專利名稱：充氣式支撐墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由壓力控制的可充氣式氣壓墊裝置，尤其是涉及一種壓力可控的交變式或者靜止式可充氣式氣壓墊裝置。
交變式氣壓墊通常包括兩組交替變化的可充氣氣室。充氣和放氣周期的持續(xù)時(shí)間可以低于兩分鐘。形成一種柔和的按摩作用，也可以長(zhǎng)到二十分鐘以上。
在氣墊中，高氣壓可用來(lái)支撐病人的骨頭隆起部位，以確保將病人有效地支撐起來(lái)，離開(kāi)氣墊中的已被放氣的氣室，從而提供足夠的壓力緩沖，但是，低氣壓也不可缺少，因?yàn)樗墒箽鈮|更加柔軟，更加舒適。因此，理想的壓力支撐不僅因病人而異，而且在某個(gè)氣墊充氣周期中也會(huì)變化，因?yàn)樵谥芷谥袎毫χ吸c(diǎn)會(huì)發(fā)生變化。病人所需理想的支撐壓力會(huì)變化，尤其是當(dāng)病人從仰臥到坐姿變化過(guò)程中，變化會(huì)更加明顯。
大家知道，自動(dòng)壓力控制器中包括一個(gè)感應(yīng)墊，它根據(jù)病人在交變式氣壓墊中所分布的重量而可被壓縮，如果支撐使病人感到不適，則感應(yīng)墊將減少排放的氣流，以確保更多的氣體進(jìn)入交變式氣壓墊，直到病人滿意為止。
氣流從氣流管流過(guò)氣壓墊，并從氣壓墊流過(guò)感應(yīng)墊進(jìn)行排放，或者直接從感應(yīng)墊排放。
這種裝置必須在氣泵和氣墊之間采用多個(gè)連接管道。該方法完全基于氣壓作用，而不需要在床墊中添加任何電氣或電子部件，并且氣泵要保持連續(xù)最大輸出運(yùn)行以得到有效的性能，系統(tǒng)在安裝后單獨(dú)建立。并且，在其中感應(yīng)墊處于為氣壓墊提供氣體的氣流回路中，感應(yīng)器的操作同時(shí)與氣流回路和整個(gè)系統(tǒng)壓力下降有關(guān)。而且氣壓墊的靜止式操作不如交變式操作有效，因?yàn)闊o(wú)法設(shè)置的理想的靜止壓力。在如上所述的氣體回路中，具有一個(gè)感應(yīng)墊，但氣流要返回到氣泵中，這一點(diǎn)也為人所知。該系統(tǒng)具有與上述同樣的問(wèn)題。
本發(fā)明尋求進(jìn)一步的改善。
較有利的是，根據(jù)在感應(yīng)出口的氣流速率，通過(guò)改變壓縮機(jī)的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)，該控制裝置可控制氣泵的輸出量。而且，感應(yīng)器中至少包括一個(gè)可壓縮的管道，其盤繞設(shè)置在感應(yīng)墊中。
較有利的是，在感應(yīng)墊出口處的限流器通過(guò)氣壓差別可檢測(cè)氣流速率。
較有利的是，氣流供應(yīng)經(jīng)過(guò)感應(yīng)墊到排放出口，并進(jìn)入氣壓墊中氣室之間的空間，可提供氣壓墊中的濕度變化，使病人更感舒適。
較有利的是，氣室被設(shè)計(jì)為具有多個(gè)可充氣的段，每個(gè)連接到氣室的供氣管還進(jìn)一步設(shè)置有閥門，以允許將各個(gè)段充氣到不同的支撐壓力。更有利的設(shè)計(jì)為，閥門及其控制裝置設(shè)置在氣壓墊的里面。
較有利的是，所有可充氣的段被充氣到第一支撐壓力，至少在腳后跟段的支撐部分要保持在第一支撐壓力，而至少在軀干段的支撐部分要進(jìn)一步充氣到第二較高的支撐壓力。更有利的設(shè)計(jì)為，支撐腳后跟和/或頭部的氣室在尺寸上較小，以獲得較好的壓力緩解。
較有利的是，當(dāng)斷電的時(shí)候，閥門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，以防止氣室中氣體流失，并為用戶在電源故障或者在運(yùn)輸過(guò)程中等沒(méi)有電的情況下提供支撐。
較有利的是，支撐用戶軀干的氣室段可以單獨(dú)放氣，以幫助用戶進(jìn)入或者離開(kāi)氣壓墊。更有利的設(shè)計(jì)為，氣室和感應(yīng)墊的供氣管被設(shè)置在氣壓墊的下方，以允許從側(cè)面較容易地離開(kāi)氣壓墊。
另外，支撐頭都和腳后跟的氣室段能夠被放氣，以幫助用戶俯臥。
較有利的是，每個(gè)氣室能夠被單獨(dú)放氣，以為身體的不同部位的支撐處提供壓力緩解。
圖2顯示

圖1中交變式氣壓墊的區(qū)域劃分設(shè)置。
圖3顯示圖1中交變式氣壓墊的骶骨部位排氣設(shè)置。并且圖4顯示圖1中交變式氣壓墊的用于俯臥的設(shè)置。
感應(yīng)墊8中的管道10在一端連接到氣泵6的輸出，在另一端連接到螺線管44、壓力傳感器16和兩個(gè)不同的限流器15和15a。管道10中的一部分在氣墊1的下方，以接收由病人所施加的壓力，并可根據(jù)所施加的壓力大小而被壓縮。
在本實(shí)施例中，管道10的可壓縮部分是單個(gè)可壓縮的管道，設(shè)計(jì)為盤繞的通道方式，并形成一個(gè)感應(yīng)墊8。氣墊可由兩張聚亞氨酯(polyurethane)板接合形成，其中形成有一個(gè)盤繞的管道，在另一實(shí)施例中(沒(méi)有顯示)，兩張聚氮酯板可通過(guò)泡沫接合起來(lái)，在其中設(shè)置單個(gè)或多個(gè)相互連接的管道。沒(méi)有密封的帶有氣室的泡沫可以在管道10的內(nèi)側(cè)接合，產(chǎn)生彈力，并保持管道10暢通，除非對(duì)其直接施加壓力，比如，當(dāng)某個(gè)病人在氣室11和12中氣壓不足而下陷時(shí)，泡沫可防止管道扭曲并同時(shí)增加感應(yīng)墊8的精確度和堅(jiān)固性。
在使用過(guò)程中，氣泵6中包括兩個(gè)壓縮機(jī)C1，C2，通過(guò)可旋動(dòng)的閥門7將空氣送入氣墊1中，從而氣墊中的各組氣室被交替地充氣和放氣。當(dāng)剛開(kāi)始開(kāi)啟時(shí)，需要最大氣流和快速充氣，兩個(gè)壓縮機(jī)C1、C2同時(shí)運(yùn)行。然后它們減少輸出氣流，以得到所需要的氣流。壓力傳感器5用來(lái)檢查從氣泵6中輸出的氣壓。按這種方式運(yùn)行氣泵6，即每個(gè)壓縮機(jī)C1和C2具有最小的往返變化幅度和最小的強(qiáng)度，這同時(shí)減少了噪音和振動(dòng)，可獲得較長(zhǎng)的使用壽命。如果一個(gè)壓縮機(jī)壞了，則另一個(gè)壓縮機(jī)的工作電壓會(huì)不斷上升，并激活服務(wù)工程師的警報(bào)。從而整個(gè)系統(tǒng)的可靠性就提高了。當(dāng)然，也可只采用單個(gè)壓縮機(jī)，系統(tǒng)以一種充氣/放氣的周期往復(fù)操作，其周期從兩分鐘到超過(guò)二十分鐘。在較好的實(shí)施例中，循環(huán)的時(shí)間為十分鐘。
在充氣過(guò)程中，可旋動(dòng)閥門7保持在一個(gè)位置，以使一部分氣流通過(guò)管道10，其余的氣流根據(jù)循環(huán)的要求對(duì)氣室11和12充氣。當(dāng)病人的姿勢(shì)或者重量發(fā)生改變時(shí)，將導(dǎo)致感應(yīng)墊管道10中氣流的變化，并有可能增加由壓力傳感器16所檢測(cè)到的壓力差。基于這種反饋，微處理器可直接控制壓縮機(jī)C1、C2的電壓大小，從而控制壓縮機(jī)的氣壓輸出，增加或減少到氣室中的氣流，以防止陷入底部，或者氣壓墊1在最小的壓力下運(yùn)行。
螺線管44、壓力傳感器16和限流器15，15a可作為開(kāi)關(guān)式、兩個(gè)量程的氣流感應(yīng)器，根據(jù)氣壓墊是工作在交變模式還是在靜止模式，通過(guò)限流器15或15a中的差值壓力，可在其中檢測(cè)氣流大小。差值壓力可由壓力傳感器16通過(guò)與大氣壓相比較檢測(cè)出。
在靜止或者交變模式中，要得到氣壓墊理想的充氣壓力，可根據(jù)病人所需要的舒適程度，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)定預(yù)先要為感應(yīng)墊設(shè)置一定的壓力。根據(jù)實(shí)際的感應(yīng)墊壓力是高于或者低于所設(shè)近的值，可在預(yù)置裝置中設(shè)一控制帶，可由它來(lái)根據(jù)預(yù)置值與所檢測(cè)到的感應(yīng)墊壓力來(lái)改變壓縮機(jī)的輸出級(jí)別。從感應(yīng)墊出來(lái)的空氣在氣壓墊內(nèi)側(cè)排放，以控制表面的濕度變化。
另外，如圖2所示，氣壓墊1被劃分為一些區(qū)域，包括腳后跟部(區(qū)域1)、大腿上部(區(qū)域2)、中部軀干部(區(qū)域3)以及頭部(區(qū)域4)。腳后跟、大腿上部和頭部以相同的氣壓P1充氣，軀干部分充氣的壓力更高，為P2。如圖1所示，供氣管14帶有螺線管41、42和43，在相應(yīng)的氣室11和12中，由壓力傳感器45來(lái)控制壓力P1和P2。在氣墊1中設(shè)置有控制模塊50。
控制模塊50由多個(gè)部件組成，由兩個(gè)模件形成空氣通道，在其上設(shè)置有螺線管、壓力傳感器及其控制裝置。螺線管41防止對(duì)頭都和腳后跟氣室11的過(guò)度充氣，螺線管42防止對(duì)頭部和腳后跟氣室12的過(guò)度充氣，螺線管43則用來(lái)保持在頭部和腳后跟氣室11和12中的空氣。
螺線管44通過(guò)在限流器15和15a之間切換，在氣壓墊靜止式和交變式操作中控制感應(yīng)墊的返回氣壓。
在這種設(shè)計(jì)中，氣壓墊1的供氣管14的數(shù)目要保持在最少。
在使用中，在對(duì)氣室1充氣時(shí)，頭部和腳后跟的壓力被壓力傳感器5監(jiān)測(cè)，一直到達(dá)到所要求的壓力P1，這時(shí)候螺線管41或42將切斷氣流，壓力傳感器45然后監(jiān)視頭部和腳后跟部分的壓力P1。
頭部、大腿上部和腳后跟部分中的氣壓P1完全低于軀干部分的氣壓P2。當(dāng)頭部、大腿上部和腳后跟部分中的氣壓P1需要切斷時(shí)，由于在軀干部分所需要的氣體壓力P2還沒(méi)有建立，所以P1的值要求按照前一次交替充氣循環(huán)中的P2值成比例設(shè)置。根據(jù)從感應(yīng)墊8中的反饋，通過(guò)直接對(duì)氣泵6的控制。可便最高的氣壓段保持在其P2壓力級(jí)別，并且當(dāng)需要時(shí)，可利用可旋轉(zhuǎn)閥門7將其緊閉，通過(guò)調(diào)節(jié)感應(yīng)墊預(yù)置的壓力值，而控制壓縮機(jī)輸出，可使軀干部分獲得不同舒適程度的壓力。
當(dāng)氣室11被充足氣時(shí)，同時(shí)操作轉(zhuǎn)子的位置和螺線管，可允許氣室段打開(kāi)，其壓力由壓力傳感器45檢測(cè)，待氣充滿，可根據(jù)需要再次關(guān)閉。這種方法可省略用多個(gè)昂貴的壓力傳感器來(lái)控制每段中的壓力。
同樣，利用螺線管可提供其他的功能，可將驅(qū)干部分放氣到一個(gè)安全的氣室壓力程度，這可幫助病人進(jìn)入/離開(kāi)氣壓墊，如圖3所示，因?yàn)橐呀?jīng)知道，病人在進(jìn)入或離開(kāi)一張充滿氣的氣壓墊是比較困難的。軀干部分氣室放氣這一功能可由病人控制。
另外，如圖4所示，頭部分被放氣，而驅(qū)干部分第一氣室51保持充氣，大腿上部和腳后跟部分交替充氣，以為病人提供俯臥姿勢(shì)。大腿上部和腳后跟部分氣室也可以單獨(dú)放氣，以是供必要的壓力緩解。因此，在氣壓墊中任何氣室都可以單獨(dú)放氣，以提供該區(qū)域的壓力緩解。
盡管上面所描述特定的實(shí)施例有關(guān)于交變式氣壓墊1，但是本發(fā)明也同樣可運(yùn)用于靜止式氣壓墊，該氣壓墊中帶有感應(yīng)墊，具有不同氣壓P1和P2的頭部、大腿上部、軀干部和腳后跟部分。
氣泵6采用脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)，而不是現(xiàn)有技術(shù)中采用的電源交流電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)。利用一種微型控制器為壓縮機(jī)C1、C2產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形，波形帶有可變的脈沖間隔、恒定的重復(fù)頻率和不變的幅度，因此氣泵6不依賴于任何特定的電源電壓或頻率。所以，氣泵6可以在任何國(guó)家的電源電壓下工作。壓縮機(jī)輸出可隨PWM的脈沖間隔比率調(diào)整，從零值到最大值。因此氣室壓力P1、P2由壓縮機(jī)C1、C2變化的PWM驅(qū)動(dòng)控制，而避免在任何時(shí)候要求壓縮機(jī)輸出在最大值，避免分離的壓力控制和壓縮機(jī)輸出所造成浪費(fèi)。這樣有利于提高壓縮機(jī)的壽命并降低運(yùn)行成本。
權(quán)利要求
1.一種氣壓墊，包括至少兩組可充氣的氣室；連接到每組氣室的供氣管；通過(guò)供氣管對(duì)每組氣室供氣的泵裝置；和一個(gè)感應(yīng)器；一根單獨(dú)的供氣管連接到感應(yīng)器以使氣流通過(guò)感應(yīng)器排出，該感應(yīng)器位于氣室的下方，上述氣壓墊還具控制裝置，可根據(jù)氣流在感應(yīng)器出口排放的速率來(lái)控制氣泵的輸出，以增加或者減少對(duì)氣室的氣流供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述氣壓墊，其特征在于，根據(jù)在感應(yīng)器排出的氣流速率，通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)，控制裝置可控制氣泵的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述氣壓墊，其特征在于，感應(yīng)器包括至少一個(gè)可壓縮的管道，該管道設(shè)置在一個(gè)感應(yīng)墊中的盤繞的通道中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述氣壓墊，其特征在于，根據(jù)在感應(yīng)墊出口的限流器的壓力差來(lái)確定氣流的速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4中所述氣壓墊，其特征在于，通過(guò)感應(yīng)墊到排氣口的氣流供應(yīng)進(jìn)入在氣壓墊中氣室之間的空間。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述氣壓墊，其特征在于，氣室被設(shè)置為具有多個(gè)可充氣的段，連接到氣室的供氣管分別進(jìn)一步設(shè)置有閥門，以允許不同的段被充氣到不同的支撐氣壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述氣壓墊，其特征在于，閥門及其控制裝置被設(shè)置在氣壓墊里面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中所述氣壓墊，其特征在于，所有的可充氣段被充氣到第一支撐氣壓值，至少使支撐腳后跟的段維持在第一支撐氣壓，并且至少使支撐軀干的段被充氣到第二更高的支撐氣壓，并維持在該更高的氣壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8中所述氣壓墊，其特征在于，當(dāng)遇到斷電突發(fā)事件時(shí)，閥門自動(dòng)關(guān)閉，以防止氣室的氣體流失，并為用戶在電源故障時(shí)或者在運(yùn)輸過(guò)程中沒(méi)有電的情況下，提供支撐。
10.根據(jù)權(quán)利要求8中所述氣壓墊，其特征在于，支撐用戶軀干的氣室段被單獨(dú)放氣，以幫助用戶進(jìn)入或者離開(kāi)氣壓墊。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述氣壓墊，其特征在于，氣室和感應(yīng)墊的供氣管設(shè)置在氣壓墊的下方，以允許從氣壓墊的側(cè)面較容易地離開(kāi)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求6到11中所述氣壓墊，其特征在于，支撐頭部和腳后跟的氣室段被放氣，以幫助用戶俯臥。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述氣壓墊，其特征在于，每個(gè)氣壓被單獨(dú)放氣，以為身體的各個(gè)部分的支撐部位提供壓力緩解。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述氣壓墊，其特征在于，氣壓墊是靜止式氣壓墊。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述氣壓墊，其特征在于，氣壓墊是交變式氣壓墊。
全文摘要
一種氣壓墊(1)，具有兩組氣室(11，12)，并且在氣墊下設(shè)置有一個(gè)感應(yīng)墊(8)。在充氣的過(guò)程中，部分氣流輸送到感應(yīng)墊(8)排放，其余的氣流向氣室(11或12)充氣。所有病人的姿勢(shì)/重量變化都會(huì)引起在管道(10)中氣流的變化，并改變?cè)趬毫鞲衅?16)中所檢測(cè)的差值壓力。基于這種反饋，微型處理器可直接控制氣泵(6)的壓力級(jí)別，從而調(diào)整輸送到氣室的氣流，以防止陷入底部或者在極低的氣壓狀態(tài)下工作。氣壓墊(1)被劃分為腳后跟部、大腿上部、軀干部和頭部。腳后跟、頭部和大腿上部保持在較低的壓力P1，而軀干部保持在較高的壓力P2。在氣壓墊(1)的內(nèi)側(cè)有一個(gè)控制模塊(50)用米控制各個(gè)段中的氣流。氣壓墊(1)可以是交變式或靜止式氣壓墊。
文檔編號(hào)A61G7/057GK1458838SQ0280068
公開(kāi)日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月15日
發(fā)明者保羅·威廉·查普曼, 簡(jiǎn)·哈比格, 丹尼爾·肯普, 安東尼·喬治·史密斯 申請(qǐng)人:亨特萊佛技術(shù)公司