專利名稱：具有多支管系統的膨脹式緩沖裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般關于一種流體囊，其用于對身體獨立支撐的床墊或支撐表面上，并 用于對身體獨立支撐的支撐表面上。本發明包括重新成形元件，其為具有彈簧偏離 裝置的彈性流體囊。
背景技術：
迄今為止，用于身體支撐的充氣緩沖裝置，例如床墊、沙發、座墊或類似物， 一般包括多個于充氣后可以支撐人體的氣囊或氣泡。氣囊為人體提供支撐，并可充 氣到預想的壓力等級以為人體提供預定的舒適和支撐程度。在醫學領域，包括多個氣囊的緩沖裝置通常用來在病人的身體的不同部分下提 供不同程度的支撐。例如，床墊的上、中和下部分可包括獨立的氣囊。這些氣囊可 充氣到不同的氣壓而以不同的氣壓為病人的上、中和下部分提供支撐。在護理長期臥床病人的醫院，病人的身體常常受到過度的壓力而感到痛苦。在 醫學領域眾所周知，施加在病人身體上的持續的壓力可導致軟組織損傷。施加在病 人皮膚上的外部壓力可導致運送血液的毛細血管關閉，從而致使軟組織病變。這種 軟組織損傷可導致褥瘡形成。例如，施加在病人的腳跟的持續壓力可導致在腳跟上 形成褥瘡。上述多囊緩沖裝置可緩解施加在病人身體特定部分的壓力，例如要緩解 施加在病人的腳跟上的壓力，可給病人腿下的氣囊充氣，使腳跟從床墊上抬起。因 此，這緩解了持續施加在腳跟上的壓力，防止在腳跟形成褥瘡。氣墊裝置一般需要一種外置的泵來給裝置中的氣囊充氣。或者，氣墊裝置在生 產廠房預先充氣，再送到使用地點使用。當充氣地點的大氣壓力不同于裝置使用地 點的大氣壓力時便會產生問題。例如，如果使用地點的大氣壓力比充氣地點的大氣 壓力低，在使用地點的氣囊將膨脹并變得更結實。醫院把一些減壓支撐系統列為"治療產品"，這些產品足以減少施加在病人身 上的壓力，減少組織損傷，并有助于治療皮膚不適，諸如燒傷、褥瘡等。 一般被認 定為合格"治療產品"的減壓支撐系統都是床上裝置的，床里載有馬達和泵，以 調校床墊的形狀和氣壓。此類床是非常昂貴的，操作者并需要接受大量的培訓去學 習怎樣使用和操作系統。此外，由于眾多可移動機械零件失靈，"治療產品"常常 需要大量維護。并且，這些復雜的減壓支撐系統不可用于一般的箱式彈簧床墊支撐， 而是需要特定化的床架。這些床的復雜的設計使維修非常困難，并常常需要完全替 換整個的系統以提供適當的維修服務。所述產品的另一缺點在于在停電時，這些床 墊失去了壓力，使病人處于堅硬的表面上，如果不采取措施，就會形成褥瘡。因此， 是有需要促成一種足以避開這些缺點的身體支撐裝置。發明內容本發明提供一種用于床墊、座墊、沙發或類似物的緩沖裝置，其從流體(例如 空氣)獲取支撐壓力。緩沖裝置僅僅具有幾個可移動零件，可由使用者操作，僅需 要最少的維護，也易于維修。本發明的裝置包括支撐系統裝置、套筒裝置、護套、 上層床墊和外部覆蓋物。支撐系統裝置可包括至少一個支撐囊，以便為身體提供支撐。每個支撐囊包含 一個有流體的封袋。施加在封袋的外表面的外部負荷導致封袋變形為受擠壓的形 狀。封袋包括重新成形元件，其可給封袋的內表面提供重新成形力，以把封袋恢復 到其原來無負荷的形狀。重新成形元件優選由彈性泡沫材料制成，然而，也可使用 其他彈性裝置。每個支撐囊都包括有入口、出口、進給閥和排出閥。入口和出口都直接置于流 體囊上，并互相鄰接或靠近。每個支撐囊內的排出閥通過一個從流體囊直接延伸的分支管道來連接排出控制系統。每個支撐囊的進給闊連接到進給控制系統。每個進 給閥包括進給止回閥，其許可流體流入支撐囊，同時防止流體流出支撐囊。每個排 出閥包括排出止回闊，其許可流體流出支撐囊，同時防止流體流入支撐囊。進給控 制系統連接到流體供給池。排出控制系統連接到流體排出池。供給和排出池內的流 體優選為空氣，然而，也可使用任何合適的流體，例如水或氮氣。流體供給和排出 池可包含同樣的池，并可包含周圍的流體的來源(例如空氣)。在使用時，人、病人或動物壓在封袋上的身體的重量會使封袋變形。為了起到 說明的目的，以置在封袋上的為病人的身體作例子。當封袋的體積在變形作用下減 少時，在封袋內流體的壓力增加。當流體的壓力增加，封袋內的流體通過排出閥從 封袋流出并流進排出控制系統。然后，流體從排出控制系統流進流體排出池。再之 后，由于封袋變形以適應病人的不規則的體形，支撐負荷的封袋面積增加了。當封 袋內的力(包括支撐負荷的封袋的面積乘以封袋內流體的壓力，加上由重新成形元 件提供的力)等于負荷的重量，就達到了平衡。可于排出控制系統內包含可控減壓閥，以便可以設定并保持封袋內最大的流體 壓力等級。不同選定的最大流體壓力等級使支撐囊能適應不同的重量或容許病人和 封袋表面之間有不同程度的適應性。優選最大的流體壓力等級設定為確保病人的全 部接觸表面的界面壓力低于能使軟組織損傷(例如褥瘡發生)的壓力。 當病人的重量移離支撐囊，重新成形元件便會向封袋的內表面施加向外推的力 量。當封袋膨脹，在封袋的內部空間形成了部分真空，導致流體被吸回封袋的內部 空間。流體從流體供給池通過進給閥被吸入進給控制系統，并進入封袋的內部空間。 進給閥包括單向進給止回閥，其許可流體重新進入封袋的內部空間，同時阻止流體 流出封袋的內部空間。本發明所述的支撐囊可把大氣壓力作為充氣的壓力。因此，當流體供給和排出 池包含空氣時，充氣過程不需要任何動力，無需之前的"治療產品"中使用的昂貴 吹風機、泵或微處理器。多個支撐囊可通過分支管道來與進給控制系統互相連接， 并通過分支通道連接到排出控制系統以形成支撐系統裝置。支撐囊的互相連接使流 體囊維持恒定的壓力。支撐系統裝置可通過對病人的全部接觸表面提供自動調節壓 力來支撐病人。支撐系統裝置在被支撐的病人的全部表面下提供低接觸面壓力。例 如，如果病人躺在支撐系統裝置上，支撐系統裝置確保在病人的全部接觸面下的接 觸面壓力低于會使軟組織損傷的壓力。支撐系統裝置也具有每次病人的移動或重新躺在支撐系統裝置后自動適應的 能力。當施于支撐系統裝置的壓力分布改變，在支撐系統裝置內的支撐囊自動充氣 或放氣以在病人整個身體下保持低的接觸面壓力。本發明的另一實施例是提供了一種每個支撐區域都可以單獨控制的支撐系統 裝置。每個支撐區包含至少一個支撐囊。每個支撐囊包括至少一個進給閥和至少一 個排出閥。每個支撐區中每個支撐囊的進給閥連接到多支管系統，多支管系統包含 具有多個分支導管的導管，分支導管從此導管延伸，多支管系統包含在進給控制系 統內。單個支撐區中的每個支撐囊的排出閥連接到多支管系統，多支管系統包含具 有多個分支導管的導管，分支導管從此導管延伸，多支管包含在單個排出控制系統 內。每個支撐區具有一個單獨的排出控制系統。進給控制系統連接到流體供給池。 每個支撐區的排出控制系統連接到流體排出池。一般每個支撐區的壓力等級可設為 不同的等級。例如，如果支撐系統裝置包含床墊，支撐裝置的上、中和下部區域可 設為對病人的身體的上、中和下部分提供不同等級的壓力或結實度。套筒裝置包含一個圍繞每個支撐囊的囊罩子。對多個支撐囊，每個囊罩子都附 接到一個鄰接的囊罩子上。支撐囊的封袋的表面可沿囊罩子的第一側面自由滑動， 而不會傳輸滑動運動到囊罩子的第二側面。囊罩子的第二側面可以是病人躺臥的一 側。因此，支撐囊的移動運動沒有傳送到病人處，因而防止了摩擦力或剪切力對于 病人皮膚的損傷。當需要維修支撐囊時，套筒裝置使得每個支撐囊易于移除并替換。 本發明的另一個實施例額外提供了一種交變壓力系統，用于向多個區提供交變 供給壓力。交變壓力系統可與支撐系統裝置一起使用。每個區包含至少一個支撐囊。 交變壓力系統包含加壓的流體供給源，加壓的流體供給源包括泵、加壓的流體箱等。
此外，交變壓力系統包括控制系統，以對多個區域順序地持續供給流體壓力。病人 身下的交變區的升高或降低對病人的骨骼和組織的活動是有益的。這種活動可促進 病人的血液循環和淋巴液運動。當交變壓力系統停用或失靈，支撐系統裝置對病人 的身體繼續提供自動壓力調整。護套包覆支撐系統裝置、進給和排出控制系統，以及交變壓力系統的一部分。 護套可由任何適合的可拉伸材料制成，優選可由可拉伸的織物材料制成。上罩子進一步的對于病人的軀體提供彈性支撐。上罩子可由分層纖維充填的材 料或其他適合的材料制成。上罩子可包括彈性腳跟支撐元件以減少在病人敏感的腳 跟區的壓力。上罩子可放在護套上方，并且由外罩子覆蓋。或者上罩子可放在支撐 系統裝置上方。外罩子提供低摩擦和低剪切表面，進一步防止病人組織摩擦損傷。此外，外罩 子提供防水和防污表面。醫用的外罩子可由抗菌類材料制成。本發明的另一個實施例提供包含多個的支撐囊的支撐表面或床墊，支撐囊為具 有重新成形能力的獨立流體囊。每個獨立流體囊具有彈簧偏離裝置。當負荷所施加 的力大于流體囊內的力的總值(包括支撐負荷的流體囊的面積乘以流體囊內流體壓 力，加上流體囊的重新成形力)時，施加在流體囊的外表面上的外部負荷使流體囊 變形為壓縮的形狀。 一旦負荷減少，流體囊的重新成形力可使流體囊重新變為原來 無負荷的形狀。當封袋內的力等于負荷的重量時，就取得了平衡，封袋內的力為由 支撐負荷的封袋的面積乘以在封袋內流體的壓力加上由重新成形元件提供的力。根 據所承受的不同負荷，流體囊施加不同的力度并進行膨脹以及收縮。支撐系統裝置包含彈簧偏離流體囊，也包含底部外套或外殼，其可包裹著流體 囊，并把它們固定在一起以形成床墊結構。具有外套的流體囊與進給控制系統和排 出控制系統(包括可控減壓閥)相連接以制成支撐系統裝置。流體囊的移動性和流 體囊的結實度和柔軟性是受流體囊本身的特質和可控壓力減壓閥所設定的壓力等級決定的。例如，可如基底材料高度、ILD (載荷撓度發生率)、流體囊材料的密 度、氣壓、流體囊高度，氣流控制、空氣聲響控制、氣流方向以及空氣移動的速度 等可變量，都影響流體囊對力的反應。利用聲響控制封條可減少在含氣囊的進給和 排出期間所發出的聲響，達至空氣聲響控制。本發明的緩沖裝置允許使用者可在使用地點調節每個支撐囊的最大壓力等級。 當支撐系統被大氣空氣包圍，支撐系統裝置可以自動充氣、自動調節，并且不需要 如在相關的"治療產品"領域般，需要的昂貴的氣泵和控制系統。另外由于本發明 有較少的可移動零件，和復雜的相關技術相比，其維護和修理是簡單的，并且花費 也是合理的。當需要對人體或病人的進行自動調節動態壓力支撐時，本發明的緩沖裝置可與
任何支撐裝置一起使用。例如，這些支撐裝置可以是床墊、沙發、坐墊等。本發明的第一方面在于提供了用于支撐表面的流體囊，包括在該支撐表面該 流體囊內的彈簧偏離裝置，以重新形成該流體囊，以便當加載的負荷具有的力大于 流體囊內力的總值(包括支撐負荷的流體囊的面積乘以在流體囊內的流體的壓力，加上流體囊的重新成形力)時，每個流體囊都會塌陷，并且當該負荷減少到其具有 的力小于在流體囊內的力和流體囊的重新成形力的總值時，該流體囊重新成形，其 中該流體囊會自動充氣。本發明的第二方面是提供了支撐表面，包括多個的自動充氣流體囊，其中每 個該自動充氣流體囊具有彈簧偏離裝置以重新成形自動充氣的流體囊和至少一個 進出口；以及一個適于接收該多個自動充氣流體囊的外殼，其中該外殼把該自動充 氣流體囊相連接在一起形成床墊結構。
本發明的特征可從發明詳述和優選實施例以及附圖來得到較好的理解圖1為本發明所述可充氣緩沖裝置的結構示意圖；圖2為包括重新成形元件和進給閥的支撐囊的部分截面示意圖；圖3為支撐系統裝置的側視圖；圖4為包含多個的受控支撐區的支撐系統裝置的另一實施例的俯視圖；圖5為沿圖4的5 - 5線截取的支撐系統裝置的橫截面示意圖；圖6為圖5的支撐系統裝置內的多個區的壓力分布的示意圖；圖7為包含交變壓力系統的支撐系統裝置的另一實施例的俯視圖；圖8為沿圖7的8 - 8線截取的支撐系統裝置的橫截面圖；圖9為圖8的多個的支撐囊內的交變壓力系統提供的第一壓力分布模式示意圖；圖10為圖8的多個的支撐囊的交變壓力系統提供的第二壓力分布模式示意圖；圖ll為床墊緩沖裝置的剖視圖；圖12為具有外罩子的床墊緩沖裝置的視圖；圖13為傳統的床墊上躺著的病人的橫截面圖；圖14為病人的橫截面圖，病人被本發明的緩沖裝置所支撐，其中在病人身下 具有低的接觸面壓力；圖15為椅座緩沖裝置的結構示意圖；圖16為具有交變壓力支撐囊的緩沖裝置的另一實施例的俯視圖； 圖17為螺旋彈簧彈性支撐的結構示意圖；以及 圖18為風箱彈性支撐的結構示意圖；圖19為包含按照本發明的彈簧偏離流體囊的緩沖裝置的結構示意圖； 圖20A為具有彈簧偏離流體囊的外殼的實施例的側視圖； 圖20B為外殼的實施例的側視圖；圖21為裝有彈簧偏離流體囊的外殼實施例的側視圖，；圖22為未裝空氣艙的外殼的結構示意圖；圖23為包含彈簧偏離結構的流體囊的側視圖；圖24為具有彈簧偏離裝置的流體囊的實施例的橫截面圖，彈簧偏離裝置包含 聲響控制封條。
具體實施方式
盡管本發明的某些優選實施例將在以下詳述，但應知道可對所述內容作出各種 改變和修改仍沒有偏離所附權利要求范圍。本發明的范圍不限于組件的數量、材料、 外形、相關的設置等，所示僅為優選實施例的范例。本發明的特征和優點與所附附 圖一起詳述，其中相同的編號指代附圖中的相同的元件。盡管附圖是解釋本發明的， 但附圖無需按比例繪制。參見圖1，圖1為按照本發明的優選實施例的緩沖裝置10的結構示意圖。當 需要對人體或病人56 (圖14)進行自動調節動態壓力支撐時，緩沖裝置10可與任 何支撐裝置一起使用。例如，支撐裝置可包括床墊、沙發、坐墊等。緩沖裝置10 包括支撐系統裝置12，支撐系統裝置12包含至少一個支撐囊14、套筒裝置16 (圖 5)、護套18 (圖5)以及上襯墊20。支撐系統裝置12包括至少一個用于對病人56提供提升支撐的支撐囊14。每 個支撐囊14包括一個進給閥40和一個排出闊42。如圖1所示，緩沖裝置10也可 包括兩個端壁24、 26,以及兩個側壁28、 30。端壁24、 26和側壁28、 30可由彈 性材料制成，例如泡沬材料或橡膠。上襯墊20設于護套18之上并且對身體起到進 一步的緩沖作用。上襯墊20可由任何彈性材料組成，例如泡沫材料、絨毛、充氣 墊等。圖2為包含封袋34A和重新成形元件32A的支撐囊14A的部分橫截面示意圖。 封袋34A中包含流體36。施加在封袋34A上的外部負荷使封袋34A變形為壓縮狀 態。重新成形元件32A為封袋34A的內表面38A提供重新成形力。當外部負荷從封 袋34A上消失時，重新成形力使封袋34A恢復到其原來的形狀。重新成形元件32A 優選的材料為彈性泡沫材料，然而，也可使用其他彈性裝置，例如螺旋彈簧500 (圖 17)或風箱520 (圖18)。螺旋彈簧500被彈性材料502所包圍。風箱520可由柔 韌彈性材料(例如塑料)制成并充入流體(例如空氣)。類似于圖23所示的流體 囊614，重新成形元件的外部結構可具有兩個或成對的螺旋樣式530。圖1和圖3顯示了適用于床墊的支撐系統裝置12的例子，其包括多個支撐囊 14A、 14B、 14C和14D。圖1和3所示的部件14A、 14D為內部支撐囊的例子，部件 14B和14C為末端支撐囊的例子。如圖3所示，部件40A、 40B、 40C、 40D為進給 閥和部件42 A、 42B、 42C和42D為排出閥。每個進給閥40包括一個進給止回閥 48，其可使流體36流入支撐囊14，同時防止流體36從支撐囊14流出。每個排出 閥42包括一個排出止回閥50，其可使流體36從支撐囊14流出，同時防止流體36 流回支撐囊14。每個排出閥42通過在總管60中的T形接頭60A、 60B、 60C和60D 連接排出導管，總管60包含在排出控制系統46中。每個進給閥40優選通過總管 58中的T形接頭58A、 58B、 58C和58D連接到進給導管，總管58包含在進給控制 系統44中。進給控制系統44與流體供給池52相連接。排出控制系統46與流體排出池54 相連接。 一般包括在流體供給池52和流體排出池54中的流體36為空氣，然而也 可使用任何合適的流體36 (例如水或氮氣)。流體供給池52和流體排出池54的 池可以是相同的，并且所包含流體36的來源(例如大氣空氣)也可以是相同的。如圖14所示，置于在緩沖裝置IO上的身體(例如病人56)的重量使在每個 支撐囊14內的封袋34變形。在變形的作用下，封袋34的體積減少，此時每個封 袋34內的流體36的壓力增加。當流體36的壓力增加時，每個封袋34內的流體 36通過相應的排出閥42從封袋34流出，并進入排出控制系統46 (參見圖1和3) 使得每個流體囊的的壓力獨立于每個其他流體囊的壓力。然后，流體36從排出控 制系統46流入流體排出池54。此外，由于每個封袋34為適應病人56的不規則的 體形而進行的變形，支撐負荷的封袋34面積增加了。當封袋34內的力等于負荷的 重量時，就獲得了平衡。封袋內的力包括由支撐負荷的封袋34的面積乘以封袋34 內的流體54的壓力加上由重新成形元件32提供的力。如圖3所示，可控減壓閥62包含在排出控制系統46中，并附接在排出導管 60的末端64上。可控減壓閥62的出口 66附接在流體排出池54上。可控減壓閥 62控制排出導管60和每個支撐囊14內的每個封袋34內的流體的最大壓力等級。 使用者通過調節可控減壓閥62上的旋鈕68或其他調整裝置控制受控的最大壓力等 級。為了使支撐系統裝置12適應不同體重的病人56，在支撐囊14A、 14B、 14C和 14D內可以設定不同的最大容許壓力。在支撐囊14A、 14B、 14C和14D內不同最大 的可容許壓力的設定也可使病人56和每個封袋34的表面之間獲得不同程度的適應 性。優選設定的最大壓力應確保病人56的全部接觸表面下的接觸面壓力低于可導 致軟組織損傷的壓力。本發明所述的緩沖裝置10的使用者可在使用地點上調節并 設定每個支撐囊14的最大壓力等級。最大壓力在6英寸水柱的壓力之上為佳，但 最好在大約8至12英寸水柱的壓力之間。取決于操作要求、使用者的偏好等，也 可使用其他范圍。圖13所示的為躺在傳統的床墊72上的病人56。病人56身上的高壓區由代表 力的箭頭PA、 PB、 PC、 PD和ra表示。圖14所示的為躺在本發明所述的緩沖裝置 10上的病人56。如圖所示，襯墊裝置10提供既低又均勻的接觸面壓力PX，此壓 力PX支撐病人56的全部接觸表面。接觸面壓力低于可導致軟組織損傷的壓力，因 此防止了形成褥瘡和其他損傷。當病人56的體重移離每個支撐囊14時，重新成形元件32 (如圖2所示)在 每個封袋34的內表面38上施加重新成形力。當每個封袋34膨脹，在每個封袋34 的內部空間70中形成了部分真空。真空使流體36從流體供給池52吸入進給控制 系統44中。然后，流體36從進給控制系統44抽出，通過相應的進給閥40吸入每 個封袋34的內部空間70中。當流體供給池52和流體排出池54包含空氣時，無需 之前的"治療產品"中所需的昂貴的吹風機、泵或微處理器亦可完成充氣過程。本 發明的支撐系統裝置12也具有當每次病人56移動或重新躺在支撐系統裝置12上 時自動調節的能力。當施加在支撐系統裝置12上的壓力分布改變時，在支撐系統 裝置12內的支撐囊14會進行自動充氣或放氣以恢復在病人全身下的低接觸面壓力 PX (如圖14所示)。圖4為本發明的另一實施例，其提供了在支撐系統裝置80內的獨立受控支撐 區"A" 、 "B"和"C"。每個支撐區"A" 、 "B"和"C"中包括至少一個支撐囊 14。每個支撐囊14包括至少一個進給閥40和至少一個排出閥42。如圖4所示， 每個進給閥40A-40H連接進給控制系統44。 "C"區的排出閥42A和42B連接排出 控制系統82。 "B "區內的排出閥42C、 42D、 42E連接排出控制系統84。 "A"區 內的排出閥42G和42H連接排出控制系統86。每個進給闊40A-40H可使流體36分 別流入每個支撐囊14A-14H，同時阻止流體36分別回流出每個支撐囊14A-14H。每 個排出閥42A-42H可使流體36分別流出每個支撐囊14A-14H，同時阻止流體36分 別回流入每個支撐囊14A-14H。進給控制系統44連接流體供給池52。排出控制系 統82、 84和86連接到流體排出池54。 一般來說，包含在流體供給池52內和流體 排出池54內的流體36為空氣，然而也可使用其他流體36。每個排出控制系統82、 84和86分別包括減壓閥88、 90和92，減壓閥使"A"、 "B"和"C"區內的流體36的壓力低于設定的水平。使用者通過調節每個減壓閥 88、 90和92內的旋鈕68或其他調整裝置控制每個"A" 、 "B"和"C"區內的流 體36的最大壓力等級。圖5為沿圖4的5 - 5線截取的支撐系統裝置80和"A" 、 "B"和"C"區的橫截面圖。當空氣供給至流體供給池52時，無需吹風機或泵供給壓縮流體36。
如上所述的支撐系統裝置12，當病人56的體重移離，每個支撐囊14A-14H自動充 氣。每個排出控制系統82、 84和86讓使用者能獨立控制每個"A" 、 "B"和"C" 區內流體36的最大壓力等級。如圖6所示為在"A" 、 "B"和"C"區設定的不同 壓力等級的實施例。例如，如果支撐系統裝置80包含在床(圖中未顯示)的床墊 內，可為病人身體56的上、中和下部提供不同等級的壓力或結實度。如圖5所示，套筒裝置16包括圍繞每個支撐囊14的囊罩子96。每個囊罩子 96A、 96B、 96C、 96D、 96E、 96F、 96G和96H，通過連接件98A、 98B、 98C、 98D、 98E、 98F和98G附接在每個鄰接的囊罩子96上。例如，連接件98A-98G可通過粘 合的、熱封或縫合連接來制成。每個囊罩子96可使相應的封袋34的外表面100沿 囊罩子96的內表面102自由滑動，而不把這個運動傳送到囊罩子96的外表面104 上。例如在圖5中所示，支撐囊14A包含被囊罩子96A圍繞的封袋34A。封袋34A 的外表面100A沿囊罩子96A的內表面102A自由滑動。滑動運動并未傳送到囊罩子 96A的固定外表面104A。固定外表面104A置于病人所躺的外罩子22 (圖11)的側 面，以便封袋34A的滑動運動不會傳送到病人身上。因此，套筒裝置16的囊罩子 96防止摩擦剪切力磨傷病人56的皮膚。如圖7所示為支撐系統裝置106的另一實施例。支撐系統裝置106提供額外的 交變壓力系統130，其提供交變供給壓力給如圖7的多個的"E"和"F"區。交變 壓力系統130可包括任何可供給流體36壓力的裝置，如泵、壓縮機等。包含在交 變壓力系統130內的也可是任何裝置，例如可周期性在導管132和134之間轉換壓 縮流體36的閥(未圖示)。每個支撐區"E"和"F"，包含至少一個支撐囊14。 每個支撐囊14包含至少一個進給閥40和至少一個端口 43。每個進給閥40包括一 個止回閥(圖中未顯示)，其可使流體36流入支撐囊14內，同時防止流體36流 出支撐囊14。每個端口 43允許未受阻止的流體36流入或流出支撐囊14。如圖7 所示，每個進給閥40J-40Q均連接到進給控制系統44。"E"區內的端口43Q、 430、 43M和43K與導管或總管108相連接。"F"區內 的端口 43 J、 43L、 43N和43P與導管或總管110相連接。導管108的第一末端112 與止回閥114相連接，導管108的第二末端118與關閉閥120相連接。導管110的 第一末端122與止回閥124相連接，導管110的第二末端126與關閉閥128相連接。 導管132與具有交變壓力系統130的關閉閥120相連接。導管134與具有交變壓力 系統130的關閉閥128相連接。導管136和138與止回閥114相連接。止回閥124 與排氣控制系統140相連接。關閉閥120可為"快速斷開"型，使當導管132連通時流體36可流經關閉閥 120，并當導管132斷開時阻止流體36流動。關閉閥128也可為"快速斷開"型， 使當導管134連通時流體36可流經關閉閥128，并當導管134斷開時阻止流體36 流動。止回閥114可使流體36從導管108流入導管136內，并阻止流體36從導管 136和138流入導管108。止回閥124可使流體36從導管110流入導管138，并阻 止流體36從導管138和136流入導管110內。排出控制系統140包括類似于上述 減壓閥的減壓閥142。當關閉閥120和128關閉時，減壓閥142把在導管108和110中的流體36的 壓力保持在低于選定的水平。每個進給閩40J-40Q可使流體36分別流入每個支撐 囊14J-14Q中，同時阻止流體36分別流出每個支撐囊14J-14Q之外(如圖7所示)。 每個進給閥40J-40Q連接進給控制系統44，進給控制系統44連接流體供給池52。 一般包含在流體供給池52中的流體36為空氣，然而任何其他適合的流體也可使用。 導管108和110通過端口 43J-43Q連接"E"和"F"區。因此，減壓閥142把流 體36的壓力保持在"E"和"F"區選定的水平。使用者通過調節減壓閥142內的 旋鈕144或其他調整裝置控制"E"和"F"區中流體36的最大壓力。減壓閥142 連接流體排出池54。當使用的流體為空氣，而且關閉閥120和128關閉時，支撐 系統裝置106可自動充氣和自動調節。交變壓力系統130向導管108和110交替供給具有高和低壓力的流體36。當 導管132與關閉閥120相連通，同時導管134也與關閉閥128相連通時，就向導管 108和110供給交變壓力。導管108和110向"E"和"F"區交替供給流體36壓 力。例如，交變壓力系統130為導管108提供高壓流體36，同時為導管110中提 供低壓流體36。此時就在"E"區形成高流體36壓力，在"F"區形成低流體36 壓力。流體36流經止回閥114流入導管136和138，但被止回閥124阻止流入導 管IIO。如圖8所示，由交變壓力系統130所提供的流體36的流量比通過減壓閥 142流出的流體的流量要高很多，以致高壓流體36充滿"E"區支撐囊14K、 14M、 140和14Q。圖9所示的為"E"和"F"區的支撐囊的壓力等級。這個條件下，"E" 區的支撐囊14在病人56身下升高，并且"F"區的支撐囊14在病人56身下下降。然后，向導管110供給高壓力流體36，并且向導管108供給低壓力流體36， 迫使高壓流體36流入"F"區，低壓流體36流入"E"區。流體36流經止回閥124 流入導管138和136，但是被止回閥114阻止流回導管108。由交變壓力系統130 提供的流體36流量大大高于通過減壓閥142流出的流體36流量，以致高壓流體 36充滿"F"區的支撐囊14J、 14L、 14N和14P。圖10為"E"和"F"區支撐囊 14的壓力等級。這個條件下，"F"區支撐囊14在病人56身下升高，并且"E" 區支撐囊14在病人56身下下降。病人56身下的"E"和"F"區的支撐囊14的交替抬起和降低對病人的骨骼和 組織都是有益的。這種運動能促進病人56的血液循環和淋巴液運動。
交變壓力系統130包括計算機控制系統131，計算機控制系統131程序可設置 為按使用者喜好的任何次序向多個的支撐囊14供給交變壓力。圖16為另一實施例，其為具有多個支撐囊14的支撐系統裝置180。這個實施 例顯示支撐囊14AA- 14SS的外形的另一例子。支撐囊14可按與支撐系統裝置12 和支撐系統裝置106相似的模式互相連接，以向支撐系統裝置提供自動充氣、自動 調節、分區壓力控制，以及向躺在支撐系統裝置180上的人提供交變壓力支撐和運 動。包含在交變壓力系統130內的計算機控制系統131可按使用者的喜好依任何次 序來把程序設計為向多個支撐囊14AA- 14SS供給交變壓力。圖11所示為床墊緩沖裝置200的剖視圖。床墊緩沖裝置200包括軀干支撐系 統220、腳跟支撐系統240以及套筒裝置260、護套18、上襯墊20和外罩子22。 軀干支撐系統裝置220包括多個的支撐囊14、側壁28、端壁26以及側壁30。側 壁28和30以及端壁26由彈性材料制成。套筒裝置260包括囊罩子96。每個囊罩 子96圍繞支撐囊14以防止滑動和摩擦運動傳送到病人56。支撐囊14向躺于支撐 系統裝置220上的病人56的軀干提供自動充氣和自動調節壓力支撐。支撐囊14沿 床墊緩沖裝置200的縱向延伸。并且，可在病人56身下的獨立支撐囊14上施加交 變壓力，以向病人56的身體提供治療運動。腳跟支撐系統裝置240包括多個的支撐囊14、端壁29、側壁242以及側壁244。 腳跟支撐系統240向病人56的腳跟區提供支撐。支撐囊14沿床墊緩沖裝置200的 橫向延伸。護套18包覆著軀干支撐系統裝置220和腳跟支撐系統裝置240。上襯墊20放 在護套18上，并向病人提供進一步的緩沖和令病人舒適。上襯墊20可由任何彈性 材料組成，例如泡沫材料、軟絨毛、充氣墊等。圖11和12所示為外罩子22。床墊緩沖裝置200的外罩子22提供低摩擦和低 剪切力表面，進一步防止病人56組織損傷。此外，外罩子22提供防水和防污表面。 為了適合在醫學應用，外罩子22可由抗菌類材料制成。外罩子22包括端壁202和 204、側壁206和208、頂壁210和底壁212。閉合裝置214使外罩子22的上部分 216與下部分218相連接。閉合裝置214可包含例如拉鏈、扣鎖、吊鉤和扣眼扣件 等。側壁206和208可包含可拉伸的面板222和224，使當支撐囊14在外罩子22 內抬起和下降時外罩子22可膨脹和收縮。可拉伸的面板222和224可以容納支撐 囊14的移置，以防止頂壁210的拉伸。因此，頂壁并不把剪切力傳送到躺于頂壁 210上的病人56身上。外罩子22上可附接上柔性把手226，使用者可以憑借把手 226抓住并移動床墊緩沖裝置200。圖15為本發明所述的座位緩沖裝置260的實施例。座位緩沖裝置260包括三 個支撐部件262、 264和266。支撐部件262、 264和266每個都包含至少一個支撐
囊14。支撐囊14可以類似于支撐系統裝置12、支撐系統裝置180和支撐系統裝置 106的方式互相連接而向坐在座位緩沖裝置260上的人提供具有自動充氣、自動調 節、分區壓力控制和交變壓力支撐和移動功能。例如，每個支撐部件262、 264和 266可包含進給閥263和排出閥265。排出閥265與具有可控制減壓閥269的排出 控制系統267互連接在一起。與本發明之前的實施例一樣，減壓閥269控制每個支 撐部件262、 264和266中的流體的最大壓力等級。圖19所示的為另一實施例的支撐系統裝置612，其包括嵌入容納裝置或外殼 620內的至少一個支撐囊或流體囊614，置于囊上方的提供進一步的緩沖的上襯墊 650和外罩子652。圖19的實施例所示的為支撐囊614A-6140的外形的另一例子。 支撐囊614可以類似于支撐系統裝置12和支撐系統裝置106的方式互相連接以向 躺在支撐系統裝置612上的人提供具有自動充氣、自動調節、分區壓力控制和交變 壓力支撐和運動功能。包含在交變壓力系統130內的計算機控制系統131其程序可 設計為按使用者喜好的任何次序向多個支撐囊614A-6140供給交變壓力。支撐系統裝置612包括至少一個向病人56提供支撐的支撐囊或流體囊614。 流體囊614可指代為艙。流體囊614的數量越多，裝置對重量或負荷的反應就越靈 敏。圖23所示為典型的流體囊614的側視圖，所述的流體囊614具有螺旋樣式530 的外在結構、 一個垂直旋轉軸540和多個端口 640A和640B。流體囊614的外結構 上可具有單個螺旋樣式或雙螺旋樣式。然而，流體囊614也可為任何具有能使流體 囊重新成形的彈簧偏離裝置的流體囊，以便于當加載的負荷具有的力大于流體囊內 的力的總值(包括由支撐負荷的流體面積乘以流體囊內流體的壓力，加上流體囊的 重新成形力)時，流體囊會塌陷；而在該負荷減少到具有的力小于流體囊內的力和 流體囊的重新成形力的總值時，該流體囊重新成形。換而言之， 一旦流體囊614被 人或物品的重量所擠壓時，流體囊614就產生重新成形力以便當重量減少時重新成 形。向流體囊614施加的外部負荷導致流體囊614變形為受壓的外形。流體囊614 提供重新成形力，當外部負荷從流體囊614上移離時，重新成形力使流體囊614恢 復其原來的形狀，所以流體囊是自動充氣的。流體囊614由可容納流體(例如空氣、水或氮氣)的彈性材料制成。流體囊 614可由塑料樹脂或任何可模壓成型的人造橡膠材料制成。然而，流體囊614也可 為金屬造的螺旋彈簧500 (如圖17所示)，其被作為表面包覆物502的彈性材料 所包圍。表面包覆物502可為織物、防水材料、橡膠、塑料、吸潮材料、超細纖維 或任何其他材料。所述的材料需要有彈性地或柔韌地包覆彈簧500，并當含有流體 時被彈簧500有彈性地或柔韌地支撐。流體614也可為風箱520 (如圖18所示) 的形狀，其由柔軟的彈性材料(例如塑料)制成，并且以流體(例如空氣)填充。流體囊的可運動性和流體囊的堅固性及柔軟性都由流體囊614本身的性能和
可控減壓閥62所設定的壓力水平來決定。例如，基底材料高度、ILD (載荷撓度發 生率)、流體囊材料的密度、空氣壓力、流體囊高度、氣流控制、空氣聲響控制、 氣流方向、和空氣移動的速度等變數都影響流體囊對力的反應。此外，流體囊的高 度、流體囊的直徑、流體囊的壁厚、用來制造流體囊的樹脂的類型以及與螺旋的外 徑(0D)和內徑(ID)范圍相聯系的螺旋的斜度或角度，都對流體囊614的結實度 的控制起作用。流體囊614可包含空氣或任何合適的流體(例如空氣、氮氣、水等)。
圖23所示的為具有兩個或成對螺旋樣式530的圓柱狀流體囊或艙的實施例。 雙螺旋樣式530控制流體囊614的穩定性和偏轉度，流體囊614得以在受壓和重新 成形時與其垂直的旋轉軸540緊密地保持平行的狀態。如圖23和24所示，每個流 體囊614具有多個的端口 640。還可以有進給端口 640A和排出端口 640B。進給端 口 640A可含有可使流體36流入支撐囊614的進給止回閥642A,同時防止流體36 流出支撐囊614。同樣地，每個排出端口 640B可包括可使流體流出流體囊的排出 止回閥642B，同時防止流體36流回流體囊614。
利用端口 640內或從流體囊614延伸的導管內的聲響控制封條648 (如圖24 所示)，可用作空氣聲響控制。如圖24所示，聲響控制封條648可設置在進給和/ 或排出端口 640A和640B內，或設置在以可操作的方式連接流體囊614的導管363 內。聲響控制封條648用于減少流體囊614的進給和排出期間的聲響。聲響控制封 條648可由網狀泡沫塑料制成，其表面具有多種不同樣的結構，或由任何其他材料 制成。只要其可嵌入端口、導管或從端口延伸的接頭，并在進給和排出期間減少空 氣移動的聲響即可。聲響控制封條648可由彈性或剛性材料制成。聲響控制封條 648也可包含在圖1、 3、 4、 7和16所示的實施例中。
圖19所示為包括多個的流體囊614A、 614B、 614C、 614D、 614E、 614F、 614G、 614H、 6141、 614J、 614K、 614L、 614M、 614N和6140的用于床墊的支撐系統裝置 612的實施例。基底外套或外殼620將流體囊614固定在一起。所述的基底外套或 外殼620適合于容納流體囊614。外殼620為容納裝置，其控制空氣艙的相對于表 面的移動。外殼620可由空氣或泡沫或其他液體能滲透或不能滲透的的材料組成。 外殼620可為泡沫材料外殼、塑料邊帶或任何能把流體囊固定在一起以形成床墊、 襯墊或支撐裝置。圖19所示的外殼620為包含分隔艙622，以容納流體囊614的 泡沫材料外殼。外殼620是用作流體囊容納器并且是把流體囊固定在一起以形成床 墊結構。外殼620通過利用底部的各種高度(H)、改變ILD、密度和底部外殼(不 限于泡沫材料)的質量的空氣壓力、基底材料與規定區域內流體囊的數量參數關系 這些性質向流體囊提供穩定性。外殼620支撐、包覆并防止流體囊614和空氣供給 系統630移動。
圖20A所示的為裝有流體囊614的外殼620的實施例的側視圖，圖20B為未裝
有流體囊614的外殼620的側視圖。點狀線表明在此實施例中泡沫材料的外殼620 可為各種高度(H)，其影響分隔艙622的深度。如圖20A所示，外殼的高度(H) 比流體囊614的高度低很多。相反，外殼620可垂直延伸到或接近于與流體囊614 同樣的高度。為了把流體囊614維持在外殼內，外殼可包括在開口內的螺紋狀的構 造624或適合于容納外表面為螺紋狀(即螺旋狀的)的流體囊614的分隔艙622。如圖21所示的為具有多個的襯墊621的外殼620的另一實施例。至少一個襯 墊，在本實施例中為頂部襯墊或第一襯墊626，適合于容納多個的流體囊。例如， 如圖21所示，襯墊包括開口或隔艙622，其一般適應于流體囊614的外形并且在 使用裝置612期間能固定流體囊614的位置。外殼620可具有一個或更多的側壁 628，以及底部襯墊或第二襯墊627。圖22所示的為未裝有流體囊的外殼620的俯視圖，以及容納流體囊614的分 隔艙622A-6220。外殼620可包括在分隔艙622之間的通道660以容納使流體囊614 (如圖22所示)互相連接的導管。通道660可為外殼620內的開口或狹長切口。 所述的通道660并可通過切割或模塑的方式設置在基底外殼620中。如圖19所示，支撐系統裝置具有上襯墊650和外罩子652。上襯墊650置于 流體囊614和外殼620的上方以進一步的起到緩沖的作用。上襯墊650可由分層纖 維充填的材料或其他提供緩沖的適合材料制成(例如泡沫材料、羊毛或吸潮材料)。 外殼620、流體囊614和上襯墊650包含在外罩子652內，外罩子652可具有低摩 擦和低剪切力表面以進一步防止病人的組織摩擦損傷。此外，外罩子652提供防水 和防污的表面。外罩子652為可膨脹的、防水或吸潮的。外罩子652可包括一個或 更多的可拉伸的面板以提供膨脹空間。為了醫學應用，外罩子652可由抗菌類材料 制成。本發明的上述介紹僅為圖示和敘述而作。其無意做到極其詳盡或把發明限定于 所披露的精確形式，根據上述揭示也可有許多改進和變體。例如，本發明的緩沖裝 置適合于向任何受支撐的身體提供自動充氣、自動調節、分區壓力控制和交變壓力 支撐。并且，本發明的緩沖裝置適合于任何要求在緩沖裝置和被支撐的身體表面之 間的保持低接觸面壓力的應用場合。此類改進和變體對本領域的專家是明顯的，并 且包括在權利要求界定的本發明的范圍內。附錄A附錄A包括關于排出和進入空氣囊的空氣的性能的計算。
權利要求
1. 一種用于支撐表面的流體囊，包括在所述支撐表面的流體囊內能使所述 的流體囊重新成形的彈簧偏離裝置，當加載的負荷所具有的壓力大于流體囊內力的 總和(包括支撐負荷的流體囊面積乘以流體囊內流體的壓力，加上流體囊的重新成 形力)時，所述的流體囊便會塌陷；當所述的負荷的壓力減少到小于流體囊內的力 和流體囊的重新成形力的總和時，所述的流體囊會重新成形，其中所述的流體囊可 自動膨脹。
2. 如權利要求1所述的流體囊，其中所述的流體囊具有圓形的直徑。
3. 如權利要求1所述的流體囊，其中所述的流體囊的外形結構選自單螺旋、 雙螺旋或風箱形的。
4. 如權利要求1所述的流體囊，其中所述的流體囊還包括彈簧和彈性材料， 其中所述的彈性材料被所述彈簧有彈性地支撐著。
5. 如權利要求4的所述流體囊，其中該表面罩子的材料選自織物、防水材料、 橡膠、塑料、吸潮材料或超細纖維。
6. 如權利要求1的所述流體囊，其中所述流體囊包括垂直旋轉軸，并且所述 流體囊按照與垂直旋轉軸平行的方向塌陷和重新成型。
7. 如權利要求1所述的流體囊，其中所述的制造流體囊的材料選自彈性材料 和模壓成型材料。
8. 如權利要求1的所述流體囊，還包括從所述的流體囊延伸出的進口和出口。
9. 一種支撐表面，包括多個的能進行自動膨脹的流體囊，其中所述的自動 膨脹流體囊包括能夠使所述的自動膨脹流體囊重新成形的彈簧偏離裝置和至少一 個端口；和外殼，所述的外殼適合于容納所述的多個的自動膨脹流體囊，其中所述 的外殼把所述的自動膨脹流體囊固定在一起以形成床墊結構。
10. 如權利要求9的所述支撐表面，其中所述的自動膨脹的流體囊的外形結構 選自螺旋、多重螺旋、風箱和由螺旋彈簧所支撐的彈性材料。
11. 如權利要求9所述的支撐表面，還包括至少一個多支管系統，其中所述的 多支管系統可操作地附接在多個相互連接的自動膨脹流體囊的端口上。
12. 如權利要求9所述的支撐表面，還包括用于向所述的多支管系統供給流體 的裝置。
13. 如權利要求9所述的支撐表面，還包括交變流體壓力系統，所述的交變流 體壓力系統適合于施加流體壓力到至少一個所述的多支管系統上，其中施加在至少 一個所述多支管系統上的流體壓力按時間順序進行變換。
14. 如權利要求9所述的支撐表面，其中所述外殼還包括多個襯墊，其中至少 一個所述的襯墊適合于容納所述的多個自動膨脹流體囊。
15. 如權利要求9所述的支撐表面，還包括置于多個自動膨脹流體囊之上以起 到進一步的緩沖作用的頂部罩子。
16. 如權利要求9所述的支撐表面，還包括外罩子。
17. 如權利要求9所述的支撐表面，還包括聲響控制封條，其用于減少自動膨 脹流體囊進給和排出流體時所產生的聲響。
18. 如權利要求17所述的支撐裝置，其中所述的聲響控制封條為網狀泡沫材料。
19. 如權利要求17所述的支撐裝置，其中聲響控制封條的表面具有多種不同樣 的結構。
20. 如權利要求17所述的支撐裝置，其中聲響控制封條選自包含柔性材料和 剛性材料。
全文摘要
一種對身體支撐的緩沖裝置，例如床墊、座墊、沙發或類似物，其中支撐來自流體囊內的流體，流體囊具有彈簧偏離裝置。緩沖裝置可以自動充氣和自動調節，并且在病人全部接觸面下提供低接觸面壓力。套筒裝置能防止剪切力摩擦損傷。支撐系統裝置提供可單獨調節的壓力支撐區。在理療方面，交變壓力系統在病人身下提供交變升高和降低的壓力區。
文檔編號A47C27/10GK101123901SQ200680003012
公開日2008年2月13日 申請日期2006年1月24日 優先權日2005年1月24日
發明者約翰·W·威爾金森 申請人:Mpl有限公司