CN1093394C - 用于矫形装置零件间相互可转动连接的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于矫形装置的零件间相互可转动连接的装置，例如，特别是用于腿截肢者的膝假体，它包括一个至少具有四根杆的动态多杆系统，所说杆系的连接杆具有公共的枢轴，且枢轴基本上是相互平行延伸。

Description

用于矫形装置零件间 相互可转动连接的装置
                        技术领域
本发明涉及用于矫形装置零件间相互可转动连接的装置，如特别是用于腿截肢者的膝关节假肢，它包括至少具有四根杆的动态的多杆系统，该系统邻接各杆具有公共的枢轴，且这些枢轴基本上是相互平行延伸。
                        背景技术
用多杆系统替代或支承矫形装置中的关节功能早已为人公知，且基于它的优点也经常地被应用，所述的优点是与具有一个固定铰接点的许多传统机构比较而言的，这些优点特别是包括与单轴机构比较能更好地仿效或模仿腿的自然运动；当它负载时，增加或具更好的可控机构稳定性；且是通过适当选择系统各杆的尺寸和它们间的相互位置实现的。特别是当多杆系统用于替代或支承膝机能，后者则更加重要。尤其是当步行运动开始，机构延伸时，脚跟接触地面，机构承受使用者人体的重量，而机构却不能立即转动，因此，使用者有可能由于没有任何支承而摔倒。在单轴机构中只能用复杂的但并不很可靠的制动机构来防止出现上述情况。另一方面，在多杆系统中，这种特性可以通过选择几何关系来达到，亦即在机构延伸状态，小腿或小腿的假肢围绕位于在连接两个负载点(脚跟和髋关节)的连线后面的实际转动中心转动。
适当地选择多杆系统的几何关系还可以实现使步行运动结束位置时的实际转动中心定位于使假肢或矫形装置与单轴机构比较可以更简易地实现向前的摆动运动。在步行运动开始时可达到最大的稳定性，易于产生向后摆动和以简单的方式找出在这两个特征之间的良好的折衷方案的可能性使多杆系统能良好地适合于替代或支承关节功能。
在这样的应用中，动态多杆系统的一个重要的先决条件是它应该如同人的膝那样呈现出初始的受压弯曲。这就导致特别是当承载时，应存在实际关节所呈现的小的初始受压弯曲。当腿受载时，关节的缓冲防止了急动性的进程，这种急动性进程对于使用者来说可能是不舒服的，且在走长路时甚至是疼痛的。在受载情况下初始弯曲进一步防止了对人体重心垂直运动的限制，由此，对步行所需要的能量保持有限，这种膝弯曲称之为“姿态弯曲”。
现有的用于矫形装置零件间的相互枢轴连接装置，如特别是用于腿截肢者的膝关节假体的连接装置，具有姿态弯曲被限于3°～4°的缺点，这样对于充分实现所述姿态弯曲的优点而言是太小的。另一个缺点是由位于远离后部的假肢的连接点所形成的。特别是在被称之为膝关节离断的情况下(一种在膝关节处的腿的离断，亦即，大腿从膝关节处整个地保留下来)，这时导致所述矩形装置的缺点在于它距后部的距离不可接受地远。
                        发明内容
本发明的目的在于提供一种如前所述的装置，该装置可以实现如此之大的姿态弯曲，即可以用此自然地步行，且其中的一个运动(姿态弯曲)能阻止另一个运动(摆动弯曲)。本发明的另一个目的在于提供一种装置，该装置对于矫形装置能够将连接点安排得很靠前，它也可以用在膝关节处离断的情况。本发明再一个目的在于提供一种装置，它在结构上简单，使用上可靠。
本发明为此所提供一种用于矫形装置零件间相互可转动地连接的装置，包括一个至少具有四根杆的动态多杆系统，所述的杆系的相互连接在一起的连接杆具有公共的枢轴，且所述的枢轴基本上相互平行延伸，设置于伸肌侧的一个杆可转动地仅仅连接到上输出杆和下输出杆上，设置于屈肌侧的一个后杆，其上端可转动地连接到上输出杆，其下端经过一个中介装置可转动地连接到下输出杆，其特征在于，所述中介装置包括位于后杆上的两个旋转连接部分和位于下输出杆上的两个旋转连接部分，当该用于矫形装置零件间相互可转动地连接的装置绕枢轴转动时，所述的后杆相对于下输出杆实现约束运动，所述的运动包括移动和转动。
该装置提供所要求的功能，可以一个较大的姿态弯曲并且可以以简单的方式实现对第二运动自由度的阻止。
本装置的一个优选实施例的特征在于后杆通过至少一个耦合杆的中介装置连接到下输出杆，其中，耦合杆可转动地连接到后杆和下输出杆上。
另一个优选实施例其特征在于后杆通过两个耦合杆的中介装置连接到下输出杆上，其中两个耦合杆可转动地连接到后杆和下输出杆上，且所述的杆构成所谓的史蒂芬森六杆系统(Stephenson six-linkage system)。在具有两个耦合杆的简单装置中，后杆可以在没有附加步骤的情况下实现约束转动和移动。在具有一个耦合杆的装置中，附加步骤是必需的，以便获得约束转动和移动。
再一个实施例的特征在于后杆与至少通过一个三杆系统的中介装置连接到下输出杆，所述的三杆系统包括一根可转动地连接到后杆上的杆，该杆在两个位置上可转动地连接到两个连接杆上，这两个连接杆又可转动地连接到下输出杆上。一个更为特殊的实施例，其特征在于后杆通过至少两个三杆系统的中介装置连接到下输出杆。其中耦合杆由三杆系统替代。
又一个优选实施例的特征在于后杆是通过至少一个销钉和槽连接装置连接到下输出杆上。其一个特殊的优选实施例是由后杆通过两个销钉和槽连接装置连接到下输出杆上。在这些装置中，耦合杆或者三杆系统是由销钉和槽连接装置替代。用所有这些措施，后杆都可以实现约束转动和移动。
本发明的装置的一个优选实施例，其特征在于至少有一个杆采取多杆形式。这些多连接杆增加了装置的坚固性。
本装置优选地至少包括一个弹簧固定件，该件至少连接两根杆。这种弹簧固定件的一个优选实施例包括一个缓冲件。该弹簧可被用来，例如，为了在摆动状态的末尾易于使小腿向前移动。缓冲件可以用于，例如，为了在摆动阶段分散能量。
                       附图说明
本发明将参照在下面附图中所示的非限制性实施例作更进一步的说明，其中：
图1所示是用于腿截肢者假体的侧视图；
图2是图1所示装置部分地切去后的透视图；
图3～9是按照本发明的六杆系统的示意图；
图10示意地示出具有两个销钉和槽连接装置的另一种连杆系统；
图11所示的具有十根杆的又一种连接系统。
                         具体实施方式
图1所示是用于腿截肢者的假肢1，其中连杆系统2可以实现膝关节的功能。假肢1还包括一个具有假脚4的假下腿3和用于把假肢固定到腿承窝上的装置5。
图2详细地示出了连杆系统2。图中所示的六杆系统2包括把假肢1固定到腿承窝上的装置5上的上输出杆6，一个连接到假小腿3的下输出杆7，一个杆8，该杆可转动地连接到所说的上输出杆6上，一个在行走方向上位于杆8的后面的后杆9，所述的杆9可转动地连接到上输出杆6上，和两个各自都可转动地连接到后杆9和下输出杆7上的耦合杆10、11。耦合杆10、11采取双重形式是为了使连杆系统2有更高的坚固性。图中还示出了为了使假下腿3更易于向前的弹簧装置12。杆8具有一个膝盖骨状的前部13，以便使它的前部有一个人的膝部的外观。连杆系统2的工作过程将参照下面的附图再进一步说明。
图3～5示意地以侧视图示出了图2中的连杆系统2。图3所示的位置是起始位置，在该位置上，连杆系统2没有受载(即假肢1不是靠腿的承窝支承)，且假肢1与腿的承窝处于同一线上(即“腿”是直的)。后杆9的底部位于轨迹最高点的起始位置。图4所示的连杆系统2是处于正常膝弯曲的起始位置，它也称之为“摆动弯曲”。后杆9的底部向下移动到相对于图3所示位置的左边，该位移产生的方向与弹簧12的偏置相反，因此，力施加到连杆系统2上，亦即连杆系统2将回到它的起始位置，如果没有其它的外力施加在其上的话。图5示出了在直立位置开始时的连杆系统2，亦即由脚后跟着地开始，且处于直立状态期间，该位置称之为“姿态弯曲”。该位置提供了特别是用于吸收冲击和自然行走模式。该图示出“姿态弯曲”的起始状态。后杆9的底部向下位移到相对于图3所示位置的右边。
图6所示的连杆系统2处于由图5所示状况再进一步继续的姿态弯曲。进一步可以看出垫板14，该垫板使连杆系统2特别适合于膝关节离断的病人使用。膝关节离断是一种完全切除膝关节的截肢。图7示出处于摆动弯曲时的带有垫板14的连杆系统2，它是图4所示的摆动弯曲的继续。图8所示是同一连杆系统2比图7所示的更进一步的摆动弯曲。图9所示是连杆系统2处于最大弯曲位置。在图8和图9所示最远摆动弯曲中，可以明显地看出杆8起到类似于“膝盖”的功能。连杆系统2被具体化了，亦即，它甚至能够支托在杆8上，如果杆系2没有受到相反的作用的话。这是，例如，跪下时的情况。
图10所示是在起始位置的另一种杆系28。下输出杆7具有槽15、16，它们与固定在后杆9底部上的销钉17、18共同起作用。当杆系28绕枢轴转动时，后杆9由于销钉17、18在槽15、16中的移动将相对于下输出杆7做约束运动。
图11所示是按照本发明的另一个不同实施方式的杆系19。在该机构中，后杆9与两个附加的三杆系统20、21中介装置连接到下输出杆7上。这两个三杆系统20、21包括可转动地连接到后杆9和两个连接杆24、25、26和27的杆22、23，所述的连接杆24、25、26和27连接到杆22和23上，该二杆也可转动地连接到下输出杆7上。应该明白，也可以将图中所示的连杆系统2、28、19组合起来实施，例如，可以将耦合杆10、11与槽15、16以及销钉17、18或三杆系统20、21组合在一起。另一个组合的例子包括连杆系统2、28、19与在和三杆系统20、21组合在一起的槽15、16及销钉17、18。

Claims (12)

1、一种用于矫形装置零件间相互可转动地连接的装置，包括一个至少具有四根杆(6，7，8，9)的动态多杆系统，所述的杆系的相互连接在一起的连接杆具有公共的枢轴，且所述的枢轴基本上相互平行延伸，设置于伸肌侧的一个杆(8)可转动地仅仅连接到上输出杆(6)和下输出杆(7)上，设置于屈肌侧的一个后杆(9)，其上端可转动地连接到上输出杆(6)，其下端经过一个中介装置可转动地连接到下输出杆(7)，其特征在于，所述中介装置包括位于后杆(9)上的两个旋转连接部分和位于下输出杆(7)上的两个旋转连接部分，当该用于矫形装置零件间相互可转动地连接的装置绕枢轴转动时，所述的后杆(9)相对于下输出杆(7)实现约束运动，所述的运动包括移动和转动。
2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的中介装置有一个耦合杆(10、11)，该耦合杆(10、11)可转动地与后杆(9)和下输出杆(7)两者连接。
3、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述中介装置有两个耦合杆(10、11)，每个耦合杆(10、11)可转动地连接到后杆(9)和下输出杆(7)两者之上。
4、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所说中介装置还具有一个三杆系统(20、21)，所述的三杆系统(20、21)包括可转动地接到后杆(9)上的杆(22、23)，所述的杆(22、23)在两个不同位置上可转动地连接到两个连接杆(24、25、26、27)上，所述的连接杆两者都可转动地连接到下输出杆(7)上。
5、按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的后杆(9)通过两个三杆系统(20、21)的中介装置连接到下输出杆(7)上。
6、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述中介装置还具有一个销钉和槽连接装置(15、16、17、18)连接到下输出杆(7)上。
7、按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的后杆(9)通过两个销钉和槽连接装置(15、16、17、18)连接到下输出杆(7)上。
8、按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述中介装置还具有一个销钉和槽连接装置(15、16、17、18)连接到下输出杆(7)上。
9、按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的后杆(9)通过两个销钉和槽连接装置(15、16、17、18)连接到下输出杆(7)上。
10、按照权利要求3所述的装置，其特征在于，至少有一个杆(10、11)成对设置。
11、按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的装置至少有一个弹簧固定件(12)，它至少连接到两个杆上(6、7、8、9、10、11)。
12、按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的弹簧固定件(12)包括一个缓冲件。
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