CN103006362A - 站立期控制矫形器膝关节铰链 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械领域，涉及一种康复用的新型站立期控制矫形器膝关节铰链，具体来说是一种可用于脊髓损伤、小儿麻痹症等下肢瘫痪患者进行步行功能训练、代偿步行功能，并能够保持一定生理学步态的矫形器膝关节铰链。

Description

站立期控制矫形器膝关节铰链

技术领域：

本发明属于医疗器械领域，涉及一种康复用的新型站立期控制矫形器膝关节铰链，具体来说是一种可用于脊髓损伤、小儿麻痹症等下肢瘫痪患者进行步行功能训练、代偿步行功能，并能够保持一定生理学步态的矫形器膝关节铰链。

背景技术：

脊髓损伤、小儿麻痹症瘫痪型的患者常常由于下肢关键肌的瘫痪造成步行功能的障碍，目前，恢复脊髓损伤、小儿麻痹症等患者正常步行功能的方法较少，步行功能训练是一个非常有效的方法，动物实验中发现正常生理学的步行训练能够选择性的增加运动神经通路，增加运动池的协调，激活很少量的神经元，利用脊髓中central patterngenerators (CPG)来产生节律性步行。近年来，下肢外骨骼机器人在脊髓损伤、小儿麻痹症患者步行功能训练中的应用越来越广泛，已成功应用于步行功能训练并通过临床试验证实其疗效的有：瑞士的LOKOMAT, 德国的GAIT TRAINER, 美国的Autoambulator和OTTO BOCK的KAFO系列等。瑞士HOCOMA公司的LOKOMAT是最为成功的用于步行功能训练的下肢外骨骼，可使患者在减重情况下进行步行。德国柏林自由大学的HapticWalker可进行上下楼梯和稳定性的训练，德国OTTO BOCK公司研制的Sensor Walk、E-MAG Active和FreeWalk等也都应用于患者的站立和步行。

 国外研制的外骨骼虽然技术先进、功能强大，但其价格昂贵，操作复杂，技术保密、不利于推广，很多患者没有条件进行训练。在实际治疗中，绝大多数截瘫患者以及小儿麻痹症患者不得不配带老式、传统的矫形器进行步行训练，由于传统矫形器主要起固定作用，必须将膝踝关节固定，行走时膝关节始终处于伸直位固定状态，然后依靠患者的腹肌、腰背肌和髂腰肌的力量进行甩胯来带动整条下肢的摆动，这样异常的步态对下肢关键肌肌力的恢复作用较小，对增强神经元可塑性、重建患者的步行功能作用不大，而且还增大患者步行时心肺负荷。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种康复用的新型站立期控制矫形器膝关节铰链。

本发明所述的站立期控制矫形器膝关节铰链（以下简称膝关节铰链），包括以下部件：

下铰链体1，卡爪2，齿铰链体3，固定轴4，锁轴6，锁销8，拉杆9，弹簧10。

膝关节铰链中，各个零部件的连接关系如下：

齿铰链体3穿过固定轴4装在膝关节下铰链体1上，齿铰链体3下方设有卡爪2，卡爪2连接拉杆9，弹簧10向上顶着拉杆9，卡爪2的中间部位设有一个带有锁轴6的偏心锁销8。

上述各个部件的功能和作用分别为：

卡爪2：卡住齿铰链体2，从而锁住膝关节铰链。

齿铰链体3：是整个膝关节铰链的组成部分，齿铰链体上的棘齿同卡爪2咬合，锁住膝关节铰链。

固定轴4：连接下铰链体1与齿铰链3体，齿铰链体3以固定轴为轴心转动。

锁轴6：带动锁销8转动。

锁销8：锁销的不同位置可以使卡爪2处在三种不同的模式，全锁模式、无锁模式以及膝踝联动解锁模式。

拉杆9：在膝踝联动解锁模式时，该侧腿处于站立后期时，矫形器踝关节背屈，拉线16带动拉杆9向下移动，从而拉动卡爪2向下移动，膝铰链解锁，此时矫形器膝关节可以弯曲，便于患者穿戴矫形器侧腿迈步。

弹簧10：在膝踝联动解锁模式时，该侧腿处于站立初期时，矫形器踝关节跖屈，拉线16松动，弹簧10带动拉杆9向上移动，从而带动卡爪2向上移动，卡爪2同齿铰链体3的棘齿咬合，锁定膝关节铰链，保证了站立期的稳定性。

具体的，本发明的膝关节铰链，包括以下部件：下铰链体1，卡爪2，齿铰链体3，固定轴4，铆钉销5，锁轴6，拉杆轴7，锁销8，拉杆9，弹簧10，挡圈11；膝关节铰链中，各个零部件的连接关系如下：齿铰链体3穿过固定轴4装在膝关节下铰链体1上，齿铰链体3下方设有卡爪2，拉杆9的一端穿过拉杆轴7安装在卡爪2上，拉杆9的另一端连接拉线16，卡爪2的中间部位设有一个带有锁轴6的偏心锁销8，通过转动锁销8可以使卡爪2实现三种不同的功能，即全锁、无锁和膝踝联动解锁功能。

本发明通过转动锁销，可以使卡爪处于三种不同的模式：

①全锁模式，卡爪锁住齿铰链体，处于完全锁定状态，拉动拉线不能使之解锁，此时膝关节不能弯曲。

②无锁模式，卡爪完全脱离齿铰链体，完全没有锁定，拉杆不起作用，此时关节铰链处于完全自由屈曲伸展状态，膝关节可以自由弯曲。

③膝踝联动解锁模式，矫形器侧足踝部位背屈时，拉线通过拉杆带动卡爪下移，膝关节铰链解锁，膝关节铰链屈曲，在完成迈步后，膝关节伸直，拉线随即解除向下对拉杆的力量，在弹簧的作用下，卡爪锁住齿铰链体，保证膝关节站立期的稳定性。

本发明的目的在于给相关的患者提供一种具有膝踝联动功能的下肢矫形器。

上述的矫形器，由以下部件组成：站立期控制矫形器膝关节铰链12，小腿支条13，踝关节铰链14，足底板15，拉线16，小腿箍17，大腿箍18，大腿支条19；

所述各个部件的连接关系如下：大腿支条19和小腿支条13分别固定安装在大腿箍18和小腿箍17上，通过膝关节铰链12连接在一起，小腿支条13的下端连接踝关节14，踝关节下端连接足底板15，足底板15的足跟部设有拉线16，拉线16的顶端连接膝关节铰链12的拉杆9。

上述各个部件的功能和作用分别为：

膝关节铰链12：将大腿箍18，下腿箍17通过大腿支条19以及小腿支条13连接成为一个整体；

小腿支条13：连接膝关节铰链12，踝关节铰链14以及小腿箍17；

踝关节铰链14：将足底板15以及上面的部分通过小腿支条13连接成为一个整体；

足底板15：患者身体负重，拉线16连接固定在足底板上；

拉线16：在膝踝联动解锁模式时，矫形器踝关节背屈，拉线16拉动拉杆，膝铰链12解锁，此时矫形器膝关节可以弯曲，便于患者迈步；

小腿箍17：固定肢体小腿部分，将两侧的小腿支条13连接在一起；

大腿箍18：固定肢体大腿部分，将两侧的大腿支条19连接在一起；

大腿支条19：连接膝关节铰链12以及大腿箍19。

本发明所述膝关节铰链的工作基本原理如下：（1）该铰链在使用时通过拉线与矫形器的足部连接，膝踝联动，通过踝足部的背屈运动带动膝关节铰链解锁，使膝关节屈曲；（2）患者行走时，在站立初期以及站立中期，由于弹簧的作用，卡爪锁住齿铰链体，膝关节铰链处于锁定状态，保证了该侧下肢承重稳定性；（3）对侧腿往前迈步，穿戴矫形器侧腿处于站立相后期，踝关节背屈，拉线带动拉杆以及卡爪向下移动，解锁，膝关节屈曲，可以向前迈步；（4）卡爪中间有一个带有偏心轴的锁销，转动此锁销，可以使卡爪处于三种不同的模式：①全锁模式，卡爪锁住齿铰链体，处于完全锁定状态，拉动拉线不能使之解锁，此时关节铰链功能等同于带锁的膝关节铰链，②无锁模式，卡爪完全脱离齿铰链体，完全没有锁定，拉杆不起作用，此时关节铰链处于完全自由屈曲伸展状态，功能等同于自由活动的膝关节铰链，③膝踝联动解锁模式，矫形器侧足踝部位背屈时，拉杆对卡爪起作用，向下拉动拉杆，拉杆带动卡爪下移，膝关节铰链解锁，膝关节铰链屈曲，便于迈步，解除向下对拉杆的力量，在弹簧的作用下，卡爪锁住齿铰链体，保证膝关节站立期的稳定性；（5）一个铰链体有多个棘齿，可以使膝关节铰链在多个角度锁住，保证了下肢瘫痪患者行走的安全性。

本发明目的在于使用本发明膝关节铰链矫形器的用途。

本发明的下肢矫形器作为脊髓损伤患者、小儿麻痹症患者进行步行功能治疗、训练以及代偿方面的应用。

本发明的下肢矫形器主要适用于胸腰段脊髓损伤、小儿麻痹症等需要佩戴矫形器进行步行的患者。

本发明优点在于

1.患者佩戴传统的下肢矫形器进行步行时，须将膝踝关节固定，行走时膝关节始终处于伸直位固定状态，无法完成屈膝，本装置可以通过膝踝联动装置，使患者在步行时可进行生理学的步态，改善步态，更加自然，省力。

2.本装置需要依靠患者通过身体重心的转移使踝关节背屈来完成解锁，需要患者控制下肢各关节的摆动幅度来完成步行，增加了患者步行时的主动参与性。

3.通过膝踝联动装置，患者步行时不需要摆动整个完全固定的下肢，步行时相对省力。

4.本装置有多角度自锁功能，保证患者步行时的安全性。

5.本装置有三种模式：全锁模式、膝踝联动解锁模式、无锁模式，适合于下肢残存功能不同的患者以及患者下肢功能的不同恢复阶段。

附图说明：

附图1为本发明膝关节铰链的结构图。

图1中：1、下铰链体；2、卡爪；3、齿铰链体；4、固定轴；5、铆钉销；6、锁轴；7、拉杆轴；8、锁销；9、拉杆；10、弹簧；11、挡圈

附图2为本发明膝关节铰链具体应用于矫形器的示意图。

图2中：12、膝关节铰链；13、小腿支条；14、踝关节铰链；15、踏板；16、拉线；17、小腿箍；18、大腿箍；19、大腿支条；

具体实施方式：

通过以下具体实施例对本发明作进一步的说明，但不作为限制。

实施例1、膝关节铰链

本发明所述的膝关节铰链，包括以下部件：

下铰链体1，卡爪2，齿铰链体3，固定轴4，铆钉销5，锁轴6，拉杆轴7，锁销8，拉杆9，弹簧10，挡圈11。

膝关节铰链中，各个零部件的连接关系如下：

齿铰链体3穿过固定轴4装在膝关节铰链上，齿铰链体3下方设有卡爪2，拉杆9的一端穿过拉杆轴7安装在卡爪2上，拉杆9的另一端连接拉线16，卡爪2的中间部位设有一个带有锁轴6的锁销8，通过转动锁销8可以使卡爪2实现三种不同的功能，即全锁、无锁和膝踝联动解锁。

其中，拉杆9的下方设有弹簧10和挡圈11。

实施例2、本发明膝关节铰链的矫形器

本发明所述的矫形器，包括以下部件：膝关节铰链12，小腿支条13，踝关节铰链14，踏板15，拉线16，小腿箍17，大腿箍18和大腿支条19；

所述各个部件的连接关系如下：大腿支条19和小腿支条13分别固定安装在大腿箍18和小腿箍17上，大腿支条19和小腿支条13通过膝关节铰链12连接在一起，小腿支条13的下端连接踏板15，踏板15的足跟部设有1根拉线16，拉线16的顶端连接膝关节铰链12上的拉杆9，小腿支条13上装有踝关节铰链14。

实施例3、本发明矫形器的使用方法

现结合图1和图2说明本发明使用方法：

膝踝联动解锁模式（转动锁销8，调整为膝踝联动解锁模式）

1、通过矫形器侧下肢摆动距离调整拉线松紧程度以控制膝关节解锁角度；

2、患者穿戴好下肢矫形器；

3、患者迈出对侧腿（不佩戴矫形器的腿）后，在矫形器侧下肢支撑期时，重心逐渐移向矫形器侧腿（佩戴矫形器的腿）；

4、通过重心在矫形器侧向前的转移，当重心转移到该侧脚掌前部时，踝关节背屈，触发膝踝联动拉线，拉线带动拉杆使卡爪下移，膝关节铰链解锁；

5、矫形器侧下肢离地，向前迈步，膝关节屈曲；

6、矫形器侧脚跟着地，膝关节自锁，进入站立期；

7、重复之前动作，连续行走。

Claims (8)

1.一种站立期控制矫形器膝关节铰链，包括以下部件：卡爪2，齿铰链体3，固定轴4，锁轴6，锁销8，拉杆9；所述各个零部件的连接关系如下：齿铰链体3穿过固定轴4装在膝关节下铰链体1上，齿铰链体3下方设有卡爪2，卡爪2连接拉杆9，弹簧10向上顶着拉杆9，卡爪2的中间部位设有一个带有锁轴6的偏心锁销8。

2.根据根据权利要求1所述的膝关节铰链，其特征在于，各个部件的功能和作用分别为：

卡爪2：卡住齿铰链体3，从而锁住膝关节铰链；

齿铰链体3：是整个膝关节铰链的组成部分，齿铰链体上的棘齿同卡爪2咬合，锁住膝关节铰链；

固定轴4：连接下铰链体1与齿铰链3体，齿铰链体3以固定轴为轴心转动；

锁轴6：带动锁销8转动；

锁销8：锁销的不同位置可以使卡爪2处在三种不同的模式，全锁模式、无锁模式以及膝踝联动解锁模式；

拉杆9：在膝踝联动解锁模式时，该侧腿处于站立后期时，矫形器踝关节背屈，拉线16带动拉杆9向下移动，从而拉动卡爪2向下移动，膝铰链解锁，此时矫形器膝关节可以弯曲，便于患者穿戴矫形器侧腿迈步。

3.根据权利要求1所述的膝关节铰链，其特征在于，包括以下部件：下铰链体1，卡爪2，齿铰链体3，固定轴4，铆钉销5，锁轴6，拉杆轴7，锁销8，拉杆9，弹簧10，挡圈11；膝关节铰链中，各个零部件的连接关系如下：齿铰链体3穿过固定轴4装在膝关节下铰链体1上，齿铰链体3下方设有卡爪2，拉杆9的一端穿过拉杆轴7安装在卡爪2上，拉杆9的另一端连接拉线16，卡爪2的中间部位设有一个带有锁轴6的偏心锁销8，通过转动锁销8可以使卡爪2实现三种不同的功能，即全锁、无锁和膝踝联动解锁功能。

4.根据权利要求1所述的膝关节铰链，其特征在于，通过转动偏心锁销，可以使卡爪处于三种不同的模式：

（1）全锁模式，卡爪锁住齿铰链体，处于完全锁定状态，拉动拉线不能使之 解锁，此时膝关节不能弯曲；

（2）无锁模式，卡爪完全脱离齿铰链体，完全没有锁定，拉杆不起作用，此时关节铰链处于完全自由屈曲伸展状态，膝关节可以自由弯曲；

（3）膝踝联动解锁模式，矫形器侧足踝部位背屈时，拉线通过拉杆带动卡爪下移，膝关节铰链解锁，膝关节铰链屈曲，在完成迈步后，膝关节伸直，拉线随即解除向下对拉杆的力量，在弹簧的作用下，卡爪锁住齿铰链体，保证膝关节站立期的稳定性。

5.一种下肢矫形器，包括以下部件：膝关节铰链12，小腿支条13，踝关节铰链14，踏板15，拉线16，小腿箍17，大腿箍18，大腿支条19；所述各个部件的连接关系如下：大腿支条19和小腿支条13分别固定安装在大腿箍18和小腿箍17上，通过膝关节铰链12连接在一起，小腿支条13的下端连接踝关节14，踝关节下端连接足底板15，足底板15的足跟部设有拉线16，拉线16的顶端连接膝关节铰链12的拉杆9。

6.根据权利要求5所述的矫形器，其特征在于，包括以下部件：膝关节铰链12，小腿支条13，踝关节铰链14，踏板15，拉线16，小腿箍17，大腿箍18和大腿支条19；所述各个部件的连接关系如下：大腿支条19和小腿支条13分别固定安装在大腿箍18和小腿箍17上，通过膝关节铰链12连接在一起，小腿支条13的下端连接踝关节14，踝关节下端连接足底板15，足底板15的足跟部设有拉线16，拉线16的顶端连接膝关节铰链12的拉杆9。

7.权利要求5所述的矫形器作为脊髓损伤患者、小儿麻痹症患者进行步行功能治疗和训练方面的应用。

8.权利要求5所述的矫形器的使用方法，其特征在于，步骤如下：

1）通过矫形器侧下肢摆动距离调整拉线松紧程度以控制膝关节解锁角度；

2）患者穿戴好下肢矫形器；

3）患者迈出对侧腿后，在矫形器侧下肢支撑期时，重心逐渐移向矫形器侧腿；

4）通过重心在矫形器侧向前的转移，当重心转移到该侧脚掌前部时，踝关节背屈，触发膝踝联动拉线，拉线带动拉杆使卡爪下移，膝关节铰链解锁； 

5）矫形器侧下肢离地，向前迈步，膝关节屈曲；

6）矫形器侧脚跟着地，膝关节自锁，进入站立期。 

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