在治疗和锻炼器械上使用的振动装置以及为所述器械提供能够控制的振动的方法 【技术领域】
本发明涉及在治疗和锻炼器械上使用的振动装置，所述治疗和锻炼器械具有一对能够调节的悬吊绳索，用于器械使用者的抓握部、吊环或其它支撑构件附连到悬吊绳索，振动装置设计成在所述一对绳索之间延伸并且可控地将所述绳索设定成振动。此外，本发明涉及在治疗和锻炼器械上使用的振动装置，所述治疗和锻炼器械具有一条能够调节的悬吊绳索，用于器械使用者的抓握部、吊环或其它支撑构件附连到悬吊绳索，其中振动装置设计成附连到所述绳索并且可控地将所述绳索设定成振动。在治疗或锻炼专家的经验教导形式的指导下或之后使用这种器械。
本发明还涉及为下述类型的治疗和锻炼器械提供能够控制的振动的方法，所述治疗和锻炼器械具有一条或一对能够调节的悬吊绳索，抓握部、吊环或其它支撑构件附连到所述一条或一对绳索。
背景技术
该类型的振动装置在申请人的早期挪威专利申请No.20045182以及相应的国际专利申请PCT/NO2005/00438中有所描述。这些专利申请也描述了用于将所述悬吊绳索设置成振动的主要原理。
如这些早期申请所述的那样，这种治疗和锻炼器械通常指代的是连接有抓握部或所谓吊环的类型，所述抓握部或吊环经由天花板上或墙上的导向件是长度能够调节的，并且可经由绳索紧固件锁定到例如墙上。但是，为了调节绳索的长度，需要移开吊环或需要另一人帮助进行调节。因此申请人(挪威Redeord AS公司(以前为Nordisk Terapi AS))许多年以前就已经研发了已知为TrimMaster
TM或TerapiMaster
TM的装置，市场上目前以名称Redcord Trainer
TM销售，并且该装置对于先前已知的方案进行了相当大的改进，为了能够调节绳索的长度，器械使用者已经不必移开抓握机构或吊环或者不再需要辅助人员帮助进行所述调节。这种装置广泛应用于在医院或理疗机构中用于患者的康复、理疗、强度锻炼以及灵活性锻炼，或者在工作场所或私人住宅的健身室或健身房内使用它们。
在所述专利申请之前，关注开始集中到为何积极的、有意识的肌肉锻炼不能总是获得期望的结果。较好的文献研究表明如果在治疗和锻炼的过程中，关节经受不稳定性和振动，那么某些疾病尤其是慢性肌与骨骼疾病的治疗则具有较快和更持久的效果。
在所述的专利申请中指出，近期的研究表明某些肌肉具有相当独特的稳定功能，也就是接近关节并且具有大部分紧张肌肉纤维的“局部”肌肉(位于更深处的稳定肌肉)。据信这种局部肌肉负责四肢中的关节稳定性以及背部和颈部中的部分稳定性。具有大部分阶段性肌肉纤维的“全部”肌肉通常指的是表面肌肉组织，并且它们的主要功能是执行运动。通过常规的强度锻炼加强该肌肉群。例如，在上体或四肢的突然运动中，由所谓“前馈机制”首先激活的确实是局部稳定肌肉。文献已经表明具有慢性背部疼痛的患者已经丧失了腹部和背部中的位于更深位置处的稳定及肌肉的前馈机制。关于诸如背部问题的长期问题，文献已经表明是感觉运动功能衰退所致。感觉运动功能确保输入中枢神经系统(CNS)以及从中枢神经系统输出。因此锻炼感觉运动功能是重要的。
这样重大的发现是通过使得患者经受某种程度的不稳定性获得局部稳定肌肉组织的增强效果。例如通过使得患者直立、跪到或坐到“按摩垫”上，同时其手抓握锻炼器械的吊环，可容易完成上述。可选的，允许患者的背部躺在位于其臀部下面的“按摩垫”上，以及其胳膊跨住锻炼器械的吊环中。锻炼器械的使用和特性还使得患者易于在进行治疗或锻炼治疗的治疗阶段期间在家中锻炼。上述有利于改善患者的慢性肌与骨骼问题，但上述不是必需的。
如在申请人的所述早期专利申请中指出的那样，稳定肌肉组织是在健康个体中进行正常活动的位于更深位置处的肌肉组织。在慢性疼痛患者中，该肌肉组织通过自CNS发出的减弱信号而削弱了活动。局部肌肉组织确保关节的稳定性并且防止异常的关节位移。其关节承受重大载荷且所述稳定能力在此不能发挥作用的具有慢性疼痛的患者将经受导致疼痛的超重/增加的载荷。因此恢复局部稳定肌肉组织活动的能力是关键的，以便更好地发挥作用以及使得该患者群缓解疼痛。对稳定性作出挑战并且对感觉运动控制提高要求的锻炼看似使得稳定肌肉组织假设具有的能力复原和恢复。可以想象，如果大脑受到刺激察觉到稳定肌肉组织区域中的异常或危险状态，它将恢复信号到该肌肉组织(患者对此不能控制)。经验已经表明不稳定性锻炼与振动结合将自动导致增加的信号发送到关节周围的该局部肌肉组织，恢复局部稳定性，导致更好地作用并且导致疼痛相当大程度地缓解或甚至疼痛消失。
在崎岖地形的林地中行走是对身体肌肉组织进行强度锻炼的常用形式，这是已知的事实。如果例如踝关节中的局部稳定肌肉组织未保持恒定活动的情况下，在这些情况下大脑将本能地记录踝不稳定和扭伤的危险。当在崎岖地形或者步行者有很大危险失去其自身平衡的地形上行走时，大脑也将无意识地接受背部肌肉的危险信号，并且背部的稳定肌肉将被大脑无意识地刺激，以便“锻炼”关节处的稳定肌肉组织。
根据这种实际经验已经得出结论，即经常转移到身体其它部分的关节疼痛可能真正地是由局部或“无意识的”稳定肌肉组织失去其最佳工作的能力造成的，其原因是从CNS发出的信号减少，并且在某些情况下可刺激该通信。
该结论导致本发明中的内容，其在前述挪威专利申请20045182以及相应国际申请PCT/NO2005/000438中有所描述。
申请人在所述早期专利申请之前进行了测试，以及在这些申请的提交日之后进行了进一步测试，其中身体的至少一部分经受不平衡，例如，人受不稳定表面支撑所致，甚至当关节经受载荷时，任选具有附加的无意识肌肉运动，上述测试表明在这种不稳定条件下甚至是短期的治疗和锻炼也基本缓解患者关节疼痛，并且在一些情况下，消除关节疼痛，同时恢复初始功能。
另外进行的测试表明，如果不稳定性是由如上所限定的锻炼器械(也就是Redcord Trainer
TM)所提供的，或者作为对其它不稳定性的补充，能够在一个或多个关节处获得与虚弱的、“局部的”或“无意识的”稳定肌肉组织相关联的关节疼痛的显著缓解。
这样当使用申请人的早期发明的Sling Exercise Therapy(SET)时，可使得该治疗方案甚至更为有效，从而减少了患者的治疗时间。
但是通过在申请人所述的早期专利申请的提交日之后进行的进一步测试发现，获得所需治疗结果所需的振动力没有必要那么大，同时希望调节完全或部分独立于振动力的振动频率。
进一步发现有利的是使得绳索同时振动，这样振动与能够调节的振动频率几乎同相，并且能够无级地沿绳索的附连施用位置施加这种振动，以便于调节振动(在手握持处或吊环处影响患者)的“杠杆臂”。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供介绍部分所述类型的装置，其使得能够实现前面所述的目的，同时该装置在机械上简单、功能简单、易于生产、易于操作、使用安全、并且购买和运营是便宜的。
本发明的另一目的是该振动装置可易于在现有的锻炼器械上使用，现有的锻炼器械具有悬吊绳索(具有用于使用者的抓握部或吊环)，其中绳索的长度是能够调节的，同时这种装置应该易于固定到绳索上或在绳索上进行位置调节，并且易于附连到绳索上以及易于从绳索释放。振动装置并不限于仅仅使用在Redcord Trainer
TM类型的锻炼器械上，而是同样可很好地用于下述器械上，其中通过利用例如处于墙上的绳索紧固件对绳索进行紧固或调节悬带绳索的长度。
本发明提供一种用于在治疗和锻炼器械上使用的振动装置，所述治疗和锻炼器械具有能够调节的一对绳索，并且用于器械使用者的抓握部、吊环或其它支撑构件附连到所述绳索，振动装置构造成在所述一对绳索之间延伸并且可控地将所述绳索设定成振动，其特征在于：所述振动装置借助于位于所述振动装置相应端部处的绳索夹紧构件选择性地并且能够固定地安装在沿所述一对绳索的悬吊长度的任意水平高度处；并且所述振动装置具有至少一个电控致动器，所述电控致动器与至少一个能够运动的配重件协作。
本发明还提供一种用于将能够控制的振动提供给治疗和锻炼器械的方法，所述治疗和锻炼器械具有一对能够调节的悬吊绳索，用于器械使用者的抓握部、吊环或其它支撑构件附连到所述悬吊绳索，其特征在于：借助于上述的振动装置，利用所述振动装置的至少一个电控致动器沿所述绳索的悬吊长度在需要位置处将振动选择性地施加到绳索。
根据本发明一方面所限定的振动装置的特征在于：振动装置能够借助于位于所述装置相应端部处的绳索夹紧构件自由地但固定地安装在沿绳索的悬吊长度的任意水平高度处，并且其特征还在于振动装置具有与至少一个能够运动的配重件协作的至少一个电控致动器。
根据本发明另一方面所限定的振动装置的特征在于振动装置能够借助于位于所述装置上的绳索夹紧构件自由地但固定地安装在沿绳索的悬吊长度的任意水平高度处，并且其特征还在于振动装置具有至少两个电控致动器，每个电控致动器与至少一个能够运动的配重件协作。
根据本发明的方法的特征在于通过至少一个电控致动器沿绳索的悬吊长度在需要位置处选择性地施加振动，所述致动器包括能够运动的配重件。
【附图说明】
现在将参照示范性实施例和所附的附图对本发明进行更详细的描述。
图1示出使用Redcord Trainer
TM与“按摩垫”、以及使用根据本发明的振动装置向前跪倒/伏地挺身用于形成不稳定性的已知原理；
图2示出与图1相似的内容，其中根据本发明的振动装置与锻炼器械的绳索振动接合地固定；
图3示出根据本发明装置的第一实施例；
图4和图5示出配置偏心配重件的电机的可选位置；
图6a和图6b示出关于图3中所示那些绳索夹紧构件的改型绳索夹紧构件；
图7示出配置偏心配重件电机的示范性实施例的进一步细节；
图8以框图的形式示出包括在装置中的电元件/电子元件；
图9示出根据本发明振动装置的关于图1的第二种用途；
图10示出根据本发明振动装置的可选简化实施例；
图11a和图11b、图12a和图12b、图13a和图13b、图14、图15和图16示出用于产生振动的可选致动器的非限制性实例；
图17示出如何可便利于使用振动装置中的能够调节的节致动器。
【具体实施方式】
在图1和图2所示的纯示范性方案中，使用者1使用所谓的“按摩垫(wobble cushion)”2，该按摩垫2与吊环或抓握部3、4协作并且该方案中包括例如来自Redcord Trainer
TM的悬吊绳索5、6。这样便形成有助于刺激感觉运动控制的不稳定状态，也就是说中枢神经系统(CNS)接收关节处的局部肌肉中的明显不稳定状态的信息。CNS将增强的信号回流给肌肉，这将增强肌肉的张紧和稳定功能，这又有助于缓解关节疼痛和相关疼痛。将振动装置8固定在一对悬吊绳索5、6并在其上进行操作将导致进一步刺激位于更深位置处的稳定肌肉组织，这样使得治疗尽可能最佳。通过处于振动装置8每个端部处的绳索夹紧构件9、10执行将振动装置8附连到绳索5、6上。
振动装置8附连到绳索上的附连点(也就是沿绳索5、6从振动装置的绳索夹紧构件9、10到吊环或抓握部3、4的长度)还将部分地确定作用于吊环或抓握部3、4上的振动幅度，也就是说在治疗/锻炼过程中患者/器械的使用者1将感受到除了振动频率之外的振动特性。
应该理解的是，例如在使用Redcord Trainer
TM时，绳索的长度(也就是吊环或抓握部3；4在例如地板上方的水平高度)是能够调节的。如果使用另一类型的锻炼器械，例如在该另一类型的锻炼器械中绳索长度能够通过从滑轮绕过并固定到墙上的紧固件上来调节，则根据本发明的装置也能够用在这种器械上。
如图2所示，振动装置8能够借助于绳索夹紧构件9、10自由地但固定地安装在沿绳索5、6的悬吊部分的任意水平高度处。在当前的优选实施例中，振动装置8具有至少一个电控电机11；12；13，所述电机与至少一个被偏心地支撑的配重件11′；11″；12′；12″；13′；13″协作。
振动力取决于两个因素：电机的转速以及配重件的重量和/或配重件距离电机轴的转动轴线的距离。因此为了获得广谱的振动效果，具有带不同的被偏心地支撑的配重件的几个电机是有利的。在图示的实例中，使用了配备有被偏心地支撑的配重件11′‑13″的三个电机11‑13。虽然所述装置在具有一个电机和相联的被偏心地支撑的配重件的情况下就可以基本良好地工作，但是优选实施例将具有至少两个电机以及相联的不同的或任选相同的被偏心地支撑的配重件。至于不同的配重件，例如可以理解成它们具有不同的形状和/或重量和/或距离电机轴的旋转轴线的距离。
这意味着，例如当电机11以特定频率(也就是每分钟多少转(RVM))旋转时，振动力具有特定值。相反，如果电机12或13以相同频率转动，如果配重件在尺寸、形状和/或距离旋转轴线的距离不同，相应的旋转力将具有不同的值。可以想到的是，配重件可以具有相同的形状和/或重量，但距离电机轴的旋转轴线的距离是不同的。
如图7中所示，所述配重件11′；11″；12′；12″；13′；13″将偏心地安装在电机11；12；13的转轴上。虽然示出电机具有安装在其上的两个偏心固定的配重件，但是可以当然地想到的是，可以在一个或多个电机上仅仅使用一个偏心配重件。这将取决于偏心配重件的形状和重量。
有利地，振动装置具有在10‑120Hz范围内的振动频率，但是也可以应用该范围外的振动频率，例如，在1‑10Hz的范围和/或可选地在120Hz以上。当使用例如具有相联配重件的几个电机时，将获得组合频率模式，其中频率大概在10‑120Hz的范围内，但是如所指出的那样可选地还可包括从该范围之外选取的频率。
为了获得充分的治疗效果，振动幅度大是没有必要的，但是在大多数情况下，振动幅度应该仅仅是能够由使用者可感受到即可。使用者1在经受这种振动时将能够逐渐地提高他对振动的耐受水平，也就是，提高对振动幅度和振动频率的耐受水平。为了获得长期的治疗效果，需要重复治疗阶段。取决于有关的使用者，治疗的持续时间例如可以持续约30秒到几分钟，优选地在从前一治疗阶段到后一治疗阶段的治疗期间逐渐增加。
振动频率和振动力将是单值的，只要一次只有一个电机运行。然而，当两个或多个电机同步运行时，所述电机必须同步转动以确保振动频率和振动力是单值的。起初，与如果每个电机能够相对于至少一个附加电机自由地运行的情况相比，这将要求略微更复杂的电机控制。
当(非同步)电机独立运行并且在这些电机中的至少两个电机同步运行时，将获得组合振动频率模式，并且振动频率没有必要是有规律的，而是可以没有规律，当只有一个电机运行时振动频率是有规律的。已经发现使用这种组合频率模式和略微没有规律的振动力治疗患者对于某些关节疾病而言可提供更好或良好的治疗。
振动装置具有用于调节至少一个下述参数的装备：电机转速14、转动的持续时间15以及对一个电机或多个电机11；12；13的选择16，其中所述电机与相联的被偏心地支撑的配重件11′；11″；12′；12″；13′；13″一起转动。此外，还将具有振动频率指示器14′以及振动持续时间指示器15′。此外，还具有开/关按钮17以及外部电源18。当然振动装置还可以是电池供电的。
在当前优选和商业化的形式中，如图3a和图3b以及图4a、4b、5a和5b中所示，振动装置构造有细长的刚性外壳19，并且具有相联的被偏心地支撑的配重件11′；11″；12′；12″；13′；13″的所述至少一个电机11；12；13位于外壳19的中央区域的内部。
在例如两个或多个电机以及它们的偏心配重件同时运行时，可以想到的是能够对振动装置进行编程，从而给定关于组合振动频率模式和相应的振动力的特定的运行模式。为此，可在振动装置中使用中央处理单元20，该中央处理单元20经由单独的显示器21或通过使用显示器14′示出所讨论的振动程序。有利地，所述处理单元布置用于从遥控单元22(见图2)经由位于处理单元上的接收器23、23′进行可选的远程控制。控制信号可是众所周知的类型，诸如：无线电波、超声波、光等。此外，还可经由数据端口24(诸如像USB类型的数据端口)外部连接到处理器20。该端口将使得能够容易地编程和修改处理单元中的软件和与对患者实施的治疗/锻炼程序有关的数据的高级管理、控制和恢复。
如图3a和图3b中所示，当振动装置附连到所述一对绳索5、6上时，每个电机转轴的旋转轴线平行于靠近绳索与振动装置连接位置处的绳索倾角。
在如图4a和图4b中所示的可供选择的方案中，当振动装置8附连到所述一对绳索5、6上时，相应电机11；12；13的转轴的旋转轴线横向于外壳19，因此相对于靠近绳索与振动装置连接位置处的绳索倾角大约成90°。
根据图5a和图5b中示出的另一的可供选择的方案，每个电机11；12；13的转轴的旋转轴线平行于外壳19的纵向轴线。
根据图3a和图3b、图4a和图4b以及图5a和图5b的方案都可在振动装置8中使用，并且在运行过程中，包括根据图3a至图4b的方案将基本以相同的方式工作，其原因在于振动力将基本在由振动装置的纵向方向和垂直方向限定的平面内作用，同时根据图5a和图5b的方案将以振动力在横向于振动装置纵向轴线的平面内的方式作用。
通过实例的方式，图3a示出在图1和图2中仅仅示意示出的绳索夹紧构件9、10如何设置，并且可以看出相应的绳索夹紧构件9；10，每个绳索夹紧构件包括至少三个锁定销9′、9″、9″′和10′、10″、10″′，绳索5；6以绳索锁定的方式部分地围绕经过(pass around)所述至少三个锁定销。
作为图3a(以及图4a和图5a)中所示方案的可供选择的方案，可以想到的是，每个绳索夹紧构件例如可以按图6a或图6b中所示的那样构造，其中绳索夹紧构件包括至少一个弹簧加载的绳索夹紧夹具或绳索锁定装置。图6a示出绳索夹紧夹具，其中绳索5；6例如可抵靠三个接合销26、26′、26″放置并且可由两个弹簧加载的夹紧销27、27′夹紧。为了沿绳索5；6调节振动装置8的位置，手柄28可稍微向外倾斜，以便允许夹紧销27；27′丧失抵靠绳索的夹紧作用。当手柄释放时，来自弹簧29、29′的力导致夹紧销27、27′抵靠接合销26、26′、26″而将绳索锁定。图6b示出具有绳索锁定装置的可供选择的方案，所述绳索锁定装置包括夹爪30，夹爪30具有用于绳索5；6通过的凹槽30′。夹爪作用在振动装置8外壳19上的表面上。夹爪装配有铰链或枢销31，所述铰链或枢销由弹簧32偏压。主要通过张紧螺钉33与弹簧32协作导致夹紧效果。夹爪可选地在其接触外壳19的表面上涂覆有弹性材料34，以便更容易感觉螺钉33的逐渐旋紧，以便防止由于振动装置8的振动导致的螺钉33移动以及丧失其夹紧作用。
图9示出使用者1如何躺卧，并且其颈部/头部1′放置到所谓的吊环35(其附连到绳索5和6)中。也由图1和图2所示，振动装置关于下表面36例如地板进行水平调节。当需要振动刺激例如颈部内的局部关节肌肉组织时，吊环的这种使用是合适的，例如由于后部受损同时在汽车中即所谓的颈椎过度屈伸损伤之后颈部劳损的结果，产生颈部的缺陷或受损。
振动装置8位于下表面36之上的水平L还确定可被传送到使用者身体的一个或多个相关部位的振动能量，如部分1′。距离L越长，传送到使用者的能量的量将越少。
图10示出简化的振动装置37如何能够与例如仅仅一条绳索38协作。在所示的实例中，绳索夹紧构件39、40和41用于确保装置37能够以安全但简单的方式附连到绳索38。在所示的实例中，使用具有相联的被偏心地支撑的可转动配重件43′、44′的两个电机43、44，并且电机通过外部控制器械经由控制线43″、44″进行控制。当使用如图所示和所述的振动装置8时，例如这种振动装置可作为补充，但是还可仅仅用于导致振动。如图1‑5b以及图9中所示的装置8的实施例为当前优选的实施例。
图11a和图11b示出如何通过将配重件45通过螺钉47等附连到转盘46并且在盘46上径向位置是能够调节的而可以改变振动力，盘以及从而配重件由电机48转动。
图12a和图12b示出如何通过将配重件49通过螺钉50等附连到电机51的转轴52的端部而可以改变振动力，这样配重件的重力中心例如其中心相对于转轴的轴线53偏心定位。
图13a和图13b示出如何通过将配重件54通过螺钉55等附连到转盘56上而可以改变振动力，转盘56通过电机57驱动转动，配重件54由能够紧固到一起的叠置配重元件54′、54″、54″′、54″″构成。这样配重件的重力中心例如螺钉55所处的其中心相对于电机的转轴58的转动轴线59偏心定位。
在图14示意示出的实例中，配重件60铰链连接到或轴颈链接到基部62，并且通过电磁体63、64来回驱动，上述可选地导致配重件从一侧拉到另一侧，并且这种方案在实践中易于执行。在相应的图15和图16中示出相同原理的两个变体。图15示出稳定的电磁体65，沿轴67可移动的配重件66，通过缓冲弹簧68偏压的轴67，这样当配重件通过电磁体65在弹簧68的方向上传送时，其将邻接接触止动件68′，并且依靠位于该位置处的电磁体65和止动件65′靠弹簧弹回。图16中的方案示出附连到倾斜臂70(其可绕接头71转动)上的配重件69，并且臂70在接头71的相对侧上具有端部70′，以便可选地与电磁体72、73协作。配重件的倾斜臂70有利地固定在两个弹簧74、74之间。
在优选实施例中，意旨使用电机，无需调节配重件的重量或被偏心地支撑的配重件的径向位置。
例如，如果这种调节被认为是合适的或实用的，例如在仅仅使用一个电机和一个配重件的情况下，但是需要能够在不改变距离L的情况下而改变振动能量，在此由附图标记75指示的振动装置在顶部装配有盖子76，其可向上倾斜进入如由76′指示的位置内。在由图13a，图13b中所示实施例代表的示例性实例中，上述允许接近致动器，例如在图11和图12中所示的其它实施例仅仅是可用的。当然配重件60、66和69还可给定较小或较大的尺寸，从而改变其名义传递的振动能量。
图11‑图16中所示的可供选择的方案仅仅是实例，并且本领域的技术人员将理解其它合适类型的致动器也是可以的。