本发明属于增加人体骨质密度设备，具体地说是一种液压驱动式骨质密度增加器。
背景技术：
骨质密度全称“骨骼矿物质密度”，是骨骼强度的一个主要指标。骨质疏松症产生的原因是人体骨质密度降低，骨头结构变薄变脆,造成人无法承受身体重量与外力撞击,产生疼痛和骨折。骨质疏松症是一种全世界普遍发生的慢性病，尤其是老年人,发生时间可能长达几十年，例如妇女每年流失1一2％骨质。由于骨质在不知不觉中流失,不易察觉,在发生跌倒骨折或疼痛时才发现。老年人骨质疏松产生骨折导致长期卧床、残障及其他严重的并发症，如肺栓塞、褥疮、心血管疾病等,大大降低了生活质量，甚至带来死亡，是老年人的无形杀手。随着人口老龄化，患有骨质疏松症的人也越来越多，我国现已成为全球骨质疏松患者最多的国家。骨质疏松症不仅老年人普遍发生，运动员、航天员、妇女也经常发生。2015年《中国骨质疏松白皮书》记载，我国至少有6944万人患骨质疏松症，另有2.1亿人骨质密度低于正常标准，存在骨质疏松的风险。美国骨质疏松基金会统计,骨质疏松患者1千万人。由于人口的老龄化及老年人口的快速增加,这些数字还将升高。所以提高人体骨质密度，预防与治疗骨质疏松,对于全世界老年人及家庭和社会，都是非常重要的。
现有技术提高人体骨质密度，治疗和预防骨质疏松的方法有两个：
1.调整饮食、多晒太阳，补充钙质。这种方法的缺点是提高骨质密度效果不明显；对于运动不便的老年人，无法靠增加运动来提高骨质密度。
2.药物治疗。目前用于治疗骨质疏松症的药物有：荷尔蒙补充疗法；双磷酸盐药物；副甲状腺制剂等。缺点是药物价格昂贵、并且有副作用。
所以发明一种不需服用药物，无副作用，使用方便，结构简单、价格便宜、提高骨质密度效果明显的液压驱动式骨质密度增加器是十分有意义的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种不需服用药物，无副作用，使用方便，结构简单、价格便宜的液压驱动式骨质密度增加器。
本发明的目的是这样实现的：
一种液压驱动式骨质密度增加器，由上橡胶减震垫、震动板、底板、下橡胶减震垫组成，底板置于下橡胶减震垫的上部，在震动板和底板之间两侧各连有立柱；底板上置有液压油泵、液压油缸和控制器。
控制器上设有2D电液控制阀。
立柱上下两端设有直线轴承。
本发明的要点是：
在骨质密度增加器内设有液压油泵、液压油缸和控制器，利用液压传动驱动油缸作上下往复运动。采用双自由度电液控制阀激发和控制液压油缸的运动，通过阀芯的旋转激发驱动液压油缸作上下往复运动，通过阀芯的轴向移动激发改变液压油缸的振动幅度和频率。
本发明由底板、下橡胶减震垫及立柱所构成的基础结构加上直线轴承的使用保证了震动板只作上下运动，从而带动上橡胶减震垫只作上下运动。上橡胶减震垫没有任何水平分力，给站、坐或卧在上面的人带来上下有规律的运动，从而刺激间叶系干细胞，提高人的骨质密度。
本发明所述液压油泵、液压油缸和控制器为现有公知技术。通过液压系统产生对抗地心引力的向上推力。推力小时,站在上面的人会被地心引力向下拉,此时再给他一个增大的向上推力,形成一种快速上下来回的冲击力量。人体透过骨头、肌肉与脊椎来传导推力，刺激间叶系干细胞，刺激全身的骨骼脊肉神经系统，提高人的骨质密度。
液压驱动式骨质密度增加器内设有控制器和2D电液控制阀。可测量及控制震动频率和振幅，用户可根据需要设定震动频率和振幅。本发明所述的控制震动频率和振幅的方法为现有通常使用的公知技术。
本发明首次将现代电子、机械、液压、医学、骨科学，干细胞学和运动生理学相结合，解决了人类至今无法解决的骨质疏松和提高骨密度问题。
现代运动学研究发现震动是一种物理波动产生的能量。不受控制的震动是乱震动。如幅度时大时小，方向时南时东，频率时高时低的乱震动，人体肌肉骨骼神经系统无法承受。乱震动产生垂直方向的力量，也产生身体前后方向的力量，及身体左右的力量。乱震动产生三个方向的不规则力，导致身体受到伤害，影响人体健康。例如各种职业性伤害，包括末梢循环机能障碍、雷诺氏症、白指症、中枢及末梢神经机能障碍、肌肉骨骼障碍等、甚至神经炎、肌肉炎、脊椎疼痛、头痛、视力与耳鸣等等各种伤害。
对人体有益的震动需控制三个变量：幅度、方向、频率。本发明是一种快速、幅度小、方向与频率都受严格控制的震动。快速的上下震动，将机械波转化成一种正弦的波形，又称为正弦震动,正弦震动对人体安全。本发明有规律的正弦震动，有规律的震动全身，从而提高人体的骨质密度。
现代医学研究发现全身上下有规律的安全正弦震动提高人体骨质密度是由于上下震动刺激了间叶系干细胞造成的。干细胞有两种:一种是造血干细胞,另一种为间叶系干细胞(mesenchymal stem cells),间叶系干细胞存在于人类骨髓中,有极强的生长和分化能力。它们能够分化成胚胎时期中胚层的各种组织细胞,包括造骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌肉细胞等,这种可以生成各种不同细胞组织的能力称为多方向分化性,人体内只有干细胞具备这种能力。此外,间叶系干细胞也负责人体许多器官及组织的修复与再生。由于干细胞数量会随年增加而减少,比如说,年轻人若发生骨折,会较容易愈合、而老人骨折则不容易愈合,原因就在于老年人的间叶系干细胞数目大量减少,所以骨头自我修复的能力变差。老年人容易罹患骨质疏松症,其中一个原因也是因为间叶系干细胞的数目及能力下降,无法形成造骨细胞。
人体分化成骨头与脂肪的干细胞源头是相同的，骨细胞与脂肪细胞的来源都是间叶系干细胞。当间叶系干细胞分化生出骨细胞时，就不会生出脂肪细胞。同样生出脂肪细胞时，就不会生骨细胞，两者的分化成反比例的关系。人体接受安全正弦震动刺激后，会传递机械讯息，这些讯息会刺激分化间叶系干细胞，改变其分化的途径，增加造骨细胞，抑制脂肪细胞的产生。
可以朝多种方向分化的间叶系干细胞，是理想的再生治疗物质,因为它们可以分化成各种结缔组织。干细胞的分化除了内在遗传基因的控制外,也受到物理与化学因素的影响。
现代医学研究证明低强度机械讯息,安全正弦震动,可以在没有增加能量消耗下,压抑皮下脂肪与内脏脂肪的形成。间叶系干细胞是一种非常理想的媒介物质,它可以透过机械讯息来影响肌肉骨头的发育。也就是说,可以透过垂直振动这种低强度机械讯息来影响间叶系干细胞的分化方向:一方面增加人体的骨质密度、降低骨质疏松伤害；另一方面并降低体脂肪与肥胖,同时降低代谢症候群的危害。
透过低强度振动讯息来影响间叶系干细胞的分化方向,是一种非药物非侵入性的治疗方式,可以同时预防骨骼疏松并降低肥胖。
美国纽约爱因斯坦医学院卢Luu YK使用老鼠进行振动实验,每天15分钟,每周5天,6周后骨髓内间叶系干细胞增加46％。间叶系干细胞的分化朝向造骨细胞分化，并且同时压抑脂肪细胞的分化，代表骨头新生的蛋白质---向上调节转录因子Runx2增加72％,代表脂肪受压抑的蛋白质,向下调节转录因子PPAR gamma增加27％。
间叶系干细胞的刺激骨质增生与抑制食物导致的肥胖,在14周时表现特别明显，老鼠内脏脂肪被压抑,降低28％,胫骨的骨小梁同时增加11％。动物研究与在人类骨髓内的间叶系干细胞研究的表现完全一致。
干细胞数量随着年龄增加而减少,老年人的间叶系干细胞数目大量减少,骨头自我修复能力变差，容易罹患骨质疏松症。间叶系干细胞的分化除了受遗传基因的影响外,也受到物理因素的影响。人体有规律的上下安全正弦震动刺激间叶系干细胞的分化，增加了间叶系干细胞数目，增加了造骨细胞，提高了各类人群的骨质密度。
本发明首次将现代电子、机械、液压、医学、骨科学，干细胞学和运动生理学相结合，解决了人类至今无法解决的骨质疏松和提高骨密度问题。本发明的正弦振动又称动态运动刺激了间叶系干细胞。间叶系干细胞存在于人体的骨髓中，有极强的生长和分化能力，包括造骨、脂肪、肌肉细胞，老年人易患骨质疏松，是因为间叶系干细胞的数目及能力下降，無法形成造骨细胞。医学科学发现：正弦振动产生的物理讯息，刺激间叶系干细胞並改变其分化途径，增加造骨细胞的产生，抑制脂肪细胞的产生，因而了提高骨质密度。例如航天员在太空零重力情况下，骨质密度流失达1一2％月。由于骨质密度的流失，美国人在太空可仃留300天；前苏联宇航员用正弦振动法，提高骨质密度，可在太空仃留437天，比美国多137天。
澳洲CQ大学哈姆瑞斯Humphries B选择51位平均年龄21岁的健康年轻妇女做实验，将他们分成三组：全身规律的上下正弦震动组、全身规律的上下正弦震动加阻力训练组、对照组，实验时间为16周。实验结果为：规律的上下正弦震动组的骨质密度增加2.7％，规律的上下正弦震动加阻力训练组的骨质密度增加1.9％。
上述实验表明全身有规律的上下正弦震动可以刺激间叶系干细胞从而增加造骨细胞的形成,因此可以改善骨质疏松、增加骨质密度。
已有的医学研究表明提升骨质密度,改善骨质疏松的震动治疗,比起使用药物如荷尔蒙、双磷酸盐或副甲状腺制剂类,不仅治疗成本便宜,没有药物的副作用,而且还有增加肌肉关节平衡协调及降低跌倒危险等等优点。对于无法运动或失能者,更是唯一骨质疏松的非药物治疗方法。有增加骨质密度,改善骨质疏松的作用。
本发明使用震动幅度为2—3.5毫米；频率为0.01—60赫兹。
本发明和液压油泵、液压油缸、控制器的种类、型号无关；和骨质密度增加器的尺寸大小无关，只要是采用液压驱动产生上下震动，即侵犯本发明的权利。
本发明和液压油种类无关，和液压系统装置的辅助元件、附件型号无关，只要是采用液压驱动产生上下震动，即侵犯本发明的权利。
本发明和使用人群、使用地区无关，只要是采用液压驱动产生上下震动，提高人体骨质密度，即侵犯本发明的权利。
经广泛查阅专利文献和国内外公开出版物，均未见有通过液压驱动产生上下震动，达到增加人体骨质密度,改善骨质疏松的设备。本发明具有新颖性、创造性。本发明适用于世界各地一切需要增加骨质密度,改善骨质疏松的人群，具有广泛的实用性。
本发明的优点是：
1.体积小、重量轻，惯性力较小，运行平稳。
2.能在给定范围内平稳的自动调节频率。
3.换向容易，可以方便地实现直线往复运动的转换。
4.液压泵和液压油缸之间用油管连接，空间布置不受严格限制。
5.采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长。
6.操纵控制简便，自动化程度高。
7.容易实现过载保护。
8.无须药物，无副作用。
9.对于无法运动或失能者,是行之有效的骨质疏松非药物治疗方法。
附图说明
图1是本发明液压驱动式骨质密度增加器构造图。
图中：1为上橡胶减振垫；2为振动板；3为立柱；4为液压油缸；5为底板；6为下橡胶减振垫；7为控制器；8为2D电液控制阀；9为液压油泵。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施方式对本发明做进一步说明。
液压驱动式骨质密度增加器，长、宽、高分别为40厘米、30厘米、30厘米。底板5为4毫米厚的钢板，底板5置于下橡胶减震垫6的上部，下橡胶减震垫6为2毫米厚的橡胶板，在震动板2和底板5之间两侧各连有立柱3。震动板2为2毫米厚的钢板，立柱3上下置有直线轴承，在底板5上置有液压油泵9、液压油缸4和控制器7。液压油缸4和震动板2相连，震动板2和上橡胶减震垫1相连。上橡胶减震垫1为2毫米厚的橡胶板。骨质密度增加器内设有控制器7，控制器7上设有2D电液控制阀8。调节震幅和频率。本实施例中，控制器7中的阀芯为双自由度的电液控制阀,即2D电液激振阀,激发和控制液压油缸4的运动。通过阀芯的旋转激发驱动液压油缸4作往复运动，通过阀芯的轴向移动来激发改变液压油缸4的振动幅度和频率。控制器内的测量及控制系统可根据用户的需求自行设定振动频率和振幅。底板5、下橡胶减震垫6及立柱3，加上直线轴承的使用保证了震动板2只作垂直运动，从而带动上橡胶减震垫1只作垂直运动，上橡胶减震垫1没有任何水平分力，只作垂直有规律的正弦震动，进而给站在上面的人带来上下有规律的正弦震动。
本发明技术效果明显：
1.65岁男性老人，每天早晚各一次站立在本发明上橡胶减震垫1上，震动15分钟，连续90天，震幅为5毫米、频率为10赫兹。髋骨密度增加0.89％，股骨头的密度增加4.1％，腰椎骨密度有增加1.9％,强化双脚的肌力,降低跌倒次数。
2.70岁女性，每天早晚各一次坐在本发明上橡胶减震垫1上，震动10分钟，连续100天，髋骨密度增加 0.79％，股骨头的密度增加4.0％，腰椎骨密度有增加1.9％,强化双脚的肌力,降低跌倒次数。
3.儿童，坐在本发明上橡胶减震垫1上，每天震动10分钟，连续15周，震幅为1毫米、频率为10赫兹。检测结果增加股骨颈密度2.45％,增加近胫骨端骨质密度17.28％,增加脊椎骨质密度6.04mg/ml。
4.骨质密度低的年轻人，每天早晚各一次站立在本发明上橡胶减震垫1上，震动20分钟，连续16周，震幅3毫米、频率为12赫兹。检测结果,脊椎骨质增加2.65％、股骨中段皮质骨质增加3.88％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。