离散单元人体支撑以及用其提供动态按摩的方法

申请号 CN200580011110.7 申请日 2005-02-11 公开(公告)号 CN101090654A 公开(公告)日 2007-12-19
申请人 约翰·W.·威尔金森; 约翰·C.·威尔金森; 发明人 约翰·W.·威尔金森; 约翰·C.·威尔金森;
摘要 一种 床垫 或者另一种类型的用于对其所 支撑 的人体的压 力 的离散处理的支撑表面。本 发明 包括具有弹性 偏压 的弹性 流体 单元,该弹性流体单元能够进行可调节地动态控制施加于人体支撑的各个 位置 上的压力。每一流体单元具有一个多口空气分配系统,与流体单元集成到一体或者连接到流体单元。多口空气分配系统包括端口,并且能够控制流体的流入、流出 和声 音。一个管理系统连接到多口空气分配系统的端口并且将流体单元以用户希望的方式相互连接到一起。该管理系统控制空气流入用于创建选择区域的流体单元的方向和流量。管理配置可以根据特殊患者定制。流体单元被一个 外壳 固定到一起。该外壳支撑、容纳和防止管理系统和流体单元的移动。
权利要求

1.一种用于对人体上的压进行离散处理的人体支撑设备,包括:
多个固定到一起形成一个支撑表面的自膨胀流体单元,其中所述 多个自膨胀流体单元的每一个具有至少一个端口、一个外部和一个内 部,其中所述内部由用于接收流体的一个开放区域所确定;和
一个管理系统,用于控制流体进入自膨胀流体单元的方向和流 量,使得多个自膨胀单元中的一个或一组内的压力可以被离散地控 制。
2.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述多个自膨胀流体 单元的每一个是一个重新构形部件,当承载的负载的力大于自膨胀 流体单元内的力再加上自膨胀流体单元重新构形的力的总和时,该 部件就会压缩,自膨胀流体单元内的力包括自膨胀流体单元内流体 的压力乘以支撑负载的自膨胀流体单元的面积,并且,当所述负载 减少到具有小于自膨胀流体单元内的力和自膨胀流体单元重新构 形的力的总和时,所述自膨胀流体单元重新构形。
3.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述管理系统可拆卸 地连接到所述多个自膨胀流体单元中至少一个的端口,并且可以可 拆卸地连接到多个管理配置的所述多个自膨胀流体单元的所述至 少一个端口。
4.如权利要求1的人体支撑设备,其中管理系统包括多个用 于创建多个压力区的连接线路的网络。
5.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述管理系统是不通电的。
6.如权利要求1的人体支撑设备,还包括用于给所述管理系 统供应流体的装置。
7.如权利要求1的人体支撑设备,还包括一个用于所述自膨 胀流体单元的选择性的处理的电子压力控制系统,其中所述电子压 力控制系统连接到所述管理系统上。
8.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述自膨胀流体单元 是圆柱形的。
9.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述自膨胀流体单元 在外部构造上具有一个螺旋结构,使得当承载的力大于自膨胀流体 单元内压力和自膨胀流体单元重新构形的力的总和时,所述自膨胀 流体单元就会压缩,并且当负载减少时自然扩张。
10.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述自膨胀流体单元 可拆卸地连接到所述管理系统。
11.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述自膨胀流体单元 不是由泡沫塑料构成的。
12.如权利要求1的人体支撑设备,还包括一个捕集装置,其 用于限制多个自膨胀流体单元的至少一个的扩张。
13.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述自膨胀流体单元 选自单螺旋弹簧、双螺旋弹簧波纹管
14.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述自膨胀流体单元 是由模制塑料构成的。
15.如权利要求1的人体支撑设备,还包括:
一个外壳,用于接收所述自膨胀流体单元并且把所述自膨胀流 体单元固定到一起以形成床垫、座椅或者沙发结构中的至少一个。
16.如权利要求15的人体支撑设备,其中所述外壳是塑料的。
17.如权利要求15的人体支撑设备,其中所述外壳是泡沫塑料的。
18.如权利要求15的人体支撑设备,其中所述外壳包括用于 接收所述自膨胀流体单元的隔间。
19.如权利要求18的人体支撑设备,其中所述隔间包括螺纹 结构,用于接收具有相应螺纹的自膨胀流体单元。
20.如权利要求15的人体支撑设备,还包括一个位于单元上 面的用来提供进一步缓冲的顶层。
21.如权利要求20的人体支撑设备,其中顶层是毛织品。
22.如权利要求21的人体支撑设备,还包括一个具有低摩擦 和低剪应力表面的外部护套。
23.如权利要求22的人体支撑设备,其中外部护套是可扩张的。
24.如权利要求1的人体支撑设备,其中所述至少一个端口包 括一个声控护板,用于减小流体单元吸入和排出期间的声音。
25.如权利要求24的人体支撑设备,其中声控护板是网状的 泡沫塑料。
26.如权利要求24的人体支撑设备,其中声控护板是多样化的表 面。
27.如权利要求24的人体支撑设备,其中声控护板选自韧性 材料和刚性材料材料组。
28.一种处理人体上的压力的方法,包括:
提供一个具有多个模制气垫的支撑设备,其中所述模制气垫中 的每一个具有被配置成用于重新构形所述模制气垫的一个外部;
将一个管理系统连接到所述多个模制气垫上,其中所述管理系 统包括使多个模制气垫互相连接以形成第一管理配置的导管,其中 所述第一管理配置包括多个压力区;和
通过选择性地填充所述多个压力区中的至少一个来选择性地 处理支撑设备上的人体上的压力。
29.如权利要求28的处理人体上的压力的方法,还包括:
从所述模制气垫释放所述管理系统的所述导管的任何一个;和
将所述导管的所述任何一个连接到所述模制气垫中的任何一 个以产生一个第二管理配置。
30.如权利要求28的处理人体上的压力的方法,还包括:
提供一个电子压力控制系统,用于选择性地将流体压力供应给 多个压力区域。
31.如权利要求28的处理人体上的压力的方法,还包括:
顺序地给所述多个压力区域施加压力。
32.如权利要求28的处理人体上的压力的方法,还包括:
提供一个适合接收所述模制气垫的外壳。
33.如权利要求28的处理人体上的压力的方法,还包括:
提供一个流体储存器;
为每一个模制气垫提供一个入口和一个出口;
将第一止回连接在所述流体储存器和所述多个压力区域的 每一个中的所述模制气垫的至少一个的入口之间,这样流体只能流 入所述模制气垫;
提供一个可控的压力安全阀,其中所述可控的压力安全阀可操作 地连接到所述多个压力区域的每一个中的至少一个模制气垫的出口。
34.如权利要求28的处理人体上的压力的方法,还包括:
将第二止回阀连接在所述出口和所述可控的压力安全阀之间, 这样避免流体进入所述出口。
35.如权利要求28的处理人体上的压力的方法,还包括:
提供一个模制气垫的第一区域和第二区域;和
将第三止回阀连接在模制气垫的所述第一区域和模制气垫的 所述第二区域之间,这样空气可以从模制气垫的所述第一区域流入 模制气垫的所述第二区域,并且防止空气从模制气垫的所述第二区 域流入模制气垫的所述第一区域。
36.一种用于人体上的压力的离散处理的人体支撑设备,包括:
多个非泡沫筒状垫,其中每一个所述非泡沫筒状垫具有弹性偏 压,用于重新构形所述非泡沫筒状垫;
一个多口空气分配系统,用于每一个包括至少两个端口的非泡 沫筒状垫;
一个外壳,适用于接收所述流体单元,其中所述外壳将所述非 泡沫筒状垫固定到一起以形成一个支撑表面;和
一个管理系统,其控制进入非泡沫筒状垫的空气的方向和流 量,其中所述管理系统连接到所述多个非泡沫筒状垫的的每一个的 多口空气分配系统上。
37.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述至少两个端口 之一是具有止回阀的入口,并且所述至少两个端口的另一个是出 口。
38.如权利要求37的人体支撑设备,还包括:
流体限流器,其中所述流体限流器控制流经所述出口的空气 量。
39.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述多口空气分配 系统包括至少一个入口和至少一个允许流体双向流动的端口。
40.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述多口空气分配 系统包括三个端口。
41.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述多口空气分配 系统包括四个端口。
42.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述至少两个端口 的第一个是具有止回阀的入口,所述至少两个端口的第二个是出 口,并且所述至少两个端口的第三个和第四个允许流体双向流动并 连接恒定的压力。
43.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述多口空气分配 系统与所述非泡沫筒状垫集成。
44.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述多口空气分配系 统连接到所述非泡沫筒状垫上的唯一端口,并且还包括一个接头,该 接头产生能够连接到所述管理系统的至少两个端口。
45.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述非泡沫筒状垫 是圆柱形的。
46.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述非泡沫筒状垫 在外部构造上具有一个螺旋结构,使得当承载的力大于非泡沫筒状 垫内压力和非泡沫筒状垫重新构形的力的总和时,每一所述非泡沫 筒状垫压缩,并且当负载减少时自然扩张。
47.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述非泡沫筒状垫 可拆卸地连接到所述管理系统。
48.如权利要求36的人体支撑设备,还包括一个捕集装置, 用于限制多个非泡沫筒状垫的至少一个的扩张。
49.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述非泡沫筒状垫 选自单螺旋弹簧、双螺旋弹簧和波纹管。
50.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述非泡沫筒状垫 是由模制塑料构成的。
51.如权利要求36的人体支撑设备,还包括:
用于将流体供应给所述管理系统的装置。
52.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述外壳是泡沫塑料的。
53.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述外壳还包括:
具有隔间的第一衬垫,该隔间用于接收所述非泡沫筒状垫。
54.如权利要求53的人体支撑设备,其中所述外壳还包括:
至少一个位于所述多个非泡沫筒状垫的独立一边上的衬垫,而 不是位于所述第一衬垫。
55.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述外壳是塑料的。
56.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述管理系统是不 通电的。
57.如权利要求36的人体支撑设备,其中所述管理系统包括 多个连接线路的网络,所述连接线路连接到所述多口空气分配系统 的所述端口,用于创建多个压力区域。
58.如权利要求36的人体支撑设备,还包括:
压力控制系统,用于非泡沫筒状垫的选择性处理,其中所述压 力控制系统被连接到所述管理系统。
59.如权利要求36的人体支撑设备,还包括:
压力控制系统,用于将交替的流体压力施加给连接线路网络。
60.如权利要求36的人体支撑设备,还包括:
压力控制系统,用于顺序施加压力给所述压力区。
61.如权利要求36的人体支撑设备,还包括:
压力控制系统,用于随机施加压力给所述压力区。
62.如权利要求36的人体支撑设备,还包括一个位于非泡沫 筒状垫上面的用来提供进一步缓冲的顶层。
63.如权利要求62的人体支撑设备,其中顶层是毛织品。
64.如权利要求62的人体支撑设备,还包括一个具有低摩擦 和低剪应力表面的外部护套。
65.如权利要求64的人体支撑设备,其中外部护套是可扩张的。
66.如权利要求36的人体支撑设备,其中多口空气分配系统 包括一个声控护板,用于减小非泡沫筒状垫吸入和排出期间的声 音。
67.如权利要求66的人体支撑设备,其中声控护板是网状的 泡沫塑料。
68.如权利要求66的人体支撑设备,其中声控护板是多样化的表 面。
69.如权利要求66的人体支撑设备,其中声控护板选自韧性 材料和刚性材料材料组。
70.一种缓冲装置,包括:
至少一个气垫,其具有一个外部,一个内部,一个入口,一个 出口,其中所述内部由用于接收流体的开放空间所确定,所述外部 具有一个弹性偏压,用于重新构形所述气垫;
支撑表面,其包括第一支撑区和第二支撑区,其中每一个支撑 区包括至少一个气垫;
流体储存器;
第一止回阀,其位于所述流体储存器和所述多个压力区的每一 个中的所述气垫的至少一个的入口之间,这样流体将只能流入所述 气垫;
可控制的压力安全阀,其中所述可控制的压力安全阀被可操作 地连接到所述多个压力区的每一个中的至少一个气垫的出口上;
第二止回阀,其位于所述出口和所述可控制的压力安全阀之 间,这样避免流体进入所述出口;和
压力控制系统,其允许所述支撑区的独立的处理。
71.如权利要求70的缓冲装置,还包括:
适合于接收所述气垫的外壳。
72.如权利要求70的缓冲装置,还包括:
第三止回阀,其位于所述气垫的第一区域和所述气垫的第二区 域之间,这样空气可以从所述单元的第一区域流入所述单元的第二 区域,并且空气被防止从所述单元的第二区域流入所述单元的第一 区域。
73.如权利要求70的缓冲装置,还包括:
可操作地连接到所述气垫的流体压力源。
74.如权利要求73的缓冲装置,其中流体压力源选自:手工 操作的、机械泵、受压流体源和加压的箱。
75.一种在支撑表面中使用的流体单元,包括:
弹性偏压,其位于所述支撑表面的所述流体单元中,用于重新 构形所述流体单元,使得当承载的负载的力大于流体单元内的力再 加上流体单元重新构形的力的总和时,每一个所述流体单元就会压 缩,所述流体单元内的力包括流体单元内流体的压力乘以支撑负载 的流体单元的面积,当所述负载压力减少到具有小于流体单元内的 力和流体单元重新构形的力的总和时,所述流体单元重新构形,其 中所述流体单元是自膨胀的。
76.如权利要求75的流体单元,其中所述流体单元具有一个 圆直径。
77.如权利要求75的流体单元,其中所述流体单元包括一个 外部结构,该外部结构选自:单螺旋弹簧、双螺旋弹簧或波纹管。
78.如权利要求75的流体单元,其中所述流体单元还包括弹簧 和弹性材料,其中所述弹性材料由所述弹簧可屈服地支撑。
79.如权利要求78的流体单元,其中所述表面护套选自纺织 物、防材料、橡胶、塑料、吸湿性材料或者微纤维材料组。
80.如权利要求75的流体单元,其中所述流体单元包括垂直 旋转轴线,其中所述流体单元沿着平行于所述垂直旋转轴线的方向 压缩和重新构形。
81.如权利要求75的流体单元,其中所述流体单元由弹性材 料和压缩模制材料组成的材料组中的材料构成。
82.如权利要求75的流体单元,还包括入口和出口,它们从 流体单元的每一个上伸出。
83.一种支撑表面,包括:
多个自膨胀流体单元,其中每一个所述自膨胀流体单元均具有 用于重新构形所述自膨胀流体单元的弹性偏压和至少一个端口;和
外壳,其适用于接收所述多个自膨胀流体单元,其中所述外壳 将所述自膨胀流体单元固定到一起形成一个垫子结构。
84.如权利要求83的支撑表面,其中所述自膨胀流体单元具 有一个外部结构,该外部结构选自:单螺旋弹簧、双螺旋弹簧、波 纹管和由盘绕的弹簧支撑的弹性材料。
85.如权利要求83的支撑表面,还包括至少一个歧管系统, 其中所述歧管系统可操作地连接到多个自膨胀流体单元的互相连 接的一组中的自膨胀流体单元的所述端口。
86.如权利要求83的支撑表面,还包括用于将流体供应给所 述歧管系统的装置。
87.如权利要求83的支撑表面,还包括一个交替流体压力系 统,该系统适合于施加流体压力给至少一个所述歧管系统,其中施 加给至少一个所述歧管系统的流体压力以时间顺序交替。
88.如权利要求83的支撑表面,其中所述外壳还包括多个衬垫, 其中所述衬垫中的至少一个适合于接收所述多个自膨胀流体单元。
89.如权利要求83的支撑表面,还包括一个位于多个自膨胀 流体单元上面的用来提供进一步缓冲的顶层。
90.如权利要求83的支撑表面,还包括一个外部护套。
91.如权利要求83的支撑表面,还包括一个声控护板,其用 于减小自膨胀流体单元吸入和排出期间的声音。
92.如权利要求91的支撑设备,其中声控护板是网状的泡沫塑料。
93.如权利要求91的支撑设备,其中声控护板是多样化的表 面。
94.如权利要求91的支撑设备,其中声控护板选自韧性材料 和刚性材料材料组。

说明书全文

技术领域

申请一般涉及一种人体支撑物或者另一种人体支撑表面,其 能够对人体上的压进行离散处理。特别的,本申请包括具有弹性 的流体单元,其能够对施加于人体的压力进行离散控制。

背景技术

长时间被限制在表面的人通常遭受传递给他们身体的过度压 力的影响。施加于人体的持续压力能引起软组织损坏。当施加于皮 肤的外部压力引起承载血液的毛细管关闭时,就会发生软组织的变 性。这种软组织损坏可以导致形成压力疼痛。例如,施加于人的脚 后跟的持续压力可以引起在脚后跟上形成的压力疼痛。因此,就存 在一种需求,用于处理在此之前讨论的问题。
发明内容
本发明提供了一种用在床垫、座椅或者沙发上的缓冲装置,在 例如医疗、消费、交通或者酒店业中,其中通过诸如大气这样的流 体来获得支撑。该人体支撑设备需要最小的维护并且容易维修。本 发明的人体支撑设备包括自膨胀流体单元和一个用于产生人体支 撑物内的压力区域的管理系统(HARNESSING SYSTEM)。流体单元 可以被封闭到一个用于接收流体单元并把流体单元固定到一起形 成垫子、座椅或沙发结构的基础外套或外罩内。外套内的流体单元 由管理系统控制,管理系统用于控制和便于流体之间空气的流量和 方向。
该支撑系统设备包括至少一个支撑单元,如自膨胀流体单元, 用于提供人体的上升支撑。每一个支撑单元都容纳着流体。在流体 单元外部表面上应用外部承载使得流体单元变形成扁平形状。支撑 单元能够重新将流体单元恢复成它初始的没有承载时的形状,支撑 单元可以由模制塑料或者弹性树脂做成,它们形成外部结构上有螺 旋结构的豆荚状或者弹药筒状,然而,也可以使用其它弹性装置。
每一个流体单元可以包括一个多口空气分配系统,其包括附在 流体单元上的端口。多口空气分配系统将控制吸入、排出并且允许 流体单元通过管理系统进行互相连接。
通常,发明的第一方面提供了一种用于对人体上的压力的进行 离散处理的人体支撑设备,包括:
多个固定到一起形成一个支撑表面的自膨胀流体单元,其中所 述多个自膨胀流体单元的每一个具有至少一个端口、一个外部和一 个内部,其中所述内部由用于接收流体的一个开放区域所确定;和
一个管理系统,用于控制流体进入自膨胀流体单元的方向和流 量,使得可以离散处理一个或一组多个自膨胀单元内的压力。
通常,本发明的第二方面提供了一种处理人体上的压力方法, 包括:
提供一个具有多个模制气垫的支撑设备,其中所述模制气垫的 每一个具有被配置成用于重新构形所述模制气垫的一个外部;
将一个管理系统连接到所述多个模制气垫上,其中所述管理系 统包括使多个模制气垫互相连接以形成第一管理配置的导管,其中 所述第一管理配置包括多个压力区;
通过选择性地填充所述多个压力区的至少一个来选择性地处 理支撑设备上的人体上的压力。
通常,本发明的第三方面提供了一种用于离散处理人体上的压 力的人体支撑设备,包括:
多个非泡沫筒状垫,其中每一个所述非泡沫筒状垫具有弹性偏 压,用于重新构形所述非泡沫筒状垫;
一个多口空气分配系统,用于每一个包括至少两个端口的非泡 沫筒状垫;
一个外罩,适用于接收所述流体单元,其中所述外罩将所述非 泡沫筒状垫固定到一起以形成一个支撑表面;和
一个管理系统,用于控制进入非泡沫筒状垫的空气的方向和流 量,其中所述管理系统连接到所述多个非泡沫筒状垫的所述非泡沫 筒状垫的每一个的多口空气分配系统上。
通常,本发明的第四方面提供了一种缓冲装置,包括:
至少一个气垫,具有一个外部,一个内部,一个入口,一个出 口,其中所述内部由用于接收流体的开放空间所确定,所述外部具 有一个弹性偏压,用于重新构形所述气垫;
一个支撑表面,包括一个第一支撑区和一个第二支撑区,其中 每一个支撑区包括至少一个气垫;
一个流体储存器;
一个第一止回,位于所述流体储存器和所述多个压力区的每 一个中的所述气垫的至少一个的入口之间,这样流体将只能流入所 述气垫;
一个可控制的压力安全阀,其中所述可控制的压力安全阀被可 操作地连接到所述多个压力区的每一个中的至少一个气垫的出口 上;
一个第二止回阀,位于所述出口和所述可控制的压力安全阀之 间,这样流体避免进入所述出口;和
一个压力控制系统,用于所述支撑区的独立的处理。
通常,本发明的第五方面提供了一种在支撑表面中使用的流体 单元,包括:
一个弹性偏压,位于所述支撑表面的所述流体单元中,用于重 新构形所述流体单元,使得当每一个所述流体单元承载的负载压力 大于流体单元内压力总和时就会压缩,其包括流体单元内流体的压 力乘以支撑该负载的流体单元的面积再加上流体单元重新构形的 压力,并且当所述负载压力减少到具有小于流体单元内压力和流体 单元重新构形的压力总和时,所述流体单元重新构形,其中所述流 体单元是自膨胀的。
通常,本发明的第六方面提供了一种支撑表面,包括:
多个自膨胀流体单元,其中每一个所述自膨胀流体单元具有一 个用于重新构形所述自膨胀流体单元的弹性偏压和至少一个端口; 和
一个外壳,用于接收所述多个自膨胀流体单元,其中所述外 壳将所述自膨胀流体单元固定到一起形成一个垫子结构。
附图说明
参考下面的附图,本发明的一些实施例将被详细的描述,其中 相同的附图标记指示相同的部件,其中:
图1描述了一个安装在外罩内并与管理系统相互连接的弹簧 加载的流体单元实施例的侧视图;
图2描述了一个根据本发明的一个实施例的缓冲装置的透视 图;
图3A描述了一个包括两个螺旋线结构、一个端口和一个捕集 装置的流体单元的一个实施例的侧视图;
图3B描述了一个包括一个捕集装置的流体单元的一个实施 例的顶视图;
图3C描述了一个包括一个捕集装置的流体单元的一个实施 例的底视图;
图4描述了一个盘绕的弹簧弹性支撑物的透视图;
图5描述了一个波纹管弹性支撑物的透视图;
图6包括两个螺旋线结构和多个端口的流体单元的一个实施 例的侧视图;
图7描述了一个具有包括多个端口的多口空气分配系统的本 发明的流体单元的截面图;
图8描述了一个本发明的一个实施例的支撑系统设备的截面 图,它包括流体单元、外罩、导管和位于外罩顶端的顶端软垫;
图9描述了一个外罩实施例的侧视图;
图10描述了一个管理系统实施例的平面图;
图11描述了一个流体单元和包括一个电子压力控制器的管 理系统实施例的平面图;
图12描述了一个流体单元和包括一个电子压力控制器以及 排气控制系统的管理系统实施例的底视图;
图13描述了一个流体单元和用于人体支撑物的人工充气的 管理系统实施例的平面图;和
图14描述了一个躺在垫子上的人的截面图。

具体实施方式

虽然本发明的特定实施例将被详细地显示和描述,应该理解的 是,可能作出的各种变化和改变并不脱离连接的权利要求的范围。 本发明的范围将不会被限制在组成部分的数量、材料、形状、相对 排列等等,而是以具体实现的例子简单的进行公开。虽然附图用于 描述本发明,但附图不必按比例画出。
图1显示了本发明的人体支撑设备12的第一实施例。人体支 撑设备12用于人体上压力的离散处理。处理可以使得人体支撑设 备12提供对整个人体或者人体指定部分的动态按摩。也就是说, 设备12的各个部分可以被离散控制以操纵对人体56的各个部分的 压力,人体56被支撑在如图14所示的人体支撑设备12上。在需 要动态压力控制和对诸如患者56这样的人进行处理的地方,人体 支撑设备12可以与任何支撑装置组合使用。例如,人体支撑设备 12可以包括一个垫子、沙发、座椅等,或者可以与床、沙发、座椅 等结合使用。如图1所示的人体支撑设备12包括多个固定到一起 形成支撑表面的自膨胀流体单元14,其中所述多个自膨胀流体单元 14的每一个至少有一个端口46、一个外部560和一个内部562(图 7),其中所述内部562由一个开放区或一个空气空间所确定,用于 接收流体,流体可以是空气。此外,人体支撑设备12还有一个管 理系统,或者歧管系统30,它控制进入自膨胀流体单元14中的空 气的方向和流量以便于一个或者一组多个自膨胀单元中的压力可 以被离散的控制。管理系统或者歧管系统30可以被可操作地连接 到一组互相连接的多个自膨胀流体单元的自膨胀流体单元。
支撑系统设备12包括至少一个如空气弹簧(气垫)、垫或盒这 样的自膨胀流体单元或者重新构形部件14,具有一个弹性偏压,用 于提供对患者56的提升支撑和离散处理。如图2所示,流体单元 14的数量越大,对重量或负载的动态响应就越大。优选地构造流体 单元14,以使得一些流体单元14被用来在人体支撑设备12中形成 一个矩阵,或者使得人体支撑设备12包括足够数量的流体单元14, 以便用于对人体指定部分的处理或者对人体指定部分进行按压。能 够对处理支撑设备12上的人体的指定部分进行按压依赖于存在的 流体单元14的数量并且当流体单元14的数量增加时,典型地得到 改善。例如,可能至少有三个流体单元14跨越支撑设备12的一部 分,它们将支撑一个人的背部以至于当流体单元14被操作时,对 流体单元14中压力的离散控制将会转化到对支撑设备12上的人体 上的压力的离散控制。与如果只有三个流体单元相比,如果,例如 存在10个流体单元14跨越支撑设备的一部分用来支撑一个人的背 部,对背部上压力的处理可能会得到更离散的管理。
图3A描述了一个典型的流体单元14的侧视图,流体单元14 具有一个双螺旋结构530,一个垂直旋转轴线540,一个唯一的端 口40。流体单元14可以有单螺旋结构或者一个双螺旋结构。然而, 流体单元14也可以是任何具有对流体单元14进行重新构形的弹性 偏压的流体单元,从而使得当流体单元承载的负载压力大于流体单 元14内的压力总和时压缩,包括流体单元14内流体的压力乘以支 撑负载的流体单元的面积,再加上流体单元14重新构形的压力, 该流体单元14就会压缩,当所述负载压力减少到具有小于流体单 元内压力总时和流体单元14重新构形的压力时,所述流体单元14 重新构形。也就是说,流体单元作为一个重新构形部件,使得一旦 流体单元14因物体或人的重量而被挤压,当重量减少时,流体单 元14将重新构形。当流体单元内的压力等于负载的重量时,达到 平衡,其中流体单元内的压力包括流体单元内流体的压力乘以支撑 负载的流体单元的面积,再加上流体单元的弹性偏压提供的压力。
流体单元14上的外部负载的应用导致流体单元14变形为受挤 压的形状。流体单元14提供一个重新构形的力,它能使流体单元 14恢复到它初始的外部负载被从流体单元14上移除后的形状。流 体单元14是一种能容纳诸如空气、或者氮这样的流体的弹性材 料。流体单元14可以由塑料或者任何可以被压模的弹性材料做成。 流体单元14可以由泡沫材料形成或者非泡沫材料做成。
容纳空气的流体单元14是一个气垫,该气垫14可以是一个筒 状垫,通过从管理系统30插入或移除,而可拆卸地附属或者迅速 改变。以这种方式,如果气垫14需要被改变,它可以用一个摩擦 槽或者迅速释放机构来完成。
流体单元14可以有一个由折叠部分确定的外部,当施加上这 里描述的负载时,流体单元沿着它压缩。例如,流体单元14可以 是一个波纹管520(图5),它由诸如塑料这样的柔韧的弹性材料做 成并且充满了诸如空气这样的流体。图3的实施例显示了一个圆柱 形的流体单元14,它有一对或相似的两个螺旋结构530。这种双螺 旋设计530控制流体单元14的稳定性和偏移,如此流体单元14在 压缩和恢复期间可以精密地维持它的排列与它的垂直旋转轴线540 平行。
气垫可以有一个外部弹簧,但也可以有一个内部弹簧。流体单 元14可以是一个盘绕的弹簧500(图4),它被一个用作表面外罩 的弹性材料502所包围。表面外罩502可以是纺织物、防水材料、 橡胶、塑料、吸湿性材料、微纤维或者任何易弯曲的有弹性的可以 包裹弹簧或者被弹簧500所支撑的材料。
此外,流体单元可以被一个捕集装置550所约束,它可以限制 多个自膨胀流体单元14中至少一个的膨胀。一个捕集装置的实施 例显示在图3A、3B和3C中。捕集装置550可以是一个由纺织物、 塑料、橡胶、皮革或者任何能限制流体单元12移动的材料构成的 绑带。同样,捕集装置550可以是任何限制流体单元膨胀的装置。 人体支撑设备12可以包括一个或多个受限于施加给人体支撑设备 上的人体的压力的流体单元14和一些不受限的并因此自由使用来 处理人体上的压力的流体单元14。限制一个或多个单元将允许非受 限的单元更快的调整,这将允许人体支撑设备12更迅速地响应压 力的变化。
流体单元的稳固性可以通过流体单元14的高度、直径、壁厚、 用于形成流体单元的树脂类型和与螺旋的外径(OD)半径和内径 (ID)半径结合的螺旋的倾斜和度控制。此外,能够控制方向和 流量的管理系统30也可以有助于控制流体单元14的稳固性。同样, 如图10所示,任何连接到流体单元14的受压的流体供应130或者 压力控制阀132也将控制流体单元14的稳固性。
图6和图7显示了每一个流体单元14可以有一个多口空气分 配系统140,它有多个插入流体单元14或者与流体单元14集成为 一体的接头或者端口40A、40B、40C、40D,它们能控制流体的流 入、流出和流体移动的声音和速度。可替换地,多口空气分配系统 140可以连接到流体单元14上的一个唯一的端口46,并且包括一 个T形管、三管或者四管的接头,该接头允许作为管理系统30的 一个部分的连接线以多种配置方式被连接到流体单元14。多口空气 分配系统140能够自由地将流体导入所选择的如图10-13所示的 流体单元区域。多口空气分配系统140有至少两个端口40,其中一 个是可以有一个入口止回阀42的入口40A,另一个是出口40B。入 口止回阀42允许流体流入流体单元14,而防止流体流出流体单元 14。一个流量限制器44可以包括在出口40B中用来控制流经出口 的空气流量。此外,多口空气分配系统140可以包括一个或多个允 许流体双向流动的端口40C、40D。这些端口可以包括在流体单元 14上,并且如果在管理配置中的流体单元14的那个位置不希望流 体交换就可以被盖上以防止流体交换。图7所示的实施例显示了四 个端口:一个有止回阀42的入口40A、一个有流量限制器44的出 口40B和两个允许流体双向流动进出流体单元14的开放的端口 40C、40D。开放的端口40C、40D可以连接到一个恒压装置。虽然 图7所示的端口彼此等距离放置,但这些端口也可以彼此任意距离 的放置。
图7显示了多口空气分配系统140包括一个位于端口内部的声 控护板48,它允许流体以两个方向中的任意一个方向流经40C、 40D。声控护板48用于减小吸入和排出期间流体单元14产生的声 音。该声控护板48可以是网状的泡沫塑料、多样化的表面或者任 何适合放入端口中、导管中或者连接中的材料,上述连接从端口中 伸出,用于减小吸入和排出期间空气移动产生的声音。此外,声控 护板48可以由韧性的或刚性的材料构成。
人体支撑或者缓冲装置12包括一个管理系统30,用于控制空 气进入自膨胀流体单元14的方向和流量,这样可以离散控制该多 个自膨胀单元中的一个或一组中的压力。人体支撑设备12的管理 系统30的具体实施例在图10-13中描述。这些实施例显示了支撑 单元14可以与一个或多个连接线或导管网络36互相连接,用来为 支撑系统设备12提供区域压力控制。图10和图11显示了一个具 有多个流体单元14的矩阵,这些流体单元14互相连接形成支撑区 A和支撑区B。可以有任意数量的由管理系统30创建的支撑区,管 理系统30以通过排列流体单元14得到的多方向模式将流体单元14 互相连接。
流体单元14可以在一个垂直轴线540周围旋转,使得它们可 以在外壳20内旋转以允许它们以多种管理配置被连接到管理系统 30。例如,流体单元14可以如此排列,使得便于端口40以一个45 度的角度设置在支撑设备12的边缘,这需要以图11所示的管理配 置互相连接流体单元14。此外,管理系统30可以可拆卸地连接到 流体单元14上,使得多个管理配置是可能的。更特别的,管理系 统30的导管或者连接线36可以从它们以一个第一管理配置连接在 其上的端口40上释放,并且以同样的配置连接到另一个端口上, 或者连接到另一个流体单元14上,以创建一个第二管理配置。
为了空气的再膨胀速度并且可控制,管理系统30允许空气流 入到该流体单元14,以及从该流体单元14中导出气体。图10到 14的实施例显示了流体单元可以被互相连接的各种方式。例如,如 图10所示,管理系统30控制并且便于空气流入创建选择区36A和 36B的流体单元的方向和流量。同样,图11所示的区域或者环“A” 36A和“B”36B是另一个一组流体单元如何可以被互相连接的实 施例。图11中,流体单元连接到一系列被标记为“A”和一系列被 标记为“B”的任何之一上,所有标记为“A”的系列可以连接或集 中在一起,所有标记为“B”的系列可以分别连接或集中在一起。 这些系列可以用位于同一系列中附近的流体单元14的出口40B和 入口40A之间的导管36连接到一起。此外,开放口40C、40D也 可以用同样的方式集中或连接到一起。流体单元14也可以用一个 管子、柔性接头、多支管、导管连接或压模到一起。这些系列中的 至少一个流体单元14的入口40A连接到一个入口导管36,它可以 是环境空气供应或者受压空气供应。可以有任意数量的系列,每一 个产生一个支撑区或者压力区。
图10也显示了除了区域压力控制外,流体单元14可以互相连 接以提供交替的压力支撑和向躺在人体支撑设备12上的人的移动 给人体支撑设备12。一个连接到管理系统30的电子压力控制系统 130用于通过向压力区域选择性地提供流体压力而选择性地操作该 流体单元。包括在电子压力控制器130中的计算机控制系统或压力 控制系统131可以由用户编程来向以用户希望的任意顺序连接到多 个流体单元14的连接线路网络供应交替的压力。同样,计算机控 制系统131可以允许一个用户来为一个患者选择一个第一顺序,而 为另一个患者选择第二顺序。计算机控制系统131可以允许一个用 户创建新的定制的顺序来满足患者的需求。压力控制系统131也可 以向压力区随机施加压力。
管理系统30可以通电,但也可以不通电,不需要昂贵的鼓 机、抽水机和微处理器。通过如此配置管理系统以使得所有区域中 的单元都能够等于相同的压力,在断电或者受压流体供应失败的情 况下,患者将会缓慢安全地降低到一个稳定地水平位置。
图12描述了本发明的一个实施例。一个流体储存器60用于给 自膨胀流体单元14提供流体。流体储存器60可以是环境空气或者 动力推动的流体供应。每一个自膨胀流体单元有一个如图7所示的 入口40A和出口40B或者是连接到连接线路36上的一个T-形、3- 路或4-路(T-PLEX、3-PLEX或4-PLEX)接头。流体单元可以串 连连接,以形成一个或多个压力区。在流体储存器60和压力区内 至少一个自膨胀流体单元的入口40A之间提供一个止回阀42,以 便流体仅能从流体储存器60流入自膨胀流体单元14内而不会流回 到流体储存器60中。一个可控的压力安全阀132被可操作地连接 到每一个压力区内至少一个流体单元14的出口40B。可以只有一个 可控的压力安全阀132连接所有的区域,或者也可以每一个区域都 有一个离散的可控压力安全阀132。此外,一个止回阀43也可以位 于出口40B和可控的压力安全阀132之间,以便一旦流体流出该系 列或区域的流体单元14,流体不会流回该系列或区域的流体单元。 因此,流体从流体供应60通过止回阀42到达一系列流体单元的第 一个并继续通过该系列单元的每一个直到流体单元内的压力等于 由可控的压力安全阀132设置的压力。根据患者需要,流体单元可 以以多种配置被连接或管理。例如,图12显示了一些这样的被管 理的单元,一些单元具有连接到管理系统30的连接线路36的多口 空气分配系统140的两个端(220),一些单元具有连接到管理系 统30的连接线路36的多口空气分配系统140的四个端口。此外, 图12还显示了一些流体单元14可以连接到一个入口止回阀42或 一个出口止回阀43,一些流体单元可以包括如图7所示的40C和 40D这样的开放端口。管理系统30的可拆卸和多口空气分配系统 140的各种配置允许为不同的患者定制该系统。
图1 3显示了本发明的另一个实施例。与图12类似,流体单元 可以串连连接以形成压力区。在压力区内至少一个自膨胀流体单元 14的入口40A之前提供一个止回阀42。一个可控的压力安全阀132 被可操作地连接到每一个压力区内至少一个流体单元14的出口 40B。可以只有一个可控的压力安全阀132可操作地连接所有的区 域或者也可以每一个区域(图10)都有一个离散的可控压力安全阀 131。一个止回阀43可以位于出口40B和可控的压力安全阀132之 间,以便一旦流体流出该系列或区域的流体单元,流体不会流回该 区域的流体单元。此外,图13还显示了一个第三止回阀,一个入 口止回阀45也可以位于一系列流体单元的中间以产生一个位于人 体支撑12的底端或第一边上的流体单元的第一区域310和位于人 体支撑14的顶端或第二边上的流体单元320的第二区域。第三止 回阀45允许空气从第一区的流体单元流到第二区的流体单元并防 止空气从第二区的流体单元流到第一区的流体单元14。图13显示 了该系列中的三个止回阀,任意数量的止回阀可以包括在该系列流 体单元中。图13所描述的实施例允许人体支撑设备的人工膨胀。 当一个用户坐在人体支撑设备的第一端310上时,人体支撑设备的 第二端320膨胀,因为来自第一端310的空气被压入第二端320并 且被防止返回到第一端310。
图2描述了用于包括多个流体单元14A、14B、14C、14D、14E、 14F、14G、14H、14I、14J、14K、14L、14M、14N和14O的床垫 的支撑系统设备12的一个实施例。流体单元614通过适合于容纳 流体单元的一个支撑机构或者一个基础外罩20而被固定在一起。 该基础外罩可以是一个泡沫塑料外壳、塑料网状物或者可以把流体 单元固定到一起以形成床垫、座椅或沙发结构的任何机构。图2显 示了一个基础外罩20,它是一个泡沫塑料外壳,包括用于容纳流体 单元14的隔间22。基础外罩20由空气、泡沫或者其它多孔或者非 多孔材料构成。基础外罩20起到流体单元存储器的作用,是一个 将流体单元14固定在一起形成一个床垫或者其它人体支撑结构的 装置。基础外罩20通过下列措施可为流体单元14提供稳定性,即 使用可变的基础高度来、通过改变压入荷重变形(ILD)、基础外罩 (并不限于泡沫)的质量密度和空气压力、和基础材料对给定区 域流体单元14的数量的关系。基础外罩支撑、容纳、防止流体单 元614和管理系统30的移动。
图8显示了一个安装有流体单元14的基础外罩20的侧视图, 图9显示了一个没有安装流体单元14的基础外罩20的侧视图。虚 线指示在图9的泡沫塑料实施例中的基础外罩20可以由各种高度 (H)构成。例如,流体单元14可以垂直扩张明显高于基础外罩。 相反,如图2所示,基础外罩泡沫塑料20可以垂直向上扩张接近 或者与流体单元14的高度相同。为了在基础外罩20中容纳流体单 元14,基础外罩20可以在各种开口中包括螺纹结构24(图9)以 接收流体单元14的一个螺纹(即螺旋)外部。
图1显示了具有多个衬垫的外壳20的另一个实施例。至少一 个衬垫,在该实施例中为顶端的衬垫,或者第一衬垫26适合于接 收多个流体单元。例如,如图1所示,衬垫包括开口或隔室22,它 一般符合流体单元14的形状并且在设备12的使用期间保护流体单 元14。外壳20可以有一个或多个侧壁28、一个位于流体单元14 的独立侧面上的底部衬垫或者第二衬垫27而不是顶部衬垫或者第 一衬垫26。
图2显示了支撑系统设备12有一个顶层衬垫50和一个外部护 套52。顶层衬垫50支撑在流体单元14和基础外罩20上,用来提 供进一步的缓冲。顶层衬垫50可以由一层填满纤维的材料、泡沫 塑料、毛织品、吸湿性材料或者任何其它能提供缓冲的适合的材料 构成。基础外罩20、流体单元14、管理系统30和顶层衬垫50被 包容在一个外部护套52中,外部护套52具有低摩擦和低剪应力的 表面用于进一步保护患者免受摩擦组织损坏。另外,外部护套52 提供一个防水和防污的表面。外部护套52可以是可扩张的、防水 的或者吸湿性的。用于医疗的外部护套52也可以由抗菌类材料构 成。
为了图示和说明的目的介绍了本发明前面的描述,但并非穷举 或者限于本发明公开的精确形式,根据上述教导,许多改变或变化 是可能的。例如,本发明的缓冲装置适用于提供对人体上压力的离 散处理,这可以由用户定制以满足特殊患者的需求。还有,本发明 的缓冲装置适用于在缓冲装置和被支撑的人体表面之间需要低界 面压力的任何应用。这些对本领于技术人员来说明显的改变和变化 将包括在由连接的权利要求所限定的本发明的范围之内。
附件A
影响空气离开空气单元的速度的变量:
体积(V)
压力(P)
温度(T)
患者对空气单元的压力(FW)
弹簧压力(FS)
弹簧常数(k)
放出阀的面积(a)
阀开放数量(v)
压力乘以放出阀的面积的总和再除以作用于空气单元的重量 的平方根等于空气离开单元的平均速度。
( ( Σ F X area ) / weight ) = v
患者重量的压力+空气单元内部的压力一弹簧力=力总和
FW+FP-FS=∑F
弹簧力等于弹簧常数乘以它离开平衡点的距离。
FS=-kd
弹簧常数依赖于材料的类型和形状,它随着时间和使用会减小。
体积等于单元中空气的摩尔量乘以气体常数(R)再乘以遍及 单元中压力的单元的绝对温度。
V=(nRT)/P
绝对温度等于绝对零度之上的度数。
放出阀的面积等于π乘以半径的平方再乘以开放阀的数量。
Avalves=πr2v
相关申请的对照参考
本申请要求发明人于2004年2月13日提出的序列号为 60/544366的临时专利申请的优先权。
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