提供独立的振动和偏置控制的肌肉骨骼振动系统的利记博彩app
【专利说明】提供独立的振动和偏置控制的肌肉骨骼振动系统
[0001]关于联邦政府资助研究或开发的说明
[0002]本发明是在政府资助下进行的，所述资助来自国立卫生研究院给予的AG037354。政府拥有本发明中的某些权利。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本申请要求于2013年3月15日提交并且通过参引并入本文中的美国临时申请61/788,904 的权益。
【背景技术】
[0005]本发明提供了一种用于向人的胳膊或腿施用刺激振动的方法和装置，并且具体地提供了一种提供振动和偏置力的改进控制的装置。
[0006]在身体不使用(身体不活动)期间，身体快速“虚弱”，这种现象已知为废用性萎缩。在虚弱时，肌肉纤维的强度和尺寸减小，肌肉变短并去神经，肌腱和韧带逐渐粘合并且永久地失去其柔性，从而导致运动范围的损失，并且骨骼可能失去其强度。这种虚弱可以导致增大的摔伤风险和诸如肥胖、心血管疾病和糖尿病之类的附属的并发症，并且会出现其他危及生命的疾病。
[0007]承重身体活动是用于减小或逆转废用性萎缩的最好的已知方法，但废用性萎缩的基本原因通常限制人们执行必要练习的能力。
[0008]以治疗基础的跑步机和水中治疗池能够使人们在部分体重加载的情况下通过减小的机动性来执行身体活动。然而，这些形式需要昂贵的花费、需要关于康复设施的较大的空间，这些形式难以操作并且对虚弱的个人而言还可能是不切实际的。
[0009]电刺激是不能依靠其自身执行身体活动的用户诱导肌肉活动的替代性方式。然而，电肌肉刺激作用在特定位置，从而意味着仅在将电力供应至肌肉的电极附近影响组织，并且会在没有身体活动时用作保持肌肉强度的唯一方式的情况下会引起不适和疼痛。
[0010]上述技术的替代为振动治疗。典型的振动治疗在用户站立在振动平台上的情况下提供全身振动。这对具有有限机动性的用户而言也会是不切实际的。美国专利7，662，115和美国专利申请2012/0209156描述了振动治疗系统，所述振动治疗系统可以施用于斜倚或仰卧的个人的肢体，例如腿。
【发明内容】
[0011]本发明提供了一种用于将振动治疗施用于用户肢体的改进的系统，该系统允许对向肢体施加的振动和偏置力进行单独分开的电控制。本发明允许待实施的各种治疗情况，包括那些在练习程序中改变偏置力、振动和/或肢体位置的情况。
[0012]在一个实施方式中，本发明提供了具有操作者表面的装置，操作者表面适于与用户肢体的远部相连，以将力传递至肢体。偏置系统与操作者表面相连以接收控制肢体的偏置位置的第一电信号，振动系统与操作者表面相连以接收独立于第一电信号的第二电信号，第二电信号控制施用于肢体的振动。控制回路根据操作者输入命令提供第一电信号和第二电信号。
[0013]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为允许对振动和偏置力的独立控制以允许分别使振动和偏置力最优化。
[0014]第一电信号可以提供关于操作者表面与肢体之间的所需力的指示，并且偏置系统可以通过接收第一电信号并且根据第一电信号与指示操作者表面与肢体之间的力的信号之间的差值调节操作者表面的运动来使用操作者表面与肢体之间的力的反馈控制。
[0015]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为提供能够电控制的偏置力，该偏置力可以在例如不同级别的振动和操作者表面的不同位置期间保持，以用于更恒定的治疗。
[0016]控制器可以接收第三电信号，第三电信号提供操作者表面的所需位置的指示，并且控制器可以输出第三电信号与指示操作者表面的位置的信号之间的差值的指示。
[0017]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为在振动治疗期间通过引导用户不依赖于振动和偏置力而进行肢体运动来提供动态运动。
[0018]振动系统可以通过接收第二电信号并且根据第一电信号与和操作者表面的位置有关的信号之间的差值调节操作者表面的振动来提供对操作者表面的振动的反馈控制。
[0019]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为提供能够电控制的振动，该振动可以根据需要保持恒定或改变。
[0020]该装置可以包括传感器，该传感器提供与操作者表面的位置有关的信号，从而提供操作者表面的位置、速率和加速度中的一者。
[0021]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为允许对振动振幅、力和其他特征进行控制。
[0022]控制回路可以提供下述存储数据以更新第一电信号和第二电信号:所述存储数据描述第一电信号和第二电信号随时间的进度。
[0023]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为允许装置在预定的练习程序中使用，在该预定的练习程序中，偏置力和振动可以随时间变化。
[0024]控制回路可以提供适于由装置的用户接收的输出，从而提供由用户向操作者表面正施加的所需力的指示。
[0025]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为:当装置在主动模式并且没有肢体限制下使用、例如在动态运动练习期间时，允许给用户关于施加力的命令。
[0026]在一个实施方式中，向用户的输出可以是操作者表面的振动的启动。
[0027]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为提供用户在主动模式下向平台正施加适合级别的力的精确但直觉的指示。
[0028]替代性地，输出可以是提供关于所需力的应用的视觉引导的显示。
[0029]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为向用户提供下述引导:该引导可以提供关于施加正确量的力以及任何不足或过大的力的信息。
[0030]控制回路可以向装置的用户提供下述输出:所述输出在操作者表面通过用户的腿或胳膊的伸展或缩回而运动时指示了操作者表面的所需位置。
[0031]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为例如在恒定的偏置力的情况下允许动态运动练习。
[0032]该装置还可以包括用于接纳用户的座椅，该座椅定位成使得用户的脚可以搁置在操作者表面上，其中，用户的腿的下部在用户就坐在座椅上时与操作者表面大致正交。
[0033]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为提供下述装置:该装置可以由能够在就坐的位置中支承他们自己的用户方便地使用。
[0034]该装置还可以包括用户关节抑制件，该用户关节抑制件限制用户的肢体的反抗由操作者表面施加在用户的肢体上的力的运动。
[0035]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为允许装置在被动模式下被使用而不需要用户的更多的力量或参与。
[0036]关节抑制件可以为用于在用户就坐在座椅上时限制用户的膝盖向上运动的膝盖抑制件，关节抑制件提供保持在摇臂上的至少一个带垫料的支撑件，摇臂向下枢转以使带垫料的支撑件在用户由所述操作者表面支承而就坐在座椅中时靠住用户的膝盖的上表面并且限制用户的膝盖的向上运动。
[0037]因此，本发明的至少一个实施方式的特征为提供一种简单的关节抑制件，该关节抑制件在关节缩回时没有过度地阻止进入座椅或离开座椅。
[0038]这些特定目的和优势可以适用于落入权利要求内的仅一些实施方式，并且因此不限定本发明的范围。
【附图说明】
[0039]图1为提供了就坐振动治疗的本发明的一个实施方式的立体图；
[0040]图2为图1的实施方式的简化侧视图，该图示出了包括膝盖支撑件和附接至致动器组件的脚踏平台在内的各种元件相对于就坐在装置中的用户的运动；
[0041]图3为示出了提供脚踏平台的分开的振动和大致位置控制两者的主要部件的致动器组件的方框图，该图还示出了高分辨率光学位置编码器、力/位置感测载荷单元、限位开关和旋转编码器；
[0042]图4为控制器实施的反馈回路的方框图，该控制器为图1的实施方式的部件；
[0043]图5为由载荷单元提供的信号的图，该信号可以通过信号处理分成振动反馈信号中的偏置；
[0044]图6为图1的膝盖支撑件的运动图，示出了膝盖支撑件的控制和定位；以及
[0045]图7为示出了控制信号曲线的控制流程图，该控制信号曲线可以用于利用本发明的系统实施不同的练习体制。
【具体实施方式】
[0046]现在参照图1和图2，肌肉骨骼刺激装置10可以设置有座椅12，该座椅12设置了大致水平的就坐表面14和从就坐表面14的后边缘向上延伸的背部支承部16。座椅12可以定位在基座18上。
[0047]背部支承部16能够如通常在现有技术中所理解的那样调节成倾斜的(后仰的)并且可以设置水平向前延伸的左臂支承部和右臂支承部20，使得就坐在座椅12上的用户11可以将他或她的前臂搁置在臂部支承部20上。臂部支承部20能够向上枢转而抵靠背部支承部16的侧部以易于进入及离开座椅12。座椅