CN110292476A - 一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器及其矫形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器及其矫形方法，包括护踝本体和鞋体，所述护踝本体上设有固定件，且护踝本体的外侧设有连接件，所述连接件输入端活动连接有定位件，结合本发明设计的多个固定拉孔22，提出一种根据不同患者的足状态而确定定位件（5）的安放部位的方法，具体涉及到如何在多个固定拉孔22中选择一个舒适位置（即B点）及如何调整护踝本体1（即A点）。此助行踝前弹性拉力足踝矫形器，主要针对足下垂（例：腓总神经损伤）、足内翻下垂（例脑卒中）患者适用，改善患者足（内翻）下垂的同时不影响患者踝关节跖屈，从而达到改善患者步态的作用，可实现对患者的个体化治疗，最大程度上还原正常的步行模式。
Description
技术领域
本发明涉及技术足踝矫形设备领域，具体为助行踝前弹性拉力足踝矫形器及其矫形方法。
背景技术
市场上常见的足踝矫形器多为从小腿后部到足底固定性结构(多为硬性塑料)，形成以90°对的夹角，将踝关节固定，患者足下垂虽改善，但踝关节不能活动且固定于同一位置，可能造成关节僵直和疼痛；若患者小腿三头肌存在一定功能，长期的踝关节固定可能造成肌肉废用性萎缩，患者踝关节不能跖屈，影响患者步态；同时，由于固定结构含有的固定性材料需有一部分伸入患者足底，以固定踝关节，而硬性材料使患者感到不舒适，患者健侧足和患侧足感觉不同，可能影响患者步态，为此，我们提出助行踝前弹性拉力足踝矫形器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器及其矫形方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：助行踝前弹性拉力足踝矫形器，包括护踝本体和鞋体，所述护踝本体上设有固定件，且护踝本体的外侧设有连接件，所述连接件输入端活动连接有定位件，且定位件固定连接在鞋体上。
优选的，所述护踝本体的内侧为硅胶材料制成。
优选的，所述固定件包括魔术子贴和魔术母贴，所述魔术子贴与护踝本体的外侧的一端固定连接，且魔术母贴与护踝本体外侧的一端固定连接。
优选的，所述连接件包括支撑板、卡接件、弹力带、连接扣和固定扣，所述支撑板设有两个，且两个支撑板固定连接在护踝本体的外侧，两个支撑板位于护踝本体远离魔术母贴的一端，所述支撑板上设有卡接孔，且卡接件输出端分别与两个卡接孔卡接，所述弹力带的一端与卡接件固定连，且弹力带的另一端分别穿过连接扣和固定扣与支撑杆固定连接，所述支撑杆的两端分别与连接扣内部固定连接，所述固定扣与定位件卡接。
优选的，所述卡接件包括卡接壳、缓冲弹簧、挡板和卡接杆，所述卡接壳与弹力带的一端固定连接，且缓冲弹簧固定连接在卡接壳内部，所述缓冲弹簧的两端分别通过两个挡板与两个卡接杆固定连接，且卡接杆远离挡板的一端分别贯穿卡接壳与卡接孔，所述卡接杆分别与卡接壳和卡接孔滑动连接，且挡板滑动连接在卡接壳内部。
优选的，所述定位件包括固定套、支撑架、定位带和支撑件，所述固定扣与固定套卡接，且固定套固定连接在支撑架上，所述支撑架固定连接在定位带上，所述鞋体上设有多个鞋孔，且定位带的两端通过两个支撑件与两个鞋孔卡接，且定位带位于鞋体的鞋面上。
优选的，所述定位带上等距离设有多个固定拉孔，且多个固定拉孔均由刚性材料制成。
优选的，所述支撑件包括弹性绳、支撑扣和伸缩带，所述弹性绳的一端与定位带底端固定连接，且弹性绳另一端穿过鞋孔固定缠绕在支撑扣上，所述支撑扣的一端与伸缩带固定连接，且伸缩带与定位带固定连接。
优选的，所述支撑扣远离伸缩带一端的底部为锲型状。
本发明还提供一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器的矫形方法，所述定位件(5)的安放部位根据跖屈过程中弹性拉力变化函数、力臂变化的函数以及力矩变化的函数确定；
弹性拉力变化函数为：
力臂变化的函数为：
力矩变化的函数为：
，
其中，O点为足踝转动中心，其坐标为(0,0)；
A点为上固定点位置，其坐标为(a1，b1)；
B点为下固定点位置；
B1点为跖屈起始角度时，下固定点B的位置；
n为下固定点B至O的距离；
H为AB点间无弹力部分的长度；
M0为初始力矩(跖屈起始角度时所需力矩)；
K0为弹性拉力带单位长度的弹性系数；
OE为跖屈起始角度时，AB所产生的力臂OE的长度；
α为跖屈过程中下固定点B与O连线和水平轴所成的夹角。
优选的，所述上固定点位置A点选在以B1点(下固定点)与O点(足踝转动中心)连线作为直径，形成的足背侧的半圆以内，靠近O点(足踝转动中心)处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明主要针对足下垂(例：腓总神经损伤)、足内翻下垂(例脑卒中)患者适用，改善患者足(内翻)下垂的同时不影响患者踝关节跖屈，从而达到改善患者步态的作用。
2、本发明可实现对患者的个体化治疗，模仿人体的生物力学特点，根据患者足(内翻)下垂的程度、小腿三头肌的肌力及肌张力，患者的步速、健侧足的行走习惯，选择适合患者的作用力点和确定与患者匹配的弹性拉力，帮助患者踝背伸同时使患者踝跖屈不费力，最大程度上还原正常的步行模式。
3、本发明通过特制护踝本体在踝关节上(内外踝上)引出一弹力带经踝前固定于患者鞋面，不影响患者足部的感觉，使患者有更好的体验，同时护踝本体亦可提高患者踝关节的稳定性，使患足踝扭伤及跌倒风险降低，本发明所需材料简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明整体结构俯视图；
图3为本发明弹力带结构示意图；
图4为本发明弹力带正视图；
图5为本发明护踝本体结构示意图；
图6为本发明连接件内部结构示意图；
图7为图3中A区域放大图；
图8为图4中B区域放大图。
图9为跖屈过程中弹力及力矩模式图；
图10为优选区间(I)内时，弹力带的力矩变化趋势图；
图11为非优选区间(II)内时，弹力带的力矩变化趋势图。
图中：1-护踝本体；2-鞋体；3-固定件；4-连接件；5-定位件；6-魔术子贴；7-魔术母贴；8-支撑板；9-卡接件；10-弹力带；11-连接扣；12-固定扣；13-卡接壳；14-缓冲弹簧；15-挡板；16-卡接杆；17-卡接孔；18-固定套；19-支撑架；20-定位带；21-支撑件；22-固定拉孔；23-鞋孔；24-弹性绳；25-支撑扣；26-伸缩带；27-支撑杆；C-足踝；B1-足背固定点；A-踝前固定点；AB1-弹力带长度；CE-经C点所做AB1垂线段，为该弹力带弹力力臂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：助行踝前弹性拉力足踝矫形器，包括护踝本体1和鞋体2，所述护踝本体1上设有固定件3，且护踝本体1的外侧设有连接件4，所述连接件4输入端活动连接有定位件5，且定位件5固定连接在鞋体2上。
所述护踝本体1的内侧为硅胶材料制成。
所述固定件3包括魔术子贴6和魔术母贴7，所述魔术子贴6与护踝本体1的外侧的一端固定连接，且魔术母贴7与护踝本体1外侧的一端固定连接，通过设有固定件3，进而便于不同的患者使用护踝本体1。
所述连接件4包括支撑板8、卡接件9、弹力带10、连接扣11和固定扣12，所述支撑板8设有两个，且两个支撑板8固定连接在护踝本体1的外侧，两个支撑板8位于护踝本体1远离魔术母贴7的一端，所述支撑板8上设有卡接孔17，且卡接件9输出端分别与两个卡接孔17卡接，所述弹力带10的一端与卡接件9固定连，且弹力带10的另一端分别穿过连接扣11和固定扣12与支撑杆27固定连接，所述支撑杆27的两端分别与连接扣11内部固定连接，所述固定扣12与定位件5卡接，通过设有的连接件4，从而实现护踝本体1与鞋面上的定位件5进行快速连接。
所述卡接件9包括卡接壳13、缓冲弹簧14、挡板15和卡接杆16，所述卡接壳13与弹力带10的一端固定连接，且缓冲弹簧14固定连接在卡接壳13内部，所述缓冲弹簧14的两端分别通过两个挡板15与两个卡接杆16固定连接，且卡接杆16远离挡板15的一端分别贯穿卡接壳13与卡接孔17，所述卡接杆16分别与卡接壳13和卡接孔17滑动连接，且挡板15滑动连接在卡接壳13内部，通过设有的卡接件9，从而使弹力带10与护踝本体1之间进行快速固定的作用。
所述定位件5包括固定套18、支撑架19、定位带20和支撑件21，所述固定扣12与固定套18卡接，且固定套18固定连接在支撑架19上，所述支撑架19固定连接在定位带20上，所述鞋体2上设有多个鞋孔23，且定位带20的两端通过两个支撑件21与两个鞋孔23卡接，且定位带20位于鞋体2的鞋面上，通过设有的定位件5，从而使弹力带10与鞋面起到固定的作用。
所述定位带20上等距离设有多个固定拉孔22，且多个固定拉孔22均由刚性材料制成，通过设有多个固定拉孔22，进而使护踝本体1与定位带20之间具有多种连接方式。
所述支撑件21包括弹性绳24、支撑扣25和伸缩带26，所述弹性绳24的一端与定位带20底端固定连接，且弹性绳24另一端穿过鞋孔23固定缠绕在支撑扣25上，所述支撑扣25的一端与伸缩带26固定连接，且伸缩带26与定位带20固定连接，通过设有的支撑件21，从而实现定位带20与鞋面进行快速连接的作用。
所述支撑扣25远离伸缩带26一端的底部为锲型状，进而使支撑扣25一方面在与弹性绳24连接的同时，另一方面可以稳定放置在鞋面上，且不影响患者的行走。
具体实施方式：当需要对患者进行踝前矫形训练时，患者需选择带有鞋孔23的鞋体2，并将定位带20两端的两个弹性绳24分别穿过鞋孔23处，并将弹性绳24在支撑扣25上进行打结，从而使弹性绳24固定在支撑扣25上，进而实现了定位带20固定连接在鞋面上，同时由于支撑扣25与定位带20通过伸缩带26之间进行连接，从而使支撑扣25可以伸缩，使定位带20可以固定在不同患者的鞋面上，同时由于定位带20设有多个固定拉孔22，定位带20也可以通过固定拉孔22固定在鞋面上，此时将弹力带10的一端通过固定扣12卡接入固定套18上，且由于固定套18通过支撑架19固定在定位带20上，进而实现弹力带10的一端进行固定，此时，将护踝本体1通过魔术子贴6与魔术母贴7固定在患者足踝处，再将弹力带10另一端的卡接壳13插入两个支撑板8之间，同时按动两个卡接杆16，使两个卡接杆16受到压力相互收缩，当卡接壳13插入至两个支撑板8之间时，此时，两个卡接杆16受到缓冲弹簧14的弹性作用力下，进而稳定卡接在两个支撑板8上的两个卡接孔17处，从而实现弹力带10与护踝本体1的快速连接，进而便于患者的使用，且通过设有的卡接孔17，患者也可直接将弹力带10连接在固定拉孔22与卡接孔17之间，也可以实现护踝本体1与定位带20之间的连接。
通过模拟人体的跖屈过程，结合本申请设计的多个固定拉孔22，提出一种根据不同患者的足状态而确定定位件(5)的安放部位的方法，具体涉及到如何在多个固定拉孔22中选择一个舒适位置(即B点)及如何调整护踝本体1(即A点)。
人体跖屈过程中，其力矩推算过程为：
O点为足踝转动中心，其坐标为(0,0)；
A点为上固定点位置，其坐标为(a1，b1)；
B点为下固定点位置；
B1点为跖屈起始角度时，下固定点B的位置；
n为下固定点B至O的距离；
H为AB点间无弹力部分的长度；
M0为初始力矩(跖屈起始角度时所需力矩)；
K0为弹力带单位长度的弹性系数；
α为跖屈过程中下固定点B与O连线和水平轴所成的夹角；
α1为踝背屈最大角度(即跖屈起始角度)；
跖屈起始角度时，AB1的长度为：
跖屈过程中，AB的长度为：
跖屈起始角度时，AB所产生的力臂OE的长度为：
跖屈过程中，AB所产生的力臂OD的长度为：
跖屈过程中，弹性拉力变化函数为：
跖屈过程中，力臂变化的函数为：
跖屈过程中，力矩变化的位数为：
在实际操作过程中，除上述函数模型外，为了便于操作，还可通过图9所示的跖屈过程中弹力及力矩模式图对固定拉孔22进行初步定点，定点结束后可再次利用上述函数模型、结合患者体验进行最终优化。
在跖屈过程的生理过程中，足背侧固定点起始的弹力将始终增大，如何调整护踝本体1(即A点)至关重要，所述上固定点位置A点优选在以B1点(下固定点)与O点(足踝转动中心)连线作为直径，形成的足背侧的半圆以内，靠近O点(足踝转动中心)处：在该半圆之内，足背弹力力臂先增大，后减小或始终增大，使得弹力带在跖屈过程中产生的力矩(弹力*力臂)始终增大(图10)，无明显突兀感，患者体验好；且最终力矩较大，患者在跖屈过度时，不易发生弹力力矩过小，不足以使足恢复背屈的问题；此外，在此区域(I)内选择A固定点，有内外踝突起，A固定点不易下滑，并且不影响患者裤子穿着。
所述上固定点位置A点次优选在以B1点(下固定点)与O点(足踝转动中心)连线作为直径，形成的足背侧的半圆以外，或远离O点(足踝转动中心)处：在该半圆之外，足背弹力力臂始终减小，使得弹性装置在跖屈过程中产生的力矩(弹力*力臂)始终先增大后显著减小(图11)，患者将产生明显突兀感，体验差；且最终力矩过小，甚至可小于初始力矩，患者在跖屈过度时，易发生弹力力矩过小，不足以使足恢复背屈的问题，足下垂导致的“拖地”问题可能无法解决；此外，在此非优选区域(II)内选择A固定点，A固定点位于小腿或以上，A固定点易下滑，并且比较影响患者裤子穿着选择。足背侧远离足踝处时，随患者跖屈过程，弹力变化将比较明显，于A固定点较大的压力变化，患者产生明显不适。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，包括护踝本体(1)和鞋体(2)，其特征在于：所述护踝本体(1)上设有固定件(3)，且护踝本体(1)的外侧设有连接件(4)，所述连接件(4)输入端活动连接有定位件(5)，且定位件(5)固定连接在鞋体(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，其特征在于：所述护踝本体(1)的内侧为硅胶材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，其特征在于：所述固定件(3)包括魔术子贴(6)和魔术母贴(7)，所述魔术子贴(6)与护踝本体(1)的外侧的一端固定连接，且魔术母贴(7)与护踝本体(1)外侧的一端固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，其特征在于：所述连接件(4)包括支撑板(8)、卡接件(9)、弹力带(10)、连接扣(11)和固定扣(12)，所述支撑板(8)设有两个，且两个支撑板(8)固定连接在护踝本体(1)的外侧，两个支撑板(8)位于护踝本体(1)远离魔术母贴(7)的一端，所述支撑板(8)上设有卡接孔(17)，且卡接件(9)输出端分别与两个卡接孔(17)卡接，所述弹力带(10)的一端与卡接件(9)固定连，且弹力带(10)的另一端分别穿过连接扣(11)和固定扣(12)与支撑杆(27)固定连接，所述支撑杆(27)的两端分别与连接扣(11)内部固定连接，所述固定扣(12)与定位件(5)卡接。
5.根据权利要求4所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，其特征在于：所述卡接件(9)包括卡接壳(13)、缓冲弹簧(14)、挡板(15)和卡接杆(16)，所述卡接壳(13)与弹力带(10)的一端固定连接，且缓冲弹簧(14)固定连接在卡接壳(13)内部，所述缓冲弹簧(14)的两端分别通过两个挡板(15)与两个卡接杆(16)固定连接，且卡接杆(16)远离挡板(15)的一端分别贯穿卡接壳(13)与卡接孔(17)，所述卡接杆(16)分别与卡接壳(13)和卡接孔(17)滑动连接，且挡板(15)滑动连接在卡接壳(13)内部。
6.根据权利要求1所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，其特征在于：所述定位件(5)包括固定套(18)、支撑架(19)、定位带(20)和支撑件(21)，所述固定扣(12)与固定套(18)卡接，且固定套(18)固定连接在支撑架(19)上，所述支撑架(19)固定连接在定位带(20)上，所述鞋体(2)上设有多个鞋孔(23)，且定位带(20)的两端通过两个支撑件(21)与两个鞋孔(23)卡接，且定位带(20)位于鞋体(2)的鞋面上。
7.根据权利要求6所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，其特征在于：所述定位带(20)上等距离设有多个固定拉孔(22)，且多个固定拉孔(22)均由刚性材料制成。
8.根据权利要求6所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器，其特征在于：所述支撑件(21)包括弹性绳(24)、支撑扣(25)和伸缩带(26)，所述弹性绳(24)的一端与定位带(20)底端固定连接，且弹性绳(24)另一端穿过鞋孔(23)固定缠绕在支撑扣(25)上，所述支撑扣(25)的一端与伸缩带(26)固定连接，且伸缩带(26)与定位带(20)固定连接；所述支撑扣(25)远离伸缩带(26)一端的底部为锲型状。
9.一种根据权利要求1-8所述的任一助行踝前弹性拉力足踝矫形器的矫形方法，其特征在于：所述定位件(5)的安放部位根据跖屈过程中弹性拉力变化函数、力臂变化的函数以及力矩变化的函数确定；
弹性拉力变化函数为：
力臂变化的函数为：
力矩变化的函数为：
，
其中，O点为足踝转动中心，其坐标为(0,0)；
A点为上固定点位置，其坐标为(a1，b1)；
B点为下固定点位置；
B1点为跖屈起始角度时，下固定点B的位置；
n为下固定点B至O的距离；
H为AB点间无弹力部分的长度；
M0为初始力矩(跖屈起始角度时所需力矩)；
K0为弹性拉力带单位长度的弹性系数；
OE为跖屈起始角度时，AB所产生的力臂OE的长度；
α为跖屈过程中下固定点B与O连线和水平轴所成的夹角。
10.根据权利要求9所述的一种助行踝前弹性拉力足踝矫形器的矫形方法，其特征在于：
所述上固定点位置A点选在以B1点(下固定点)与O点(足踝转动中心)连线作为直径，形成的足背侧的半圆以内，靠近O点(足踝转动中心)处。
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