CN110418625B - 矫形技术的关节装置 - Google Patents

Abstract

矫形技术的关节装置，其具有(a)小腿部分，(b)脚部分，所述脚部分能围绕摆动轴线摆动地布置在小腿部分上，(c)至少一个第一储能器，和(d)耦合元件，所述耦合元件能被置于耦合位置中和脱耦位置中，在耦合位置中，脚部分相对于小腿部分围绕摆动轴线向跖屈方向的摆动导致存储在第一储能器中的能量提高，其中，矫形技术的关节装置具有至少一个释放元件，该释放元件能被置于释放位置中和闭锁位置中，其中，通过将释放元件置于释放位置中能够将存储在第一储能器中的能量释放。

Description

矫形技术的关节装置

技术领域

本发明涉及一种矫形技术的关节装置，其具有小腿部分、能围绕摆动轴线摆动地布置在小腿部分上的脚部分、至少一个第一储能器和耦合元件，所述耦合元件能够置于耦合位置中和脱耦位置中，在所述耦合位置中，脚部分相对于小腿部分围绕摆动轴线在跖屈方向上的摆动导致提高存储在第一储能器中的能量。

背景技术

长时间以来从现有技术已知矫形技术的关节装置。它们能够构造为假肢或者矫形器，并且例如是脚踝-脚矫形器(ankle foot orthosis AFO)、膝盖-脚踝-脚矫形器(kneeankle foot orthosis KAFO)或者髋-膝盖-脚踝-脚矫形器(hip knee ankle footorthosis HKAFO)。尤其是，矫形技术的关节装置能够是脚提升矫形器。所述脚提升矫形器尤其用在具有脚提肌虚弱的病人身上，所述脚提肌虚弱能够例如由于例如多发性硬化这样的神经疾病或者在中风之后形成。脚提肌虚弱的特征尤其在于，脚在背屈方向上的运动只是受限的或者完全不可能的。因此，脚提升矫形器尤其用于抵抗这种妨碍并且例如产生生理的步态模式或者但是减少病人的受伤危险和绊脚危险并且因此总体上有助于提高生活质量。

为此，被证明有利的是，设置至少一个储能器，在步态周期的过程中能量能够存储在所述储能器中并且又能够从所述储能器中释放。能量例如用于以支持性的力加载脚部分，在实施跖屈或背屈时，所述力支持支架。

跖屈运动应理解为脚围绕踝关节轴线朝脚底的方向弯曲。因此，在小腿和脚之间在矢状面(Sagittalebene)内的角度在跖屈运动的过程中增大。背屈运动应理解为与跖屈相反的运动。因此，所述背屈运动伴随着在小腿和脚之间在矢状面内的角度的减小。

一般地，人的步态周期能够划分为四个阶段。所谓的受控的跖屈阶段从脚跟搁放在地面上(所谓的“脚跟着地heel strike”)进行至脚在地面上完全地平放。在这个阶段中，当脚初次完全平放在地面上时，达到对于这个阶段最大的跖屈，相当于在这个阶段中所达到的在小腿和脚之间在矢状面内的最大角度。

受控的背屈阶段紧随其后。受控的背屈阶段随着达到最大限度的背屈(即，达到在小腿和脚之间在矢状面内的最小角度)过渡到被驱动的跖屈阶段中。这种过渡在脚跟从地面抬起的时刻实现。被驱动的跖屈阶段又以失去脚接触地面(所谓的“脚趾离地toe-off”)而结束并且过渡到推进阶段中。所述推进阶段在它那方面以脚跟重新搁放在地面上(“脚跟着地”)而结束。

从US 8 696 764 B2、US 2004/0064195 A1和US 2013/0046218 A1已知脚提升矫形器，所述脚提升矫形器具有储能装置，在受控的背屈阶段期间，能量至少部分地存储在所述储能装置中。这种能量用于支持被驱动的跖屈。因此，所述能量在这个阶段中被放出。

脚提升矫形器的支架尤其在被驱动的跖屈阶段中和在“脚趾离地”之后需要被矫形器支持，因为在这里要求脚相对于小腿运动，所述运动必须由病人以肌力促成。

从现有技术已知一些矫形器，所述矫形器在跖屈时存储能量。这种能量在推进阶段期间被放出，以便促成脚的背屈运动并且提升脚趾。由此减小绊脚危险。从WO 2016/130150 A1和US 8920517 B2已知液压储能器的应用。

尤其在这样的储能器方面不利的是，在推进阶段中要放出的能量必须在被驱动的跖屈阶段中存储并且因此必须由肌力或者其它的储能单元施加。因此，除了用于被驱动的跖屈的能量之外，病人的本来虚弱的肌肉必须附加地施加要存储的能量，所述要存储的能量要在推进阶段中放出。

因此，从现有技术已知，设置另一储能器，所述另一储能器设置用于在背屈期间存储能量，从而能量能够在跖屈运动期间被放出。在这样的矫形器中，第二储能器在受控的背屈阶段期间被装载并且能量在接着的被驱动的跖屈阶段期间又释放。因为在被驱动的跖屈阶段期间，第一储能器被装载，两个储能器至少部分地“彼此反向”地工作。

发明内容

因此，基于本发明的任务在于，提出一种更有效率的矫形技术的关节装置，所述关节装置克服所说明的来自现有技术的缺点。

本发明通过根据本发明类型的矫形技术的关节装置解决所提出的任务，所述矫形技术的关节装置的特征在于，矫形技术的关节装置具有至少一个释放元件，所述释放元件能够置于释放位置中和置于闭锁位置中，其中，存储在第一储能器中的能量能够通过将释放元件置于释放位置中而释放。

释放元件尤其应理解为下述元件：当所述元件位于闭锁位置中时，其防止存储在第一储能器中的能量的放出。根据本发明，通过将所述释放元件置于释放位置中能够将存储在第一储能器内部的能量尤其在步态周期的任意时间点和受控地放出。

通过根据本发明的设备尤其实现：在受控的跖屈阶段期间将能量存储在第一储能器中并且例如在被驱动的跖屈阶段与推进阶段之间的过渡时“脚趾离地”之后才又将所述能量放出。因此，能够完全地或者部分地取消储能器在此期间的卸载和装载。

因此，与在来自现有技术的矫形器和假肢不同地，根据本发明实现：使至少一个第一储能器与脚部分相对于小腿部分的运动脱耦，而不放出在该时间点包含在第一储能器中的能量。当将释放元件置于释放位置中时，才进行能量的放出。尤其是，例如在受控的跖屈阶段中，能够以能量装载所述第一储能器。然后通过将耦合元件置于脱耦位置中使储能器与脚部分相对于小腿部分的运动脱耦。在此，释放元件优选地位于闭锁位置中，从而优选不放出能量或者至少仅仅放出少的能量。能量优选在受控的背屈期间和被驱动的跖屈期间存储在第一储能器中并且优选地在推进阶段中才又被放出。所述能量在此优选在背屈方向上起作用并且理想地用于将脚置于对于下一个受控的跖屈阶段优化的位置中，在所述优化的位置中又以能量装载第一储能器。

耦合元件例如构造和布置为使得能够通过小腿部分相对于脚部分围绕摆动轴线的摆动将所述耦合元件置于耦合位置或者脱耦位置中。在这种构型中，耦合元件例如是突出部或者突出的销，所述突出部或者突出的销布置在小腿部分或者脚部分上并且优选地与其抗扭转地连接。例如携动件位于相应的另外的构件上，所述携动件能够与突出部或者销产生接触，其方式是，脚部分和小腿部分相对于彼此摆动。

如果突出部或者销与携动件接触，则耦合元件位于耦合位置中。如果通过使脚部件相对于小腿部分摆动的方式使突出部或者销离开携动件，则耦合元件位于脱耦位置中。通过朝相反的方向再次摆动使突出部或者销又与携动件接触并且因此将耦合元件又置于耦合位置中，而不必为此操纵释放元件。

优选地，当耦合元件位于脱耦位置中时，由脚部分相对于小腿部分的摆动不能够影响存储在第一储能器中的能量。因此，只要释放元件不位于释放位置中就不能放出能量，然而，只要耦合元件位于脱耦位置中也不能够通过进一步的跖屈将附加的能量存储在第一储能器中。对此替代地，当耦合元件位于耦合位置中并且发生扩大的跖屈时，存储在第一储能器中的能量也能够进一步增大。

优选地，矫形技术的关节装置具有电控制装置，所述电控制装置设置用于将至少一个释放元件从闭锁位置置于释放位置中。优选地，也能够是相反的方向，从而能够在两个位置之间多次地切换。

因此，存储在至少一个储能器中的能量的释放尤其能够自动化地并且例如根据在时间上的参数或者其它参数进行。

在这里，“电控制装置设置用于将至少一个释放元件从闭锁位置置于释放位置中并且相反地从释放位置置于闭锁位置中”尤其应理解为：电控制装置操控例如至少一个促动器，所述促动器在此将释放元件尤其机械式地从闭锁位置置于释放位置中和相反地从释放位置置于闭锁位置中。为此，电控制装置具有至少一个电子数据处理装置(优选微处理器)和至少一个数据存储器。替代地，也能够仅仅提供对这类数据存储器的访问。

优选地，矫形技术的关节装置具有至少一个传感器，所述传感器尤其为压力传感器、位置传感器、力传感器、距离传感器、角度传感器、相对角度传感器和/或加速度传感器和/或下述传感器：借助所述传感器能够探测被包含在储能器中的能量。这个传感器优选设置用于检测至少一个测量值并且将该测量值传递到所述电控制装置上。

以此方式尤其可行的是，借助于所述至少一个传感器获得下述信息：矫形技术的关节装置的支架位于步态周期的哪个阶段中。为此，至少一个传感器优选连续地检测测量值并且传递所述测量值到电控制装置上。对此替代地，至少一个传感器仅仅在确定的时间间隔内检测测量值并且传递所述测量值到电控制装置上。传感器优选地包含自身的数据处理装置，所述数据处理装置例如使得所述传感器能够处理所检测的测量值、其导数或者积分，例如与所储存的极限值比较，并且仅仅在当超过或者低于所储存的极限值时，才将所述测量值、其导数或者积分传递到电控制装置上。

至少一个压力传感器例如布置在脚部分的在矫形器运行时面向地面的下侧、优选布置在脚跟区域中，例如能够借助于所述至少一个压力传感器探测脚提升矫形器是否接触地面。尤其能够确定脚提升矫形器是否位于步态周期的推进阶段中。

优选地，矫形技术的关节装置具有至少两个传感器、尤其压力传感器。所述传感器优选地布置在脚部分的脚跟区域和脚部分的前脚掌区域中，所述脚跟区域在紧贴的状态下位于支架的脚跟的区域中，所述前脚掌区域在紧贴的状态下贴靠在支架的前脚掌的区域中。这具有下述优点：不仅能够探测完全失去地面接触，而且也能够区分不同的阶段，其方式是，例如求取负载怎样从脚跟区域移动至前脚掌区域。对此替代地或者附加地，例如在步态周期中的“脚趾离地”之前能够探测：地面接触在何时仅还存在于前脚掌区域中。因此，通过有利地应用至少两个压力传感器实现步态周期的明显更详细的描绘。

优选地，矫形技术的关节装置具有至少两个不同的传感器。

借助于至少一个特别优选的传感器能够确定在脚部分围绕摆动轴线摆动时相对于小腿部分的角度和/或角度改变。因此能够特别简单和详细地描绘步态周期。

这样的传感器能够例如由至少两个位置传感器构成，其中，至少一个位置传感器布置在脚部分上并且至少一个位置传感器布置在小腿部分上。在位置传感器在脚部分和小腿部分上的位置已知并且摆动轴线已知的情况下，能够通过两个传感器彼此的间距确定脚部分与小腿部分之间的角度。

测量值的传送尤其能够通过数据线或者通过无线的传输介质、例如借助无线电、WLAN或者蓝牙实现。

优选地，电控制装置设置用于根据至少一个被传递的测量值将所述至少一个释放元件从闭锁位置置于释放位置中和/或反之亦然。因此防止在不希望的时间点释放能量。

为了在推进阶段内发生的背屈期间支持矫形技术的关节装置的支架，尤其有利的是，从至少一个储能器释放能量与开始推进阶段、即尤其脚从地面抬起(“脚趾离地”)的时间点一致。

此外，例如在受控的跖屈阶段内的最大限度的跖屈的时间点能够将释放元件从释放位置置于闭锁位置中，从而在受控的跖屈期间存储在至少一个第一储能器中的能量不在背屈阶段期间完全地或者部分地被放出。

因此，有利的是，电控制装置设置用于根据至少一个被传递的测量值探测矫形技术的关节装置失去地面接触，并且当探测到失去地面接触时将释放元件从闭锁位置置于释放位置中。

此外有利的是，电控制装置设置用于，当释放元件位于闭锁位置中时，才将耦合元件从耦合位置置于脱耦位置中。

在至少一个储能器中的能量的提高尤其在受控的跖屈阶段中实现。因此，借助达到最大限度的跖屈实现在这个阶段中最大限度可能的能量引入。对于至少一个储能器涉及弹簧元件的情况，在达到最大限度的跖屈时，有利的是，储能器借助于耦合元件与脚部分相对于小腿部分的运动脱耦，因为接着的受控的背屈又会导致至少一个储能器的卸载。然而，在释放元件位于释放位置期间，弹簧元件的脱耦尤其会导致能量由于弹簧元件的松弛而部分地或者完全地放出。由此原因，有利的是，首先将释放元件从释放位置置于闭锁位置中，并且只有当这发生时才将耦合元件从耦合位置置于脱耦位置中。一旦例如在推进阶段中释放了存储在储能器中的全部能量，则优选地将释放元件置于闭锁位置中。

有利地，矫形技术的关节装置具有至少一个第二储能器，所述第二储能器设置为使得脚部分相对于小腿部分围绕摆动轴线在背屈方向上的摆动导致存储在第二储能器中的能量提高。

这样的第二储能器尤其在被驱动的跖屈阶段期间对矫形器的支架的支持方面是有利的。尤其在受控的背屈阶段期间能够将能量接收在至少一个第二储能器中，所述能量尤其在接着的被驱动的跖屈阶段中又被放出。

此外，通过这种组合尤其实现：协同地利用至少一个第一储能器和至少一个第二储能器的能量，因为取消从现有技术已知的“彼此反向地做功”。优选首先在被驱动的跖屈阶段中放出至少一个第二储能器的能量，并且接着在“脚趾离地”之后通过将释放元件置于释放位置中释放至少一个第一储能器的能量。

优选地，至少一个第一储能器和/或至少一个第二储能器涉及弹簧元件和/或液压设备和/或气动设备。

弹簧元件尤其涉及螺旋弹簧或者扭转弹簧。此外能够借助于液压设备将能量存储在这样的弹簧元件中。此外也能够借助于泵或者压缩机通过压缩气体来存储能量。此外，尤其能够在矫形技术的关节装置中设置多个不同类型的第一储能器和/或第二储能器。

在机械式的储能器、尤其弹簧元件中，释放元件是例如卡锁元件或者自由轮元件。如果使用气动的或者液压的储能器，则释放元件优选是阀，所述阀尤其能够电动地或者电子地接通。耦合元件也能够是流体。

在本发明的一种变型中，耦合元件构造为流体-阀组合。由此能够在任意的、能自由选择的时间点实施背屈。

如果关节装置(优选在中间和在侧向)配有两个旋转式液压机构，则能够在不同的运动方向上(即，跖屈和背屈)实施交替的能量存储和能量放出。由此能够实施扩大的背屈，而不会由此妨害跖屈的影响。

附图说明

接下来，借助于附图解释本发明的一些实施例。其示出了

图1、3、5、7和9——矫形技术的关节装置的不同实施方案的示意性示图，

图2、4、6、8和10——在不同运动阶段的在相应先前的附图中所示出的实施例，

图11和12——液压系统/气动系统的示意性示图，

图13——矫形技术的关节装置的示意性示图，

图14——在根据图2的实施例的储能元件中的能量变化曲线的示意性示图，和

图15至20——在本发明的另一实施例中的一步的不同阶段。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一实施例的矫形技术的装置的示意性示图。所述装置具有脚部分2，所述脚部分以能围绕摆动轴线6摆动的方式支承在小腿部分4上。所述装置还具有第一储能器8，在所示出的实施例中，该第一储能器具有可运动地支承缸10中的活塞12，所述活塞通过弹簧14预紧。推杆16位于活塞12上，所述推杆通过耦合元件18与脚部分2连接。

在图2中以一步的不同运动阶段示出矫形技术的关节装置的这个实施方式。在左上方示出脚跟踏地时的情况。脚部分2抵抗水平倾翻而停下并且脚跟20在脚着地时产生地面接触。弹簧14尽可能地松弛并且活塞12位于缸10的下端部处。在右侧旁边示出在脚展直、即受控的跖屈期间的情况。脚部分2相对于在左边示出的情况在跖屈方向上围绕摆动轴线6摆动。活塞12在缸10中向上运动并且由此使弹簧14压在一起并且因此提高在该储能器中的能量含量。在右上方示出的情况中，脚部分全面地平放在地面上。这涉及在这个步中最大限度地跖屈的位置。推杆16使活塞12在缸10中尽可能远地向上移动，从而弹簧14强烈地被压缩。在这种情况下，将在图2中在左上方和左边中间示出的情况下位于释放位置中的释放元件22从这个释放位置置于闭锁位置中。这在图1中详细地示出。释放元件具有止动爪24，所述止动爪使活塞12在缸10中固定在示出的位置中。在图2中左下方示出的、接着的受控背屈期间，脚部分2相对于小腿部分4围绕摆动轴线6摆动，其中，然而不发生弹簧14的松弛。存储在储能器14中的能量保持不变，因为释放元件22位于闭锁位置中。此外可见，耦合元件18使推杆16与脚部分2脱耦。

在所示出的实施例中，通过第二储能器26能够提供用于主动的跖屈运动的能量，所述主动的跖屈运动在图2中下方中间示出。脚部分2相对小腿部分4围绕摆动轴线6摆动并且耦合元件18又与脚部分2接触。在这种情况下，能够随着在图1中示出的箭头28将释放元件22从闭锁位置置于释放位置中，从而能够将能量从弹簧14中导出，由此，使活塞12在缸10内部向下运动。这种情况在图2中右下方示出。脚部分2相对小腿部分4围绕摆动轴线6摆动并且前脚掌区域被抬起。

图3示出类似于图1的示图。构造上的差异在于释放元件22的构型。在缸10中，在弹簧14下方具有体积30，所述体积通过流体管32与平衡储备容器36连接，能切换的阀34位于所述流体管中。

图4以根据图2的那些位置示出图3的构型。在脚部分2的脚跟踏地(左上方)时，推杆16尽可能地从缸10移动出来，从而弹簧松弛。在接着的碾过地面和受控的跖屈期间，脚部分2相对于小腿部分4围绕摆动轴线6摆动，并且如在示图上方中间示出的那样，推杆16与布置在其上的、在缸10内部的活塞12向上移动。在此，能切换的阀34打开，从而流体能够从平衡储备容器36流到体积30中。这进行至最大限度地跖屈的位置，所述最大限度地跖屈的位置在图4中右上方示出。在这种状态下，能切换的阀34关闭，从而不再有流体从体积30流到平衡储备容器36中。在所示出的实施例中，耦合元件18同时与脚部分2脱耦。图4在示图中左下方示出最大限度地背屈的位置。耦合元件18不与脚部分2配合，并且因为能切换的阀34还总是关闭，活塞12在缸10中也不向下移动，从而构造为弹簧14的储能器继续存储着能量。这进行至图4中的下边一行的中间示图。耦合元件18又与脚部分2发生配合，并且能切换的阀34打开。由此，弹簧14能够松弛，从而活塞12向下移动并且流体能够从体积30导入到平衡储备容器36中。

能切换的阀34也能够用作节流阀，从而能量从储能器、即弹簧14放出能够阻尼地进行。自然地，这在所有其它构型中也是可行的，以避免能量突然地放出。

图5示出类似于图1和3的示图。相对于图3的示图在构造上的差异唯一在于储能器的形式。代替弹簧14，存在着蓄压器38，在所述蓄压器中包含可压缩的介质。位于活塞12下方的体积30又通过流体管32和能切换的阀34与平衡储备容器36连接。

图6以不同的运动阶段示出在图5中示出的实施方式。在脚跟踏地(左上方)之后，脚部分2相对于小腿部分4围绕摆动轴线6在跖屈方向上摆动。在此，推杆16进而还有活塞12向上移动。体积30由平衡储备容器36的流体填充。可压缩的介质位于蓄压器38中，所述蓄压器被压缩，从而能量以压力形式存储。

接着，不但使耦合元件18与脚部分2退出配合，而且关闭能切换的阀34，从而不再有流体能够从体积30流到平衡储备容器36中。因此，在图6中左下方示出的背屈期间，蓄压器38的压力不会降低。只有当在主动地控制的跖屈(图6中间下方)中，脚部分2相对于小腿部分4又具有所示出的位置，才将耦合元件18又带至配合状态并且打开能切换的阀34。

图7示出又改变的实施方式。在活塞12下方的体积30通过流体管32和能切换的阀34与平衡储备容器36连接。现在，蓄压器38布置在缸10外部并且也通过流体管32和能切换的第二阀40与缸10连接。图8以不同的运动阶段示出这个实施方式。作用方式相应于对图6所解释的作用方式。由于活塞12在缸10内部向上移动，在能切换的第二阀40打开的情况下，流体从缸10挤压到蓄压器38中。在图8的下边一行中示出，能切换的第二阀40如同能切换的阀34那样关闭，从而活塞12在缸10内部不能够运动。耦合元件18不与脚部分2配合。

只有当能切换的阀34和能切换的第二阀40打开(如这在图8中下方中间和右下方示出)时，活塞12才又能够向下移动。

图9示出矫形技术的关节装置的另一构型。缸10具有两个腔，所述两个腔由体积30和体积42构成。关节装置具有蓄压器38以及平衡储备容器36。两者通过相应的流体管32不但与体积30而且与体积42连接。能切换的阀34位于这些流体管32中的每个流体管中。

图10以不同的运动阶段示出图9的构型。在脚跟踏地(左上方)之后，脚部分2相对于小腿部分4围绕摆动轴线6摆动。由此，活塞12在缸10中向上移动。像打开(将体积30与平衡储备容器36连接的)流体管32的能切换的阀34那样，将体积42与蓄压器38连接的能切换的阀34也打开。在这个运动中，在蓄压器38内部的压力因此提高。在接着的背屈(左下方)期间，使体积30、42与蓄压器38连接的两个阀34关闭，而另外的两个阀34打开，通过所述另外的两个阀使体积30、42与平衡储备容器36连接。以此方式能够使活塞12在缸10内部移动，而在蓄压器38内部的压力不改变。因此，阀34是耦合元件和/或释放装置的部件。

所示出的除了图9、10和12之外的实施方式还具有第二储能器26。所述第二储能器能够以不同的方式构造并且优选布置为使得在背屈运动期间所存储的能量增加。所存储的能量能够在受控的和激活的跖屈运动期间被放出。优选地，这个储能器也是液压系统或者液压气动系统。自然地，其它储能器实施方案也是可行的。

图11示出相应的矫形技术的关节装置的示意性示图。所述关节装置具有两个蓄压器38，在所述蓄压器中，在图11左边的蓄压器38相应于第一储能器8。两个蓄压器38中的每个分别配有旋转式液压机构44，以便能够从脚部分相对于小腿部分的运动中存储能量。设备具有电子数据处理装置46，所述电子数据处理装置构造为微处理器。所述微处理器通过供电装置48供给电能。通过电线路50将电能也导至能切换的阀34。

此外，所述能切换的阀通过控制线路52与电子数据处理装置46连接，所述能切换的阀通过所述电子数据处理装置获得控制信号。设备还具有传感装置54，所述传感装置能够具有多个可能不同的传感器，所述传感器的测量值能够用于控制所述设备。

图12示出另一构型。所述构型仅仅具有唯一的蓄压器38以及平衡储备容器36。两个旋转式液压机构44分别通过流体管32不但与蓄压器38而且与平衡储备容器36连接。在这些管中的每个管中分别存在能切换的阀34。

能切换的阀通过控制线路52与电子数据处理装置46连接并且通过电线路50与供电装置48连接。这个设备也具有相应的传感器装置。

图13示出相应的矫形技术的关节装置的示意性视图，所述关节装置构造为膝盖矫形器、脚踝矫形器、脚矫形器。所述关节装置具有脚部分2、小腿部分4以及第一储能器8和第二储能器26。关节56位于膝盖的区域中。还具有大腿护套58以及小腿护套60，用于紧贴到大腿或者小腿上。在脚踝区域中设置两个旋转式液压机构44，一个在中间并且另一个在侧向，所述两个旋转式液压机构与储能器8、26连接。

图14示意性地示出在第一储能器8中和在第二储能器26中所存储的能量的变化曲线。在图14的上方的区域中缩小地示出图2的示图。分别可见脚部分2与第一储能器8和第二储能器26。

在下方的区域中，两个曲线图示意性地示出分别存储的能量。在此，上方的曲线表示存储在第一储能器8中的能量，而下方的曲线示出存储在第二储能器26中的能量。

在图14的第一行中由第一示图示出脚跟踏地62，在所述脚跟踏地时，能量既没有被包含在第一储能器8中又没有被包含在第二储能器26中。这在紧接着的受控的跖屈期间改变，在所述跖屈期间，能量存储在第一储能器8中。这进行至最大限度跖屈64，所述最大限度跖屈由在图14中划成虚线的第一曲线示出。在图14的第一行中从左边起的第二示图中可看到，脚部分2下降并且在第一储能器8中的弹簧14被压缩。在图14中上方的第三示图示出最大限度地跖屈的位置。如在图2中已经相关地说明地，在这个时刻将释放元件22从释放位置置于闭锁位置中。此外，如在图2中所示出地，耦合元件18与脚部分2脱耦。

因为耦合元件18脱耦并且释放元件22位于闭锁位置中，在紧接着的运动期间、即在受控的背屈和主动的跖屈期间，在第一储能器8中的能量水平不改变，在所述紧接着的运动期间，释放元件22保持在闭锁位置中。

在图14最下方的曲线图中示出第二储能器26中的能量。从脚跟踏地62直至最大限度跖屈，没有能量被存储。在受控的背屈直至最大限度地背屈的位置66期间，能量存储在第二储能器26中，所述能量在接着的主动跖屈期间又被放出并且用于推出脚。这进行至脚的抬起68，所述抬起在图14最上方一行由从右边起的第二示图示出。

然后，脚处于推进阶段中，其中，在所示出的实施例中，耦合元件18又将推杆16耦合在脚部分2上并且将释放元件22又置于释放位置中。由此，存储在第一储能器9中的能量能够被放出，由此，脚部分2相对小腿部分4围绕摆动轴线6摆动。在最终的位置中，脚前掌区域被抬起，该最终的位置在图14的上边一行的右边示图中示出。在这种状态下，能量既不存在于第一储能器8中又不存在于第二储能器26中，并且所述步从头开始。

图15至20示出根据本发明的另一实施例的矫形技术的关节装置。小腿部分4以能围绕摆动轴线6摆动的方式布置在脚部分2上。第一储能器是未示出的弹簧。耦合元件18由突出部70和携动件72构成，所述突出部在所选择的示图中从图平面出来地突出，在图15中，突出部70贴靠在所述携动件上。因为突出部70贴靠在携动件72上，耦合元件18位于耦合位置中。

在所示出的实施例中，释放元件22由齿轮74和卡锁元件76构成。在所示出的实施例中，卡锁元件76向上和向下移动并且因此与齿轮74产生配合和退出配合。当卡锁元件76不与齿轮74配合时，这相应于释放位置，并且当存在配合时，这相应于闭锁位置。

图15示出在脚步开始时在最大限度的跖屈位置中的情况。即，脚全面地平放在地面上并且脚部分2相对小腿部分4最大限度地逆时针方向摆动。在小腿部分4和脚部分2之间的角度是最大的。由此，与脚部分2抗扭转地连接的突出部70使与齿轮74抗扭转地连接的携动件72相对于小腿部分4逆时针方向摆动，并且在此未示出的弹簧(该弹簧为第一储能器)张紧并且载有能量。齿轮74的齿构造为使得齿轮74围绕摆动轴线6在这个方向上的摆动是可行的，因为卡锁元件76在齿轮74的倾斜的齿上沿着滑动。

图16和17示出中间的站立阶段(图16)和最终的站立阶段(图17)。脚部分2相对于小腿部分4在顺时针方向摆动，从而发生背屈。在此，释放元件22保持在闭锁位置中。不但在图16中而且在图17中，卡锁元件76与齿轮74的齿配合。由此防止齿轮74围绕摆动轴线6在顺时针方向上转动(由此第一储能器会在能量上卸载)。因为防止这一点，释放元件22位于闭锁位置中。而耦合元件18位于脱耦位置中。无论在图16中还是在图17中，突出部70都不与携动件72接触，从而存在脱耦位置。在图17中，关节位于最大限度的背屈位置中。在脚部分2和小腿部分4之间的角度最小。

在脚步的进一步的进行中，当借助关节装置将力从脚传递到矫形器或者假肢的支架上以便朝下一步的方向推离地面时，重新发生跖屈。这进行这样长时间，直至到达在图18中所示出的情况。该情况相应于在图15中所示出的、脚部分2相对于小腿部分4的最大限度跖屈的位置。耦合元件18又位于耦合位置中，因为突出部70贴靠在携动件72上。释放元件22继续位于闭锁位置中，因为卡锁元件76继续处于与齿轮74配合的状态。

在接下来的、在图19中示出的推进阶段中，将释放元件22从闭锁位置置于释放位置中。可见，卡锁元件76向上移动并且因此不再处于与齿轮74配合的状态。现在，通过存储在未示出的第一储能器中的机械能使所述齿轮围绕摆动轴线6在顺时针方向上摆动。因为携动件72与该齿轮74抗扭转地连接，该携动件也在时针方向上围绕摆动轴线转动并且因此使贴靠的突出部70也在这个方向上移动。脚部分2由于通过第一储能器进行的这种能量放出而相对于小腿部分4在顺时针方向、即在背屈方向上摆动。这会发生，是因为耦合元件18位于耦合位置中。在图20中示出推进阶段的最后的情况，第一储能器的能量完全被放出并且脚部分2相对于小腿部分4摆动。为了预备以“脚跟着地”开始的下一步，将释放元件22又置于闭锁位置中，其方式是，卡锁元件76向下移动并且又与齿轮74产生配合。耦合元件18继续位于耦合位置中，因为突出部70贴靠在携动件72上。在接下来的脚跟着地和脚展直时，发生跖屈(即，在所示出的实施例中，脚部分2相对于小腿部分4围绕摆动轴线6逆时针方向地摆动)，直至到达在图15中所示出的位置。

附图标记列表：

2 脚部分

4 小腿部分

6 摆动轴线

8 第一储能器

10 缸

12 活塞

14 弹簧

16 推杆

18 耦合元件

20 脚跟

22 释放元件

24 止动爪

26 第二储能器

28 箭头

30 体积

32 流体管

34 能切换的阀

36 平衡储备容器

38 蓄压器

40 能切换的第二阀

42 体积

44 旋转式液压机构

46 电子数据处理装置

48 供电装置

50 电线路

52 控制线路

54 传感装置

56 关节

58 大腿护罩

60 小腿护罩

62 脚跟踏地

64 最大限度的跖屈

66 最大限度的背屈

68 抬起

70 突出部

72 携动件

74 齿轮

76 卡锁元件。

Claims (13)

1.一种矫形技术的关节装置，其具有

(a)小腿部分，

(b)脚部分，所述脚部分以能围绕摆动轴线摆动的方式布置在所述小腿部分上，

(c)至少一个第一储能器，和

(d)耦合元件，所述耦合元件能被置于耦合位置中和脱耦位置中，在所述耦合位置中，所述脚部分相对于所述小腿部分围绕所述摆动轴线在跖屈方向上的摆动导致存储在所述第一储能器中的能量提高，

其特征在于，

所述矫形技术的关节装置具有至少一个释放元件，所述释放元件能够被

置于释放位置中，和

置于闭锁位置中，其中，

通过将所述释放元件置于所述释放位置中能够将存储在所述第一储能器中的能量释放，

其中，所述矫形技术的关节装置具有电控制装置，所述电控制装置设置用于将所述至少一个释放元件从所述闭锁位置置于所述释放位置中和相反地从所述释放位置置于所述闭锁位置中，并且其中，所述电控制装置设置用于当所述释放元件位于所述闭锁位置中时，才将所述耦合元件从所述耦合位置置于所述脱耦位置中。

2.根据权利要求1所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，当所述耦合元件位于所述脱耦位置中时，所述脚部分相对于所述小腿部分的摆动不能影响存储在所述第一储能器中的能量。

3.根据权利要求1所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述矫形技术的关节装置具有至少一个传感器，所述传感器设置用于检测至少一个测量值并且将该测量值传递到所述电控制装置上。

4.根据权利要求3所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述电控制装置设置用于根据至少一个传递的测量值将所述至少一个释放元件从所述闭锁位置置于所述释放位置中。

5.根据权利要求3或4所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述电控制装置设置用于根据至少一个传递的测量值探测所述矫形技术的关节装置失去地面接触，并且当探测到失去所述地面接触时将所述释放元件从所述闭锁位置置于所述释放位置中。

6.根据权利要求1或2所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述矫形技术的关节装置具有至少一个第二储能器，所述第二储能器设置为使得所述脚部分相对于所述小腿部分围绕所述摆动轴线在背屈方向上的摆动导致存储在所述第二储能器中的能量提高。

7.根据权利要求1或2所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述至少一个第一储能器涉及弹簧元件和/或液压设备和/或气动设备。

8.根据权利要求6所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述至少一个第二储能器涉及弹簧元件和/或液压设备和/或气动设备。

9.根据权利要求8所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述至少一个第一储能器涉及弹簧元件和/或液压设备和/或气动设备。

10.根据权利要求1或2所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述耦合元件构造为流体-阀组合。

11.根据权利要求7所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述关节装置配有两个旋转式液压机构。

12.根据权利要求8或9所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述关节装置配有两个旋转式液压机构。

13.根据权利要求3所述的矫形技术的关节装置，其特征在于，所述至少一个传感器为至少一个压力传感器、位置传感器、力传感器或者加速度传感器。

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