CN1124099C - 座位的脊椎支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种把定向和集中的力施加到坐着的人的骶骨上而使骶骨和骨盆定位从而使脊椎呈正确姿势的脊椎支撑装置(10)。该装置(10)把可隔离的力施加到从骶骨基部向下到椅座表面的骶骨上，其在人背上的宽度约为人的骶骨的后部的两倍。

Description

座位的脊椎支撑装置

技术领域

本发明涉及对背部支撑装置作出改进，从而对骶骨形成特定压力而达到所需姿态；并涉及使骶骨、包括髂骨嵴在内的骨盆以及神经-肌肉-骨骼支撑***正确定位而使整个骨盆稳定的设备。

背景技术

背痛无论在概念上还是在事实上都不仅是一种社会流行病，而且是一个很活跃的研究和专利领域。许多人会在工作中、在家中以及在家与工作单位之间的路上感到背痛。背痛的原因有许多，但很难治好。这不是努力不努力的问题。相反，已有大量关于各式各样的背部支撑物或支撑装置的专利。

例如，这些专利一般可分为特殊结构的座椅、骶骨或腰骶支架、固定的坐垫或支撑物以及可充气装置。

特殊结构的座椅又可再分为内置式支撑物、外置式支撑物、矫形座椅、靠背和办公室专用座椅。

在对这些现有努力作总结式回顾之前首先应看到，非病原性背痛通常是由对神经-肌肉-骨骼***及其有关的解剖构造的压应力引起的。该应力或压力有时产生在脊髓内部。无论哪种情况，应力是由所施加的压力不当或脊柱已长时间受到扭曲或损伤所致，从而背痛决定于脊髓的当前状态。因此，在许多情况下，可对神经-肌肉-骨骼***进行支撑而减轻或防止脊髓压力的不希望有的发展。

一种早期的脊椎支撑装置可见Epstein的美国专利No.1,667,626。在一木框上安装许多弹簧带而形成一曲面。在垂直木撑之间的空间中填充棉絮材料后用织物包住整个装置。使用可调节的钩子即可调节该装置而用于个头不同的人。该装置的宽度约等于人的背宽并置于腰部而在一很广区域上形成均匀的支撑。

内置式装置例如可见Sopko，Jr.的美国专利No.3,145,054和Burton的美国专利No.3,501,197。Sopko的专利涉及一种带有一特型气垫的便携式座椅，该气垫把压力施加到人背面的骶髂部位，该压力随着人紧靠该撑背气垫的前后运动而变动。

Burton的专利旨在把人体的活动限制在椅背/椅座的接合部中，在这里肢带骨的坐骨结节会楔入该椅背/椅座部中，为此把一刚性椅背/椅座件插进椅座中而防止这一楔入。

外置式装置有好几种，例如Weinreich的美国专利No.4,753,478、Quinton等人的美国专利No.4,718,724、Baxter等人的美国专利No.4,516,568、Scott的美国专利No.4,634,176和Pasquarelli的美国专利No.2,831,533。

这些装置都有一部分横跨坐在座椅中的人的整个背部。在Weinreich的专利中，该支撑物为一对管状垫子。Quinton等人提出，很难放准腰部支撑垫的位置，从而提供一种直立的可调节腰部支撑垫。Baxter等人公开了一种包括侧部和中央部的多室气球，从而把气压加到选定的人体腰部和骶髂部。Scott提供的也是一种背撑，但其面积比Quinton等人的大。Pasquarelli使用一种细长曲线形腰背支撑件而把压力加到人背的整个宽度上。

腰骶支架包括Rowe的美国专利No.4,930,499；Brooks等人的美国专利No.4,475,543；Hyman等人的美国专利No.4,576,154；Carabelli的美国专利No.Des.296,930以及Lampert的美国专利No.2,554,337。

有几种专利使用了固定靠垫，包括Parrish的美国专利No.4,876,755；Snyder等人的美国专利No.4,522,447以及Meares的外观设计美国专利No.Des.277,316。Parrish的靠垫的形状呈大写“I”而支撑颈部、胸腰部。Snyder等人设计了泡沫垫，其各段的弹性不同，且其座垫面和靠背面都呈倒梯形，压力最大的部位所用的材料最软。

Meares的外观设计为一种矫形装置，它在整个骶骨部上施加压力。该外观设计并未说明该装置是如何工作的。但是，所附的说明书说它主要供躺着的人使用。用外包软泡沫橡胶的橡胶制成的该装置的内部是中空的，中空内部四周的侧壁使得其周边较硬。因此，该装置所提供的阻力是不均匀的。中间比周边软。

躺在地板上使用该装置时，把该装置放到地板上后使用者翻身躺到该装置上。该说明书说该装置一头宽、一头窄，人的头部对着宽的一头。当人起先躺到该装置上时，膝盖须弯曲而使尾骨压向地面。据说这一动作有助于骶骨(尾骨)的弧线对准到该装置的弧度或托架中。

如该外观设计专利所示，该装置的前表面上有两个凸起部，而后表面为平面。由于该装置用橡胶模制而其内部空心，因此在两凸起部之间形成一较大的托架区。

Meares的装置长约7.25英寸，顶部宽约2.75英寸，底部宽约1英寸。上部凸起部伸展约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。然后该装置向着窄端倾斜而下。该装置应放置在一稳固表面上，说明书建议卧床不起的人可用一本书垫在下面或在臀部下面垫一块胶合板以形成稳固的支撑。

Meares的说明书还说他的装置可用在汽车、卡车或直背椅上。在把该装置用在这类情况下时，该橡胶装置弯成弧形后放置在人的臀部下和背后。该说明书还说，由于座垫是软的，因此可在该橡胶装置下垫一本可弯曲的书而把它抬高。与该装置使用在地面上时一样，该弯曲件应撑起骶骨。

因此，与其说Meares建议，不如说Meares要求整个骶骨压力就所加的压力的强度而言是不可调节的。Meares的优选形式是使用者仰卧而受到不变的压力。

还必须看到，Meares把压力孤立在骶骨的整个长度上。这是为了治疗受伤的肌肉，特别是梨形肌和腰肌。Meares实际上想向上移动骶骨(人躺下时向着人的前部移动)。如果骶骨可如此移动，而臀部向相反方向移动，也即，臀部向下降到他的装置的两侧，梨形肌和腰肌就被拉伸而减轻肌肉痉挛。

本发明概要

为了对本发明的效用和效果有适当的了解，首先要了解人体的骨骼组成以及这些组成部分是如何互相作用和影响的。在这方面，须参看人体解剖的整个神经-肌肉-骨骼***以及这些解剖***之间的相互作用。

在正常人身上，脊椎从正面看去应为一较直的垂直线。脊椎的作用部分是机械性的，因为它支撑着人体腰部以上的上身；部分是保护性的，因为它保护着它内部的中枢神经***或脊髓。脊椎由7块颈椎骨、12块胸椎骨和5块腰椎骨构成。腰椎骨下面是骶骨，然后是构成尾骨的骨头。骶骨上部的1/3部位称为骶骨基部。

脊椎的颈椎或上部一般向前弯曲成一光滑、柔性的“C”形件而支撑着人头和人体重量的一部分。这一上部由于其柔性极高而可转动以及前后运动。

脊椎的有时称为中背部的胸椎以相反方向弯曲，也即向后然后又向前弯曲。胸椎支撑着胸廓及其人体上部。由于肋骨与脊椎的胸椎相连，因此肋骨本身使得胸椎部位不象颈椎那样具有柔性，事实上，它使胸椎呈刚性。

脊椎的下一部分腰部或下背部又以与胸椎曲线相反的方向弯曲。骶骨和尾骨伸展在其下方而重新向前弯曲。下背部支撑着上身的主要部分，因此其上受到的压缩应力比脊椎的其他部分大。

人体站直而姿势良好时脊椎的正常曲线全部展开。当人体改变姿势坐下而坐着时，特别是坐着工作时，脊椎的正常曲线就遭扭曲。这是由于许多(如果不说大多数)椅子没有给予脊椎以良好的支撑。因此，坐着、特别是长期坐着会发生背痛或处于受力状态。长期坐着会造成疼痛、剧痛和毛病。

这对必须在一个位置上紧张地一坐就是几个小时的赛车驾驶员之类的专业人员来说是如此，对普通人来说同样如此。

因此，本发明的主要目的之一是当人坐着时把脊椎的腰椎前凸支撑成与正常站着时的形状同样的形状。本发明的一个目的是主要支撑骶骨基部，从而通过支撑而减少肌肉疲劳的可能性，从而防止肌肉发生痉挛。

从Bridger的美国专利No.3,740,096中可看到，若把人的重量均匀分布到脊椎的各椎间盘和椎骨上而在相关的对抗肌与韧带之间取得平衡，就可减轻脊椎的过度紧张。尽管Murrow的美国专利No.4,489,982和Dunn的美国专利No.5,114,209认识到正确坐姿的重要性，但他们提出使用全宽度背撑或腰撑。他们都未认识到、甚至没有觉察到局部加压、特别是对骶骨基部加压的重要性。

脊椎中把椎骨分开的椎间盘在只受由体重造成的压缩应力时其上的机械负载最小。但当比方说人站得笔挺而脊椎偏离其正常弧度时，肌肉和韧带在脊椎在新的挠曲位置时为了保持机械平衡而加到椎间盘上的力就使得椎间盘必须承受另外的压缩和/或拉伸应力。应该看到，神经-肌肉-骨骼***上的有效负载在坐着与躺着之间是有极大不同的。

大部分脊椎疼痛可归因于这些椎间盘、脊椎组织和相连的神经-肌肉-骨骼***所受到的应力过大。因此，改进后的座位必须使人的神经-肌肉-骨骼***在人坐着时所受到的应力最小。这样就能使座位中的人感到非常舒适和耐久而可不发生任何问题地长期坐着。

许多人必须坐着工作。如果情况不是如此，减小脊椎组织上的应力的目的就较容易实现，这只须斜置椅背而使之偏离垂直位置而使脊椎更接近人直立时的弧度。但是，人必须坐着工作，从而上身必须运动。运动时，整个神经-肌肉-骨骼***所受应力就会发生变动。这是由于肌肉和韧带随着人体***的改变而运动所造成的。有关应力还会由于运动而加重，特别是与完全坐着不动所受到的应力比较而言。运动使上身移离其重心或由椎骨所确立的平衡位置，从而在该***中夹持各椎骨的肌肉和韧带相应改变位置而运动。随着重心和平衡位置的变动，还增加了各椎骨上的弯矩，从而椎间盘所受应力虽然变动，但却加大。

坐着时上身的主要部分及其重心位于脊椎的固定端的上方。当脊椎弯曲而离开其脊柱位置从而不平衡时，会发生围绕第五块腰椎骨与骶骨之间的接合点的转动。因此，本发明的一个目的是使这一腰-骶接合部稳定并方位正确。这对在支撑骶骨基部时形成一可工作而又舒适的坐姿来说是重要的。这样就可长时间地坐着。更确切说，如果一座位装置做成不另加弯曲和剪切应力来保持脊椎平衡骶骨、特别是骶骨基部便无法牢牢定位在一使脊椎支撑第五块腰椎骨所承受的重量的角度上的话，那末对人的上身的支撑不足以获得一性能最佳的座椅，而且也无法长期舒适地坐着。

发明内容

本发明涉及支撑脊椎的腰椎前凸而使脊椎的形状在坐着时与正常站着时一样的方法和设备。这部分地通过把一坐着的人的骨盆固定在一可保持良好的脊椎姿势的位置上而予以实现。首先，骶骨本身必须沿其后面放置而获得正确定位。为此，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压。其次，由这类骶骨加力装置产生的力必须组合使用摩擦、重力或其他机械装置抵住，以便防止人体在座位上向前移动或移离骶骨支撑物或脱离支撑力。

按照本发明的第一方面，提供一种用于将支承压力施加在座椅使用人的脊椎的骶骨部上的脊椎支撑装置，该脊椎支撑装置包括一个支撑件，其特征在于：所述支撑件具有一个沿骶骨延伸以便将集中的力作用在骶骨上的前面，所述支撑件基本只横过骶骨部延伸，以便支承并同时稳定座椅使用人背部相邻的其余结构部分，使相邻的其余结构部分得以向后松弛。

在本发明的一个实施例中，所述支撑件具有与座椅贴合的后面和底面，以及所述前面从与骶骨基线相齐的位置伸展到椅座的表面，其在骶骨基线处的水平距离约为骶骨后部的两倍，因而支撑件基本只横过骶骨部，从而施加一个集中在座椅使用人骶骨上部上的向前的力。

在本发明的另一个实施例中，所述支撑件具有朝向座椅使用人的下凹前面，该前面包括上部和下部，所述支撑件还包括一个座椅定位件，因而当所述支撑件相对于座位使用人及相对于椅背和椅座放置在座椅上时，所述支撑件将在骶骨上产生局部压力。

本发明的骶骨支撑物设计成可固定骶骨，但同时又能变动地压缩近旁的软组织。本发明也可调节加到骶骨基部上的压力而改变该部位的每平方英寸的压力。从而可以改变加到骶骨基部上的压力强度而从后向前支撑和/或移动骶骨。这一压力可以变动范围为与骶骨垂直的方向比方说加减15-20度的角度加到骶骨上。最有效的方向或角度取决于若干因素，例如座位的形状、靠背相对于椅座的角度和人的个头。但是，不管把座椅的斜角调节到什么程度，本发明都可为坐着的人提供所需的骶骨支撑。

由于神经-肌肉-骨骼***所受到的有效负载在坐着与躺着时有很大的不同，因此必须对坐着的人进行支撑。这一有效负载差还决定着肌肉基本上不压缩近旁的软组织，以便把骶骨基部保持在所需角度上。骶骨的后面比较平，其上只覆盖有少量的软组织和肌肉。因此用一定向面紧贴它就可使它定向。这一定向面最好把骶骨基部保持在与大致水平的座位平面成约20-50度的所需角度内，但可根据脊柱偏离垂线的斜角或靠背的斜度予以矫正。

从结合附图对后附权利要求书的下列说明中可更清楚看出本发明的其他目的、特征和特点，各附图中的相同部件用同一标号表示。

附图说明

图1为本发明的剖面图，示出椅座、椅背、腰椎和骶骨；

图2为本发明的正视图；

图3为刚性骶骨支撑物的侧视图；

图4为本发明一修正例的剖面图；

图5为图4所示本发明实施例的分解立体图；

图6为本发明另一实施例的剖面图；

图7为沿图6中7-7线剖取的剖面图；

图8为本发明另一实施例的正视图；

图9为其放置到一座椅上的侧视图，示出其与一个人之间的位置关系；

图10为其俯视图；

图11为卸去骶骨支撑块的正视图；

图12为该支撑块的局部、纵向剖面图。

具体实施方式

图1示出标号为10的本发明一实施例的剖面图。装置10用在椅座12与椅背14之间，图中只示出座椅的一部分。为了示出本发明与它对人体的解剖结构的效果之间的关系，图1包括骨盆16、总的用18表示的5块腰椎骨L₁-L₅。第一和最下部胸椎骨用20表示。骶骨表为22，其上部1/3部位称为骶骨基部。骶骨22下面是由一系列小骨头构成的尾骨24，它们作为一组骨头朝前弯曲。在老年人身上较小的尾骨实际上融为一体而可作为骶骨的一部分。

如上所述，骶骨22包括骶骨基部或骶骨顶部1/3处的基线26及其底部的骶骨顶尖28。

本发明可包括一由一垂直伸展的背托32、一底部件或支架34构成的基座构件30。该底部件如图1所示可***在椅背14与椅座12之间而把本发明支撑并定位在该座椅中。如下所述，该底部件可视该支撑装置、该座椅的构型而做成各种各样，或把它做在座椅内。背托32最好用一包括铰链伸长部36和38的铰链40与底部件34连接。该铰链构件可用任何方便的方法装到背托与底部件上，例如胶、环氧树脂、螺栓或螺钉。

本发明主要包括一块件44。块件44提供支撑并能把力集中施加在骶骨上且多数直接施加在骶骨基部上。块件44最好用刚性材料制成，它更详细地示出在图2和图3中。

应该看到，该刚性支撑块44可单独使用，也可有盖或无盖，也可使用或不使用上述背托。块件44上也可可卸下或永久性地装有各种附件。例如，它的正面前方可装有图1中用46表示的某种衬垫或液压囊或其组合。该衬垫可由编织的纺织材料、非编织材料、棉絮、一层泡沫、凝胶囊或其他人造或合成衬垫或与人体形状相符的材料制成。目的是要把力集中到一部位但所生成的接触点尽可能少。从使用块件44中获得的效果最好为在骶骨上施加足够的力或压力而又大致不压缩邻近的软组织并能控制骨盆的转动。块件44上的衬垫或表面材料也有助于消除或缓冲骶骨的振动。

若单独使用块件44，可使用一向后伸展的、最好是柔性的座撑或贴合折片，这在下文详述。该折片在座椅铁锁与座垫之间滑动而使块件正确放置并固定在座椅上。

块件44因有足够的硬度而不易弯曲或挠曲，也不容易移离其在座椅上的预定位置。它可用各种材料构成、制成或模制而成塑料、增强塑料、刚性泡沫、金属和其他类似材料。此外，本发明还包括使用一弧形件，它在使用中紧贴人的背部而以1-4psi的压力压平骶骨或与骶骨形状贴合。

若用液压囊作为衬垫46，它最好用20℃下粘度约为0.01-10,000泊的惰性液体灌满。这类材料中可包括可流动的凝胶或触变凝胶。此外，该囊可是气动的而使用一定或可变体积的空气或其他惰性气体。若使用可变体积的气体，则可使用手动或自动控制的现有气泵。由于它们都是公知的，所以不再赘述。

这类液压或气动囊件用来对人起到一定的保护作用、防止压力集中在点上并缓冲使用中的振动。此外，使用容积可调的囊状物便可调节块件44所提供的压力的强度。

作为另一种方案，也可在块件的前面或正面覆盖“顺应”泡沫，即一种其形状随贴靠其上的外物的形状而变的材料。该囊状物中也可灌满水或凝胶而保护软组织和缓冲运动和振动。

骶骨的刚性支撑块44和衬垫46的上方另有一如图1所示一般呈U形的支撑件48。该支撑件48可以是灌满液体的囊状物或泡沫并最好设计成支撑腰部和肌肉，特别是骨盆上方的肌肉和椎旁的肌肉。但是，面积可为100平方英寸、但也可为20-200平方英寸的支撑件48所提供的向前压力最好比块件44小。例如，支撑件48可高约10英寸、宽约12英寸，但其高度的变动范围可为约5-20英寸，宽度的变动范围可为约6-24英寸。块件44与支撑件48的向前压力的比最好为2∶1，但其变动范围可为约1.1∶1-10∶1。

由整个组件施加到骶骨、主要为骶骨基部上的向前压力的大小在有安全带的汽车座椅中约为20-40磅。在办公室座椅中该压力约为10磅，因为只能靠摩擦力和重力抵住该向前的压力。这些力在汽车座椅中也可为10-50磅，而在固定的或办公用的座椅中可为约5-25磅。

骶骨的刚性支撑物44和衬垫46上可有套50。支撑件48的外表面上也可有套52。整个组件上可用整张套。这类套可以是松包型、也可以是紧包型。

虽然图1所示装置10为把底部支架34滑入椅背与椅座之间即可方便地定位并同样可方便地取下的独立部件，但它也可做在椅背14中。此时，套50和52也就是座椅的套。

如图3所示，骶骨的刚性支撑块44包括后面54、顶面56和前面58。前面58又分为斜向或稍有弧度的上部60和一邻接底面或在该块件下部的扩大部或球形部62。该扩大部向前鼓起而超过上部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在脊椎上沿着两侧之间的一较窄路径在骶骨部位、特别是沿其后面形成压力接触而把压力集中施加在骶骨上，而在一优选实施例中大部分的压力施加在骶骨的骶骨基部上。如果前面的弧形部延长到足够长，球形部就以渐渐过度的弧度包括在在底部仍向前伸展的该表面的整个弧度中，从而整个骶骨受到支撑，但支撑力仍集中在骶骨基部上。由于前面58的上部60更多为一斜面，因此所需的骶骨下部压力来自于球部62。

比较图1与图3即可看到，前面58的形状与骶骨后面的形状相符。

作为刚性构件的骶骨支撑块件44设计成把压力或所需的支撑和矫正力集中、直接地施加到骶骨上。在优选实施例中，该力集中在骶骨上部1/3即骶骨基部上。但在各种实施例中，骶骨支撑块件44设计成把压力或压力沿着一相对背部其他部位、特别是相对脊柱旁的组织来说狭窄的路径集中施加到骶骨上。

在单独使用块件44时，该块件44还可包括一用虚线表示的向后伸展的柔性系绳66。这类系绳使得块件不用衬垫而单独使用而系牢在座椅中。块件和系绳很容易定位，只须把块件44放在所需位置上的同时把系绳夹紧在椅座与椅背之间。系绳可用任何柔性材料制成，最好是塑料，但也可使用比方说由人造丝编织而成的一段坚硬的纺织品。此外，系绳66也可与块件模制成一体或单独制成后用任何方便的方法装到块件44上。

如前面某些实施例所述，骶骨的支撑块件44与其上的囊状物48配合而使人的背部的骶骨旁的部位以与骶骨的块件所提供的支撑和所加的压力的特定关系而受到支撑。当囊状物中的流体容积可调时，就可调节块件44所加的压力。这转而在人坐着时使骨盆获得合适的定位而脊椎所受到的压缩力、弯曲力和剪切力最小。

骶骨的支撑块件44并不横向伸展在人的背部的大部分宽度上。同样，它并不横向伸展在大部分椅背上。相反，它把压力或力集中施加在一较窄的带上从而集中力量支撑较窄的一部位。虽然并非必要，但骶骨的支撑块件44的形状最好是顶部宽，底部窄。从而该块件总的来说呈倒三角形。

骶骨的刚性支撑物的尺寸举例说可以是如图2所示顶面56宽约2 1/2英寸，底面64宽约1英寸。从底面64到顶面56的总高举例说可以为约5英寸。

如图3所示，顶面56从后面54到前部倾斜面或斜面60的厚度约为0.75英寸，而从后面54到扩大部62的最前部的距离约为1.5英寸。

骶骨的刚性支撑物的尺寸范围决定于人的高度，下表示出重约150磅的小个头成人、重约150-190磅的正常个头的成人和重190磅以上的大个头成人的大致尺寸。

              小个头      正常个头      大个头

高度           3.5          5.0          6.5

顶宽           1.7          2.5          3.25

底宽           0.7          1.0          1.3

顶厚           0.5          7.5          0.75

底厚           1.0          1.5          2.0

该骶骨刚性块件的顶底宽度比约为2.5∶1，但其范围可在1.5∶1-3∶1。同样，顶底厚度比与宽度相反，最好为1∶2，但其范围可在1∶1-3∶1，视该装置偏离垂线的斜角而定。

但是，这一距离的顶宽可从骶骨在骶骨基部处的宽度的3倍变动到约等于骶骨的仍在骶骨基部处的后部的宽度并向着其宽度大于或等于骶骨在该点处的宽度的骶骨底面渐渐减小。

如上所述，前面58包括一斜面部或弧形部60和一球形部62或如图6所示那样的弧形延长部。图1示出，当块件44在座位中放置到其位置上而一个人背靠椅背坐着时，顶面56位于与骶骨基线26大致相齐处。块件44然后从该处向下伸展到椅座顶部而弧形前面58从顶部到底部渐渐向前伸展。从而在向前渐渐弯离椅背14的骶骨上不断向前施加压力。

块件44设计成在骶骨基线26处的水平伸展距离最好约等于骶骨后部宽度的两倍。这例如示出在图7中。但是，在骶骨基线处的该水平距离可为骶骨后部宽度的30％-300％并向着其宽度约为骶骨在块件44底面处的宽度的30％-300％的块件底面渐渐减小。

我们发现，当把上述那种骶骨刚性支撑物44装到办公椅中时，该支撑装置对骶骨的压力为1-2psi，这一压力可恰当稳定骨盆。在大多数办公椅中，只有靠摩擦力和重力的合成作用才能使人背紧靠该支撑块件。因此该力一般不可能大于1-2psi。

但是，当把本发明装置装在汽车座椅中时，摩擦力和重力靠安全带之助而把骶骨压力提高到2-4psi，从而提高骨盆的稳定性。这一压力是对人静坐在座椅中而言。当人踩脚踏板或转弯而移动或受支撑时该压力会发生变动而增加到10psi以上，视用力大小和车速而定。

气囊48的充气压力一般小于骶骨压块44所施加的压力的约50％。我们发现，当气囊的充气压力大于用来测试刚性支撑块件所施加的压力的骶骨压力表所示压力的约50％时，骶骨压力就无法稳定骨盆。例如，若坐着时骶骨的初始压力为2psi，把气囊48充气到0.3psi可把块件44所施加的骶骨压力值减小到1.2psi。这一压力尚可有效稳定骨盆。但当把气囊进一步充气到0.5psi时，骶骨压力下降到1psi以下，从而不足以支撑骨盆。

图4示出本发明第二实施例。该实施例继续表示使用在由椅座12和椅背14构成的汽车座椅中。骨盆用16表示、骶骨为22、腰椎为18、而胸椎为20。

在该实施例中，该装置总的用80表示，包括背撑82、上部或外部支撑物84和刚性支撑块86。该刚性支撑块可以有一套88，尽管这一套并非必要。该1套可以是衬垫、液压囊或它们的组合。如图4所示，套88为一容积固定、灌满流体的囊。

在该实施例中，背撑82最好为一模制而成的整体构件，其立体图示出在图5中。背撑82可包括一直立部90和一向后伸展部或系板92。如图所示，背撑做成一整件并可用各种材料制成，包括塑料、半刚性或刚性泡沫、甚至金属。但向后伸展部92最好具有一定柔性，以便适合椅背与椅座之间的各种形状或弧度。

图5还以分解形式示出上部和侧部支撑件84以及刚性支撑块86。

支撑件84仍呈由上部94和两侧部96、98构成的U形。

套88或块件86也可用与支撑件84相同的泡沫材料直接制成。这类套可以就是跨过开口100内部的另一前表面以及图5中虚线101所示的该套构件的底面。或者，套88也可以是加衬垫的纺织材料或如前述实施例那样的各种其他材料或其组合。

块件86的形状和结构最好与块件44相同。因此，块件86用另一种刚性材料制成的塑料模制而成。

使用中，块件86可与一更小的支撑件82一起使用或单独使用，也可如图4所示与背撑和上部支撑件84组合使用。在后面这种情况下，各部件组合成一腰背部支撑组件。

用来制作支撑件84的泡沫应有一定弹性或密度，以便增强对人的腰部的支撑，但又不至于大到减小块件86所要提供的压力。例如，支撑件84所使用的泡沫可以是聚氨基甲酸乙酯、EVA或泡沫橡胶。如使用泡沫，则泡沫密度最好为每立方英尺约2-20磅。

块件86的大小和尺寸与块件44相同。

应该看到，整个组件80可用各种密度的塑料或泡沫模制成一体。从而成为便于使用、可从一地带到另一地的整体构件。这样，该装置既可上下班路上在汽车中使用，又可在办公室工作时使用，以提供附加的骶骨支撑。

图6和图7示出本发明另一实施例，它可以是图1-3或图4-5所示上述实施例的一种修正例。所示背撑例如可以是总的表示为30的背撑。

用在椅座12和椅背14中的该装置10包括背撑件30、气囊48、其上有一液压囊46的刚性骶骨支撑块44。它与图1实施例的不同之处在于使用侧部横撑110和112。横撑112在图6中用虚线表示，而在图7俯视图中它们都可看到。横撑110和112用枢轴111连接到背撑32上而可如枢轴111旁的箭头所示从人两旁向外转开。该枢轴可以是铰链之类(未详细示出)，只要能使横撑110和112转向或转离坐在椅座12中的人就行。

如图7所示，每一横撑都包括一向上、向里弯曲部114、116。这些向里弯曲部如图7所示设计成上升到坐着的人的臀部上方并伸展到髂骨顶部118和120上方。侧部横撑110和112的前部用一安全带122和把该安全带紧扣在人身上的扣环124连接在一起。这一安全带和扣环组件以图6中箭头A所示方向施加压力。安全带122与横撑110和112一起扣住坐着的人的髂骨顶部而防止骨盆移动。

这一支撑装置也可用于具有3-5点乘员保护***的赛车中而符合更高的G力要求。此时，各支撑部件可按赛车车手的要求定制而成为定制的座椅和支撑构件的一部分。各部件的功能和工作情况不变，但条件、反应和力更为严格。

图9-12示出本发明的可作机械调节的另一实施例。

如图8所示，总的用130表示的支撑装置由一外部框架132构成，框架中装有两根可转动螺杆134和136。一螺杆驱动组件138用来转动螺杆134和136。下面说明其工作情况。

一面板140用合适的带螺纹支承件与两螺杆连接，其中之一142用虚线表示。这使得面板140可在框架132中上下移动。一骶骨支承块件144由上部和下部支撑146、148与面板140连接，而上部和下部支撑146、148如图12所示用销钉150与块件144连接。销钉连接150使得两支撑146和148的端部可转动并从而可相对骶骨支撑块件144移动。

支撑146、148在框架132中向后穿过面板140而进入一合适的块件驱动组件152。上部和下部支撑146和148或是包括至少其内部的端部带有螺纹的螺杆，或是包括活塞杆。所需要的只是可以操纵或移动框架144。块件驱动组件152用来均匀或单向地、相对框架132向里和/或向外地移动框架支撑146和148。这样，骶骨支撑框架144或其上部或下部就可移近或移离框架132，从而如图9所示，移近或移离座位中的人。由于框架支撑146和148可相互独立地移动，因此可使块件铰接成提供最佳支撑。因此，块件144的顶部或底部的位置可设定成使得块件本身的角度位置、块件上下部的相对位置、块件相对于由面板140或椅背14′所确立的平面的位置可变。从而，块件144的位置可与图9所示不同。

骶骨支撑块件驱动装置152可包括一台或多台电动机154驱动合适的齿轮组件而使块件的上下支撑146、148如图12中的双向箭头所示向里或向外移动。图11中表为156的这类齿轮组件可包括合适的齿轮传动，从而当受驱动电动机的驱动时块件支撑以所要求方向移动。这一驱动装置也可以与手动控制而移动汽车座椅的同样方式或用一记忆***加以控制。这些都是公知的，因此不再赘述。

驱动组件138也包括一电动机158和直接连接到螺杆134和136的顶部的合适的蜗轮传动装置160而使螺杆顺时针或逆时针转动。

骶骨支撑块件144可以是一刚性件，或者如图12所示，其上部1/3上可有一液压囊170，而其下部2/3上覆盖有一泡沫衬垫172。为美观起见，囊170和泡沫衬垫172上可有布套174。在这种结构中，液压囊170相对地说不可压缩，而下部2/3的泡沫部可压缩。还应看到，液压囊170的内部容积如前所述可调节，从而整个支撑可随人而调节。

还应看到，与块件44和86一样，块件144可以单独使用。同样，此时块件144上可装有系绳66那样的系绳。

如图9所示，支撑组件130还可包括一与图1所示囊48同样的更大的流体囊162。因此，这里无需进一步说明该囊及其在支撑装置中的功用。

尽管上面结合当前看来最实际和最优选的实施例说明了本发明，但应看到，本发明并不限于上述实施例，相反，应看成包括后附权利要求书的精神和范围内的种种修正和等同的结构。

Claims (20)

1.一种用于将支承压力施加在座椅使用人的脊椎的骶骨部(22)上的脊椎支撑装置(10)，该脊椎支撑装置包括一个支撑件(44，86，144)，其特征在于：所述支撑件具有一个沿骶骨延伸以便将集中的力作用在骶骨上的前面(58)，所述支撑件基本只横过骶骨部延伸，以便支承并同时稳定座椅使用人背部相邻的其余结构部分，使相邻的其余结构部分得以向后松弛。

2.如权利要求1所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件设置在椅背(14)和椅座(12)的结合部。

3.如权利要求2所述的脊椎支撑装置，其特征在于：还包括一个衬垫件，该衬垫件横过所述前面的至少一部分延伸。

4.如权利要求3所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述衬垫件由泡沫制成。

5.如权利要求3所述的脊椎支撑装置，其特征在于：还包括一个固定在所述支撑件上的锚固件。

6.如权利要求3所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述衬垫件是一个灌满流体的室。

7.如权利要求3所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件还包括形状与人体相符的一个前面。

8.如权利要求2所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件具有与座椅贴合的后面(54)和底面(64)，以及所述前面从与骶骨基线(26)相齐的位置伸展到椅座(12)的表面，其在骶骨基线处的水平距离约为骶骨后部的两倍，因而支撑件(44，86，144)基本只横过骶骨部(22)，从而施加一个集中在座椅使用人骶骨上部上的向前的力。

9.如权利要求8所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件的顶部水平宽度比底部大。

10.如权利要求9所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件的顶底宽度比约为2.5∶1。

11.如权利要求9所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件的顶底厚度比约为1∶2。

12.如权利要求8所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件还包括一个从所述前面的下部向前伸出的球形部。

13.如权利要求8所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件还包括横向伸展在所述前面上的衬垫。

14.如权利要求8所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件的材料由泡沫组成。

15.如权利要求8所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件向骶骨的上部三分之一的部分施加集中的力。

16.如权利要求2所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件具有朝向座椅使用人的下凹前面，该前面包括上部和下部，所述支撑件还包括一个座椅定位件(66)，因而当所述支撑件相对于座位使用人及相对于椅背(14)和椅座(12)放置在座椅上时，所述支撑件(44)将在骶骨上产生局部压力。

17.如权利要求16所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述座椅定位件是挠性的。

18.如权利要求16所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述座椅定位件形成所述支撑件的一个整体部分。

19.如权利要求16所述的脊椎支撑装置，其特征在于：所述支撑件和所述定位件被模制成一个整体组件。

20.如权利要求12所述的脊椎支撑装置，其特征在于：还包括一个连接在所述支撑件上的铰接机构，以便改变所述支撑件和座椅之间的位置关系。

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