶骨上部1/3即骶骨基部上。但在各種實(shí)施例中，骶骨支撐塊件44設(shè)計(jì)成把壓力或壓力沿著一相對(duì)背部其他部位、特別是相對(duì)脊柱旁的組織來(lái)說(shuō)狹窄的路徑集中施加到骶骨上。
在單獨(dú)使用塊件44時(shí)，該塊件44還可包括一用虛線表示的向后伸展的柔性系繩66。這類系繩使得塊件不用襯墊而單獨(dú)使用而系牢在座椅中。塊件和系繩很容易定位，只須把塊件44放在所需位置上的同時(shí)把系繩夾緊在椅座與椅背之間。系繩可用任何柔性材料制成，最好是塑料，但也可使用比方說(shuō)由人造絲編織而成的一段堅(jiān)硬的紡織品。此外，系繩66也可與塊件模制成一體或單獨(dú)制成后用任何方便的方法裝到塊件44上。
如前面某些實(shí)施例所述，骶骨的支撐塊件44與其上的囊狀物48配合而使人的背部的骶骨旁的部位以與骶骨的塊件所提供的支撐和所加的壓力的特定關(guān)系而受到支撐。當(dāng)囊狀物中的流體容積可調(diào)時(shí)，就可調(diào)節(jié)塊件44所加的壓力。這轉(zhuǎn)而在人坐著時(shí)使骨盆獲得合適的定位而脊椎所受到的壓縮力、彎曲力和剪切力最小。
骶骨的支撐塊件44并不橫向伸展在人的背部的大部分寬度上。同樣，它并不橫向伸展在大部分椅背上。相反，它把壓力或力集中施加在一較窄的帶上從而集中力量支撐較窄的一部位。雖然并非必要，但骶骨的支撐塊件44的形狀最好是頂部寬，底部窄。從而該塊件總的來(lái)說(shuō)呈倒三角形。
骶骨的剛性支撐物的尺寸舉例說(shuō)可以是如圖2所示頂面56寬約2 1/2英寸，底面64寬約1英寸。從底面64到頂面56的總高舉例說(shuō)可以為約5英寸。
如圖3所示，頂面56從后面54到前部?jī)A斜面或斜面60的厚度約為0.75英寸，而從后面54到擴(kuò)大部62的最前部的距離約為1.5英寸。
骶骨的剛性支撐物的尺寸范圍決定于人的高度，下表示出重約150磅的小個(gè)頭成人、重約150-190磅的正常個(gè)頭的成人和重190磅以上的大個(gè)頭成人的大致尺寸。
小個(gè)頭正常個(gè)頭大個(gè)頭高度 3.5 5.0 6.5頂寬 1.7 2.5 3.25底寬 0.7 1.0 1.3頂厚 0.5 7.5 0.75底厚 1.0 1.5 2.0
該骶骨剛性塊件的頂?shù)讓挾缺燃s為2.5∶1，但其范圍可在1.5∶1-3∶1。同樣，頂?shù)缀穸缺扰c寬度相反，最好為1∶2，但其范圍可在1∶1-3∶1，視該裝置偏離垂線的斜角而定。
但是，這一距離的頂寬可從骶骨在骶骨基部處的寬度的3倍變動(dòng)到約等于骶骨的仍在骶骨基部處的后部的寬度并向著其寬度大于或等于骶骨在該點(diǎn)處的寬度的骶骨底面漸漸減小。
如上所述，前面58包括一斜面部或弧形部60和一球形部62或如圖6所示那樣的弧形延長(zhǎng)部。圖1示出，當(dāng)塊件44在座位中放置到其位置上而一個(gè)人背靠椅背坐著時(shí)，頂面56位于與骶骨基線26大致相齊處。塊件44然后從該處向下伸展到椅座頂部而弧形前面58從頂部到底部漸漸向前伸展。從而在向前漸漸彎離椅背14的骶骨上不斷向前施加壓力。
塊件44設(shè)計(jì)成在骶骨基線26處的水平伸展距離最好約等于骶骨后部寬度的兩倍。這例如示出在圖7中。但是，在骶骨基線處的該水平距離可為骶骨后部寬度的30％-300％并向著其寬度約為骶骨在塊件44底面處的寬度的30％-300％的塊件底面漸漸減小。
我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把上述那種骶骨剛性支撐物44裝到辦公椅中時(shí)，該支撐裝置對(duì)骶骨的壓力為1-2psi，這一壓力可恰當(dāng)穩(wěn)定骨盆。在大多數(shù)辦公椅中，只有靠摩擦力和重力的合成作用才能使人背緊靠該支撐塊件。因此該力一般不可能大于1-2psi。
但是，當(dāng)把本發(fā)明裝置裝在汽車座椅中時(shí)，摩擦力和重力靠安全帶之助而把骶骨壓力提高到2-4psi，從而提高骨盆的穩(wěn)定性。這一壓力是對(duì)人靜坐在座椅中而言。當(dāng)人踩腳踏板或轉(zhuǎn)彎而移動(dòng)或受支撐時(shí)該壓力會(huì)發(fā)生變動(dòng)而增加到10psi以上，視用力大小和車速而定。
氣囊48的充氣壓力一般小于骶骨壓塊44所施加的壓力的約50％。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣囊的充氣壓力大于用來(lái)測(cè)試剛性支撐塊件所施加的壓力的骶骨壓力表所示壓力的約50％時(shí)，骶骨壓力就無(wú)法穩(wěn)定骨盆。例如，若坐著時(shí)骶骨的初始?jí)毫?psi，把氣囊48充氣到0.3psi可把塊件44所施加的骶骨壓力值減小到1.2psi。這一壓力尚可有效穩(wěn)定骨盆。但當(dāng)把氣囊進(jìn)一步充氣到0.5psi時(shí)，骶骨壓力下降到1psi以下，從而不足以支撐骨盆。
圖4示出本發(fā)明第二實(shí)施例。該實(shí)施例繼續(xù)表示使用在由椅座12和椅背14構(gòu)成的汽車座椅中。骨盆用16表示、骶骨為22、腰椎為18、而胸椎為20。
在該實(shí)施例中，該裝置總的用80表示，包括背撐82、上部或外部支撐物84和剛性支撐塊86。該剛性支撐塊可以有一套88，盡管這一套并非必要。該1套可以是襯墊、液壓囊或它們的組合。如圖4所示，套88為一容積固定、灌滿流體的囊。
在該實(shí)施例中，背撐82最好為一模制而成的整體構(gòu)件，其立體圖示出在圖5中。背撐82可包括一直立部90和一向后伸展部或系板92。如圖所示，背撐做成一整件并可用各種材料制成，包括塑料、半剛性或剛性泡沫、甚至金屬。但向后伸展部92最好具有一定柔性，以便適合椅背與椅座之間的各種形狀或弧度。
圖5還以分解形式示出上部和側(cè)部支撐件84以及剛性支撐塊86。
支撐件84仍呈由上部94和兩側(cè)部96、98構(gòu)成的U形。
套88或塊件86也可用與支撐件84相同的泡沫材料直接制成。這類套可以就是跨過(guò)開(kāi)口100內(nèi)部的另一前表面以及圖5中虛線101所示的該套構(gòu)件的底面?；蛘?，套88也可以是加襯墊的紡織材料或如前述實(shí)施例那樣的各種其他材料或其組合。
塊件86的形狀和結(jié)構(gòu)最好與塊件44相同。因此，塊件86用另一種剛性材料制成的塑料模制而成。
使用中，塊件86可與一更小的支撐件82一起使用或單獨(dú)使用，也可如圖4所示與背撐和上部支撐件84組合使用。在后面這種情況下，各部件組合成一腰背部支撐組件。
用來(lái)制作支撐件84的泡沫應(yīng)有一定彈性或密度，以便增強(qiáng)對(duì)人的腰部的支撐，但又不至于大到減小塊件86所要提供的壓力。例如，支撐件84所使用的泡沫可以是聚氨基甲酸乙酯、EVA或泡沫橡膠。如使用泡沫，則泡沫密度最好為每立方英尺約2-20磅。
塊件86的大小和尺寸與塊件44相同。
應(yīng)該看到，整個(gè)組件80可用各種密度的塑料或泡沫模制成一體。從而成為便于使用、可從一地帶到另一地的整體構(gòu)件。這樣，該裝置既可上下班路上在汽車中使用，又可在辦公室工作時(shí)使用，以提供附加的骶骨支撐。
圖6和圖7示出本發(fā)明另一實(shí)施例，它可以是圖1-3或圖4-5所示上述實(shí)施例的一種修正例。所示背撐例如可以是總的表示為30的背撐。
用在椅座12和椅背14中的該裝置10包括背撐件30、氣囊48、其上有一液壓囊46的剛性骶骨支撐塊44。它與圖1實(shí)施例的不同之處在于使用側(cè)部橫撐110和112。橫撐112在圖6中用虛線表示，而在圖7俯視圖中它們都可看到。橫撐110和112用樞軸111連接到背撐32上而可如樞軸111旁的箭頭所示從人兩旁向外轉(zhuǎn)開(kāi)。該樞軸可以是鉸鏈之類(未詳細(xì)示出)，只要能使橫撐110和112轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)離坐在椅座12中的人就行。
如圖7所示，每一橫撐都包括一向上、向里彎曲部114、116。這些向里彎曲部如圖7所示設(shè)計(jì)成上升到坐著的人的臀部上方并伸展到髂骨頂部118和120上方。側(cè)部橫撐110和112的前部用一安全帶122和把該安全帶緊扣在人身上的扣環(huán)124連接在一起。這一安全帶和扣環(huán)組件以圖6中箭頭A所示方向施加壓力。安全帶122與橫撐110和112一起扣住坐著的人的髂骨頂部而防止骨盆移動(dòng)。
這一支撐裝置也可用于具有3-5點(diǎn)乘員保護(hù)系統(tǒng)的賽車中而符合更高的G力要求。此時(shí)，各支撐部件可按賽車車手的要求定制而成為定制的座椅和支撐構(gòu)件的一部分。各部件的功能和工作情況不變，但條件、反應(yīng)和力更為嚴(yán)格。
圖9-12示出本發(fā)明的可作機(jī)械調(diào)節(jié)的另一實(shí)施例。
如圖8所示，總的用130表示的支撐裝置由一外部框架132構(gòu)成，框架中裝有兩根可轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿134和136。一螺桿驅(qū)動(dòng)組件138用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿134和136。下面說(shuō)明其工作情況。
一面板140用合適的帶螺紋支承件與兩螺桿連接，其中之一142用虛線表示。這使得面板140可在框架132中上下移動(dòng)。一骶骨支承塊件144由上部和下部支撐146、148與面板140連接，而上部和下部支撐146、148如圖12所示用銷釘150與塊件144連接。銷釘連接150使得兩支撐146和148的端部可轉(zhuǎn)動(dòng)并從而可相對(duì)骶骨支撐塊件144移動(dòng)。
支撐146、148在框架132中向后穿過(guò)面板140而進(jìn)入一合適的塊件驅(qū)動(dòng)組件152。上部和下部支撐146和148或是包括至少其內(nèi)部的端部帶有螺紋的螺桿，或是包括活塞桿。所需要的只是可以操縱或移動(dòng)框架144。塊件驅(qū)動(dòng)組件152用來(lái)均勻或單向地、相對(duì)框架132向里和/或向外地移動(dòng)框架支撐146和148。這樣，骶骨支撐框架144或其上部或下部就可移近或移離框架132，從而如圖9所示，移近或移離座位中的人。由于框架支撐146和148可相互獨(dú)立地移動(dòng)，因此可使塊件鉸接成提供最佳支撐。因此，塊件144的頂部或底部的位置可設(shè)定成使得塊件本身的角度位置、塊件上下部的相對(duì)位置、塊件相對(duì)于由面板140或椅背14′所確立的平面的位置可變。從而，塊件144的位置可與圖9所示不同。
骶骨支撐塊件驅(qū)動(dòng)裝置152可包括一臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)154驅(qū)動(dòng)合適的齒輪組件而使塊件的上下支撐146、148如圖12中的雙向箭頭所示向里或向外移動(dòng)。圖11中表為156的這類齒輪組件可包括合適的齒輪傳動(dòng)，從而當(dāng)受驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)時(shí)塊件支撐以所要求方向移動(dòng)。這一驅(qū)動(dòng)裝置也可以與手動(dòng)控制而移動(dòng)汽車座椅的同樣方式或用一記憶系統(tǒng)加以控制。這些都是公知的，因此不再贅述。
驅(qū)動(dòng)組件138也包括一電動(dòng)機(jī)158和直接連接到螺桿134和136的頂部的合適的蝸輪傳動(dòng)裝置160而使螺桿順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
骶骨支撐塊件144可以是一剛性件，或者如圖12所示，其上部1/3上可有一液壓囊170，而其下部2/3上覆蓋有一泡沫襯墊172。為美觀起見(jiàn)，囊170和泡沫襯墊172上可有布套174。在這種結(jié)構(gòu)中，液壓囊170相對(duì)地說(shuō)不可壓縮，而下部2/3的泡沫部可壓縮。還應(yīng)看到，液壓囊170的內(nèi)部容積如前所述可調(diào)節(jié)，從而整個(gè)支撐可隨人而調(diào)節(jié)。
還應(yīng)看到，與塊件44和86一樣，塊件144可以單獨(dú)使用。同樣，此時(shí)塊件144上可裝有系繩66那樣的系繩。
如圖9所示，支撐組件130還可包括一與圖1所示囊48同樣的更大的流體囊162。因此，這里無(wú)需進(jìn)一步說(shuō)明該囊及其在支撐裝置中的功用。
盡管上面結(jié)合當(dāng)前看來(lái)最實(shí)際和最優(yōu)選的實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)看到，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，相反，應(yīng)看成包括后附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)的種種修正和等同的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1，一種用于把特定的支撐壓力加到脊椎的骶骨部的脊椎支撐裝置，它包括一個(gè)至少具有頂面、相對(duì)的側(cè)面和前面的剛性支撐件，以及一個(gè)其上連有所述剛性支撐件的支架件。
2，按權(quán)利要求1所述的支撐裝置，進(jìn)一步包括一放置成橫向伸展在所述前面的至少一部分之上的襯墊件。
3，按權(quán)利要求1所述的支撐裝置，其中，所述襯墊件由泡沫制成。
4，按權(quán)利要求1所述的支撐裝置，其中，所述襯墊件由一空心囊構(gòu)成。
5，按權(quán)利要求1所述的支撐裝置，其中，所述襯墊件為一灌滿流體的室。
6，按權(quán)利要求1所述的支撐裝置，其中，所述支架件包括一裝到所述剛性支撐件上的直立部和一椅座貼合部。
7，按權(quán)利要求6所述的支撐裝置，其中，所述椅座貼合部呈柔性。
8，按權(quán)利要求6所述的支撐裝置，其中，所述剛性支撐件、所述襯墊件和所述支架件制成一體。
9，按權(quán)利要求1所述的支撐裝置，其中，所述剛性支撐件進(jìn)一步包括其形狀與人體相符的一前面。
10，按權(quán)利要求9所述的支撐裝置，其中，形狀與人體相符的所述前面包括一泡沫層。
11，按權(quán)利要求9所述的支撐裝置，其中，形狀與人體相符的所述前面包括一灌滿流體的室。
12，按權(quán)利要求11所述的支撐裝置，其中，所述流體的粘度在20℃時(shí)為約0.01-10,000厘泊。
13，一種與一具有椅背和椅座的座椅一同使用、使力向前指向并集中在骶骨后部的骶骨支撐件，它包括一具有與座椅貼合的后面和底面以及一有一定形狀的前面的骶骨件，該前面從與骶骨基線相齊的位置伸展到椅座表面，其在骶骨基線處的水平距離約為骶骨后部的兩倍。
14，按權(quán)利要求13所述的骶骨支撐件，其中，該剛性件的頂部寬度比底部大。
15，按權(quán)利要求14所述的剛性支撐件，其中，該剛性件的頂?shù)讓挾缺燃s為2.5∶1。
16，按權(quán)利要求14所述的骶骨支撐件，其中，該剛性件的頂?shù)缀穸缺燃s為1∶2。
17，按權(quán)利要求13所述的骶骨支撐件，其中，所述剛性件進(jìn)一步包括一向前伸出在前面下部上的球形部。
18，按權(quán)利要求14所述的骶骨支撐件，其中，所述剛性件進(jìn)一步包括一向前伸出在前面下部上的球形部。
19，按權(quán)利要求13所述的骶骨支撐件，其中，所述剛性件進(jìn)一步包括橫向伸展在所述前面上的襯墊。
20，按權(quán)利要求19所述的骶骨支撐件，其中，所述襯墊包括一纖維材料。
21，按權(quán)利要求19所述的骶骨支撐件，其中，所述襯墊包括一泡沫材料。
22，按權(quán)利要求19所述的骶骨支撐件，其中，所述襯墊包括一灌滿流體的囊。
23，按權(quán)利要求22所述的骶骨支撐件，其中，該流體包括空氣。
24，按權(quán)利要求22所述的骶骨支撐件，其中，該流體包括其粘度在20℃時(shí)為約0.01-10,000厘泊的一種液體。
25，按權(quán)利要求13所述的骶骨支撐件，進(jìn)一步包括一支撐件，該支撐件包括一與所述剛性件連接的直立部和一向后伸展部。
26，按權(quán)利要求25所述的骶骨支撐件，其中，至少所述單獨(dú)的向后伸展部是柔性的。
27，一種用于把可隔離的壓力集中施加在脊椎指定部位上的骶骨支撐裝置，它包括一至少具有頂面、相對(duì)側(cè)面和前面的剛性支撐件，所述前面的弧形與人體形狀相符；一至少局部套住所述頂面和相對(duì)兩側(cè)面的可充氣件以及一供所述剛性支撐件安裝其上的座椅相配框架件。
28，一種脊椎支撐裝置，它包括一具有頂面、底面、相對(duì)側(cè)面、前面和后面的剛性塊件，所述頂面的寬度比底面的寬，所述前面從頂部到底部呈下凹弧形。
29，一種與一具有互連的椅背部和椅座部的座椅一同使用的下背部支撐裝置，它包括一具有下凹前面的剛性支撐件，該前面包括上部和下部，所述下部伸出在上部前方；所述支撐件進(jìn)一步包括一從上伸出的定位件，從而當(dāng)所述定位件位于椅背與椅座之間時(shí)所述支撐件在該座椅中相對(duì)座椅使用者和椅背和椅座的位置放置成把壓力集中施加到座椅使用者的骶骨上。
30，按權(quán)利要求29所述的下背部支撐裝置，其中，所述定位件呈柔性。
31，按權(quán)利要求29所述的下背部支撐裝置，其中，所述定位件與所述支撐件制成一體。
32，按權(quán)利要求29所述的下背部支撐裝置，其中，所述支撐件和所述定位件模制成一體。
33，按權(quán)利要求29所述的下背部支撐裝置，其中，所述支撐件進(jìn)一步包括固定在下凹前面上的一液壓囊和一襯墊件。
34，按權(quán)利要求33所述的下背部支撐裝置，其中，所述液壓囊固定在上部，而所述襯墊件固定在下部。
35，按權(quán)利要求34所述的下背部支撐裝置，其中，所述上部包括前面的上部1/3。
36，一種在人坐著時(shí)支撐神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)而使骨盆穩(wěn)定的方法，它包括下列步驟把一剛性支撐件放置在一座椅的椅背與椅座的接合部處，并把該剛性支撐件相對(duì)座位中的人放置成使得該剛性支撐件的力施加到該人的骶骨上。
37，按權(quán)利要求36所述的支撐神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)的方法，進(jìn)一步包括下列步驟把一流體囊套在支撐件的上邊和兩側(cè)邊，對(duì)該流體囊充脹而使骶骨周圍的部位與骶骨一起受到支撐。
38，按權(quán)利要求36所述的支撐神經(jīng)-肌肉-骨骼系統(tǒng)的方法，其中，該剛性支撐件在骶骨的骶骨基部上所施加的力較大。
全文摘要
本發(fā)明為一種把定向和集中的力施加到坐著的人的骶骨上而使骶骨和骨盆定位從而使脊椎呈正確姿勢(shì)的脊椎支撐裝置(10)。該裝置(10)把可隔離的力施加到從骶骨基部向下到椅座表面的骶骨上，其在人背上的寬度約為人的骶骨的后部的兩倍。
文檔編號(hào)A61G15/00GK1163560SQ95195424
公開(kāi)日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1995年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月12日
發(fā)明者布羅克·M·沃克, 愛(ài)德華·E·蒂姆 申請(qǐng)人:布羅克·M·沃克, 愛(ài)德華·E·蒂姆