CN104684430B - 能量返回系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三层能量返回系统。三层能量返回系统包括基底层、矫正器和压板，压板直接或间接地连接基底层和矫正器或两者。包括滑动部分的杆能够移动地被基底层容纳。张紧元件在其连接点连接到矫正器。

Description

能量返回系统

技术领域

本发明一般涉及矫正器，更具体地，涉及构造为吸收能量并且之后将能量返回给个体穿戴者足部的双层矫正器和三层矫正器。

背景技术

行走和奔跑可以被定义为涉及交替地使用两条腿提供支撑和推动两者并且至少一只脚一直与地面接触的运动方法。尽管术语步态和行走经常互换使用，但是词语步态是指行走的方式或风格，而非实际行走过程。步态周期是完全相同重复行走事件之间的时间间隔。

界定的周期可以在任何时刻开始，但是通常在一只脚接触地面时开始并且在该只脚再次接触地面时结束。如果周期是在右脚接触地面时开始的，则周期在右脚再次接触地面时结束。因此，每个周期在站立阶段初次接触时开始、经过摆动阶段直到肢体下次初次接触时周期结束。一个步态周期中，站立阶段占约60％，摆动阶段占约40％。

与人类肌肉骨骼系统进化来维持的力相比，现代人类环境中的硬表面已经改变人类肌肉骨骼系统在步态周期中遇到的力。来自这种表面的冲击能量通过骨致密组织以及通过软脂肪组织进入人体。该冲击能量经常引起物理损伤，导致伤害，尤其是对足部的伤害。有时，这种类型的物理伤害可以通过矫正插入件治疗。

功能矫正插入件可以放置在鞋的顶部或鞋垫的合适位置以在站立、行走、奔跑期间矫正足对齐以及左右运动，以影响人类足部骨骼的方位并且影响足运动或足的各部分的运动的方向和力。由此，矫正器不仅减小足内的疼痛，还减小人体其他部位(例如，膝盖、臀和下背部)的疼痛。矫正器还可以增加不稳定关节中的稳定性并且防止变形足部产生额外问题。然而，传统装置并非设计为动态的。传统矫正装置通常包括被填充的刚性柱，因此不能在步态周期期间完成对足部的动态调节。例如，不能在步态周期期间利用传统装置动态完成校正，例如使足尖再出去一点、使足尖再往里一点、提升足跟、提升跖骨球等等。

足伤害的其他原因涉及潜在病理疾病状态，例如，糖尿病。糖尿病是影响美国高达6％人口的慢性疾病，并且与微血管的进行性疾病相关。糖尿病的复杂性包括不仅包括心脏病、中风、高血压、糖尿病视网膜病变，还包括具体为糖尿病神经病变足疾病。

糖尿病神经病变足疾病通常导致溃疡的形成，溃疡通常由皮肤真皮和皮下脂肪之间的屏障破坏而引起，在移动期间皮下脂肪缓冲足部。这种破裂可能导致真皮上压力增加。尽管有旨在防止糖尿病患者中形成平面溃疡的装置和方法，但是市场上没有利用动态卸载在溃疡形成后治疗溃疡的矫正装置。

足伤害的其他类型包括断裂、压疮、手术部位和过度使用伤害。病理机械(patho-mechanical)足机能障碍包括内八字(supination)和内转(pronation)病变。

因此，所需要的是可以在补救上用于校正由对足的物理和其他伤害引起的变形的矫正系统。还需要在治疗上用于解决潜在病理和病理机械足机能障碍的动态矫正系统，以便在步态周期期间准确并且精确定位足以促进合适的功能和对齐并且减小多余的力。

发明内容

通过根据本发明的矫正系统解决上述问题。在本发明的一方面，该系统广泛地包括基底层、压板、矫正器和杆，杆可操作连接基底层经过压板的孔。上述元件作为系统一起工作以在行走、奔跑等等中的能量并且在合适的时间和位置将该能量返回给足部。矫正器可以包括分段的矫正器或不分段的矫正器。杆可以包括固定在矫正器经过压板的孔的滑动部分和销或张紧元件。根据本发明的矫正器能量系统控制从步态周期产生的能量以使矫正器层在特定位置或特定角度变形，使足部内八字或内旋。该系统还可以用于解决各种骨科补救或治疗问题。

还公开了解决患者中内八字或内旋的问题双层矫正器。

还公开了适于美观地包含于女性鞋的三层矫正器鞋跟(air-heel)，促进合适的功能与对齐并且减轻多余力。

还公开了包括单支杆的矫正器，单支杆中间或侧面移动以校正内八字或内旋。

1.一种能量返回系统，包括：

基底层；

矫正器；

压板，所述压板能够操作地直接或间接连接到所述基底层、所述矫正器或两者；

杆，所述杆包括与所述基底层可动接触的滑动部分；和

张紧元件，所述张紧元件具有连接到所述杆的第一端和连接到所述矫正器的第二端。

2.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述杆还包括倾斜连接部分和连接部件，所述倾斜连接部分能够操作地连接到所述滑动部分。

3.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板包括穿过所述压板的用于容纳所述张紧元件的孔。

4.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器由弹性材料制成，以允许在步态周期期间所述矫正器的动态变形。

5.根据权利要求4所述的能量返回系统，其中，所述弹性材料从聚烯烃、聚丙烯、开孔和闭孔泡沫、石墨和上述材料的组合中选择。

6.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件从销、棒、缆线、导线、细丝和上述元件组合中选择。

7.根据权利要求1所述的能量返回系统，还包括用于将所述压板连接到所述矫正器的鞋跟杯。

8.根据权利要求7所述的能量返回系统，还包括用于将所述压板连接到所述矫正器的销。

9.根据权利要求7所述的能量返回系统，其中，通过粘结或化学键合将所述鞋跟杯连接到所述矫正器和所述压板。

10.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板在其前部与所述矫正器连接。

11.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述基底层被构造成吸收能量并且在脚跟着地处提供减震以及释放能量。

12.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板包括刚性或半刚性材料。

13.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述杆还包括支轴，所述支轴能够操作与所述压板和末端部分接触。

14.根据权利要求13所述的能量返回系统，还包括缆线，所述缆线具有第一端和第二端，所述第一端能够操作地连接到所述矫正器，并且所述第二端能够操作地连接到所述末端部分。

15.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板能够操作地在其前端与所述基底层连接。

16.根据权利要求15所述的能量返回系统，还包括角板，所述角板被构造成能够操作地将所述压板连接到所述基底层。

17.一种能量返回系统，包括：

基底层；

矫正器；

压板，所述压板能够操作地直接或间接连接到所述基底层、所述矫正器或两者；

杆，所述杆包括与所述基底层可动接触的滑动部分；

带，所述带构造成围绕患者的趾骨；和

张紧元件，所述张紧元件具有连接到所述杆的第一端和连接到所述带的第二端。

18.根据权利要求17所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件包括缆线。

19.根据权利要求17所述的能量返回系统，其中，所述压板能够操作地在跖骨球下方的点处连接到所述基底层。

20.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件在沟前方连接到所述矫正器。

21.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述基底层和所述压板在跖骨球下方连接。

22.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件的所述第二端能够操作地在足底下方连接到所述矫正器。

23.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板在其远端处被固定连接到矫正器，其中，所述矫正器的近端不被连接。

24.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述基底层在其近端处固定连接到所述压板。

25.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，通过桥将所述基底层固定连接到所述压板。

26.根据权利要求25所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件能够操作地在足弓下方连接到所述矫正器。

27.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器在其侧面包括一段或多段，并且所述张紧元件被中间连接到所述距骨下关节通道并且能够操作地在第一鳍部下方远端地连接到所述矫正器。

28.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器在其侧面包括一段或多段，并且所述张紧元件朝着足部第五鳍部被侧面连接到所述距骨下关节通道。

29.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器包括一段或多段，并且所述张紧元件连接到任何所述段。

附图说明

为了更好理解本发明并且示出如何实施本发明，现在通过例如对附图编号，其中：

图1是根据本发明的矫正能量返回系统的侧视图，用双点划虚线表示足部；

图2是根据本发明的矫正能量返回系统的视图，其中对象已经开始步态周期；

图3是根据本发明的矫正能量返回系统的视图，其中足部已经进入步态周期以与地面初次接触或脚跟着地；

图4是根据本发明的矫正能量返回系统的视图，在站立中期从初次接触或脚跟着地反弹；

图5是根据本发明的矫正能量返回系统的视图，示出箭头朝脚趾离开移动的站立末期或摆动前期阶段；

图6是是根据本发明的三层矫正器的视图，示出用于张紧元件的各种连接点及其效果；

图7是步态周期开始的本发明第一替换实施例的侧视图；

图8是脚跟着地的本发明第一替换实施例的侧视图；

图9是从脚跟着地弹回并且朝站立中期移动的侧视图；

图10是处于足部朝脚趾离开移动的站立末期或摆动前期阶段的本发明第一替换实施例的侧视图；

图11是开始与地面初次接触的本发明第二替换实施例的侧视图；

图12是完全与地面初次接触的本发明第二替换实施例的侧视图；

图13是处于箭头显示足部朝站立末期前进的站立中期的本发明第二替换实施例的视图；

图14是摆动前期附近本发明第二替换实施例的视图；

图15是本发明第三替换实施例的侧视图，示出在卸载位置的马蹄形足患者；

图16删除；

图17是在朝向加载位置的本发明第三替换实施例的视图；

图18是在脚趾冲击处的本发明第三替换实施例的视图；

图19是在脚趾冲击完成处的本发明第三替换实施例的视图；

图20是本发明第四替换实施例的侧视图，示出在静态卸载位置的足部；

图21是在静态卸载位置的本发明第五替换实施例的侧视图；

图21A是取自图21的区域21A的放大细节；

图22是在静态位置的本发明第六替换实施例的侧视图，示出选择元件的第二位置；

图23是本发明第七替换实施例的侧视图，示出选择元件的第二位置；

图24是根据本发明的矫正器示例性实施例的俯视图；

图25是沿示出第二位置的图24的线25-25所取的侧视图；

图26是示出第二位置的主视图；

图27是图24中对象第一变化的俯视图，其中矫正器被横向分段；

图28是图24中受试者第一变化的主视图，示出第二位置和校正的角度；

图29是图24中对象第二变化的俯视图，其中矫正器被居中分段；

图30是图24中对象第二变化的主视图，示出第二位置和校正的角度；

图31是根据本发明的矫正器的示例性实施例所有鳍部(ray)被分段的俯视图；

图32是根据本发明的矫正器的示例性实施例所有鳍部被分段的侧视图，类似于示出第二位置的图25；

图33是示出第二位置的根据本发明的矫正器的示例性实施例所有鳍部被分段的主视图；

图34是根据本发明实施例的双层矫正器的侧视图，为了清楚省略一些部分；

图35是沿图34双层矫正器的线35-35所取的后视图，示出需要校正的转动足部下降进入双层矫正器；

图36是沿图34双层矫正器线的线35-35所取的后视图，示出转动足部的治疗校正；

图37示出内八字足部进入根据图34发明的双层矫正器，并且示出校正；

图38是根据本发明的第一替换双层矫正器实施例的侧视图，为了清楚省略一些部分；

图38A是取自图38的双层矫正器的区域38A的放大不完整图片细节；

图39是图38的矫正器沿线39-39的后视图，示出需要校正的转动足部下降进入矫正器；

图40是图38的矫正器沿线39-39的后视图，示出使用根据本发明的图39的双层矫正器治疗校正；

图41是类似于图39和图40的后视图，示出使用根据本发明图38的双层矫正器校正转动足部；

图42是类似于图38的双层矫正器的第二替换实施例的后视图，包括两个拱形通道，示出转动足部下降进入矫正器；

图43是类似于42的视图，示出转动足部的校正；

图44类似于图42和43的实施例，其中示出内八字足部下降并且已经通过根据本发明图42双层矫正器被校正；

图45是根据本发明双层矫正器的第三替换实施例的侧视图，为了清楚省略一些部分；

图46是根据本发明双层矫正器的第三替换实施例的后视图；

图47是根据本发明双层矫正器的第三替换实施例的主视图；

图48是根据本发明双层矫正器的第三替换实施例的仰视图；

图49是根据本发明图45-48双层矫正器的第一替换实施例的仰视图；

图50是根据本发明图45-48双层矫正器的第二替换实施例的仰视图；

图51是根据本发明图45-48双层矫正器的第三替换实施例的仰视图；

图52是根据本发明图45-48双层矫正器的第四替换实施例的仰视图；

图53是根据本发明矫正器替换实施例的俯视图，示出单支杆；

图54是内八字足部的后视图，示出单支杆展开；

图55是根据本发明的双层矫正器的替换实施例；

图56是图55的实施例的部分的不完整测试详细视图。

具体实施方式

现在参照图1-6，描述根据本发明的矫正器能量返回系统的第一实施例。图1示出穿着根据本发明能量返回系统10的处于静止状态的足部(双点划线)。能量返回系统10示为卸载或无负载位置，基底层12静止在表面(例如地面)上。能量返回系统10广泛地包括基底层12、杆14、压板16和矫正器18。基底12可以是任何长度，只要该长度一般从足底延伸到脚趾区域。基底12可以包括用于鞋底的任何材料，包括但不限制于，橡胶、塑料、聚合物、聚氨酯等等。杆14包括滑动部分22、倾斜中心部分24和倾斜连接部分26。杆14由有弹性的材料制成以允许该杆在步态周期期间动态变形。可以用于杆14的合适材料包括塑料、聚合物和有弹性的金属。矫正器18也由有弹性的材料制成，以允许该矫正器在步态周期期间动态变形。可以用来构造矫正器18的合适材料包括聚烯烃；聚丙烯；开孔和闭孔泡沫和石墨。压板16期望地由本领域技术人员公知的刚性或半刚性材料(例如，塑料)制成。

张紧元件28可操作地在倾斜连接部分26将杆14连接到矫正器18。张紧元件28描述为销，然而本领域技术人员将领会到棒、缆线、导线、细丝等等可以替换销28。压板16可以基本是刚性的并且通过连接元件30经鞋跟杯20可操作地连接到矫正器18。连接元件30可以包括销、棒、导线、细丝等等。本领域技术人员将领会可以除去连接元件30，压板16可以通过压板16和鞋跟杯20之间以及鞋跟杯20和矫正器18之间的粘结方式或化学键接而间接连接到矫正器18。

现在描述根据本发明的能量返回系统的操作。现在参照图2-5，描述步态周期和能量返回系统的操作。因此，对步态周期的理解有助于理解根据本发明的能量返回系统的操作。

步态周期在一只脚接触地面时开始，并且在该脚再次接触地面时结束。因此，每个周期在站立阶段初次接触时开始、经过摆动阶段直到肢体下次初次接触时周期结束。步态周期有两个阶段。站立阶段是当第一只脚接触地面时的周期部分并且开始于初次接触或脚跟着地和结束于脚趾离地。摆动阶段在相反情况下发生，第二只脚在空中并且开始于脚趾离地和结束于第二只脚跟着地。

现在参照图2，加载响应开始于初次接触，在该瞬间第一只脚接触地面。在正常步态模式中，第一只脚的脚跟首先接触地面(除非患者具有如图56中的替换实施例描述的马蹄形足)。脚跟向下的力(DF)引起基底层12朝着脚跟内八字向上变形，如箭头U所指。由于倾斜连接部分朝着倾斜中心部分14远侧RB旋转引起张紧元件28上形成张力，所以杆14的倾斜中心部分24开始朝着滑动部分22向下37挤压。因为倾斜连接部分26通过张紧元件28可操作地连接矫正器18，所以张紧元件的张紧引起矫正器向下变形。这些运动共同引起根据本发明的能量返回系统加载。

现在参照图3，脚跟向下的力继续引起基底12朝着压板16向上U变形。具体地，由于连接部分26远侧RB转动使张紧元件18具有张力，所以杆14的倾斜中心部分24变形而更靠近滑动部分22。张紧元件18使矫正器继续向下OD移动。由此可见，足弓比图2所示的更向下挤压，并且因此更多能量被储存在矫正器层18。

加载响应结束于相对侧的脚趾离地，相反情况时第二只脚离开地面(未显示)。如图4所示，站立中期始于相对侧脚趾离地并且结束于在重力中心直接超过参照足部时。该阶段以及站立末期早些时候是步态周期中人体重力中心真正位于支撑基底的仅有时间段。站立末期开始于重心超过支撑足部的时候，并结束于相对侧的足部接触地面的时候。在站立末期，脚跟从地面抬起。

现在参照图4，足部示为开始向前旋转使时的站立中期，存储在矫正器18中的能量和基底12先前的变形相结合开始对足部沿足弓的反弹效应。当倾斜连接元件26向前F转动从而开始将张紧元件28的张力释放到矫正器18，滑动部分22从基底12部分释放。

摆动前期开始于相对侧的初次接触并且结束于脚趾离地，大约为步态周期的约60％。因此，摆动前期对应于步态周期的双腿支撑的第二阶段。初次摆动开始于脚趾离地并且接续摆动直到发生最大膝盖弯曲(60度)。

现在参照图5，第一只脚示为在朝着脚趾离地移动的站立末期。在脚趾离地过程中，足部继续向前转动FR，并且储存在矫正器18中的能量和基底12相结合完成能量沿足弓反弹到足部。向下张力从张紧元件28和矫正器18卸载。然而，由于矫正器18中存储的能量，矫正器向上UP挤压足弓，引起足弓上升直到足弓达到图1中的位置。

再次参照图2-5，脚跟着地和身体冲击地面时减速使基底12变形，使背部向上弯曲，之后这将导致杆14撬起压板16并且张紧张紧元件28，接着由于矫正器18和张紧元件28相连，所以张紧张紧元件28使矫正器18变形。矫正器18可以被连接在后方(如图2-5所示)以允许张紧元件28朝着后方的固定点34向后动态拉动矫正器18前部。

可替换地，矫正器18可以可操作地在前方固定点(如图22中最佳显示)连接压板16。如果矫正器18与压板16在前方的点固定，则当足底向上弯曲时来自足底前方的弯曲的杠杆作用将反过来使张紧元件28发挥杠杆作用并且向前拉动矫正器18的脚跟部分，导致基底12存储能量。

因此，基底12的约束不受控制；而是动态的，这是因为存储的能量易于分配。基底层12不仅仅使杆弯曲。基底层12还吸收能量并且在脚跟着地时提供减震。存储的能量具有不稳定的趋势。因此，根据本发明的能量返回系统控制能量使矫正器18以能治疗特定足部病变的方式变形。此外，通过前后调整杆的位置以及转变其方向和/或加长矫正器以实施特定功能，能量返回系统能够在步态周期后期释放能量。

例如，如果有人期望卸载过量压力区域，例如糖尿病溃疡或骨折不愈合(人行走时不能对这些区域加载否则将引起骨折移动)，则矫正器可以在前部分分段(如图31所述替换实施例中最佳显示的)。因此，可以操纵张紧元件以使矫正器在特定位置/段或特定角度变形。可替换地，可以抬高足弓使足部内八字。可替换地，如果有侧连接点，则可以通过使矫正器侧边绷紧而使足部内八字，从而即便人行走也能够动态产生内八字或内旋力矩或力。

进一步，如果张紧元件28与矫正器18的连接点基本在足弓的中间，则张紧元件28将向下驱动矫正器18并且使矫正器18变平。可替换地，如果张紧元件28与矫正器18的连接点朝着矫正器18的前方，则张紧元件28将向后拉矫正器18并且抬高足弓。理解上述内容的关键在于跖骨球被向下拉到更接近接触压板的位置，即，支撑平面，使足弓而不是跖骨球在站立中期期间承受体重压力(如图13最佳显示)。

再次参照图3，图3示出能量返回系统的进一步压缩。因此，看到足弓被进一步向下压缩(与图2相比)，因此矫正器18中存储更多能量。如果前足中存在病变(例如，溃疡或应力骨折或跖骨不愈合)，则当矫正器18被再次允许抬高时就在跖骨球后面形成向上力矩或力，向上力矩或力将在人朝着前足加载移动时(在这种情况下跖骨球保持很大压力)抬起并且卸载跖骨球。在跖骨球后面形成的抬起将卸载或不承重。图1-5示出基本能量返回系统。描述了可操作地连接在矫正器前方的杆和可操作地与矫正器后面部分连接的杆。当杆变形时，矫正器层也变形。如何变形(即，在哪个方向以及在什么角度)主要依靠杆14连接点部分，现在详细讨论。

现在参照图6，图6描述张紧元件28上的各个连接点以及由此导致的动作。如果张紧元件28与矫正器18的连接点改变，这种改变将引起矫正器18以不同方式弯曲以影响足部。利用张紧元件28后方连接至矫正器，在胫后功能障碍可能使患者无法忍受矫正器情况下，降低矫正器18的弧形从而减小足部和矫正器之间的地面反作用力。冲击处动态降低地面反作用力可以允许更大的患者能忍受的生物机械控制。如果张紧元件14和矫正器18的连接点在矫正器18的前方，则矫正器弧形被提高，如图13最佳显示。

在人体解剖中，距骨下关节在距骨和跟骨交汇点。距骨下关节允许足部在步态周期期间的足内翻和足外翻。因此，依靠足部疾病需要什么治疗，张紧元件的连接点将影响能量返回系统的功能。如果张紧元件的连接点位于朝着第五鳍部距骨下关节通道的侧面或前足的侧面，则具有以下效果：抬起矫正器侧弧形以旋转足部或使足尖向内并且使距骨下关节外转。张紧元件中间与距骨下关节通道连接(例如在第一远鳍部下面)，将具有以下效果：抬起矫正器的中间面并且使足部内八字和使脚尖向侧面，这将使距骨下关节内转。张紧元件和矫正器弧形部分连接将使矫正器弧形高度降低至更平坦。这将允许当杆在背面不承重时反冲弹簧反弹。将矫正器层向下牵引至压板并且在杆在背面不承重时允许矫正器层向上反弹，如果矫正器延长，这将形成跖骨头近端或跖骨头下面的提升。

类似地，可以改变矫正器长度以影响足解剖的变化。传统矫正器在跖骨球后面终止以允许跖骨球的弯曲。利用本发明的三层能量返回系统，如果在该区域期望不承重，则可以延长矫正器以定位在跖骨球下面。而且，如果矫正器定位在跖骨头下面并且支撑跖骨头重量，则可以形成跖骨球下面向上的推力从而增加竖直能量(例如，在跳跃中)。进一步，矫正器还可在溃疡区域开窗口以便防止对溃疡加载。

本领域技术人员将领会，在步态期间，基底层12的柔性和底部凸出的形状将在跖趾关节背屈和跖屈的同时允许正常步态。正如指出的，基底层12的弯曲提供弯曲能量的同时提供减震。

因此，本领域技术人员将领会，依靠治疗疾病的类型可以改变张紧元件与矫正器和压板的连接点，并且还可以改变矫正器的长度和位置以影响足解剖中的变化，上述方面使矫正器作为叶片弹簧起作用。

利用上述内容作为背景，图7-10示出根据本发明的能量返回系统700的第一替换实施例，该系统包括基底层712、杆714、压板716和矫正器718。在功能方面，图7-10的能量返回系统700如图1-6的能量返回系统10那样执行。图7所示的能量返回系统700示为与地面初次接触并且以双点划线示出鞋、支架等等。箭头示出足部的正常向下的力DF以及能量返回系统700相对于表面呈坡度。基底712可以是任何长度，只要该长度一般从足底延伸到脚趾区域，以及包括用于鞋底的任何材料，包括但不限制于，橡胶、塑料、聚合物、聚氨酯等等。在该替换实施例中，基底712期望地作为叶片弹簧而有弹性功能。

杆714包括滑动部分722、倾斜中心部分724、支轴725、末端部分726和缆线728。杆714由弹性材料制成以允许杆在步态周期期间动态变形。杆714可以利用合适的材料，包括塑料、聚合物和弹性金属。矫正器718还可以由弹性材料制成以允许矫正器在步态周期期间动态变形。用于构造矫正器718的合适材料包括聚烯烃；聚丙烯；开孔和闭孔泡沫和石墨。压板16期望地由本领域技术人员公知的刚性或半刚性材料(例如，塑料)制成。

缆线728可操作地在末端部分726将杆714连接到矫正器718。压板716期望地是刚性或半刚性并且通过后角板720可操作地连接到矫正器718。压板716通过前角板732可操作地连接到基底712。杆714的倾斜中心部分724终止于支轴713。支轴713邻近并支撑压板716。末端部分716包括环727，缆线728经过压板716上的孔729(pass)连接该环。缆线728在紧靠近足弓前方的连接点731处连接至矫正器718，从而间接地连接矫正器718和基底712。缆线728被描述为缆线或导线，但还可以包括销、棒、细丝和本领域技术人员公知的其他结构。

现在参照图8，在脚跟着地处，脚跟向下的力(DF)使基底712朝着压板716向上DU850变形。滑动部分722朝着脚跟向后移动，对缆绳728施加张力。因此缆绳728拉动矫正器718远离跖骨球752，使矫正器抵靠足弓升高。现在参照图9，足部示为足部952开始朝着站立中期而向前转动。释放并且卸载956脚跟上向下的力。该反弹使杆714朝着其原始位置958、960移动，释放来自矫正器718的能量并且使矫正器抵靠足弓962变平坦，并且使杆714向前和向上推964。

图10示出了足部继续其朝着脚趾离地954的正常向前转动运动，并且卸载来自能量返回系统的能量。

图11-14示出根据本发明的能量返回系统的第二替换实施例，其类似于图7-10，缆线1128示为可操作地连接至紧紧靠近跖骨球的矫正器1118。图11-14再次示出从不承重位置通过脚趾离地到脚跟着地加载响应的步态周期的一部分。

现在参照图11，相似元件用相似编号。根据本发明的能量返回系统1100包括基底1112、杆1114、压板1116和矫正器1118。图11所示的能量返回系统1100被示为脚跟着地之前，并结合到用双点划线示出的鞋中。箭头示出足部的正常向下的力DF以及能量返回系统1100相对于表面呈坡度。基底1112可以是任何长度，只要该长度一般从足底延伸到脚趾区域，以及包括用于鞋底的任何材料，包括但不限制于，橡胶、塑料、聚合物、聚氨酯等等。在该替换实施例中，基底1112期望地作为叶片弹簧而有弹性功能。

杆1114包括滑动部分1122、倾斜中心部分1124、支轴1125、末端部分1126和缆线1128。杆1114由弹性材料制成以允许杆在步态周期期间动态变形。杆1114可以利用合适的材料，包括塑料、聚合物和弹性金属。矫正器1118还可以由弹性材料制成以允许矫正器在步态周期期间动态变形。用于构造矫正器1118的合适材料包括聚烯烃；聚丙烯；开孔和闭孔泡沫和石墨。压板1116期望地由本领域技术人员公知的刚性或半刚性材料(例如，塑料)制成。

缆线1128可操作地在末端部分1126将杆1114连接到矫正器1118。压板1116期望地是刚性或半刚性并且通过后角板1120可操作地连接到矫正器1118。压板1116通过前角板1132可操作地连接到基底1112。杆1114的倾斜中心部分1124终止于支轴1113。支轴1113邻近并支撑压板1116。末端部分1116包括环1127，该环连接经过压板1116上孔1129(pass)的缆线1128。缆线1128在紧靠近跖骨球的旋转轴线的连接点1150处连接至矫正器1118，从而连接矫正器1118和压板1116。缆线1128被描述为缆线或导线，但还可以包括销、棒、细丝和本领域技术人员公知的其他结构。

现在参照图12，脚跟着地处向下的力使基底1112朝着脚跟1250向上变形，使得杆1114近端1252地滑动。由于杆继续近端地滑动，缆线1138被施加应力，将矫正器1118向后1256拉动而远离跖骨球，并且将矫正器1118抵靠足弓向上1258拉动。

图13示出基底1116卸载1350，以及足部从站立中期朝脚趾离地位置移动时，足部向前的卸载运动1352，1354。卸载运动将反弹能量传递给系统，允许杆1114开始返回原始位置。反弹能量在使矫正器1118抵靠足弓变平坦1356时推动脚跟向上并且向前推1357。

图14示出朝着脚趾离地向前推动足部，以及由于释放来自根据本发明的能量返回系统而继续反弹

因此，将图11-14示出的实施例设计为解决前足压力并且利用MPJ背屈来操作。因此，可以治疗应力骨折、跖骨痛和足溃疡以及其他类型的功能障碍。

现在参照图15-19，示出根据本发明能量返回系统1500的第三个替换实施例。具体地，杆1514被反转并被设计以不同于前述实施例操作。可以看到缆线1528的接触点1560为靠近中间足弓的点。此外，后角板可操作地连接基底1512和压板1516以及矫正器1518。压板1516还通过可压缩尖端1517可操作地在前足与基底1512连接。如图15-17所示，可压缩尖端包括钩1521，由于压缩地面力，在足部朝脚趾离地移动时该钩允许基底1512解开，当没有压缩力时该钩使基底再次连接。图15示出在不负重状态或换言之静止时的能量返回系统。参照图17，向下的力DF通过挤压弹性叶片弹簧状基底1512而形成潜在能量的系统收集。当缆线1528向下D拉动矫正器1518远离足弓时，杆1514的倾斜中心部分1524向前转动。矫正器1528变平坦向前挤压矫正器的远边缘，并且可压缩尖端1517向前鼓出。如图18最佳显示，当足部接近脚趾离地时，在矫正器的远边缘向前移动并且跖骨球开始抬升的同时，由于基底1512继续变平坦并且使杆1514转动以继续使矫正器1518变平坦，能量继续被吸收。如图19中显示最佳，当足部被抬高并且朝着脚趾离地向前F转动时，基底1512和平坦矫正器1518释放储存的能量，使杆1514的倾斜中间部分1524向后移动，这将释放缆线1528和矫正器1518上的应力。矫正器1518返回或反弹以支撑足弓。

图15-19示出的实施例设计为治疗马蹄形足(没有脚跟着地的脚趾奔跑者)，其中，脚踝处被限制的背屈导致该疾病。马蹄形足是糖尿病马蹄形足患者中溃疡的主要原因。

图20示出能量返回系统的第四替换实施例2010，足部示为在静止不负重位置。相似元件用相似编号标示。具体地，矫正器2018在足部2020的后方与压板2016连接。基底2012在跖骨球2029下方连接到压板2016。带2011围绕趾骨，缆线2028与带连接。当压板2016变平坦时，杆2014起作用以向上U拉动足弓。在步态周期期间当向地施加向下的力时，矫正器2018抵靠足弓向后R和向上U移动。设计该实施例以治疗足底筋膜炎。

图21和21A示出根据本发明能量返回系统的第五替换实施例2110，设计该发明以治疗足底筋膜炎。相似元件用相似编号标示。基底2112在脚跟后面2120处连接到压板2116。如图21A最佳显示，修正矫正器2118以形成容纳沟2119的杯，从而允许足部在步态期间不受限制地向前滚动。缆线2128在沟2019略微前方连接到矫正器2118。基底2112和压板2116在跖骨球2129下方连接直到尖端2131。从而在步态周期期间在向地施加向下的力时，杆2114抵靠足弓向后R和向上U拉动矫正器2118并且向后拉动沟。

图22示出本发明的第六替换实施例。矫正器和压板2260在远端固定连接，并且在近端是自由的。可以看到，矫正器以杯状围绕脚跟。基底层2212在近端和压板2216固定连接2215。缆线2228在足底下方与矫正器2218连接。在该实施例中，当使用者推动经过步态周期时，在足弓下方抬起2225给足底筋膜支撑的同时，矫正器2218将被向前2223拉动。

图23示出根据本发明的能量返回系统的第七替换实施例。相似特征具有相似编号。可以看到，矫正器2318和压板2316在远端固定连接2360。矫正器2318以杯状围绕足跟。矫正器2318的近端是自由的。基底2312通过垫片或桥2315固定连接到压板2316，这将减小地面反作用力。缆线2328在脚跟略微前方与矫正器连接。在操作中，当足部移动经步态周期时，在向上2225抬起足弓给足底筋膜支撑的同时，矫正器2318被向前2223拉动。

如前面讨论的，在人体解剖中，距骨下关节在距骨和跟骨交汇点。距骨下关节允许足部在步态周期期间的足内翻和足外翻。因此，依靠足部疾病需要什么治疗，张紧元件的连接点将影响能量返回系统的功能。

张紧元件在足弓部分下方与矫正器连接。因此，张紧元件将向下拉动矫正器弧形高度使其更平坦。这将允许当杆在背面不承重时反冲弹簧反弹。将矫正器层向下拉至压板并且在杆不承重时允许矫正器层向上反弹，这将形成靠近跖骨头近端或在跖骨头下方的抬升。现在参照图24-26，张紧元件的连接点2412在矫正器2418弧形部分的下面。如图25最佳显示，张紧元件使矫正器2418向下2415变平坦，从而形成靠近跖骨头或在跖骨头下方的抬升。

现在参照图27-28，矫正器2400被示为在矫正器2400的横向侧具有分段或切割2401。张紧元件2428的连接点2412在距骨下关节通道(subtalar joint access)的中间，在第一鳍部下的远端。在操作中，张紧元件2128使矫正器2400在矫正器的中间侧向下2414旋转治疗角度2416，这增加前足疾病动态地具有提高矫正器医疗弓形的中间面的效果，并且具有使足部内八字以及使足尖向侧面的效果，而该效果会使距骨下关节反转。

如果张紧元件的连接点放置在朝着足部第五鳍部或侧面的距骨下关节的侧面，则张紧元件将具有抬高矫正器拱形侧面的效果，以使足部内八字或足尖向内并且使距骨下关节外旋。图29-30示出在矫正器2900侧面上具有分段或切割2901的矫正器2900和张紧元件2428。张紧元件2428连接点2912侧向地连接到矫正器2900。在该位置，张紧元件2428使矫正器2900在侧边向下旋转治疗角度2916，这增加前足外翻动态地具有使足部内八字以及使足尖向中间的效果。

现在参照图31-32，示出具有分段脚趾阵列3112的矫正器3100。矫正器在选定的脚趾阵列上包括张紧连接点3114。在操作中，矫正器3100的选定的脚趾3112被向下3116拉动治疗角度3118，以实现跖骨动态卸载的治疗目标。例如，如果连接点在第一分段鳍部上，则跖骨趾骨的动态卸载治疗拇趾外翻(Hallux Limitus)。如果连接点在第二鳍部应力骨折上，则治疗跖骨疼痛等等。本领域技术人员将领会，张紧元件的连接点可以被连接到分段矫正器的任何鳍部上，以引起特定跖骨的动态卸载。

本领域技术人员将领会，本文描述的分段的矫正器不限于矫正器如何分段或张紧元件连接哪个鳍部。依靠需要校正的具体足疾病，可以进行任何分段或制作矫正器以及张紧元件可以连接到任何鳍部上。例如，可以预料到在张紧元件连接到第二鳍部时可以在矫正器中进行两个平行的切割，使第二鳍部为动态。

图34-41示出根据本发明的双层矫正器，并且为了清楚省略矫正器3400和基底层3412之间的缓冲层。图34是根据本发明实施例的双层矫正器3400的侧视图。如图所示，通过轴偏移旋转器轴(off axis rotator axel)3420，基底层3412可操作地在矫正器的脚跟处连接到矫正器。轴偏移旋转器轴3420被基底层3412和矫正器3418枢转地容纳，使得矫正器3418相对于基底3412枢转。

图35是沿图34中线35-35的后视图，示出需要校正的内旋足部。图36是容纳在矫正器3418鞋跟杯内的内旋足部。如看到的，矫正器鞋跟杯转动以提供对内旋脚的治疗校正。

类似地，图37是类似于图36的动态后视图，示出需要校正的内八字的足部，并且示出当足部被矫正器鞋跟杯容纳时的校正，以及鞋跟杯转动以在步态周期期间校正内八字的足部。

图38是根据本发明的第一替换双层矫正器实施例，为了清楚，再次省略矫正器318和基底层3812之间的缓冲层。双层矫正器3800包括基底层3812和矫正器3818。矫正器3818通过拱形转动器跟随器3420连接到基底层3812上，图38A中放大图显示最佳。如图39-41中显示最佳，拱形转动器随动器3420经过通道3924、3925。根据所需的校正，通道3924、3925在双层矫正器中向左或向右弯曲，即，内八字或内旋。

图39是沿图38的线39-39的后视图，增加了腿的下部分和需要校正的内八字的足部。图40是其后视图，示出使用根据本发明的双层矫正器进行治疗校正。图41是类似于图36的动态后视图，且具有需要校正的内八字的足部，并且示出校正。如在这些图中的每一者看到的，根据所需的校正，拱形旋转器随动器3420经过通道3924、3926行进到右边或左边。

图42是类似于图38所示的双层矫正器的第二替换实施例的后视图，但是包括两个拱形通道，并且示出内旋足部向下降到矫正器中。图43是类似于图42的视图，示出内旋足部的校正。图44类似于图42和43的实施例，其中内八字的足示为下降之后通过根据本发明图42中的双层矫正器校正。

图45是根据本发明的双层矫正器的第三替换实施例的侧视图，为了清楚省略缓冲层，并且具体设计为用于女性鞋。图46是其后视图。图47是其主视图。图48是其仰视图。图49是根据本发明图45-48双层矫正器的第一替换实施例的仰视图。图50是根据本发明图45-48双层矫正器的第二替换实施例的仰视图。图51是图45-48双层矫正器的第三替换实施例的仰视图。图52是其第四替换实施例的仰视图。

图53是根据本发明矫正器的替换实施例的俯视图，示出单支杆5300。单支杆5300在脚跟5317枢轴地连接到矫正器5316。单支杆的中间运动允许待校正的内旋足。当展开单支杆5300时，由于前足引导减小，足部横向移动(如图54最佳显示)。由于减震，双层矫正器的压缩性允许患者能够忍受动态控制。本领域技术人员将领会，单支杆可以被放置在矫正器的侧面以校正内旋。

现在参照图55-56，示出根据本发明的双层矫正器的替换实施例。双层矫正器5500广泛地包括动态基底层5512、矫正器5514和靴子5516。可以看出，通过轴偏移旋转器轴5420，基底层5512可操作地在矫正器的脚跟处连接到矫正器。轴偏移旋转器轴5420被基底层5512和矫正器5514枢转地容纳，使得矫正器5514相对于基底5512枢转。动态基底层5512包括竖直支撑件5522，该支撑件可操作地在第一端5523连接。竖直支撑件5522包括用于平衡棒(踝骨)的切口5524。竖直支撑件5522包括可操作地将竖直支撑件5522连接到靴子5516的可选择铰链销5527。如果期望脚踝的运动范围，则铰链销5527允许连接。

拉片5526固定连接到靴子5516并且包括手指部分5528，手指部分5528允许使用者在该部分拉动便于容易穿上靴子5516。靴子5516可以选择地包括缚带5530。缚带5530作用于限制足部相对于竖直支撑件5522前/后位移，并且定位缚带以便其不会包围脚踝或降低腿部，从而防止解剖束缚和/或刺激。图56示出可以被定位在靴子5516上边缘的第二拉片5600以便于穿上靴子。第二拉片5600可以包括氯丁橡胶类有垫的领口以容纳水肿和腿大小的变化。

本领域技术人员将领会，如前文所述，公开的根据本发明的实施例包括大量修改。因此，尽管参照一些实施例描述本发明，但是本领域技术人员认识到在不脱离本发明的精神和范围下能够做出形式和细节上的改变。

Claims (28)

1.一种能量返回系统，包括：

基底层；

矫正器；

压板，所述压板能够操作地直接或间接连接到所述基底层、所述矫正器或两者；

鞋跟杯，所述鞋跟杯用于将所述压板连接到所述矫正器；

杆，所述杆包括与所述基底层可动接触的滑动部分；和

张紧元件，所述张紧元件具有连接到所述杆的第一端和连接到所述矫正器的第二端。

2.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述杆还包括倾斜连接部分和连接部件，所述倾斜连接部分能够操作地连接到所述滑动部分。

3.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板包括穿过所述压板的用于容纳所述张紧元件的孔。

4.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器由弹性材料制成，以允许在步态周期期间所述矫正器的动态变形。

5.根据权利要求4所述的能量返回系统，其中，所述弹性材料从聚烯烃、聚丙烯、开孔泡沫和闭孔泡沫、石墨和上述材料的组合中选择。

6.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件从销、棒、缆线、导线、细丝和上述元件组合中选择。

7.根据权利要求1所述的能量返回系统，还包括用于将所述压板连接到所述矫正器的销。

8.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，通过粘结或化学键合将所述鞋跟杯连接到所述矫正器和所述压板。

9.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板在其前部与所述矫正器连接。

10.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述基底层被构造成吸收能量并且在脚跟着地处提供减震以及释放能量。

11.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板包括刚性或半刚性材料。

12.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述杆还包括支轴，所述支轴能够操作与所述压板和所述杆的末端部分接触。

13.根据权利要求12所述的能量返回系统，还包括缆线，所述缆线具有第一端和第二端，所述第一端能够操作地连接到所述矫正器，并且所述第二端能够操作地连接到所述末端部分。

14.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板能够操作地在其前端与所述基底层连接。

15.根据权利要求14所述的能量返回系统，还包括角板，所述角板被构造成能够操作地将所述压板连接到所述基底层。

16.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件在沟前方连接到所述矫正器。

17.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述基底层和所述压板在跖骨球下方连接。

18.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件的所述第二端能够操作地在足底下方连接到所述矫正器。

19.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述压板在其远端处被固定连接到矫正器，其中，所述矫正器的近端不被连接。

20.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述基底层在其近端处固定连接到所述压板。

21.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，通过桥将所述基底层固定连接到所述压板。

22.根据权利要求21所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件能够操作地在足弓下方连接到所述矫正器。

23.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器在其侧面包括一段或多段，并且所述张紧元件被中间连接到距骨下关节通道并且能够操作地在足部第一鳍部下方远端地连接到所述矫正器。

24.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器在其侧面包括一段或多段，并且所述张紧元件朝着足部第五鳍部被侧面连接到距骨下关节通道。

25.根据权利要求1所述的能量返回系统，其中，所述矫正器包括一段或多段，并且所述张紧元件连接到任何所述段。

26.一种能量返回系统，包括：

基底层；

矫正器；

压板，所述压板能够操作地直接或间接连接到所述基底层、所述矫正器或两者；

杆，所述杆包括与所述基底层可动接触的滑动部分；

带，所述带构造成围绕患者的趾骨；和

张紧元件，所述张紧元件具有连接到所述杆的第一端和连接到所述带的第二端。

27.根据权利要求26所述的能量返回系统，其中，所述张紧元件包括缆线。

28.根据权利要求26所述的能量返回系统，其中，所述压板能够操作地在跖骨球下方的点处连接到所述基底层。