CN109381324B - 可调矫形器 - Google Patents

Abstract

一种器械包括系带、至少一个支架和能量转换机构，所述器械可针对使用者进行调整并且可有助于使用者的步态。

Description

可调矫形器

背景技术

医疗器械通常由已经丧失其一条或者两条腿的一些功能的病人使用。矫形器可为特定原因而用来控制、引导、限制和/或固定四肢、关节或身体部段；约束沿给定方向的移动；通常辅助移动；出于特定目的而减小承重力；在固定用敷料移除之后帮助骨折复原；和/或其它修正身体的形状和/或功能以提供更容易的移动能力或减少疼痛。

矫形器设计中的困难是为病人提供自然步态。病人通常需要帮助来移动已经丧失一些功能的肢体。此外，每个病人的自然步态会不同于另一病人的步态，在移动期间均需要来自矫形器的不同响应。最后，由于病人使其功能改善或恶化，病人会需要调整矫形器以维持其自然步态。

发明概述

本公开总地涉及矫形器以及调整和使用所述矫形器的方法。

附图说明

为了方便识别任何具体元件或动作的讨论，参考编号中的最显著的一个或多个数字指的是元件首先介绍的图号。

图1图示了门式辅助器械的实施例。

图2以分解视图图示了支架的实施例。

图3图示了预张紧装置的实施例。

图4图示了下组件的实施例。

图5图示了下轮的实施例。

图6图示了步态辅助方法的实施例。

图7图示了预张紧方法的实施例。

具体实施方式

描述了可以辅助人类步态的器械的实施例。该器械的部件可布置为将部件相对于彼此的运动转换为存储的势能。随着势能存储和释放，部件的布置然后可促进步态。该器械可进行调整以便可获得更自然的步态。

在一些实施例中，一种用于辅助步态的器械可以包括系带和至少一个支架，所述至少一个支架可以包括联接到系带的枢接框架、预张紧装置、能量转换机构、和/或联接到枢接框架的下组件。系带可圆周地固定第一封闭区域。

在一些实施例中，联接到系带的枢接框架可包括上构件和下构件。该器械可进一步包括力引导装置，所述力引导装置固定到具有沟槽的枢接框架，所述沟槽与能量转换机构沿切向对齐。一个或多个力引导装置联接到上构件和/或下构件。此外，枢接框架可进一步包括联接到枢接框架的腿部系带，每个腿部系带可圆周地固定或部分圆周地固定封闭区域。

在一些实施例中，预张紧装置可与第一封闭区域相反地联接到系带，可包括至少一个棘爪、预张紧轮缘和中心定位的齿轮。

在一些实施例中，能量转换机构可包括能量存储装置，所述能量存储装置经由上外韧带联接到预张紧装置并且经由下外韧带联接到下组件。能量转换机构可穿过下轮凹槽以附连到下轮附连件。能量转换机构可转动地围绕预张紧装置引导、可转动地围绕力引导装置引导、可转动地围绕张紧装置引导、以及可反向转动地围绕下轮引导。在具有多个力引导装置的实施例中，能量转换机构可转动地或可反向转动地围绕每个力引导装置引导。在一些实施例中，能量存储装置可以弹性地定位在(一个或多个)力引导装置与踝部附连机构之间。在进一步的实施例中，能量存储装置可以是螺旋弹簧，所述螺旋弹簧可提供大约3至大约20的最大张力与最小张力之比，并可具有大约3lbf至大约40lbf的张力范围。

在一些实施例中，下组件可进一步包括张紧装置、下轮和可以联接到下外韧带的足板。下轮可进一步包括可位于下轮内部的下轮附连件和下轮凹槽。在一些实施例中，下轮可以具有下轮张紧装置凹槽。张紧装置可以固定在适当位置中，以使其穿过下轮张紧装置凹槽。下轮张紧装置凹槽可具有下轮张紧装置凹槽过渡部分，所述下轮张紧装置凹槽过渡部分可以是渐缩的。在一些实施例中，张紧装置可进一步包括能量转换机构可穿过的张紧装置外韧带凹槽。

在一些实施例中，一种方法可包括响应于在枢接框架上接收到的脉冲而弯曲第一关节组件，响应于弯曲第一关节组件而引起经由下组件联接到下构件的能量转换机构的移动，响应于引起的能量转换机构的移动而张紧能量转换机构以将势能存储在能量存储装置中，响应于脉冲的终止而释放能量存储装置中的势能；和/或响应于释放能量存储装置中的势能而延伸第一关节组件。在一些实施例中，第一关节组件可以包括可以相对于上构件移动的下构件。在进一步的实施例中，这样的方法可以进一步包括响应于足板的枢接而调节能量转换机构的张力。

在一些实施例中，一种方法可包括响应于脉冲而张紧能量转换机构，响应于张紧能量转换机构而将势能存储在能量存储装置中，和/或响应于脉冲的终止而接合势能维持装置。这样的方法可进一步包括响应于脉冲而转动预张紧装置的预张紧轮缘，和/或响应于转动预张紧轮缘而张紧能量转换机构。在进一步的实施例中，这样的方法可包括响应于脉冲的终止而反向转动预张紧轮缘，响应于反向转动预张紧轮缘而反向转动中心定位的齿轮，和/或响应于反向转动中心定位的齿轮而将势能维持装置与中心定位的齿轮接合。在一些实施例中，势能维持装置是至少一个棘爪。

图1图示了门式辅助器械100的实施例。门式辅助器械100可包括系带102、枢接框架104、预张紧装置106、能量转换机构108、下组件110和第一封闭区域112。

系带102可固定第一封闭区域112。系带102可具有用于固定到其本身以包围第一封闭区域112的装置。系带102也可具有确保固定装置配合到使用者的调整装置。系带102可具有附连一个或多个支架的联接装置。

系带102可联接到至少一个支架。在图1中，系带102如图所示联接到两个支架。在一些实施例中，门式辅助器械100可配置为仅具有一个联接到系带102的支架。此类实施例可有益于仅一条腿需要步态辅助的使用者。一些实施例可包括两个以上的支架。

每个支架可包括枢接框架104、预张紧装置106、能量转换机构108和下组件110。

枢接框架104可联接到预张紧装置106和下组件110。枢接框架104也可进一步包括上构件和下构件。上构件和下构件可通过膝关节联接。枢接框架104可联接到预张紧装置106以允许一个或多个平面中的运动。在一些实施例中，联接可以是通过允许一个平面中的运动的铰链。在另一实施例中，联接可以是通过双轴关节，其中所述平面可以是正交的。在其它实施例中联接可以是通过球关节。

枢接框架104可进一步包括至少一个腿部系带。每个腿部系带可联接到上构件或下构件。在一些实施例中，每个腿部系带可固定单独的封闭区域。使用者可利用每个腿部系带固定其腿部，实现其腿部的运动到门式辅助器械100的更好的传递，反之亦然。在图1中，每个支架如图所示具有两个腿部系带。在其它实施例中，每个腿部系带可部分地包围一区域。

预张紧装置106可联接到系带102、枢接框架104和能量转换机构108。预张紧装置106可进一步包括预张紧轮缘、中心定位的齿轮和至少一个棘爪。在一些实施例中，中心定位的齿轮与至少一个棘爪可接合。在一些实施例中，这种接合可允许中心定位的齿轮相对于至少一个棘爪沿一个方向转动。在又一实施例中，至少一个棘爪可相对于中心定位的齿轮重新定位，以便将至少一个棘爪与中心定位的齿轮分离。

能量转换机构108联接到预张紧装置106和下组件110。能量转换机构108可进一步包括上外韧带、下外韧带和能量存储装置。张力可通过预张紧装置106或通过下组件110传递的枢接框架104的运动而置于能量转换机构108上。能量转换机构108可将势能存储在能量存储装置中。在一些实施例中，能量存储装置是在张力下伸长而由此存储势能的螺旋弹簧。

下组件110联接到枢接框架104和能量转换机构108。下组件110可包括下轮、张紧装置和足板。下轮联接到能量转换机构108，而张紧装置引导能量转换机构108。

图2以分解视图图示了支架200的实施例。该支架200可包括预张紧轮缘202、上外韧带204、下外韧带206、能量存储装置208、上构件210、下构件212、足板214、张紧装置216、下轮218、力引导装置220和棘爪222。

预张紧轮缘202可联接到上外韧带204和系带102。此外，预张紧轮缘202可与棘爪222接合。在一些实施例中，预张紧轮缘202可为近似圆柱形。在一些实施例中，上外韧带204可联接在预张紧轮缘202的圆周附近。然后，随着预张紧轮缘202转动，上外韧带204可与预张紧轮缘202的圆周接合。在一些实施例中，预张紧轮缘202可沿其圆周具有凹槽或沟槽，当预张紧轮缘202转动时，上外韧带204可接合在所述凹槽或沟槽中。

在一些实施例中，预张紧轮缘202可具有可近似垂直于预张紧轮缘202的圆周延伸的特征。此类装置可转动地附连到预张紧轮缘202，并在转动后可位于预张紧轮缘202的内部。

上外韧带204可进一步联接到能量存储装置208。在一些实施例中，上外韧带204可穿过力引导装置220。在其它实施例中，上外韧带204可穿过多个力引导装置220。上外韧带204的长度可以改变以相对于预张紧轮缘202定位能量存储装置208。

下外韧带206可联接到能量存储装置208和下轮218。在一些实施例中，下外韧带206可穿过力引导装置220。在其它实施例中，下外韧带206可穿过多个力引导装置220。下外韧带206的长度可以改变以相对于预张紧轮缘202定位能量存储装置208。在一些实施例中，下外韧带206可穿过张紧装置216。在一些实施例中，下外韧带206可穿过下轮218的圆周。

能量存储装置208可联接到上外韧带204和下外韧带206。能量存储装置208可以是可存储势能的任何装置。在上外韧带204穿过力引导装置220的一些实施例中，能量存储装置208可位于上外韧带204围绕力引导装置220的穿过与下外韧带206围绕张紧装置216的穿过之间。在一些实施例中，能量存储装置208可以是螺旋弹簧。在进一步的实施例中，螺旋弹簧可具有大约3至大约20的最大张力与最小张力之比。螺旋弹簧也可具有大约3lbf至大约40lbf的张力范围。

上构件210可联接到预张紧轮缘202、棘爪222和下构件212。在一些实施例中，上构件210可联接到力引导装置220。在其它实施例中，上构件210可联接到多个力引导装置220。上构件210可通过关节联接到下构件212。在一些实施例中，关节可允许上构件210相对于下构件212在一个平面中的转动。在其它实施例中，上构件210可在一个以上的平面中相对于下构件212转动。在一些实施例中，上构件210可联接到包围或部分地包围一区域的一个或多个系带。

下构件212可进一步联接到足板214、张紧装置216和下轮218。在其它实施例中，下构件212可联接到多个力引导装置220。在一些实施例中，下构件212可联接到包围或部分地包围一区域的一个或多个系带。下构件212可通过关节联接到足板214。在一些实施例中，关节可允许下构件212相对于足板214在一个平面中的转动。在其它实施例中，下构件212可以在一个以上的平面中相对于足板214转动。下构件212可联接到张紧装置216和下轮218，使得张紧装置216和下轮218可独立于下构件212转动。

足板214可进一步联接到张紧装置216和下轮218。在一些实施例中，足板214可独立于张紧装置216和下轮218转动。在其它实施例中，足板214可联接到下轮218，以使得任一者的转动将会引起另一者的转动。在一些实施例中，足板214可取向为将表面与其具有最大表面积的侧面接合。在一些实施例中，足板214可以接近足部的鞋底的形状。

张紧装置216可进一步联接到下轮218。在一些实施例中，下轮218可独立于张紧装置216转动。在一些实施例中，张紧装置216可接合下外韧带206。在其它实施例中，张紧装置216可具有沟槽，它通过所述沟槽接合下外韧带206。在一些实施例中，张紧装置216可独立于下构件212、足板214和下轮218转动。

下轮218可近似圆柱形。在一些实施例中，下轮218可具有内部下轮附连件以与下外韧带206联接。下轮218也可具有下外韧带206可以围绕其圆周穿过的下轮凹槽。在一些实施例中，下轮218在其圆周中可具有凹槽。在一些实施例中，张紧装置216可穿过凹槽。下轮218的圆周中的凹槽可以是渐缩的。

力引导装置220可联接到上构件210或下构件212。在一些实施例中，力引导装置220可联接到将上构件210联接到下构件212的膝关节。在一些实施例中，多个力引导装置220可联接到上构件210和下构件212。在一些实施例中，力引导装置220可调地联接到上构件210或下构件212。在一些实施例中，力引导装置220可具有力引导沟槽，上外韧带204或下外韧带206可在所述力引导沟槽上穿过。

棘爪222可与联接到预张紧轮缘202的中心定位的齿轮接合。在一些实施例中，棘爪222可与中心定位的齿轮分离。在进一步的实施例中，弹簧可用来实现与中心定位的齿轮的接合。

图3图示了预张紧装置300的实施例。预张紧装置300可包括棘爪302、预张紧轮缘304和中心定位的齿轮306。

棘爪302可联接到预张紧轮缘304和中心定位的齿轮306。在一些实施例中，预张紧轮缘304和中心定位的齿轮306可独立于棘爪302转动。棘爪302也可接合中心定位的齿轮306，当接合时实现仅沿一个方向的转动。在一些实施例中，棘爪302可具有枢轴，它可通过所述枢轴与中心定位的齿轮306分离。在一些实施例中，棘爪302可具有可以引起接合的弹簧。

预张紧轮缘304可进一步联接到中心定位的齿轮306。在一些实施例中，预张紧轮缘304的转动可引起中心定位的齿轮306的转动。在一些实施例中，预张紧轮缘304可具有近似垂直于预张紧轮缘304的圆周延伸的特征。这样的装置可转动地附连到预张紧轮缘304，并且在转动后可位于预张紧轮缘304的内部。

中心定位的齿轮306可具有通过其接合棘爪302的一个或多个接合特征。在一些实施例中，接合特征是当预张紧轮缘304沿一个方向(在图3中，逆时针方向)转动时可接合棘爪302，而当预张紧轮缘304沿一个方向(在图3中，顺时针方向)转动时不接合的轮齿。

图4图示了下组件400的实施例。下组件400可包括张紧装置402、下轮404、足板406和张紧装置外韧带凹槽408。

张紧装置402可联接到下轮404和足板406。在一些实施例中，张紧装置402可具有张紧装置外韧带凹槽408，外韧带可穿过所述张紧装置外韧带凹槽408。张紧装置402可围绕中心轴线以近似圆形的方式转动。在一些实施例中，张紧装置402近似圆柱形。

下轮404可进一步联接到足板406。在一些实施例中，当足板406转动时，下轮404可转动。在其它实施例中，下轮404独立于足板406转动。

图5图示了下轮500的实施例。下轮500可包括下轮凹槽502、下轮附连件504、张紧轮凹槽506、张紧轮凹槽过渡部分508和外韧带孔510。

下轮凹槽502可沿着下轮500的圆周存在。下轮凹槽502可完全或部分地环绕下轮500。下外韧带可穿过下轮凹槽502。

下轮附连件504可联接到下轮500。在一些实施例中，下轮500可具有多个下轮附连件504。下外韧带可在下轮附连件504处联接到下轮500。

张紧轮凹槽506可存在于下轮500的外圆周上。张紧轮凹槽506可具有张紧轮凹槽过渡部分508。在一些实施例中，张紧轮凹槽过渡部分508可以是渐缩的。在一些实施例中，下轮500可取向为使得张紧装置可以穿过张紧轮凹槽506。

外韧带孔510可位于下轮500的外圆周与下轮500的内圆周之间。下外韧带可穿过外韧带孔510以与张紧轮凹槽过渡部分508联接。在一些实施例中，下轮500可具有多个外韧带孔510。

在方框602中，步态辅助方法600响应于在枢接框架上接收到的脉冲而弯曲第一关节组件。

在方框604中，步态辅助方法600响应于弯曲第一关节组件而引起经由下组件联接到下构件的能量转换机构的移动。

在方框606中，步态辅助方法600响应于引起的能量转换机构的移动而张紧能量转换机构以将势能存储在能量存储装置中。在一些实施例中，足板可以铰接以进一步调节能量转换机构的张力。

在方框608中，步态辅助方法600响应于脉冲的终止而释放能量存储装置中的势能。

在方框610中，步态辅助方法600响应于释放能量存储装置中的势能而延伸第一关节组件。

在完成方框612中，步态辅助方法600结束。

在方框702中，预张紧方法700响应于脉冲而张紧能量转换机构。在一些实施例中，能量转换机构的张紧可以响应于脉冲而通过转动预张紧装置的预张紧轮缘来发生，张紧能量转换机构响应于转动预张紧轮缘。

在方框704中，预张紧方法700响应于张紧能量转换机构而将势能存储在能量存储装置中。

在方框706中，预张紧方法700响应于脉冲的终止而接合势能维持装置。在一些实施例中，势能维持装置可以响应于脉冲的终止而通过反向转动预张紧轮缘来接合，反向转动中心定位的齿轮响应于反向转动预张紧轮缘；以及响应于反向转动中心定位的齿轮将势能维持装置与中心定位的齿轮接合。在进一步的实施例中，势能维持装置可以是至少一个棘爪。

在完成方框708中，预张紧方法700结束。

Claims (12)

1.一种器械，所述器械包括：

系带，其中所述系带圆周地固定第一封闭区域；以及

至少一个支架，所述至少一个支架包括：

枢接框架，所述枢接框架可枢接地附连到所述系带，所述枢接框架包括上构件、下构件和力引导装置；

所述上构件可枢接地附连到所述系带；

所述下构件在膝关节处可铰链地附连到所述上构件；

预张紧装置，其中所述预张紧装置与所述第一封闭区域相反地联接到所述系带，所述预张紧装置包括至少一个棘爪、预张紧轮缘和中心定位的齿轮；

能量转换机构，所述能量转换机构包括能量存储装置，所述能量存储装置经由上外韧带联接到所述预张紧装置并且经由下外韧带联接到下组件；

所述能量存储装置弹性地定位在所述力引导装置与所述下组件之间；以及

所述下组件联接到所述枢接框架，其中所述下组件进一步包括张紧装置、联接到所述下外韧带的下轮和可铰链地附连到所述下轮的足板。

2.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，所述力引导装置联接到所述膝关节。

3.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，所述下轮进一步包括下轮附连件和下轮凹槽，其中所述下外韧带穿过所述下轮凹槽以附连到所述下轮附连件。

4.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，所述下轮进一步包括下轮张紧装置凹槽和下轮张紧装置凹槽过渡部分，并且所述张紧装置定位在所述下轮张紧装置凹槽过渡部分附近。

5.根据权利要求4所述的器械，其特征在于，所述下轮张紧装置凹槽过渡部分是渐缩的。

6.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，所述张紧装置进一步包括张紧装置外韧带凹槽，其中所述能量转换机构穿过所述张紧装置外韧带凹槽。

7.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，所述力引导装置进一步包括力引导沟槽，所述力引导沟槽与所述能量转换机构沿切向对齐。

8.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，所述能量转换机构可转动地围绕所述预张紧装置引导、可转动地围绕所述力引导装置引导、可转动地围绕所述张紧装置引导、以及可反向转动地围绕所述下轮引导。

9.根据权利要求1所述的器械，其特征在于，所述能量存储装置是螺旋弹簧。

10.根据权利要求9所述的器械，其特征在于，所述螺旋弹簧的最大张力与最小张力之比为大约3至大约20。

11.根据权利要求9所述的器械，其特征在于，所述螺旋弹簧的张力范围为大约3lbf至大约40lbf。

12.根据权利要求9所述的器械，其特征在于，所述器械进一步包括至少一个联接到所述枢接框架的腿部系带，其中所述至少一个腿部系带中的每一个圆周地固定第二封闭区域。

Images