[发明专利]提供独立的振动和偏置控制的肌肉骨骼振动系统

说明书

本发明涉及一种提供独立的振动和偏置控制的肌肉骨骼振动系统及装置，该装置允许对振动参数和全部偏置力进行独立的电控制，使得这些参数的最优组合在无论用户的体重如何并且不需要对力学重量或弹簧进行调节的情况下就可以获得。

关于联邦政府资助研究或开发的说明

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。

相关申请的交叉引用

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

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。