CN1056411A - 义肢使用特性的测定方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种义肢使用特性测定方法及装置，义肢体试用 时用一义肢体承载装置，而该装置至少绕一个最好至 少两个互相垂直相交的转轴转动。在患者的余肢，尤 指腿的余肢插入义肢体后，将转轴或两个转轴的交点 调整到余肢尤指大腿余肢的自然关节中点，以适当配 合患者重心，再运动余肢以带动义肢体，测取余肢尤 指大腿余肢插入义肢体后的最大运动范围，而此范围 的坐标值作为实测值，与一理想值作比较，判别运动 范围是否太小。参照每一义肢体位置，实测值与理想 值差异来修改如义肢垫，以缩小此运动范围的实测值 与理想值的差异。

Description

本发明涉及一种利用承载装置以测定义肢体，尤指大腿义肢使用特性的方法及装置。

在义肢整形工程上，有一定设计义肢，尤其是义腿的方法，重量的设计方法都是主要考虑工程性和美观性问题，无庸置疑：对于义肢来说，义肢体的使用特性是最重量的，只有它才能使义肢为人所接受。优良的义肢使用特性，一直都是靠义肢技师的艺术天才来达成。虽然，技师们如今也使用电脑来减轻绘图改图工作量，重绘义肢形状，尤其是内部形状。然而，义肢使用特性的判别，迄今都还是靠使用义肢的患者的口述评论来推断，而由义肢技师补以视觉观察决定。本发明的目的，在于在配合该肢体的关节（对大腿义肢而言，就是指臀关节）及患者的体重及模拟的外界负荷条件下，能够测定义肢体的使用特性，而在需要的时候，按照特定目的修改义肢体。如此，才能令使用义肢的患者，在不觉痛楚的情形下，亦能舒适地使用义肢，而其动作的范围可以尽量接近真实的肢体（尤指腿）。

达成这个效果的方法便是利用可以对至少一个，最好是至少两个相交，尤指相互直交的转轴作回转的义肢体承载装置，以承载义肢体及戴用此义肢体的患者的余肢，尤指大腿余肢。该转轴或该二转轴的交点，可以调整在该余肢，尤指大腿余肢的自然关节的中点（中央部分），以适当配合该试用义肢患者的重心。然后，患者运动其余肢，带动义肢体，以测取患者余肢不觉痛楚的运动范围，而将此测定的运动范围的座标值作为实测值，而用以与一组标准的理想值互相比较，以判断义肢体的运动范围，是否过小。再比较各部位实测值与理想值的差异，以修正余肢垫，以便缩小各实测值与该实测值所对应的理想值间的差异。

在利用本发明所提出的方法时，每一个使用义肢的患者，及每一个义肢体的运动范围，都可以利用测量出来的边界角度，以投影的原理，在一个参考平面上，尤指义腿时以地面为参考平面，绘制出无痛楚运动区域图。该图便可以代表每一个患者及每一个义肢体的特性。利用测量出来的实际面积与患者身躯的相对位置，或与一个标准或理想面积的相对关系，便不难确定出义肢体与余肢的较佳相对位置。改进后的余肢对义肢体的相对位置，也可以立刻加以测出，从而看出义肢的使用特性是否果然得以创新。所以，余肢垫的形状及义肢体对余肢的相对位置，就可以立即就其对运动范围的创新作最佳的调整。对于义肢的结构而言，义肢上的各种小五金零件，使可以依据本发明方法测量出来的数据，按装到义肢体上。此种构造完成的义肢，便可以更进一步地顾及患者一切特殊的条件。对义腿来说，例如内弯形（O形）或外弯形（X形）腿，便也可以顾及得到。其他各种矫正型的处理，亦可本着整形美观及实用性的角度，在二者最佳化的原则之下，设计及调整余肢垫。再利用已知的装置，将实测曲线直接转换成描述余肢垫的数位数据，而可以直接提供电脑使用。运动的边界值，就是患者不觉痛楚而能到达的最大角度值。在使用本方法时，患者在不受任何影响，不受任何人观察的条件下，将其痛楚的感觉传达给测量系统，而测量系统测得的数据便也决定义肢在每一个方向运动的最大限度。

为实施本发明的方法，则本发明装置的特征是：义肢体的承载装置，最好是可调节地设置在一个可旋转之旋臂上的支架上。这个旋臂的转轴需与支架的转轴成一定角，而成直角尤佳。此外，这个旋臂要装设在一个滑架上，而靠此滑架可以在固定于底板的立架上上下滑动，并且能随处定位。此旋臂的旋转轴又可在此立架的垂直面上，在滑架中调整其装置。在这样的设置之下，便可调整该装置的转轴的交点，使它落在关节的中央位置。就义腿而言，它就可以被调节到装戴此义腿的患者的臀关节中央位置。再藉调整旋臂转轴在立架垂直面上的角度，便可顾及患者的臀部宽度的影响。不过，不顾及患者的臀部宽度的影响所造成的误差，也不是太大。此外，令义肢体的承载装置能在支架中滑动调整并定位，则大为增进本发明装置的调节性。此外，脚在底板上的运动也可藉以模拟出来。只要在本发明的一种实施例中，将义肢体在承载装置中相对一转轴作可回转的按装，而只要此转轴是落在一个与支架转轴相互交的平面中即可，而此转轴并不需要精确通过关节中央。一些因面积形状和位置与理想情况的些许差异，对于结果的影响其实甚小。也因如此，此转轴可以无需考虑移动，而直接的设计在支架上。义肢体在承载装置中是架置于二块平板上，二板藉互成交角的滑轨，尤指互相正交的滑轨，可以调整相对位置。其中一块平板承载义肢体，另一块平板可对转轴调整转动。如此，义肢体可以轻易调整到可以配合相关关节的位置，尤指对义腿而言，可以轻易地调整到配合臀关节的位置。

为了保持义肢体内插入的余肢，尤指大腿的余肢，在操作及运动义肢体时，不致超越致痛的范围，本发明的一个实施例的装置按装至少一组角度感测器，最好是能在每一个转轴上按装一组角度感测器。本发明又一实施例的装置，其特点为，至少在一个转轴上，最好在每一个转轴上按装转动扭力感测器，且至少有一个转轴，最好是每一个转轴都能接驱动马达及/或刹车（刹车电动器），这样便可以测量在不受使用人影响下启动义肢体所需的动量，同时也可以测量阻止义肢体运动撞震所需的动量。众所周知，义肢体在使用时，还会受到撞振型的负荷，譬如说，当鞋子踏及地面的时候，就会发生这种撞振型的负荷。为了测量在痛楚范围内的撞振型负荷，本发明的装置另一个实施例又设计防撞器，使撞振波最好能利用义肢体支架的旋臂来传送，振波的峰值，通过与旋臂转轴垂直的义肢体转轴，传到义肢体上。

本发明将可实施本发明方法的装置例子，在以下作较详尽的说明。图1所示就是本发明的装置，并画出插入义肢体的余腿的无痛楚的运动区域的实测范围。图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的俯视图，除了余腿的无痛楚运动区以外，图中还加绘入标准运动区。图3则是含有支架的侧视图。

在各图中，Ⅰ是表示义肢体，图3中较为详细表示是按装在承载装置2中。承载装置2的整体，是按装在一个旋臂4上且可调整。旋臂4的转轴6是与义肢体1的支架3的旋转轴5互成垂直。旋臂4本身又以可转移的方式按装在滑架7上。滑架7则又沿一个固定在底板8上的立架9可上下滑动，又可在任何高度固锁。且旋臂的转轴6，可以在滑架7上，及在垂直于立架9的平面中移动。如此，便可以在大腿义肢的情形下，顾及到使用患者臀部的不同宽度。义肢体1的承载装置2上设有承架16。支架3便是按装在一个滑块10上，而能在承架16上移动及固锁。支架3在滑块10中的固锁，可藉两个螺丝18的作用，它可以在承架16上任意位置固锁。承架16则系按装在旋臂4上，而可以对转轴5回转。

义肢体1装在承载装置2中，靠承载装置2的支架3的作用而可对转轴11回转。此转轴系设计在与承架16的转轴5，即义肢体1的支架3转轴的垂直面上。

承接装置2有两个平板12，各受一个导轨13，14节制，而可调整相对之位置。此二导轨13，14互成一角度，尤指互成直角。其中一个平板可对轴11回转，另一个平板则承载义肢体1。因此，义肢体1在承载装置中还可以调节其定位。

每一个转轴5，6，11上都按装一组角度感测器19，20，21。感测器的讯号经由导线22，23，24传送出来。

每一个转轴5，6，11都按装一组驱动马达及/或刹车25，26，27，其能量经由导线28，29，30输入或输出。至于为了测量轴5，6，11中的转动力矩，又在各轴中按装转动扭力感测器31，32，33，而其讯号则经由导线34，35，36传送出来。

底板8上设一立架9，底板本身可以用作体重秤的秤台，也就是增设感测器45，而可以测量患者的体重。

转轴6的承架41系由连杆组37，38及39，40联结而支持在滑架7的侧面。连杆组成平行四边形，在转轴6的承架41上，又按装一压力感测器15，来测量余肢施加给义肢体的压力。比较感测器45与感测器15的测量值，可以判定患者的体重是否全部置于义肢上，而完全相当实际使用时的情况。感测器15同时也可构成防震器的一部分，将撞震波经过旋臂4传达到义肢体上。防震器本身是装设在立架9或是滑架7上。电源经导线42输入，而使撞震产生在转轴6的承架41上，尚需在防震器上设计垂直方向可以运动传达撞震的梢子46。

在图2所示的俯视图中，可以看出在底板8上站立有一名患者P且其上大腿余肢置于义肢体1中。患者的鼻子指向立架9的前方。架上装有两个手把43，44（见图1）。手把一方面可给患者一个扶持之处，另一方面，患者P在义肢体运动中一旦感觉痛楚终止时，就可以反相运动此二手把，而产生一个讯号。患者以其大腿余肢将义肢体1（相对于立架9）前后运动及左右运动。前后运动，系以转轴5为轴心，左右摆动则以转轴6为轴心。如上文所述，当患者感觉到痛楚终止时，就如箭头所示相对拉拢手把43，44来发生讯号，则每一个讯号都可以找到角度感测器20，19所感测到的对应角度值，及转动量感测器31，32所感测到的对应转动动量值。将义肢体运动投影到底板8上（对义腿而言，就是地面），可以制作一个实际投影面积Ⅰ。投影面积的中点，就是该患者自然关节（臀关节）的中点。此投影面积就是装戴该义肢体的余肢（大腿余肢）的实际投影面积。这个实际投影面积Ⅰ可以用来与一个理想投影面积作比较，实际面积的形状及与理想面积相对位置的差异，都在比较之列，而理想面积S则是由义肢体1的设计运动范围来决定。每一个实际面积Ⅰ边缘的测量点，都有一个对应点在理想面积S之边缘上。至于实际面积Ⅰ的边缘点与理想面积S之边缘点的差异，在于余肢的运动范围受余肢垫的影响被缩小的关系。适当改正余肢垫上将使痛的部位的形状，以达到良好的效果。其后，实际投影面积Ⅰ上的边缘点就可以逼近理想面积S上的边缘点。利用对支架3中余肢的调整，例如转折一个角度，则实际投影面积Ⅰ的位置也将因而改变。如此，可将实际投影面积Ⅰ之调整成与理想面积等距的状态。此项调整，亦即可以稳定义肢体对义肢各部机构的相对位置。

Claims (10)

1、一种义肢使用特性之测定方法，尤指义腿，系利用承载装置以承载义肢体，其特征在于，对至少一个转轴，最好至少二个互相相交，尤其互相直交的转轴，可以回转调节者，测定时，义肢体内置入戴用此义肢的患者的余肢，尤其是大腿余肢，并将转轴或转轴的交点，调节到该余肢，尤指该大腿余肢的自然关节的中点(中央部位)，以适当配合该义肢试用患者的重心，然后，再使患者运动其余肢，带动义肢体，以测取患者余肢，尤指患者大腿余肢的最大运动范围，而将此测定的运动范围的座标值作为实测值，且用以与标准的理想值互相比较，以判断义肢体的运动范围是否太小，基于义肢体每一个部位上实测值与该实测值所对应的理想值间的差异，加以修改，以便缩小实测值与理想值在此位置上的差异。

2、一种实施如权利要求1所述的方法之装置，其特征在于，义肢体（1）利用一个承载装置（2）最好是以可调整方式按装在支架（3）上，其装在一个可转动的旋臂（4）上，该旋臂的转轴（6）对于义肢体（1）支架（3）的旋转轴（5）成一定角度，尤指成直角，该旋臂是以旋转式装设在滑架（7）上，而此滑架则可上下滑动地装设在固定，尤指固定在底板（8）的立架（9）上，以利调节高度，在滑架（7）上所装设旋臂（4）的转轴（6），可在立架（9）的直立面上，以可调整的方式而在滑架中运动。

3、如权利要求2所述之装置，其特征在于，义肢体（1）的承载装置（2），系在支架（3）中既可移动又可固锁。

4、如权利要求2或3所述之装置，其特征在于，义肢体（1）承载装置（2）的支架（3），系在引导机构（10）中既可调整又可固锁，此引导机构系装在承架（16）上，尤指以既可调整又可固锁之方法按装，此承架（16）本身，又可以支架（4）上设计的转轴线（5）为轴心而旋转。

5、如权利要求2至4中任何一项所述之装置，其特征在于，义肢体（1）系在承载装置（2）中以一转轴线（11）为轴心转动而按装，而此转轴线系在支架（3）转轴（5）的正交平面上。

6、如权利要求5所述之装置，其特征在于，义肢体（1）可相对于在支架（3）转轴（5）正交面上之转轴（11）作调整，而在承载装置（2）中有二个互成角度，尤其是互为直角的导轨（13，14），且各设置有可调节的平板（12），其一平板承载义肢体（1），另一平板则可对转轴（11）转动以利调整定位。

7、如权利要求2至6中任何一项所述之装置，其特征在于，至少一个转轴，最好是全部转轴（5，6，11），都装设角度感测器（19，20，21）。

8、如权利要求2至7中任何一项所述之装置，其特征在于，至少一个转轴，最好是所有转轴（5，6，11）都装设扭力感测器（31，32，33），且至少一个转轴，但最好所有转轴（5，6，11）皆可装设一组启动马达及/或刹车组合（刹车电动器25，26，27）。

9、如权利要求2所述之装置，其特征在于，底板（8）上设立架（9），而底板本身可供作秤体重的秤台，且可籍感测器（45）测量装戴义肢的患者的体重。

10、如权利要求2至9中任何一项所述之装置，其特征在于，装设有防撞器（15），撞震波可经过支架（3）之旋臂（4）而传达至义肢体（1）。

Images