CN101631526A - 由生物力学得出的拐杖 - Google Patents

Abstract

一种拐杖具有第一侧向方向，与第一侧向方向相反的第二侧向方向，垂直于第一侧向方向的第三侧向方向和与第三侧向方向相反的第四侧向方向，所述拐杖包括：细长腿，其具有顶端，顶部分，中间部分，底部分，和底端，其中所述细长腿从鞍部延伸到支脚并且具有布置在所述中间部分上的手柄，其中所述鞍部以细长形状在第一侧向方向和第二侧向方向之间延伸，其中所述手柄以细长形状在第一侧向方向和第二侧向方向之间延伸，其中所述细长腿中间部分处于在所述腿与所述支脚之间延伸的轴线的第三侧向方向，其中所述细长腿中间部分处于在所述细长腿的顶端与所述细长腿的底端之间延伸的轴线的第一侧向方向，并且其中所述手柄为悬臂的并且具有固定端和自由端。

Description

由生物力学得出的拐杖

技术领域

本发明涉及用于辅助行走的医疗装置例如拐杖，尤其涉及拐杖的人机工程学和使用便利性的改进。

背景技术

每年有数百万从下肢疾病例如骨折、膝损伤和踝关节扭伤中恢复的人使用拐杖。如今使用的最常见拐杖之一是图1A和1B中所示的某个变型。该拐杖2具有通常由泡沫橡胶垫覆盖的鞍部4，所述泡沫橡胶垫是热的、粘的并且导致臂下皮肤磨损。拐杖具有窄横向手柄6，所述手柄通过迫使腕部处于蜷缩位置使腕部受到应变。拐杖手柄是水平布置在窄开口中的窄管并且这在手和腕部中产生疼痛。拐杖支脚8通常在底部加宽并且因此卡在门和壁架之下，使得使用更困难。当使用时，拐杖从用户支出，产生宽的站立位置，这使得更难移动通过狭窄空间例如人群、门口或过道，如图2中所示。该拐杖通常具有低程度的可调节性，这需要准备许多尺寸以适应在人群中存在的各种尺寸。例如，通常的拐杖具有三个尺寸，适合高度为6′6″-5′10″，5′9″-5′1″和5′2″-4′6″的人。

因此不断需要新的和改进的拐杖设计。

发明内容

一个实施例涉及一种弓形拐杖，其具有布置在弯曲腿上网状鞍部。所述鞍部包括布置在框架上的弹性网状织物(web)，所述框架可枢转地附连到所述腿。所述框架可以随着用户的重量弯曲，从而向外扩展并且提供与用户的更大接触面积和在使用期间帮助所述鞍部与用户靠在一起。所述腿可以向外弯曲以适应用户的形状，同时保持窄的占地面积，并且向前弯曲以正确地定位手柄。所述腿可以调节并且可以包括两个或三个部分，所述部分相对于彼此滑动以适应各种高度的用户。所述手柄可以固定到所述腿，并且可以成向上和向外的角度从所述框架向后延伸，从而为手提供自然和人机工程学位置。所述支脚可以包括椭圆形、弯曲踏面图案并且可以屈曲以提供缓冲和定向。

另一实施例涉及一种拐杖腿，当使用拐杖时所述拐杖腿具有弯曲形状以允许用户具有窄站位。所述拐杖腿在中间向外弯曲以适应用户的形状，在底部向内弯曲以保持总站位狭窄。所述拐杖腿也可以向前弯曲以沿着从鞍部到支脚的拐杖的轴线提供所述拐杖手柄的位置。所述拐杖腿可以平滑地弯曲或者可以包括成角度联接的直部分。

另一实施例涉及一种拐杖鞍部，所述拐杖鞍部包含布置在框架上的弹性网。所述网在所述框架上拉伸以提供接触表面。所述网在仍然提供支撑的同时稍稍变形。所述框架也可以在用户将重量施加在拐杖上时变形。

另一实施例涉及一种拐杖支脚，所述拐杖支脚具有从前向后弯曲并且侧向平坦的弹性底表面。所述弹性底表面连接到踝部，当用户施加重量时，所述踝部可以稍稍弯曲以定向所述支脚，从而提供更大的牵引。

另一实施例涉及一种拐杖支脚，在没有唇边的情况下所述拐杖支脚从所述拐杖腿平滑地变细到微凹底表面。

一些实施例的以上概述并非旨在描述本发明的每个公开实施例或每个实现方式。下面的附图和详细描述更特别地举例说明了这些实施例。

附图说明

结合附图考虑本发明的各种实施例的以下详细描述，可以更全面地理解本发明，其中：

图1A是现有技术的拐杖的前视图；

图1B是图1的现有技术的拐杖的侧视图；

图2是示出在使用中的一对现有技术的拐杖的前视图；

图3A是示例性拐杖10的前视图；

图3B是拐杖10的侧视图；

图4A是示出在使用中的一对拐杖10的前视图；

图4B是示出在使用中的一对拐杖10的侧视图；

图5A是示例性鞍部框架的前视图；

图5B是鞍部框架的侧视图；

图6是示例性拐杖的顶部分的剖视图；

图7是示例性拐杖的顶部分就位的前视图；

图8是在使用中的示例性拐杖的顶部分的前视图；

图9A是示例性拐杖的底部分的正交视图；

图9B是示例性拐杖的底部分的前视图；

图9C是示例性拐杖的底部分的侧视图；

图10是示例性拐杖的底部分的正交视图；和

图11是示例性拐杖的侧视图。

具体实施方式

分别在图3A和3B中的前视和侧视图中所示的示例性拐杖10包括具有布置在其上的手柄14的细长腿12，并且在顶部具有鞍部16和在底部具有支脚18。拐杖10是单手拐杖并且被构造成最佳地由特定手和体侧使用。所示的特定拐杖20是左手拐杖，但是拐杖10不应当被理解成限制为特定用左手或右手的拐杖。为了简化起见省略了右手拐杖，但是应该理解此处的讨论适用于右手，右手拐杖是可预见的并且与它们的左手对应部成镜像。进一步地，可以预见这里公开的拐杖可以并且常常将被包装在包括左手拐杖和右手拐杖的套件中。更进一步地，本发明的一些实施例和特征并不限制于单手拐杖，而是可以与同样适用于任一只手的拐杖或其他装置结合使用。

参考图4A和4B以及图3A和3B可以更好地理解细长腿12，图4A和4B是显示在使用中的一对拐杖的前视和侧视图。腿12可以被成形为适应较窄站位宽度，这便于在拥挤区域和狭窄区域的移动性。在所示实施例中，腿12向外向侧面弯曲(arc)以适应髋部区域并且然后向回弯曲以缩窄站位。换句话说，腿部12的中间部分20处于在腿的顶端与腿的底端之间延伸的轴线的一侧。进一步地并且不明显地，在腿的顶端与腿的底端之间延伸的该轴线并非完全地竖直而是成小角度，使得与支脚连接的腿的底端比连接到鞍部的腿的顶部更向外远离通过用户的中心的垂直轴线。腿的底端没有腿的中间部分离用户的该中心轴线那么远。这样，拐杖向一侧弯曲以适应身体的形状，同时产生窄站位。

在图3B和4B中可以看到，拐杖10也可以向前弯曲(这是不同于上述的侧向弯曲的特征)。该前向弯曲适应手柄，使得用户的手沿着在鞍部与支脚之间的轴线被定位。这是用户的手的自然位置，并且产生平衡以减小用户避免拐杖相对于肩部向前或向后移动所作的努力和减小作用于与鞍部接触的皮肤的剪切应力。接触当然可以是表面对表面的直接接触或者它可以是与一层或多层衣服或其间的其他物体的间接接触。

腿12具有中间部分，上部分和下部分。上部分和下部分都相对于中间部分可调节，以使拐杖适合于特定用户。上部分可以相对于中间部分调节，以使拐杖适合于特定长度的臂，并且下部分可以随后被调节，以使拐杖适合于用户的高度。拐杖的通用性使得单个可调节拐杖可以适应高度在5′0″-6′6″的人，更小的可调节拐杖可以适应高度在4′0″-5′0″的人。在拐杖10的特定实施例中，上部分和下部分伸缩地插入中间部分中。这些部分的横截面形状可以是圆形或者可选地可以是椭圆形、长方形或其他非圆形状，以保持这些部分相对于彼此的取向。一旦拐杖腿的部分相对于彼此被调节，它们可以以任何合适的方式被固定。例如，一个实施例通过使用夹套(collet)提供连续可调节性，其中固定到一个部分的锥形法兰通过螺纹轴环的操作夹紧到另一部分。另一实施例可以通过在一个部分中提供弹簧加载销提供不连续的调节，所述弹簧加载销可以被锁定到相应部分的孔中。当销在孔中时，两个部分的相对运动被阻止。可以通过压紧销并且使一个部分相对于另一个滑动来调节两个部分。提供不连续调节的另一实施例具有在两个部分中的孔组，螺栓可以通过所述孔组被插入并且用螺母或翼形螺母固定。这些或任何其他合适的调节和紧固系统可以被使用。腿12可以进一步包括一个或多个附件例如塑料衬套17等，其用于相对于彼此固定腿的部分以防止发出嘎吱声并且提供坚固的整体感觉。

在拐杖10的实施例中，手柄14固定到腿12使得不可能调节。手柄14一端固定到腿，并且从该固定端成稍向上的角向后延伸并且也远离用户向外延伸。手柄位置因此允许用户抓握拐杖手柄，同时将手和腕部保持在更自然和人机工程学位置。手柄可以被模制成具有与抓握手一致的轮廓或者可以具有更传统的筒或管形状或其他合适的形状。手柄可以由结实的防滑材料例如涂有橡胶的塑料制造或者可以包括更软的泡沫护套或者可以由另一合适的材料制造。

鞍部16附连在拐杖的顶部，并且通常包括布置在框架20上的薄膜19。可以在分别是框架20的前视和侧视图的图5A和5B中看到框架20。鞍部具有支撑用户的外表面并且该外表面的范围由框架限定。框架20包括在相对侧用于支撑薄膜的两个框架元件21A和21B。框架元件21A和21B可以由框架元件23A和23B联接在一起以为鞍部提供平滑的外周边。框架元件23A和23B也可以为框架提供强度并且为薄膜提供支撑。框架元件由包括居中定位的连接部26的安装元件24支撑。安装元件24沿一个方向细并且沿第二方向宽，这赋予了框架如下所述的弹性以及刚性，以支撑薄膜。鞍部也可以包括内唇边22，当鞍部由用户加负荷时所述内唇边有助于支撑薄膜。鞍部的形状通常包括由弯曲上表面连接的两个凸出部。在一个实施例中，内凸出部(即，靠着用户躯干的凸出部)大于外凸出部(即，靠着用户的臂的凸出部)。在另一实施例中，内凸出部和外凸出部可以具有相同尺寸。

鞍部被设计成定位在用户的腋窝中以帮助支撑用户，并且在操作期间通过留在腋窝中随着用户移动，而拐杖的剩余部分相对于用户的身体来回移动。鞍部具有至少两个机构，这通过所述机构实现。首先，鞍部通过连接部26可枢转地附连到腿，在图6中可以最佳地看到所述连接部。在一个实施例中，连接部26提供一个旋转自由度，所述旋转自由度被定向成使得腿相对于鞍部沿着平行于用户的路径来回移动。在另一实施例中，连接部允许腿沿着向外弯曲的路径移动。连接部可以包括销，在所述销上腿相对于鞍部旋转，连接部可以是球窝型连接部或者可以具有另一合适的构造。其次，鞍部框架、安装元件和框架元件可以由弹性材料制造，当用户将重量加载于鞍部上时所述弹性材料偏转，如图7和8中所示。图7示出了在用户将重量施加于拐杖之前在用户的臂和身体之间的拐杖。当用户通过鞍部将重量加载于拐杖时，鞍部能够加宽以提供与用户的更大表面接触，并且因此减小作用于用户的腋窝的压力，如图8中所示。鞍部也与用户的形状一致。例如，当用户使重量离开拐杖时，鞍部将倾向于朝着图7的形状回弹，通过大部分该过程与用户保持接触。因此当用户将重量从一个拐杖转移到另一个时，鞍部可以随着用户移动。

可以包括保证鞍部与用户靠在一起的其他机构。例如，减震式弹簧机构25可以安装在腿的上部分与框架之间，如图6中所示。弹簧机构25包括上部件46，该上部件具有安装在连接部26中的上端。上部件46可滑动地布置在腿12中，并且可以包括销槽机构48以限制该部件相对于腿的移动范围。下部件50固定在腿内，并且弹簧52被限制在上部件与下部件之间并且提供减震力。在一个实施例中，即使没有载荷作用于拐杖，弹簧52也由弹簧机构稍稍压缩以提供更可靠的拐杖感觉和减小的噪声。当然，弹簧机构25是示例性的而不是限定性的，并且在备选实施例中可以使用其他减震机构。

鞍部16包括横过由框架20限定的开口固定的薄膜19。薄膜可以是通过固定到框架而保持张紧的拉伸织网。固定到框架的薄膜的例子和这样做的过程在公开文献例如名称为“OFFICE CHAIR”的Stumpf等人的美国专利No.6,059,368中被描述，上述专利被引用于此作为参考。包括聚合物的实心片材、带有形成于其中的孔的聚合物片材和纺织和编织织物的其他合适的薄膜可以被使用。薄膜附连到框架，以产生鞍部的上表面。薄膜可偏转并且有弹性，使得它与用户一致，并且可以散开施加于鞍部表面区域的力。薄膜以这样一种方式安装于框架上，使得即使框架不在薄膜正下方也为用户提供支撑。

图9A，9B和9C分别是支脚18的正交、前视和侧视图。支脚18具有底踏面28，该底踏面具有弯曲的椭圆形和平行于用户的路径的凹槽的踏面图案。踏面图案布置在弹性部分32上，该弹性部分通过立管34附连到支脚的踝部30。当用户将重量施加于拐杖时，弹簧部分32可以屈曲，当最大重量被施加于拐杖时这就增加了与地面的接触面积并且赋予了拐杖更舒服的感觉。当重量被施加时，踝部30也可以屈曲并且可以具有离开实际20度，15度或10度的总运动范围。因此如果拐杖以一定的角度被保持，当重量被施加时支脚可以定向成更好地抓紧地面。部分32和立管34限定开口36，如果需要时该开口可以用于悬挂拐杖。

当然，其他变型是可能的。例如，支脚底踏面28可以具有其他形状和其他踏面图案。底踏面可以具有有角的部分而不是平滑曲面或者可以具有矩形或多边形的形状。底踏面可以侧向以及从前向后弯曲。进一步地，任何踏面图案可以是合适的。例如，诸如在网球鞋的底部发现的那些踏面图案可以是合适的。支脚底部分可以被制造成刚性的而不是弹性的，并且踏面的材料可以由软材料制造或者可以具有缓冲背衬。进一步地，踝部可以被设置成与拐杖成角度而不是直的。优选地这可以是当拐杖正常使用时使支脚竖立的角。踝部角可以调节以用于不同用户，并且踝部可以是刚性的而不是柔性的。也可以预见不带有开口36的实施例。

在图10中显示了另一支脚38的正交视图。支脚38具有成相对小的角从拐杖腿渐细的平滑圆锥。支脚例如可以成5度，8度，12度，15度或其他合适的角渐细。支脚的端部为圆形并且具有微凹表面，当然也可以预见其他踏面图案。支脚优选地附连到腿而没有唇边并且同样地没有唇边延续到它的端部。这样的布置提供不会在门或类似物下卡住的紧凑的支脚。

略微详细地描述了示例性拐杖10。尽管上面描述了一些变型和备选实施例，仍然可以预见其他变型和备选实施例。例如，可以使用可选腿。图11中所示的一个可选腿42包括彼此成一定角联接的直部分。腿42可以如上所述向一侧倾斜并且向前倾斜，以适应用户的形状和手柄的位置。其他实施例可以包含直的和弓形部分或者可以包含不同形状的部分，例如C形部分并且仍然保留上述特征。另外的其他实施例可以向后而不是向前弯曲或倾斜，或者可以包括带有布置在其间的手柄的两个细长元件。因此腿形状的特征并不限于所述的特定实施例。

拐杖的另一实施例包括可以较高或较低地重定位在拐杖腿部分上的可调节手柄。该实施例的一个形式可以仅仅包括两个拐杖部分，这将允许用户调节拐杖的高度和手柄的位置。在另一可选方式中，手柄可以从腿处直着向后延伸而不是如上所述向外延伸。

也可以预见鞍部的另一可选方案。一个可选鞍部44固定到腿而不是可枢转地附连到它。鞍部框架可以是刚性的而不是弹性的。因此例如本发明的一个实施例可以具有这样一种鞍部，该鞍部具有布置在框架中的弹性网，其中鞍部刚性地附连到成角度的腿。

因此可以预见本发明并不限于在前面的描述中所述的那些实施例。然而应当理解的是该公开在许多方面仅仅是示例性的。可以在细节上，特别是在部件的形状、尺寸和布置方面进行变化而不超出本发明的范围。本申请的描述不应当被理解成暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的基本要素。而且，这些权利要求不应当援引35 U.S.C.§112，16，除非在分词之后紧跟着确切词语“用于…的机构”。本发明的范围当然以表达附带权利要求所用的语言限定。

Claims (27)

1.一种帮助用户行走的装置，其包括：

第一拐杖，其具有第一侧向方向，与第一侧向方向相反的第二侧向方向，垂直于第一侧向方向的第三侧向方向和与第三侧向方向相反的第四侧向方向，所述拐杖包括：

细长腿，其具有顶端，顶部分，中间部分，底部分和底端，其中所述细长腿从鞍部延伸到支脚并且具有设置在所述中间部分上的手柄；

其中所述鞍部以细长形状在第一侧向方向和第二侧向方向之间延伸；

其中所述手柄以细长形状在第一侧向方向和第二侧向方向之间延伸；

其中所述细长腿中间部分处于在所述腿与所述支脚之间延伸的轴线的第三侧向方向；

其中所述细长腿中间部分处于在所述细长腿的顶端与所述细长腿的底端之间延伸的轴线的第一侧向方向；并且

其中所述手柄为悬臂的并且具有固定端和自由端。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长腿向第一侧向方向弯曲。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述细长腿向第三侧向方向弯曲。

4.根据权利要求1所述的装置，其中第一侧向方向向前。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述顶部分可相对于所述中间部分调节，由此所述手柄与所述鞍部之间的距离可以变化。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述底部分可相对于所述中间部分调节，由此所述支脚与所述手柄之间的距离可以变化。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述手柄为向上悬臂的，使得当在所述腿的顶端与所述腿的底端之间延伸的轴线为竖直时，所述手柄的自由端高于所述手柄的固定端。

8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括与第一拐杖成镜像的第二拐杖。

9.一种拐杖，其包括：

拐杖，其具有在鞍部与支脚之间延伸的细长腿，并且具有布置在所述细长腿上的手柄；

其中所述鞍部包括限定中心开口的框架元件和固定到所述框架并且覆盖所述中心开口的支撑薄膜，所述支撑薄膜具有上表面和下表面。

10.根据权利要求10所述的拐杖，其中所述支撑薄膜横过所述中心开口张紧。

11.根据权利要求10所述的拐杖，其中所述框架元件具有前曲面和后曲面，并且其中所述支撑元件被构造成遵循所述曲面以提供凸的上表面。

12.根据权利要求11所述的拐杖，其中当未压缩时，所述框架元件具有第一宽度，当受到作用于所述薄膜的上表面的向下力时具有比第一宽度宽的第二宽度。

13.根据权利要求9所述的拐杖，其中所述支撑薄膜响应压力而变形。

14.根据权利要求9所述的拐杖，其中所述框架包括在所述支撑薄膜之下的部分，所述部分远离所述支撑薄膜倾斜以提供平滑过渡。

15.根据权利要求9所述的拐杖，其中所述鞍部可枢转地连接到所述细长腿。

16.根据权利要求9所述的拐杖，其中所述鞍部进一步包括撑杆系统，所述撑杆系统允许所述鞍部响应压力相对于所述细长元件垂直运动。

17.根据权利要求9所述的拐杖，其中所述鞍部以非枢转方式固定到所述细长元件。

18.根据权利要求9所述的拐杖，其中所述支撑薄膜是可透气的，所述鞍部被构造成允许空气通过所述支撑薄膜循环。

19.根据权利要求9所述的拐杖，其中所述支撑薄膜是织网。

20.一种拐杖包括：

拐杖，其具有在鞍部与支脚之间延伸的细长腿并且具有布置在所述细长腿上的手柄；

其中所述支脚具有底表面，所述底表面沿前后方向比沿左右方向延伸更远并且沿前后方向弯曲。

21.根据权利要求20所述的拐杖，其中所述底表面类似于圆柱弯曲。

22.根据权利要求20所述的拐杖，其中所述拐杖支脚的底表面响应压力至少部分变平。

23.根据权利要求20所述的拐杖，其中所述拐杖支脚具有连接部，该连接部允许所述支脚底表面相对于所述腿沿着前后定向的轴线屈曲。

24.根据权利要求23所述的拐杖，其中所述连接部包括硬的弹性材料，并且沿前后方向比沿左右方向长。

25.根据权利要求20所述的拐杖，其中所述支脚限定沿左右方向延伸通过所述支脚的孔。

26.根据权利要求20所述的拐杖，其中所述支脚包括踏面图案。

27.根据权利要求20所述的拐杖，其中所述踏面图案是沿左右方向延伸的一系列平行凹槽。

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