CN110545688B - 能量返回矫正系统 - Google Patents

Abstract

提供了多个矫正系统。一个双层系统由模压成两层的单片织物构成。一个三层系统包括基部层；中间层；和上层。上层接合到中间层，并且中间层连接到基部层。基部层、中间层和上层的耦接形成后弹簧区、中弹簧区和前弹簧区，其中，上层在中间层上方悬空并且脚跟部分在基部层的近端脚跟端上悬空。

Description

能量返回矫正系统

技术领域

本发明总体涉及矫正系统，该矫正系统被构造成吸收能量并将其返回给个人穿戴者的足部。

背景技术

步行和跑步可以定义为一种运动方法，该方法涉及交替使用两条腿来提供支撑和推进，其中至少一只脚始终与地面接触。尽管术语步态和步行经常互换使用，但步态一词是指步行的方式或样式，而不是实际的步行过程。步态周期是指完全相同的重复行走事件之间的时间间隔。

定义的周期可以随时开始，但通常在一只脚接触地面时开始，并在该脚再次接触地面时结束。如果从右脚接触地面开始，则该周期在右脚再次接触时结束。因此，每个周期都从与站姿阶段的初始接触开始，并持续到摆动阶段，直至周期以肢体的下一次初始接触结束。在单个步态周期中，站姿阶段约占60％，摆动阶段约占40％。

与人体肌肉骨骼系统维持生存的力相比，现代人类环境中的坚硬表面改变了步态周期期间人体肌肉骨骼系统所遇到的力。来自此类表面的冲击能量通过多骨的致密组织以及柔软的脂肪组织进入人体。这种冲击能量经常引起物理损伤，从而导致受伤，特别是足部受伤。有时，这种类型的身体受伤可以通过矫正插入件来治疗。

可以将功能性矫正插入件放在鞋垫上或代替鞋垫而置于鞋子中，以在站立、步行、跑步过程中矫正足部的对准和左右移动，以影响人足部的骨骼取向并影响足部或足部的部分的运动方向和力。因此，矫正器不仅可以减轻足部的疼痛，还可以减轻身体其他部位(诸如膝盖、臀部和下背部)的疼痛。它们还可以增加不稳定关节的稳定性，并防止足部变形引起其他问题。然而，常规设备并非像设计一样是动态的。常规的矫正装置通常包括有垫片的刚性支柱，结果，在步态周期期间无法对足部进行动态调整。例如，在步态周期期间不能通过常规装置动态地进行调整，诸如使足尖进一步向外，使足尖进一步向内，抬高足跟，抬高跖球部等。

足部受伤的其他原因与潜在的病理性疾病状态有关，例如糖尿病。糖尿病是一种慢性疾病，这种病影响美国多达6％的人口，并与微脉管系统的进行性疾病相关。糖尿病引起的并发症不仅包括心脏病、中风、高血压、糖尿病性视网膜病，而且还特别包括糖尿病性神经病变足病。

糖尿病性神经病变足病通常导致溃烂的形成，溃烂常常是由于皮肤的真皮层和在行走期间使缓冲足部的皮下脂肪之间的屏障破损而导致的。这种破损可能导致真皮上的压力增加。尽管存在旨在防止糖尿病患者形成平面溃烂的装置和方法，但是市场上没有在溃烂形成后通过动态卸载来治疗溃烂的矫正装置。

其他类型的足部受伤包括骨折、褥疮、手术切口和过度使用伤害。病理机械足功能障碍包括旋后和旋前病理。

因此，需要矫正系统，该矫正系统补救性地用于矫正由于足部的物理和其他伤害而导致的畸形。还需要可以在治疗上用于解决潜在的病理学和病理机械性足部功能障碍的动态矫正系统，以在整个步态周期中准确而精确地定位足部，从而有助于适当的功能和对准并减轻过度的力。特别地，需要一种动态的矫正悬架系统，其解决引起全身性疾病的足部病变，诸如脚踝、膝盖和髋关节错位。

发明内容

前述问题通过根据本发明的矫正系统解决。在一些方面，矫正系统包括“人造脚和脚踝”，并被设计为最终的移动适配器以满足我们行走的环境不断变化的形状。在一些方面，根据本发明的矫正系统是允许无限力改变和动态力重新分布的3D生物力学控制悬架平台。在一些方面，公开了允许运动范围控制和减轻病理力的3D生物力学控制悬架平台。

在其他方面，矫正系统可以计算机耦接，该计算机具有视频运动分析软件和功能以及允许跟踪足部病变的感测机构以及随着足部功能变化或病变进展而调整矫正器来改变其随时间变化的进展的能力。当平台结合传感反馈进行实时控制时，将矫正系统与Vicom和感测机构耦接起来可能会改善和/或恢复平衡。用这种机构人为地控制平衡将防止跌倒，这会导致骨折和步态不稳以及由于不稳而引起的扭伤和其他病变。感测机构可以包括一个或多个传感器，这些传感器可操作地耦接至矫正器并且能够将关于步态、站姿和在步态周期期间进行的其他移动的数据传递到计算机，其中计算机包括视频运动分析软件，该视频运动分析软件用于分析感测数据并在显示屏上提供有关现有病变和所需矫正的视觉反馈。

在一些方面，矫正系统包括：位于所述矫正器上或附近的至少一个传感器，至少一个传感器感测步态周期期间的移动；知识库，其提供关于多种足部病变的数据和关于正常足部和/或正常步态周期的多种信息；处理设备，其与所述至少一个传感器和所述知识库可操作地通信，所述处理设备可操作以(a)从所述至少一个传感器接收与个人的步态周期有关的数据；(b)将从所述至少一个传感器接收的所述数据与所述知识库中的多种足部病变进行比较；(c)基于关于正常足部和/或正常步态周期的多种信息，来确定矫正器的治疗性矫正，以改善个人的步态周期；并且(d)将所述矫正的视觉表示输出给个人。

在一些方面，矫正系统是用于治疗整个身体的矫形外科病变的介入平台，矫形外科病变诸如是与步态周期生物力学有关的脚踝、膝盖、脊柱和髋部病变。在一些方面，跟踪病理力并定期对悬架进行微调以补偿并维持正确对准可以改变相关的脚踝、膝盖、脊柱和髋部病变以及相关疼痛的过程。在一些方面，矫正器悬架系统包括步态改变装置，该步态改变装置将改变当前已知的行走感觉，从而不仅使活动更加可忍受，而且使活动更愉快和有趣。在一些方面，矫正系统允许提高行走效率的性能增强效果，从而允许个人在相同能量的情况下走/跑得更远、更快和更长。在一些方面，矫正系统利用行走的力并重新分布力以提高行走效率。

在一些方面，提供了具有形成多层的任何数量的可能挠曲的多层悬架矫正器或单层悬架矫正器。在一些方面，矫正器悬架系统可以通过产生一股反作用力波来对抗、减小和/或放大步态周期期间自然产生的力，而在所述步态周期期间被动地、静态-动态地(static-dynamically)或动态-动态地(dynamic-dynamically)受控，从而控制足部、脚踝和人体生物力学。在一些方面，可以通过插设可变阻力材料以在层/挠曲之间行进来对矫正器悬架系统进行被动控制或调整，使得获得行进中的期望偏差，该偏差可以抵消角度变化，即控制移动生物力学或改变行进阻力或控制地面反作用压力。

在一些方面，当固定力可以施加到层/挠曲(诸如段或鳍部)以实现角度变化或控制地面反作用力(力的大小在步态周期期间是固定的)时，矫正系统像吉他一样是静态-动态可调的。

在一些方面，动态-动态地(在整个步态周期中变化)利用杆件的控制，该杆件可操作地耦接至细丝或类似的机构，使得在步态周期期间施加到段/鳍部或层/挠曲的力改变。杆件的力倍增器组件可以形成其他性能增强特性。

在一些方面，平台可以形成反向波以抵抗步态周期期间压力的自然上升和下降，从而平衡压力并减少由步态周期的法向力引起的运动的需要。

在一些方面，矫正系统创建介入平台用于卸载(如同在糖尿病足的情况下)：用力倍增器上传以实现(性能)；运动范围管理(增强骨复位)；对准恢复；和生物力学控制。

在一些方面，可以使用3D打印来构造任何公开的矫正系统。

因此，在本发明的某些方面，该系统大致包括基部层；压板；通过压板中的通路可操作地耦接基部层的矫正器和杆件。前述元件作为系统一起工作以吸收步行、跑步等中的能量，并在适当的时间和位置使其返回到足部。矫正器可以包括分段矫正器或非分段矫正器。杆件可包括通过压板中的通路锚定到矫正器上的滑动部分和牵拉销或张紧构件。根据本发明的矫正器能量系统控制从步态周期产生的能量，以使矫正层在特定位置或特定角度下变形以使足部内翻或外翻。该系统还可适于解决各种矫形补救和治疗问题。

还公开了一种双层矫正器，该双层矫正器治疗性地解决了患者的外翻和内翻问题。

还公开了一种空气鞋跟，该空气鞋跟是双层矫正器，该双层矫正器适于装饰性地并入女鞋中，这样有助于适当的功能和对准并减轻过大的力。

还公开了一种矫正器，该矫正器包括内侧或外侧移动以矫正内翻或外翻的撑脚。

传统上，矫正器的脚跟杯是通过在脚跟杯中整体形成垫片来填隙，这具有使整个矫正器和足部从后向前倾斜的作用。因此，中脚和前脚掌可能错位。在脚跟杯内置内翻垫片的情况下，中脚和前脚掌会过度内翻且错位。在脚跟杯中内置外翻垫片的情况下，中脚和前脚掌会过度外翻且错位。为了解决该问题，公开了一种矫正系统，该矫正系统包括从内侧延伸到侧面的一个或多个切割段。任何段可位于内侧或侧面以限定所需的控制区域，例如，切口可分隔第五跖骨底下方的区域，由此该段的抬升可以使跗骨间关节外翻并模拟由于创伤或中风而丧失腓骨功能的患者的腓骨肌腱功能，向下或向上调整两个这样的切口之间的任何所需区域也可以用来矫正由动态矫正器的另一段的填隙而产生的关节或骨骼结构错位。在后脚柱内内翻四度填隙以改善距下关节对准并治疗病理性外翻的情况下，整个矫正器会以此对准方式倾斜，从而导致正常功能的进一步破坏以及足部内其他关节和结构的对准。分段矫正器允许独立调整单个分段，从而允许更有限地控制足部的单个段或单个结构，使得可以通过保守用药程式更好地治疗特定病变，并更好地对足部、脚踝以及因此上游的所有部位(包括膝盖、臀部和背部)进行生物力学控制，从而可能避免导致整形外科病变、疼痛和功能障碍(导致诸如关节置换或关节固定术等手术)的长期的错位影响。半刚性脊，即半刚性材料的任何未铰接的连续部分或者(在某些情况下)允许关节段在中心轴线上旋转的半刚性骨干，从矫正器的脚趾部分延伸到愈合部分，将切割的段保持在位。切割的段可以根据所需的解剖矫正向上或向下铰接。

还公开了前述的变型，其中切割的段仅部分地延伸跨过矫正器。在功能上，矫正器足部床的中心区域充当脊。

还公开了一种三层矫正器，该三层矫正器包括三层不同的厚度材料，用树脂或类似材料在模具中将这三层材料层压在一起，从而将三层连接在一起。可替代地，本领域技术人员将会知道，可以使用粘合剂或其他粘结手段(诸如胶带等)将层粘结在一起。矫正器可被真空成型并烘烤以固化树脂并被修整成适当的尺寸，即尺寸6、7、8等。矫正器也可被修整以匹配特定个人使用者的足部的尺寸和轮廓。三层矫正器可以包括段，这些段被构造成向上或向下(如上文所讨论的)铰接跖骨下的鳍部(如图所示)和/或脚跟区域或矫正器上的任何位置中的一个或多个孔。本领域技术人员将会知道也可以使用3D打印来制造三层矫正器，如下所述。

还公开了由单层或单片材料构造的双层矫正器。矫正器的后部用作后弹簧区域，该后弹簧区域为脚跟提供悬架并减缓脚跟撞击。将弓部分切入到矫正器中以提供支撑并抬起至弓区域。前部可包括可选的双层区域，类似于后弹簧区域，该双层区域为前脚掌或跖球部提供悬架。矫正器可以被插入到鞋类中并在鞋类的整个长度上延伸，或者如图所示在脚趾底下方停止，或者可以是鞋类的功能鞋底。

顶盖可以应用于本文公开的任何矫正系统，并且像吊床一样在关节区域上方伸展，以进一步向足部提供悬空并将支撑件移动到外周并从悬空的足部正下方移出。

本领域技术人员将会知道，本文公开的矫正系统具有广泛的应用，并且在不背离本发明的范围或精神的情况下可以被结合到糖尿病鞋；运动鞋或专业运动鞋；日常鞋，包括女鞋、靴子等，无论这些鞋类是否需要补救或治疗结果。

附图说明

为了更好地理解本发明，并示出如何实现本发明，现在将以举例的方式参考附图，其中：

图1是根据本发明的矫正能量返回系统的侧视图，其中足部以虚线表示。

图2是其视图，其中受试者已开始步态周期。

图3是其视图，其中足部在步态周期中前进以初始接触地面或脚跟撞击。

图4是其从中间站姿的初始接触或脚后跟撞击回弹的视图。

图5是其视图，示出了终止站姿，其中箭头朝着脚趾离地或预摆动阶段移动。

图6是根据本发明的三层矫正器的视图，示出了用于张紧构件的各种附接点及其效果。

图7是在步态周期开始时本发明的第一替代实施方式的侧视图。

图8是其在脚跟撞击时的视图。

图9是其从脚跟撞击回弹并向中间站姿移动的视图。

图10是足部朝着脚趾离地移动或处于摆动前阶段的其终止站姿的视图。

图11是开始与地面初始接触的本发明的第二替代实施方式的侧正视图。

图12是其与地面完全初始接触的视图。

图13是其处于中间站姿的视图，箭头示出了足部朝着终止站姿前进。

图14是其在摆动前附近的视图。

图15是本发明的第三替代实施方式的侧正视图，示出了处于未负重位置的马蹄足患者。

图16是其在朝着加载位置的视图。

图17是其在脚趾撞击时的视图。

图18是其在完成脚趾撞击时的视图。

图19是本发明的第四替代实施方式的侧正视图，其中足部被示出为脚处于静止未负重位置。

图20是本发明的第五替代实施方式的示出为处于静止未负重位置的侧正视图。

图21是从图20的区域21A截取的放大细节。

图22是处于静止位置的本发明的第六替代实施方式的侧正视图，示出了所选元件的次要位置。

图23是本发明的第七替代实施方式的侧正视图，示出了所选元件的次要位置。

图24是根据本发明的矫正器的示例性实施方式的俯视平面图。

图25是沿图24的线25-25截取的后正视图，示出了次要位置。

图26是其前正视图，示出了次要位置。

图27是图24的受试者的第一变型的俯视平面图，其中，矫正器被横向地分段。

图28是其前正视图，示出了次要位置和矫正角度。

图29是图24的受试者的第二变型的俯视平面图，其中，矫正器在内侧分段。

图30是其前正视图，示出了次要位置和矫正角度。

图31是根据本发明的具有所有鳍部被分段的矫正器的示例性实施方式的俯视平面图。

图32是其与图25类似的前正视图，示出了次要位置。

图33是其前正视图，示出了次要位置。

图34是根据本发明的实施方式的双层矫正器的侧正视图，为清楚起见已省略部分。

图35是沿着线35-35截取的图34的双层矫正器的后正视图，并且示出了需要矫正下降到双层矫正器中的外翻足。

图36是其后正视图，示出了对外翻足的治疗性矫正。

图37描绘了下降到图34的根据本发明的双层矫正器的内翻足并且示出了矫正。

图38A是根据本发明的双层矫正器的侧正视图。

图38B是从图38A的区域E截取的放大的局部图片细节。

图38C是从图38A的区域E截取的放大的局部图片细节，示出了其变型。

图39是沿着线39-39截取的图38A的矫正器的后正视图，并且示出了需要矫正下降到矫正器中的内翻足。

图40是其后视图，示出了使用根据本发明的图38A的双层矫正器进行的治疗性矫正。

图41是类似于图39和40的后正视图，示出了使用根据本发明的图38A的双层矫正器对外翻足的矫正。

图42是图38的双层矫正器的替代方案的后视图，但包括被切入到其基部层中的两个弧形通道，并且示出了内翻足向下下降到矫正器中并且当通道产生差异行程并导致对准改变时内翻。

图43是类似于图42的视图，示出了对内翻足的矫正。

图44类似于图42和43的实施方式，其中，外翻足被示出为下降，然后已经通过根据本发明的图42的双层矫正器进行矫正。

图45是置于双层或三层矫正框架上的鞋的侧正视图，为清楚起见已省略部件。

图46是其后正视图。

图47是其前正视图。

图48是其底部平面图。

图49是根据本发明的图45-48的双层矫正器的第一替代实施方式的底部平面图。

图50是根据本发明的图45-48的双层矫正器的第二替代实施方式的底部平面图。

图51是根据本发明的图45-48的双层矫正器的第三替代实施方式的底部平面图。

图52是根据本发明的图45-48的双层矫正器的第四替代实施方式的底部平面图。

图53是根据本发明的矫正器的替代实施方式的俯视平面图，示出了撑脚条。

图54A是示出外翻足的后视图，示出了未展开的撑脚条。

图54B是通过展开的内侧撑脚条矫正(内翻)的图54A的外翻足的后视图。

图55是根据本发明的用于可调地在内侧支撑患有胫后肌腱功能障碍的足部的双层矫正器的替代实施方式。

图56是图55的实施方式的一部分的局部侧正视图。

图57A是矫正器的透视图，示出了位于两层之间的垫片，其中上层在其前部被固定至下层或基部层。

图57B是图57A的矫正器的侧视图，示出了垫片的放置。

图57C是图57A的矫正器的后视图，示出了垫片和矫正角度。

图57D是图57A的矫正器的后视图，示出了上层下降到下层并引起对准矫正；内置垫片位于顶层和底层之间。

图58A是根据本发明的矫正器的一方面的透视图，示出了其底部，并且示出了从内侧到外侧切割的、具有在轴线上自由旋转的能力的一个或多个段，这些段可以在双层或三层矫正器的顶层中制作，这些段中的任何一个或多个段可以根据患者的足部病变而变形或填隙。

图58B是示出图58A的顶层与双层矫正器的附接点的线图。

图58C是示出图58A的顶层与三层矫正器的附接点的线图。

图59是图58的矫正器的透视图，示出了段的两种替代模式，这些段中的任一个或多个可以根据患者的足部病变而变形或填隙。

图60A-60B是根据本发明的基本三层矫正系统的一方面的透视图。

图61A至图61B是示出如何可以根据患者的足部病变切割图60A至图60B所示的基本三层矫正系统的不同方面的透视图。

图61C是根据本发明的三层矫正系统的变型的透视图，示出了可以铰接的足趾鳍部。

图61D是图61C的三层矫正器的侧视图。

图62A-62B是根据本发明的基本矫正系统的透视图。

图63A-63B是图62A和62B的基本矫正系统的透视图，示出了基本矫正系统如何根据患者的足部病变来切割和变形。

图63C是图63A和63B的矫正器的透视图，示出了其脚跟部分的变型，示出了脚跟的三维形状构象，从而允许通常在冲击/脚跟撞击时承受重量的中心脚跟重新沿周向分布压力或卸载。

具体实施方式

现在参考图1至图6，描绘了根据本发明的矫正能量返回系统的第一实施方式。图1示出了穿戴根据本发明的能量返回系统10的处于静止状态的足部(以虚线示出)。能量返回系统10被示出为处于未加重或卸载的位置，其中基部层12静止在诸如地面的表面上。能量返回系统10大致包括基部层12、杆件14、压板16和矫正器18。基部12可以具有任何长度，只要它从脚底大体延伸到脚趾区域即可。基部12可包含用于鞋底的任何材料，包括但不限于橡胶、塑料、聚合物、聚氨酯等。杆件14包括滑动件22、成角度的中心部分24和成角度的连接部分26。杆件14由弹性材料制成，以允许其在步态周期期间动态变形。可以用于杆件14的合适材料包括塑料、聚合物和弹性金属。矫正器18也由弹性材料制成，以允许其在步态周期期间动态变形。可以用来构造矫正器18的合适材料包括聚烯烃；聚丙烯；开孔和闭孔泡沫以及石墨。有利地，压板16由刚性或半刚性材料制成，诸如塑料、聚丙烯、玻璃纤维、碳纤维和本领域技术人员已知的其他材料。

张紧构件28在成角度的连接部分26处将杆件14可操作地耦接至矫正器18。张紧构件28被描述为销，然而本领域技术人员将会知道，杆、缆线、线材、细丝等可以代替销28。压板16可以是大体上刚性的，并且通过连接构件30穿过脚跟杯20可操作地耦接至矫正器18。连接构件30可以包括销、杆、线材、细丝等。本领域技术人员将会知道，可以省去连接构件30，并且通过压板16和脚跟杯20之间以及脚跟杯20和矫正器18之间的粘合方法或化学键合，可以将压板16间接地耦接至矫正器18。

现在将在操作中描述根据本发明的能量返回系统。现在参考图2-5，示出了步态周期和能量返回系统的操作。因此，对步态周期的理解有助于对根据本发明的能量返回系统的操作的理解。

当一只脚接触地面时，步态周期开始；当另一只脚再次接触地面时，步态周期结束。因此，每个周期都从与站姿阶段的初始接触开始，并持续到摆动阶段，直至周期以肢体的下一次初始接触结束。步态周期分为两个阶段。站姿阶段是主脚与地面接触的周期过程的一部分，始于初始接触或脚跟撞击并终于脚趾离地。摆动阶段发生在相对的第二只脚悬在空中时，并且始于脚趾离地并终于第二脚跟撞击。

现在参考图2，负载响应始于初始接触，即主脚接触地面的瞬间。在正常的步态模式中，主脚的脚跟首先接触地面(除非患者患有马蹄足，如图5-6的替代实施方式所示)。脚跟的向下力(DF)使基部层12朝脚跟向上变形，如箭头U所示。当成角度的连接部分向远端RB朝着成角度的中心部分14旋转RB从而在张紧构件28上建立张力时，杆件14的成角度的中心部分24开始朝着滑动件22向下压缩37。因为成角度的连接部分26通过张紧构件28可操作地耦接至矫正器18，所以张紧构件的张紧导致矫正器向下变形。这些运动共同导致根据本发明的能量返回系统加载。

现在参照图3，脚跟的向下的力继续使基部12朝着压板16向上变形U。特别地，当连接部分26向远端RB旋转从而以张力加载张紧构件18时，杆件14的成角度的中心部分24发生变形而更靠近滑动件22。张紧构件18使矫正器继续向下移动OD。可以看出，足弓比图2中所示的进一步向下压缩，因此更多的能量被存储在矫正层18中。

当相反的第二只脚离开地面(未示出)时，加载响应以对侧脚趾离地结束。中间站姿始于对侧脚趾离地，并在重心位于参考脚正上方时结束，如图4所示。只有此阶段和早期终止站姿才是步态周期中身体的重心真正位于支撑基部上方的时候。终止站姿始于重心在支撑足部上方时，并且在对侧足部接触地面时终止。在终止站姿期间，从地面抬起脚跟。

现在参考图4，示出了足部处于中间站姿，因为它开始向前旋转，并且与基部12的先前变形相结合的存储在矫正器18中的能量开始沿弓对足部施加回弹作用。当成角度的连接构件26向前旋转F从而开始释放矫正器18上的张紧构件28的张力时，滑动件22从基部12部分地释放。

预摆动作始于对侧初始接触，并且在步态周期的约60％处在脚趾离地时终止。因此，预摆动对应于步态周期的双肢支撑的第二时间段。初始摆动始于脚趾离地，直至最大膝盖弯曲(60度)出现。

现在参考图5，示出了主脚处于朝脚趾离地移动的终止站姿。在脚趾离地中，足部继续向前旋转FR，并存储在与基部12结合在一起的矫正器18中的能量完成了使能量沿着弓向足部回弹。向下的张力完全从张紧构件28上卸载，然后从矫正器18上卸载。然而，由于能量存储在矫正器18中，矫正器18向上UP挤压弓部，导致弓部升起，直至到达图1中的位置。

再次参考图2-5，脚跟撞击以及体重随着冲击地面而减速将使基部12变形，使其在后部向上弯曲，这继而将导致杆件14撬开压板16并使张紧构件28张紧，这又会由于矫正器18与张紧构件28耦接而使矫正器变形。矫正器18可以在后部耦接(如图2-5最佳所示)，以允许张紧构件18将矫正器18的前部朝着后部34中的固定点动态拉回。

可替代地，矫正器18可以在前部的固定点处可操作地耦接至压板16(如图22中最佳所示)。如果矫正器18固定在压板16的前点，则由于鞋底向上弯曲导致鞋底前部挠曲所产生的杆件作用又对张紧构件28产生杠杆作用并向前拉矫正器18的脚跟部分，从而导致基部12存储能量。

因此，基部12的约束不受控制；而是动态的，其中存储的能量很容易分布。基部层12不仅使杆件挠曲。它还吸收能量并在脚跟撞击时吸收振动。所存储的能量具有失稳的趋势。因此，根据本发明的能量返回系统控制能量以使矫正器18以能够治疗特定的足部病变的方式变形。另外，能量返回系统能够随后在步态周期中通过从前向后调整杆件的位置并反转其方向和/或通过延长矫正器以执行特定功能来释放能量。

例如，如果希望减轻诸如糖尿病性溃烂或骨折不愈合等压力过大的区域的负担(人步行时不能承受，否则将导致骨折移动)，矫正器可以在前部被分段(如在图31中描绘的替代实施方式中最佳看到的)。因此，可以操纵张紧构件以使矫正器在特定的位置/段或以特定的角度变形。可替代地，可以升高弓部以使足部仰转。仍然可替代地，如果存在侧向附接点，则可以通过向上牵拉矫正器的侧面来使足部外翻，因此能够在人步行时动态地生成仰转或前转力矩或力。

此外，如果张紧构件28到矫正器18的附接点基本上在弓部的中间，则张紧构件28将向下驱动矫正器18并使其变平。可替代地，如果张紧构件28到矫正器18的附接点朝着矫正器18的前部，则张紧构件28将向后拉矫正器18并升高弓。理解上述内容的关键是将跖球部被向下拉到更靠近压板接触的位置，即支撑平面，从而导致足弓而不是跖球部在中间站姿期间承受承重压力(如图13中最佳所示)。

再次参考图3，该图描绘了能量返回系统的进一步压缩。因此，足弓被视为向下进一步压缩(与图2中相比)，因此更多的能量被存储在矫正器18中。如果前脚掌存在病变，例如溃烂、应力性骨折或跖骨骨折不愈合，则当再次允许矫正器18抬高时，它会在跖球部产生一个向上的力矩或力，该力矩或力在人朝着前脚掌负载移动时(跖球部承受很大的压力)将抬起并卸载跖球部。在跖球部正后方产生的抬起将被卸载或未加重。图1-5描绘了基本的能量返回系统。已经描述了可操作地耦接在矫正器的前部的杆件和可操作地耦接在矫正器的后部的杆件。随着杆件变形，矫正层也变形。它如何变形，即沿哪个方向并以什么角度变形，主要部分地取决于杆件14的连接点，现在这将在下面详细讨论。

现在参考图6，示出了张紧构件28上的各种附接点和所产生的作用。如果张紧构件28到矫正器18的附接点发生改变，则这种变化将导致矫正器18以不同的方式弯曲以影响足部。通过将张紧构件28的后部附接至矫正器，矫正器18的弓部被降低，从而减小了足部与矫正器之间的地面反作用力，这在胫骨后功能障碍的情况下可能使患者无法忍受矫正器。撞击时地面反作用力的这种动态降低可允许患者耐受更大的生物力学控制。如果张紧构件14到矫正器18的附接点在矫正器18的前部，则矫正器弓部被升高，如图13中最佳所示。

在人体解剖学中，在距骨和跟骨的交汇点处出现距下关节。距下关节允许足部在步态周期内翻和外翻。因此，取决于需要治疗的足部病变，张紧构件的附接点将影响能量返回系统的功能。如果将张紧构件的附接点朝着前脚掌的第五鳍部或侧面放置在距下关节入口侧部，则具有升高矫正器的侧弓部以使足部向内前转或使足部向内倾斜并导致距下关节外翻的效果。将张紧构件的内侧连接到距下关节入口(例如，在第一远端鳍部下)将具有升高矫正器的内侧方面的效果，并且将具有引起使足部仰转和倾斜(这将使距下关节反转)的效果。将张紧构件附接至矫正器的弓部分将使矫正器的弓高度向下拉至更平坦。由于杆件在后部未加重，这将允许使反冲弹簧回弹。将矫正层向下拉到压板并允许压板向上回弹(由于杆件在后面没有加重)会在接近跖骨头或跖骨头下方的位置产生抬起(如果矫正器未加长)。

类似地，矫正器的长度可以改变以影响足部解剖结构的变化。传统的矫正器在跖球部后方终止，以允许跖球部弯曲。通过使用本发明的三层能量返回系统，如果希望在该区域减轻重量，则矫正器可以被加长以定位在跖球部的下方。此外，如果矫正器位于在跖骨头下方并支撑跖骨头重量，则在跖球部下方会形成向上的推力，从而增加竖直能量(如在跳跃时)。此外，矫正器也可以在溃烂的区域下开窗，从而防止溃烂上的负载。

本领域技术人员将会知道，基部层12中的柔性和跷板底部形状将允许正常的步态，同时在步态期间控制跖趾关节的背屈和跖屈。如所指出的，基部层12的挠曲提供挠曲能量，同时还提供冲击吸收。

因此，本领域技术人员将会知道，张紧构件到矫正板和压板的附接点可以根据治疗的病理类型而变化，矫正器的长度和位置也会改变以影响足部解剖结构的变化，这使得矫正器起片簧的作用。

在前述背景下，图7-10示出了根据本发明的能量返回系统700的第一替代实施方式，该能量返回系统包括基部层712、杆件714、压板716和矫正器718。在功能上，图7-10的能量返回系统700执行与图1-6的能量返回系统10相同的操作。图7中示出的能量返回系统700被示出为与地面初始接触，并且被结合到以虚线示出的鞋类、支具等中。箭头描绘了足部和能量返回系统700抵靠同一水平表面的法向向下力DF。基部712可以是任何长度，只要它从脚底大体延伸到脚趾区域即可，并且可以包括用于鞋底的任何材料，包括但不限于橡胶、塑料、聚合物、聚氨酯等。在该替代实施方式中，基部712期望地具有片簧的弹性功能。

杆件714包括滑动件722、成角度的中心部分724、支点725、终端部分726和缆线728。杆件714由弹性材料制成，以允许其在步态周期期间动态变形。可以用于杆件714的合适材料包括塑料、聚合物和弹性金属。矫正器718也由弹性材料制成，以允许其在步态周期期间动态变形。可以用来构造矫正器718的合适材料包括聚烯烃；聚丙烯；开孔和闭孔泡沫以及石墨。有利地，压板716由本领域技术人员已知的刚性或半刚性材料制成，诸如塑料。

缆线728在终端部分726处将杆件714可操作地耦接至矫正器718。有利地，压板716是刚性或半刚性的，并且通过后角撑板720可操作地耦接至矫正器718。压板716通过前角撑板732可操作地耦接至基部712。杆件714的成角度的中心部分724终止于支点713。支点713邻近并支撑压板716。终端部分726包含回路727，该回路可操作地将缆线728耦接至压板716中的通路729。缆线728在足弓的正前方的附接点731处耦接至矫正器718，因此间接可操作地耦接矫正器718和基部712。缆线728被描绘为缆线或线材，但是也可以包括销、杆、细丝和本领域技术人员已知的其他结构。

现在参考图8，在脚跟撞击时，脚跟的向下力(DF)导致基部712朝着压板716向上变形DU 850。滑动件722向脚跟向后移动，从而在缆线728上施加张力。缆线728因此将矫正器718拉离跖球部752，从而使其朝弓部754上升。现在参考图9，足部被示出为开始足部952向中间站姿的向前旋转运动。脚跟上的向下力956被释放并卸载。该回弹使杆件714朝其原始位置958、960移动，从而从矫正器718释放能量，并使矫正器抵靠弓部962变平并向前和向上推964。

图10示出了足部利用从能量返回系统卸载能量朝着脚趾离地954继续其法向向前旋转运动。

图11至图14示出了类似于图7至图10的根据本发明的能量返回系统的第二替代实施方式，不同之处在于缆线1128被示为可操作地耦接至紧邻跖球部的矫正器1118。图11至图14再次示出了从未加重位置到通过脚趾离地实现脚跟撞击时的负载响应的步态周期的一部分。

现在参考图11，类似的元件用类似的数字标识。根据本发明的能量返回系统1100包括基部1112、杆件1114、压板1116和矫正器1118。图11中示出的能量返回系统1100在脚跟撞击之前被示出并且被结合到以虚线示出的鞋中。箭头描绘了足部和能量返回系统1100抵靠同一水平的表面的法向向下力DF。基部1112可以是任何长度，只要它从脚底大体延伸到脚趾区域即可，并且可以包括用于鞋底的任何材料，包括但不限于橡胶、塑料、聚合物、聚氨酯等。在该替代实施方式中，基部1112期望地具有片簧的弹性功能。

杆件1114包括滑动件1122、成角度的中心部分1124、支点1125、终端部分1126和缆线1128。杆件1114由弹性材料制成，以允许其在步态周期期间动态变形。可以用于杆件1114的合适材料包括塑料、聚合物和弹性金属。矫正器1118也可以由弹性材料制成，以允许其在步态周期期间动态变形。可以用来构造矫正器1118的合适材料包括聚烯烃；聚丙烯；开孔和闭孔泡沫以及石墨。有利地，压板1116由本领域技术人员已知的刚性或半刚性材料制成，诸如塑料。

缆线1128在终端部分1126处将杆件1114可操作地耦接至矫正器1118。有利地，压板1116是刚性或半刚性的，并且通过后角撑板1120可操作地耦接至矫正器1118。压板1116通过前角撑板1132可操作地耦接至基部1112。杆件1114的成角度的中心部分1124终止于支点1113。支点1113邻近并支撑压板1116。终端部分1126包含回路1127，该回路可操作地将缆线1128耦接至压板1116中的通路1129。缆线1128在紧邻跖球部的旋转轴线的附接点1150处耦接至矫正器1118，并因此可操作地耦接矫正器1118和压板1116。缆线1128被描绘为缆线或线材，但是也可以包括销、杆、细丝和本领域技术人员已知的其他结构。

现在参考图12，在脚跟撞击处的向下的力导致基部112朝着脚跟1250向上变形，从而使杆件1114向近侧滑动1252。随着杆件继续向近端滑动，张力被施加在缆线1128上，从而背离跖球部向后1256并且抵靠足弓1258向上拉矫正器1118。

图13示出了基部1116的卸载1350以及足部当从中间站姿朝着脚趾离地位置移动时的向前卸载运动1352、1354。卸载运动将回弹能量传递到系统，从而允许杆件1114开始返回原始位置。回弹能量在使矫正器111抵靠弓变平1356并向前推1357时向上和向前推动脚跟。

图14示出了足部朝着脚趾离地向前推动和由于从根据本发明的能量返回系统释放能量而导致持续回弹。因此，图11-14中描绘的实施方式被设计为解决前脚掌压力并且以有限的MPJ背屈来操作。因此，可以治疗应力性骨折、跖骨痛和足溃烂以及其他类型的功能障碍。

现在参考图15至图18，示出了根据本发明的能量返回系统1500的第三替代实施方式。特别地，杆件1514被倒置并且设计成与前述实施方式不同地操作。可以看出，缆线1528的附接点1560在接近中间弓部附近的点处。另外，后角撑板可操作地将基部1512与压板1516和矫正器1518耦接。压板1516还通过可压缩的尖端1517可操作地耦接至前脚掌的基部1512。如在图15至图16中可以看到的，可压缩的尖端包括钩子1521，该钩子允许基部1512在足部朝着脚趾离地移动时由于压缩的地面力而解耦并且当不存在压缩力时重新耦接。图15描绘了处于未负担的外形或(换句话说)静止状态的能量返回系统。参照图16，向下的力DF通过压缩弹性片簧状基部1512来建立势能的系统收集。当缆线1528背离弓部向下D拉矫正器1518时，杆件1514的成角度的中心部分1524向前旋转。矫正器1528的变平向前挤压矫正器的远端边缘，并且可压缩的尖端1517向前凸出。如图17最佳所示，当足部接近脚趾离地时，随着基部1512继续变平并且旋转杆件1514以继续拉平矫正器1518时，同时矫正器的远端边缘向前移动并且跖球部开始抬起，能量被进一步吸收。如图18最佳地所示，足部升高并朝着脚趾离地基部1512向前旋转F并且变平的矫正器1518释放存储的能量，导致杆件1514的成角度的中心部分1524向后移动，从而释放缆线1528和矫正器1518上的张力。矫正器1518返回或回弹以支撑足弓。

图15至图18中描绘的实施方式被设计用于治疗马蹄足(脚跟不着地的脚趾跑步者)，其中脚踝处有限的背屈引起了病变。马蹄足是糖尿病马蹄足患者溃烂的主要原因。

图19示出了能量返回系统的第四替代实施方式2010，其中示出的足部处于静止的非负担位置。类似的元件用类似的数字标记。特别地，矫正器2018在足部2020的后部附接到压板2016。基部2012在跖球部2029的下方附接到压板2016。带2011围绕指骨，并且缆线2028附接到该带。当压板2016变平时，杆件2014的作用是将弓部U向上拉。当在步态周期期间向地面施加向下的力时，矫正器2018抵靠弓部向后R且向上U移动。该实施方式设计用于治疗足底筋膜。

图20和21描绘了根据本发明的被设计用于治疗足底筋膜炎的能量返回系统的第五替代实施方式2110。类似的元件用类似的数字标记。基部2112在2120处的脚跟后方附接到压板2116上。如图21中最佳所示，矫正器2118被修改以形成托住趾沟(sulcus)2119的杯，从而允许足部在步态期间向前滚动而不受限制。缆线2128在趾沟2019的稍前方耦接至矫正器2118。基部2112和压板2116在跖球部2129下方耦接至尖端2131。因此，当在步态周期期间向地面施加向下的力时，杆件2114会抵靠弓部向后R且向上U拉矫正器2118，并向后拉趾沟。

图22描绘了本发明的第六替代实施方式。矫正器在远端固定地附接在压板2260上，而在近端自由。可以看出，矫正器托在脚跟周围。基部层2212在近端固定地附接2215至压板2216。缆线2228在脚底下方附接至矫正器2218。在该实施方式中，当使用者完成步态周期时，矫正器2218将被向前拉2223，同时抬起2225到弓下方，从而为足底筋膜提供支撑。

图23示出了根据本发明的能量返回系统的第七替代实施方式。类似的特征具有类似的数字。可以看出，矫正器2318在远端固定地附接2360至压板2316。矫正器2318托在脚跟周围。矫正器2318的近端是自由的。基部2312通过间隔片或桥接件2315固定地附接至压板2316，这减轻了地面反作用力。缆线2328在脚跟的稍前方附接至矫正器。在操作中，随着足部移动通过步态周期，矫正器2318被向前拉2223，同时向上抬起弓部2225，从而为足底筋膜提供支撑。

如先前所讨论的，在人体解剖学中，在距骨和跟骨的交汇点处出现距下关节。距下关节允许足部在步态周期期间内翻和外翻。因此，取决于需要治疗的特定足部病变，张紧构件的附接点将影响能量返回系统的功能。

张紧构件被附接至弓部分下方的矫正器。因此，张紧构件将矫正器弓部的高度向下拉得更平坦。由于杆件在后部未加重，这将允许使反冲弹簧回弹。将矫正层向下拉到压板并允许压板向上回弹(由于杆件在后面没有加重)会在接近跖骨头或跖骨头下方的位置产生抬起。

现在参考图24-26，示出了矫正器2400，该矫正器是在图27-32中看到的修改的基本矫正器。矫正器2400包括耦接至矫正器2400的基部层的底侧的突片2410。突片2410通过销2418可操作地耦接至细长杆2414，该细长杆被构造成围绕销2418旋转。本领域技术人员将会知道，具有可旋转的杆件是有利的，因为矫正器可以根据需要不时地进行调整。张紧构件2428可以包括具有第一端2402和第二端2403的细丝、缆线、线材等。第一端2402在附接点2412处耦接，该附接点被示出为处于中间位置。附接点可以是与张紧构件2428耦接的矫正器中的孔。可替代地，附接点2412可以包括机械或化学附接装置。张紧构件2428到附接点2412的耦接固定杆件2414，使得杆件不能旋转。杆件的第二端通过销2418耦接至突片2410。张紧构件2428的附接点2403位于矫正器2418的弓部分2411下方。如在图25中最佳可见，张紧构件使矫正器2400的前部向下2415弯曲，从而升高弓部高度，并因此根据矫正器顶层的长度在跖骨头附近或跖骨头下方产生抬起。图26示出了矫正器中没有矫正角，因为张紧构件处于“中间”居中位置，使得它既不使矫正器外翻，也不使矫正器内翻。

现在参考图27-28，描绘了矫正器2400，该矫正器大约在矫正器2400中心的下方具有切口2401。矫正器2400包括耦接至其基部层的底侧的突片2410。突片2410通过销2418可操作地耦接至绕销2418旋转的细长杆2414。本领域技术人员将会知道，可旋转的杆件是有利的，因为矫正器可以根据需要不时地进行调整。张紧构件2428可以包括具有第一端2402和第二端2403的细丝、缆线、线材等。第一端2402在附接点2412处耦接，该附接点如图所示在中心线的内侧，在第一鳍部的位置的远端，并且可以包括矫正器中的孔。可替代地，附接点2412可以包括机械或化学附接装置。附接点2412固定杆件2414，使其不能旋转。杆件的第二端通过销2418耦接至突片2410。在操作中，张紧构件2128使矫正器2400在矫正器的内侧向下旋转2414治疗角度2416，由此动态地增加前脚掌内翻，从而具有升高矫正器弓部的内侧面的效果，并且会具有使足部侧向地内翻和倾斜的效果，这会使距下关节反转。图28示出了矫正角度2416。

如果将张紧构件2428的附接点2412朝着足部的第五鳍部或侧面放置在距下关节入口侧部，则具有升高矫正器弓部的侧面以使足部向内前转或使足部向内倾斜并导致距下关节外翻的效果。

图29-30示出了矫正器2400，该矫正器具有大致在矫正器2400的中心线下方的分段或切口2901。矫正器2400包括耦接至其底侧的突片2410。突片2410通过销2418可操作地耦接至绕销2418旋转的细长杆2414。本领域技术人员将会知道，具有可旋转的杆件是有利的，因为矫正器及其矫正角度可以根据需要不时地进行调整。张紧构件2428可以包括具有第一端2402和第二端2403的细丝、缆线、线材等。第一端2402在附接点2412处耦接，该附接点如图所示在距下关节入口侧面，在第五鳍部的位置的远端。附接点2412固定杆件2414，使其不能旋转。杆件的第二端通过销2418耦接至突片2410。张紧构件2428在附接点2412处横向附接到矫正器2400。在该位置，张紧构件2428使矫正器2400在侧面向下旋转治疗角度2916，从而动态地增加前脚掌外翻，由此具有使足部内侧外翻和倾斜的效果。图30示出了矫正角度2416。

现在参考图31-32，示出了具有分段足趾阵列3114的矫正器2400。矫正器2400包括耦接至矫正器2400的底侧的突片2410。突片2410通过销2418可操作地耦接至细长杆2414，该细长杆被构造成围绕销2418旋转。本领域技术人员将会知道，具有可旋转的杆件是有利的，因为矫正器可以根据需要不时地进行调整。张紧构件2428可以包括具有第一端2402和第二端2403的细丝、缆线、线材等。第一端2402在附接点2412处耦接，该附接点如图所示在第二鳍部位置上。张紧构件2428到附接点2412的耦接固定杆件2414，使得杆件不能旋转。杆件的第二端通过销2418耦接至突片2410。张紧构件2428的附接点2403位于矫正器2418的弓部分2411下方。在操作中，矫正器2400的第二足趾鳍部3112被向下3116拉治疗角度3118，以实现跖骨动态卸载的治疗目标。例如，如果附着点在第一个分段鳍部上，则发生第一跖骨-指骨关节的动态卸载，以治疗拇趾强直(Hallux Limitus)。如果附接点在第二鳍部应力性骨折上，则治疗跖骨痛(matasalgia)等。本领域技术人员将会知道，张紧构件2428的附接点2412可以附接到分段矫正器的任何鳍部上，以导致特定跖骨的动态卸载。

本领域技术人员将会知道，图27-32中描述的分段矫正器不限于如何对矫正器分段或张紧构件被附接至哪个鳍部。相反，取决于需要矫正的特定足部病变，可以制造矫正器的任何部分，并且张紧构件可以附接到任何鳍部。例如，预期到在张紧构件附接到第二鳍部上时可以在矫正器中设两个平行切口，从而使第二鳍部动态化。

图34-44示出了被设计为矫正外翻足和/或内翻足的双层矫正器。站立时，随着足部朝着其内侧向内翻转并且足弓变平而发生外翻。内翻与外翻相反，并且指的是足部在正常运动过程中向外侧翻转。

图34-41描绘了根据本发明的双层矫正器，该双层矫正器可以包括在矫正器3400和基部层3412之间的缓冲层，为清楚起见已省略。图34是根据本发明的实施方式的双层矫正器3400的侧正视图。可以看出，矫正器3400包括上层3411和基部层3412。基部层3412通过销3420在矫正器3400的脚跟杯3418处可操作地耦接至矫正器3400，其功能在图35-37中最佳地看到。销3420被脚跟杯3418可枢转地接收并且耦接至基部3412，使得矫正器3418相对于基部3412枢转。

图35是沿图34的线35-35截取的后正视图，示出了需要矫正的内翻足。图36是接收在矫正器3400的脚跟杯3418内的内翻足的后正视图。为了提供适当的矫正，销3420朝着基部层3412的侧面从矫正器3400的纵轴偏移。如图36所示，当足部向脚跟杯3418施加重量时，矫正器的脚跟杯在内侧向下枢转而在外侧向上枢转，以使足部向内翻转至中间位置。因此，矫正器3400提供了治疗上的矫正。

类似地，图37是类似于图36的动态后正视图，示出了需要矫正的外翻足。销2020朝着脚跟杯3418的内侧从矫正器3400的纵轴偏移以在脚跟杯3418接收外翻足时提供矫正。当人将足部放入脚跟杯3418中时，脚跟杯3418在内侧向上枢转而在外侧向下枢转，并使足部向外翻转到中间位置。足部在矫正器3400中的不同行程会引起治疗性矫正。本领域技术人员将会知道，可枢转地耦接至脚跟杯的基部层3412的部分依赖于材料的柔韧性来进行所需的矫正，如图34中箭头3419所示。可以通过使销3420的轴线进一步远离脚跟杯3418的中线移位来调整矫正，而无需滑动或通道。

图38A是双层矫正器3400的销3420的替代结构的侧正视图。与矫正器3400一样，矫正器3800可以包括在上层3811与基部层3812之间的缓冲层，为清楚起见已省略。双层矫正器3800包括基部层3812和上层3811。如在图38B中所示的放大图中最佳地看到的，上层3811通过弧形的转子从动件3820在上层3811的脚跟杯3818处耦接至基部层3812。弧形转子从动件3820包括外部耦接件3832和内部从动件3834。图39-41是沿图38的线39截取的视图。基部层3812包括在其中切割的弧形通道3822，该弧形通道接收内部从动件3824。外部耦接件3822将内部从动件3824固定在通道3822中并固定到基部层3812。通道3832被切割，使其朝着矫正器3800的内侧弯曲。

图39是沿图38的线39-39截取的后视图，其中增加了腿的下部和需要矫正的外翻足。图39示出了位于矫正器3800中的外翻足。由于足部位于矫正器3800中，人的重量导致内部从动件3834(耦接至外部耦接件3832)在弧形通道3822中行进，使得脚跟杯的内侧向上枢转，而脚跟的侧面向下枢转，从而使外翻足内翻或向外翻转至中间位置以提供适当的矫正。图41是类似于图36的后正视图，其中弧形通道3824被切入到基部层3812中，但是被切割成朝着足部的侧面延伸。当人将其内翻足放入脚跟杯3818中时，脚跟杯的内侧向下枢转，并且脚跟杯3818的侧面向上枢转，以使足部外翻或向内翻转至中间位置以提供适当的矫正。本领域技术人员将会知道，矫正器3800可以是动态的，使得每当人踏入脚跟杯中时，耦接件就如上文所述那样在弧形通道中行进。可替代地，内部从动件3834和外部耦接件3832可以包括螺母和螺栓，使得耦接件不移动而是固定在一个治疗位置。如果矫正器3800是动态的，则耦接件在通道中的行程会增加到双层中的行程。如果矫正器固定，则双层行进，但通道中的耦接件不行进。

图42-44示出了切入矫正器3800的基部层3812中的弧形通道的变型。可以看出，两个弧形通道3822、3823和3824、3825被切入到基部层3812中。如图38C最佳所示，弧形转子从动件3820包括外部耦接件3832和两个内部从动件3840、3842。随着人将他的足部置于脚跟杯3818中并向脚跟杯施加重量，内部耦接件3840、3842根据所需的矫正分别在通道3822、3818和3825和3824中行进。

图42是类似于图38中所示的后正视图，但是包括两个弧形通道3822和3823，并且示出了向下下降到矫正器3800的脚跟杯3822中的外翻足。

图43是类似于图40的视图，示出了外翻足的矫正。图44与图41的相似，不同之处在于具有两个弧形通道3825、3824，其中内翻足被示出为下降并且然后已经根据本发明的图38的双层矫正器被矫正到中间位置。

图45是构建在根据本发明的双层或三层矫正框架4500上的鞋子的侧正视图，该矫正框架在足部和鞋子(为清楚起见而省略)之间具有可选的软鞋垫界面，并且特别为女式鞋而设计。后悬架弹簧4510的功能在鞋帮的范围之外可见。鞋子配置的三层版本以虚线示出，第三层标记为4516。三层能量返回系统的底部两层4512、4514或双层矫正器4512、4514的两层都成为鞋子的“鞋底”。穿高跟鞋步行的人在脚跟撞击时不再面临明显的脚踝跖屈。图46是其后正视图。图47是其前正视图。图48是其底部平面图。图49是根据本发明的图45-48的双层矫正器的第一替代实施方式的底部平面图。图50是根据本发明的图45-48的双层或三层矫正器的第二替代实施方式的底部平面图。图51是图45-48的双层矫正器的第三替代实施方式的底部平面图。图52是其第四替代实施方式的底部平面图。图49-52示出了图45的鞋子的底部鞋底层的形状和宽度如何变化。

图53是根据本发明的矫正器的替代实施方式的俯视平面图，示出了撑脚5300。撑脚5300包括细长杆5320，该细长杆可在被封入矫正器5316内的第一位置与矫正器5316外的第二位置之间移动。细长杆5320在矫正器根部5317处枢转地耦接至轮或销5318。如在图54A中所看到的，外翻足需要矫正。如图54B中最佳所示，撑脚5300的细长杆5320的内侧移动通过使足部内翻而阻止足部外翻。如图54B所示，当展开撑脚5300的细长杆5320时，由于前脚掌外转减少，足部横向移动。双层矫正器的可压缩性允许患者承受由于振动吸收引起的动态控制。本领域技术人员将会知道，撑脚5300的细长杆5320可以放置在矫正器的侧面上以纠正内翻。

现在转向图55-56，示出了根据本发明的双层矫正器的替代实施方式。双层矫正器5500大致包括动态基部层5512、矫正器5514和防护罩5516。可以看出，基部层5512通过离轴转子轴5520在矫正器的根部5518处可操作地耦接至矫正器5514。离轴转子轴5520被基部层5512和矫正器5514可枢转地接收，使得矫正器5514相对于基部5512枢转。动态基部层5512包括在第一端5523处可操作地与之耦接的直立支撑件5522。直立支撑件5522包括用于槌状骨(踝骨)的切口5524。直立支撑件5522包括可选的铰链销5527，该铰链销将直立支撑件5522可操作地耦接至防护罩5516。如果踝关节运动范围是希望的，则铰链销5527允许进行关节运动。直立支撑件5522终止于具有拉舌5526的第二端5525。

拉舌5526固定地耦接至防护罩5516，并且包括指状部分5528，该指状部分允许使用者拉上它以便于容易穿戴防护罩5516。防护罩5516可以可选地包括张紧带5530。张紧带5530用于限制足部相对于直立支撑件5522的向前/向后位移，并且被定位成使得它们不环绕脚踝或小腿，从而避免了该解剖结构的收缩和/或发炎。张紧带5530允许上述另一种控制措施并且超越双层矫正器所能独自实现的目标。防护罩5516还允许张紧带提供支撑，该支撑在足部的内侧和脚踝处更分散或扩散，因此减少组织界面发炎并允许更多的控制公差。图56描绘了第二拉舌5600，该第二拉舌可以定位在保护罩5516的上边缘内以便于穿戴防护罩。第二拉舌5600可包括氯丁橡胶类的衬垫套环，以适应水肿和腿部大小的变化。

现在参考图57A-57D，矫正器5700包括上层5710(描绘为脚跟杯)并且可以与双层或三层系统一起使用。如第0015段所述，具有动态垫片5718的矫正器5700提供了比静态垫片更能容忍足部矫正的潜力，当增加足部矫正以进行更多矫正时通常会引起耐受不良。矫正器5700包括上层5712和下层5714。上脚跟杯层5712在附接点5716处固定地耦接至下脚跟杯层5714。本领域技术人员将会知道，附接点5716可以是销或维可牢尼龙搭扣其他机械手段，或者可以是粘合剂或粘结剂或其他化学手段。尽管附接点5716被示为单个点，但是本领域技术人员将会知道，附接可以在矫正器5700的宽度上延伸。如图所示，垫片5718位于上层5712和下层5714之间，并且被示为位于侧面。本领域技术人员将会知道，根据寻求的治疗有益效果，垫片5718可以定位在矫正器5700的内侧以使患者的脚跟侧向倾斜，或者可以定位在矫正器5700的侧面以使患者的脚跟内侧倾斜。垫片5718在步态周期期间压缩时使上层5712(或在三层矫正器的情况下为上层和中间层)被动挠曲，从而导致所需的足部对准。附接点5716在双层矫正器的情况下防止前脚掌错位。这样改善了对准方式并减少了关节中的病理运动。

参考图57D，描绘了三层系统。三层系统包括顶层5712、中间层5713、垫片5718和底层5714。在中间层5713和底层5714之间并入引起对准矫正的垫片5718，使得上层5712向下压入中间层5713和垫片5718中，使得当上层5712'在中间层5713'触底时，垫片5718会重定向运动并创建足部的新对准方式。如在图57D和图57C中最佳地看到的，矫正角被描绘为C，即垫片5718的角。本领域技术人员还将意识到，垫片5718可以与本文公开的任何矫正系统一起使用，并且除了其以外可以使用垫片5718。本领域技术人员将会知道，图57D所示的三层系统还可以通过消除中间层5713而用作双层系统。在这种情况下，垫片5718将位于上层5712和底层5714之间，并且上层5712会向下压入到垫片5718中，使得当顶层5712’在垫片5718上触底时，垫片5718会重新定向运动并创建足部的新对准方式。

现在参考图58A-58C，示出了矫正系统的另一方面。矫正器5800是双层或三层矫正器的顶层(从其底部看)，它描述了矫正器的任何区域(以前是材料的固体层)可以被可控地调整。本领域技术人员将会知道，这种顶层被设计为与本文公开的任何双层和三层系统一起使用。顶层矫正系统5800包括脚趾部分5810、脚跟部分5812和弓部分5814。至少一个段5816从内侧5818跨过弓部分5814延伸到侧面5820。顶层矫正系统5800被描绘为具有多个段5816，这些多个段从内侧5818越过弓部分5814延伸到侧面5820。本领域技术人员将会知道，在不脱离本发明范围的情况下，可以提供任何数量的段5816，并且任何数量的段可以部分或全部从内侧延伸到侧面或从多个内侧和/或侧面延伸到弓部分。每个段5816通过连接部5822可操作地耦接至半刚性脊5824，该半刚性脊以这种方式从脚跟部分5812延伸到脚趾部分5810，从而防止段5816与矫正器5800分离。脊5824向矫正器提供弓形形状和刚性，从而使得段可以由更具弹性的材料制成。脊5824可以由任何半刚性材料制成，例如但不限于PEEK(聚醚醚酮)或聚芳基醚酮(PAEK)系列中的其他有机热塑性聚合物。有利的是，PEEK是一种可以允许其返回到记忆形状的形状记忆聚合物。脊5824包括前端5825和根部5827。在双层系统中，如图58B所示，脊5824的前部5825将在跖球部的下方或刚好与之邻近处耦接至基部层的前部，如图58B中的“X”所示。在三层系统中，脚跟端将在其后/脚跟位置(如图58C中所示)耦接至中间层，如图58C所示，被示出为“X”。本领域技术人员将会知道，耦接X可以包括固定耦接器，诸如通过机械手段或化学手段，诸如将顶部融合至底部。

再次参考图58A，段5816通过连接部5822耦接至脊5827。连接部5822可以包括本领域技术人员已知的任何连接或耦接，诸如带、线材、缆线、销等。在带、线材和缆线的情况下，期望连接是柔性的，以允许侧向切割的段弯曲并根据所治疗的病变定位。连接部5822还可包括销5826，该销将侧向切割的段5816耦接至柔性脊5824。在操作中，一个或多个侧向切割的段5816可变形到侧面5820或内侧5818以适应不同的足部病变。另外，一些段5816可变形到侧面5820，而其他段5816可变形到内侧5818。脊5824可以包括PEEK或其他半刚性的形状记忆材料，而段5812可以包括碳纤维或其他较软的材料，诸如本领域技术人员已知的开孔和闭孔泡沫材料。

图58A-58C中描绘的顶层矫正系统5800提供了控制矫正器的与足部的特定关节或所有关节相关的各个段的对准的能力。所有关节可以同时被定位为接近中间或法向对准，或者一个或多个段可以在侧面向下或向上变形治疗角度，这会使该段的内侧在相反的方向上变形。可替代地，该段的内侧可以定位在中间位置。可替代地，一个或多个节段的内侧可以向下或向上变形治疗角度，这导致该段的侧面在相反的方向上变形。可替代地，该段的侧面可以定位在中间位置。顶层矫正器5800提供了可控地移动足部的不同部分以获得正确对准的能力，这是单层现有技术的矫正器无法实现的。本领域技术人员将会知道，横向切割的段可以由允许其变形的弹性材料制成，或者张紧线材或细丝可以通过位于在横向切割的段中的孔耦接以使其变形，如上文所公开的。

现在参考图59，示出了图58的顶层矫正器的替代方案。矫正器5900还是被设计用于本文公开的双层和三层系统的顶层矫正器。矫正器5900通常包括脚趾部分5910、脚跟部分5912、脊部分5922(以虚线示出)和弓部分5914。至少一个侧向切割的段5916从内侧5918跨过弓部分5914延伸到侧面5920。矫正系统5900被描绘为具有从内侧5918或侧面5920中的任一个延伸到弓部分5914中的多个横向切割的段5916。一些实施方式可以包括从内侧5918和侧面5920两者延伸的段。然而，与图59的矫正器5900不同，它们没有从内侧5918跨过整个弓部分5914延伸到侧面5920。这消除了用于将段5916耦接至脚趾和脚跟部分5910、5912的连接的需要。在这方面，脊部分5922在功能上等同于顶层矫正器5800的脊5824。本领域技术人员将会知道，在不脱离本发明的范围的情况下，可以提供任何数量的侧向切割的段5916。在操作中，一个或多个侧向切割的段5916可变形到侧面5920或内侧5918或两者以适应不同的足部病变。另外，一些段5916可变形到侧面5920，而其他段5916可变形到内侧5918，并且另外其他段5916可以变形到内侧和侧面两者。

现在参考图60A-60B，示出了根据本发明的矫正系统的另一方面。还描述了可选的垫片5718。垫片5718可定位在任何层之间，例如在底层和地面之间，在足部和顶层之间或在顶层和中间层之间，使得现有状态的矫正器矫正对平台是附加的。矫正系统6000形成图61A至62B中描绘的矫正系统的基础。矫正器6000是一种三层矫正器，该三层矫正器包括三层不同的厚度材料，可以用树脂或类似材料在模具中将这三层材料层压在一起，从而将三层接合在一起。本领域技术人员将会知道，胶带也可以用于将各层保持在一起。该三层可以包括相同的材料，或者每一层可以包括不同的材料。可替代地，两层可以包括相同的材料，而基部层可以包括不同的材料。将矫正器6000分层放置在模具中，在模具组件上进行真空成型，该模具组件将某些区域的层分离，并允许其他区域的层粘结。然后将矫正器烘烤以活化并固化将两层融合在一起的树脂。三层也可以用胶带等保持在一起。然后将矫正器修整为适当的尺寸，即尺寸6、7、8等。也可以修整矫正器以匹配特定个人使用者的脚。该材料可以是碳纤维或本领域技术人员已知的其他材料，诸如碳复合材料、玻璃纤维、聚丙烯等，只要这种材料具有弹性即可。

可替代地，本领域技术人员将意识到，可以使用3D打印来制造三层矫正器。在这样的实施方式中，可以基于与需要矫正的足部相关联的图像或其他信息来确定矫正器的尺寸和形状。可以在计算机可执行指令的一般上下文中获取关于足部的数据，该计算机可执行指令诸如是由通用计算机(例如服务器计算机、无线设备或个人计算机)执行的例程。相关领域的技术人员将会知道，可以用其他通信、数据处理或计算机系统配置来实践该系统，包括：互联网设备、网络PC、微型计算机、大型计算机、医疗计算设备等。实际上，术语“计算机”和“计算系统”在本文中通常可互换使用，并且是指以上任何设备和系统以及任何数据处理器。

矫正系统的各方面可以实施于专用计算机或数据处理器中，该专用计算机或数据处理器被专门编程、配置或构造为执行在此详细解释的一个或多个计算机可执行指令或例程。该系统的各个方面也可以在分布式计算环境中实现，在分布式计算环境中，任务或模块由远程处理设备执行，这些远程处理设备通过通信网络链接在一起，通信网络诸如是局域网(LAN)、广域网(WAN)、存储区域网(SAN)、光纤通道或互联网。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储设备中。

矫正系统的各方面可以存储或分布在计算机可读介质上，包括磁或光可读计算机磁盘、硬接线或预编程的芯片(例如EEPROM半导体芯片)、纳米技术存储器、生物存储器或其他有形数据存储介质。实际上，系统各方面下的计算机实现的指令、数据结构、屏幕显示和其他数据可以分布在互联网或其他网络(包括无线网络)上，在一段时间内在传播介质(例如，电磁波、声波等)上传播的信号上，或者它们可以在任何模拟或数字网络(分组交换方案、电路交换方案或其他方案)上提供。相关领域的技术人员将会认识到，系统的某些部分位于服务器计算机上，尽管相应部分位于客户端计算机上，因此，尽管这里描述了某些硬件平台，但系统的各方面同样适用于网络上的节点。

因此，矫正器构造系统可以接收需要矫正的一个或多个足部的图像。所接收的图像可以是二维和/或三维图像，从而提供关于所有维度上的图像区域的信息。例如，图像可以是足部的部分或全部图像，足部的脚跟区域的部分或全部图像，脚趾区域的部分或全部图像，等等。可以使用多种不同的成像技术来拍摄图像，诸如放鳍部成像(例如，X鳍部)、X鳍部计算机断层摄影(例如，CT扫描)、超声、MRI或任何其他成像技术或模态。

矫正器配置系统可以从一个或多个接收到的图像中提取信息。例如，系统可以提取与需要矫正的足部的患病区域的大小相关联的信息。矫正器配置系统可以提取其他信息，诸如与足部的轮廓、弓区域、脚跟区域和/或脚趾区域相关的信息。

矫正器配置系统对矫正器进行配置，该矫正器被配置为与患者的足部适形，并且可以基于从接收到的图像中提取的大小和/或形状信息生成矫正器的示意图。

该信息可用于根据确定的配置来制造矫正器。例如，系统制造基于生成的示意图的矫正器。因此，可以利用该系统来形成矫正器，该矫正器的尺寸和/或形状针对需要矫正的足部区域进行了优化。

现在参考图60A和60B，矫正器6000大致包括基部层6010，该中间层部分具有远端脚趾端6011和近端脚跟端6013、中间层部分6014，该中间层部分耦接至基部层6010的远端脚趾端6011直至大约中间弓点6012。中间层部分6014包括远端脚趾部分6015(耦接至基部层的远端脚趾端6011)和近端脚跟部分6016。上层6018包括前上层部分6020、弓上层部分6022和脚跟上层部分6024。脚跟上层部分6024耦接至中间层部分6014的近端脚跟部分6016。通过这种方式，所有三个层6010、6014和6018耦接在一起，从而形成三个“弹簧”或悬架区域：后弹簧区A、中弹簧区B和前弹簧区C。矫正器6000是一种三层矫正器，该三层矫正器包括三层不同的厚度材料，可以用树脂、粘合剂或类似材料在模具中将这三层材料层压或以其他方式耦接在一起，从而将三层接合在一起。本领域技术人员将会知道，胶带也可以用于将各层保持在一起。一方面，矫正器6100可被真空成型并烘烤以固化树脂并被修整成适当的尺寸，即尺寸6、7、8等。矫正器也可被修整以匹配特定个人使用者的足部。该材料可以是碳纤维或本领域技术人员已知的其他材料。由于构成矫正器6000的材料的特性，上层6018被构造为悬架在前脚掌底部分6014上。一种这样的材料可以包括碳纤维。上层6018的脚跟部分6024还被构造成以治疗性仰角6028悬挂在脚跟底部分6010上方，这样允许减振和缓冲，并在脚跟撞击时产生踝关节背屈，该踝关节背屈抵消在脚跟撞击时正常步态中看到的踝关节跖屈。挠曲材料中存储的能量有助于平稳过渡到中间站姿，而不会打脚和震颤，从而降低了地面撞击的外翻力。仰角足以产生足够的行程，以平稳地吸收冲击并减少脚跟撞击时的震颤。仰角由个人的体重和所使用的材料决定，可以通过改变支点位置或添加可变大小的阻挡器来进行调整，类似于在跳水板上调整表盘。由于在步态周期期间在前脚掌加载过程中脚趾段背屈，前上层部分6020下降，导致跖球部悬空。中弹簧区B在中间站姿期间为足部提供悬架。在步态周期期间，在脚跟撞击时，包括脚跟底部分6010、近端脚跟部分6016和脚跟部分6024的后弹簧区A为脚跟提供悬架，并在脚跟撞击时压缩以减慢冲击力并存储能量。此外，步态周期期间远端脚趾端6011的挠曲向上弯曲将上层6018悬挂在前脚掌底部分6014上方。本领域技术人员将会知道，材料也可以插设在一个或多个层之间以维持层分离。另外，可以将可选垫片5718放置在矫正器的内侧或侧面在基部层和中间层之间或者在中间层和上层之间，在这些层耦接在一起的接合处。

通过模拟步态周期期间足部冲撞地面或不平坦表面时足部的移动适配器功能，足部的悬架减小了人体必须吸收的必要反作用力和角偏转。通过在适当的区域中在功能上添加附加的关节轴来模拟脚踝、距骨和跗骨间运动，足部和脚踝的更好生物力学控制会是可实现的。足部的悬架可以有助于能量更平稳过渡，从而使行走的感觉改变为平稳的翻转感觉，而没有刺痛和振动。预期到行走所需的外翻、内翻、踝关节背屈和跖屈会减少。所产生的病理作用力会减轻。对于因疼痛/关节炎而需要支承以限制运动的人或者具有融合或关节固定的关节或假体的人，使用该设备进行的恢复性移动应有助于更正常的功能并减少随后相邻结构的代偿性恶化。进度线在步态期间应该变直，即更好地对准，从而在步态中减少对身体的磨损。较少的振动和脚跟撞击的冲击应会对背部及其病变产生积极影响。控制胫骨的病理挠曲应减少膝盖和髋关节随着时间流逝的磨损，从而减缓关节炎变化。

现在参考图61A-61B，示出了对图60A-60B所示的三层矫正系统6000的变型。示出了可选的垫片5718。本领域技术人员将会知道，可以根据要矫正的足部病变进行一个或多个修改。与矫正器6000类似，矫正器6100是一种三层矫正器，该三层矫正器包括三层不同的厚度材料，可以用树脂、粘合剂或类似材料在模具中将这三层材料层压或以其他方式耦接在一起，从而将三层接合在一起。本领域技术人员将会知道，胶带也可以用于将各层保持在一起。一方面，矫正器6100可被真空成型并被烘烤以固化树脂并被修整成适当的尺寸，即尺寸6、7、8等。矫正器也可被修整以匹配特定个人使用者的足部。该材料可以是碳纤维或本领域技术人员已知的其他材料。矫正器6100大致包括基部层6110，该中间层部分具有远端脚趾端6111和近端脚跟端6113、中间层部分6114，该中间层部分熔合或层压至基部层6110的远端脚趾端6111直至大约中间弓点6112。中间层部分6114包括远端脚趾部分6115(熔合至基部层的远端脚趾端6111)和近端脚跟部分6116。上层6118包括前上层部分6120、弓上层部分6122和脚跟上层部分6124。脚跟上层部分6124熔合或层压至中间层部分6114的近端脚跟部分6116。通过这种方式，所有三个层6110、6114和6118耦接在一起，从而形成三个“弹簧”或悬架区域：后弹簧区A、中弹簧区B和前弹簧区C。由于构成矫正器6100的材料的特性，上层6118被构造为悬架在前脚掌底部分6114上。这些材料可以包括碳纤维、碳复合材料、玻璃纤维、聚丙烯等，只要这种材料有弹性即可。上层6118的脚跟部分6124还被配置为以治疗性仰角6128悬挂在脚跟基部6110上方，该治疗性仰角6128允许在脚跟撞击地面时使反冲弹簧回弹。仰角足以产生足够的行程，以平稳地吸收冲击并减少冲击时的震颤。在步态周期期间，包括脚跟底部分6110、近端脚跟部分6116和脚跟部分6124的后弹簧区A在脚跟撞击时弯曲并压缩，从而为脚跟提供了悬架并减缓冲击。在中间站姿期间，当足部平坦时，则中弹簧区B提供悬架。由于在步态周期期间在前脚掌加载过程中脚趾段背屈，前上层部分6120下降，导致跖球部上的前脚掌悬空。

前部6120可包括切入其中的一个或多个分段足趾鳍部6130和6132。本领域技术人员将会知道，可以将任何数量(1至5)的分段足趾鳍部切入到前部中。如图所示，鳍部6130从第一端6134被切至第二端6135，使得第一端6134与前部6120分离，而第二端6135保持可操作且弹性地耦接至前部6120。鳍部6130在成型过程中可能会向下或向上变形或者可以通过将细丝或线材附接到分段足趾鳍部的一个或多个孔6150上并将其耦接至前脚掌基部6115以使其张紧从而以使分段足趾鳍部向下挠曲而向下变形。如果特定的鳍部向下变形治疗角度，则它实现了跖骨的动态卸载的补救治疗目标。例如，如果第一分段鳍部向下变形，则会发生第一跖骨指骨关节的动态卸载以治疗拇趾强直。如果第二鳍部向下变形，则治疗应力性骨折、跖骨痛等。鳍部也可以向下张紧以使溃烂卸载。从第一端6136到第二端6138以相反的方式切割鳍部6132，并且该鳍部可以根据要治疗的足部病变而向下或向上变形。本领域技术人员将会知道，可以切割前部6120的任何部分以对应于五个足趾之一并且向上或向下变形。

简单的承重可能会使悬架下降，从而使步态期间未受支撑的段或鳍部可能会下降。在下方用弹性材料阻挡鳍部的下降也将防止其行进，并在功能上增加该区域中的相应压力，从而从相邻区域卸载或重新分布压力。可替代地，可热模制或可变形材料的跖骨插入件片段可以掉落到悬空的顶层的切口窗口区域中。通过热压或升高顶层支撑的材料，这将有助于修改和卸载，通过材料以被动的方式阻止悬架挠曲，或者以动态的方式凭借像吉他弦一样静态地调整和张紧的耦接细丝，或者以动态方式通过杆件机构动态地拉紧，而不需要装置的其余部分挠曲。

弓部分6122被切入到上层6118中并用作另一个弹簧。如图所示，将弓部分从近端6138切至远端6139，使得远端6139耦接至上层6118，而近端6137与上层6118分离。然而，本领域技术人员将会知道，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在相反的方向上切割，即从远端6139到近端6137进行切割。弓部分6122可以根据使用者是高弓还是平弓而向上或向下变形，但是如图所示处于中间位置。本领域的技术人员还将会知道，垫片5718(在图57中最佳地看到)也可以被添加到脚跟基部6110和中间层部分6114之间的矫正器6100的内侧6141或侧面6142。

如图所示，可选的脚跟孔6150已经被切割成脚跟上层部分6124和中间层部分6114，以使使用者脚跟中潜在的溃烂部位卸载。

现在参考图61C和61D，示出了在图60A-60B中看到的基部三层构造的另一方面。与矫正器6000类似，三层矫正器7000包括三层不同的厚度材料，用树脂或类似材料在模具中将这三层材料层压或以其他方式耦接在一起，从而将三层接合在一起。如上文所公开的，三层也可以通过胶带接合在一起或通过3D打印制造。矫正器7000大致包括基部层7010、中间层7014和上层7018。基部层7010包括远端脚趾端7011和近端脚跟端7013、中间层部分7014，该中间层部分熔合或层压至基部层7010的远端脚趾端7011直至大约中间弓点7012。中间层部分7014包括远端脚趾部分7015(熔合至基部层的远端脚趾端7011)和近端脚跟部分7016。上层7018包括前上层部分7020、弓上层部分7022和脚跟上层部分7024。脚跟上层部分7024熔合或层压至中间层部分7014的近端脚跟部分7016。通过这种方式，所有三个层7010、7014和7018耦接在一起，从而形成三个“弹簧”或悬架区域：后弹簧区A、中弹簧区B和前弹簧区C。由于构成矫正器7000的材料的特性，上层7018被构造为悬架在前脚掌底部分7014上。一种这样的材料可以包括碳纤维。如下文所述，也可以使用其他较软的弹性材料，诸如开孔和闭孔泡沫。上层7018的脚跟部分7024还被构造成以治疗性仰角7028悬挂在脚跟底部分7010上方，这样允许减振和缓冲，并在脚跟撞击时产生踝关节背屈，该踝关节背屈抵消在脚跟撞击时正常步态中看到的踝关节跖屈。挠曲材料中存储的能量有助于平稳过渡到中间站姿，而不会打脚和震颤，从而降低了地面撞击的外翻力。仰角足以产生足够的行程，以平稳地吸收冲击并减少脚跟撞击时的震颤。仰角由个人的体重和所使用的材料决定，可以通过改变支点位置来进行调整，类似于在跳水板上调整表盘。由于在步态周期期间在前脚掌加载过程中脚趾段背屈，前上层部分7020下降，导致跖球部上的前脚掌悬空。中弹簧区B在中间站姿期间为足部提供悬架。在步态周期期间，在脚跟撞击时，包括脚跟底部分7010、近端脚跟部分7016和脚跟部分7024的后弹簧区A为脚跟提供悬架，并在脚跟撞击时压缩以减慢冲击力并存储能量。此外，步态周期期间远端脚趾端7011的挠曲向上弯曲将上层7018悬挂在中间层7014上方。本领域技术人员将会知道，材料也可以插设在一个或多个层之间以维持层分离。

上层7018包括从上层2018的顶部延伸到上层2018的底部的切口7030、7032。切口7030、7032在步态周期期间允许上层2018具有额外的灵活性。分段的足趾鳍部7034被切入到前上层部分7020中，其中任何一个都可以向上或向下挠曲以矫正脚趾的病变。向下挠曲可以通过可操作地耦接至一个或多个分段足趾鳍部7034和基部层7010的远端脚趾端7011的一个或多个细丝来实现。向上挠曲可以通过选择上层的材料来实现。

如在图61D中最佳看到的，上层可操作地耦接至类似于在图58A中看到的半刚性脊的半刚性脊7040。半刚性脊7040连接矫正器的多个段，并允许这些段在仍然控制形状的同时绕着脊轴线挠曲。

通过模拟步态周期期间足部冲撞地面或不平坦表面时足部的移动适配器功能，足部的悬架减小了人体必须吸收的必要反作用力和角偏转。通过在适当的区域中在功能上添加附加的关节轴来模拟脚踝、距骨和跗骨间运动，足部和脚踝的更好生物力学控制会是可实现的。足部的悬架可以有助于能量更平稳过渡，从而使行走的感觉改变为平稳的翻转感觉，而没有刺痛和振动。预期到行走所需的外翻、内翻、踝关节背屈和跖屈会减少。所产生的病理作用力会减轻。对于因疼痛/关节炎而需要支承以限制运动的人或者具有融合或关节固定的关节或假体的人，使用该设备进行的恢复性移动应有助于更正常的功能并减少随后相邻结构的代偿性恶化。进度线在步态期间应该变直，即更好地对准，从而在步态中减少对身体的磨损。较少的振动和脚跟撞击的冲击应会对背部及其病变产生积极影响。控制胫骨的病理挠曲应减少膝盖和髋关节随着时间流逝的磨损，从而减缓关节炎变化。

现在参考图62A和62B，现在将公开由单片或单层材料构成的双层矫正器。这种材料可以包括碳纤维、碳复合材料、玻璃纤维、聚丙烯和本领域技术人员已知的类似材料，只要这种材料有弹性即可。本领域技术人员将会知道，可以使用如上所述的3D打印来制造矫正器6200和在图63A-63C中看到的变型。

矫正器6200是用于图63A-63C中所示的变型的基本矫正系统。矫正器6200包括基部层6210和脚跟部分6212。脚跟部分6212在基部层6210上抬升治疗角度6220，从而产生中心空隙6250并形成后弹簧区域C。中心空隙6250使弓支撑结构上的直接压力卸载以治疗例如足底筋膜炎。基部层6210和悬空的脚跟部分6212由单片或单层碳纤维、碳复合材料、玻璃纤维、聚丙烯等一体地形成，只要这种材料有弹性即可。脚跟部分6212在其远端6216处在附接点6214处可操作地耦接至基部层6210。脚跟部分6212被模制成升高治疗角度6220，这导致脚跟部分6212的近端6218抬升。基部层6210包括远端脚趾部分6222、中间部分6224和端部部分6226。中间部分被构造以模制成使得其从地面悬空，而仅端部部分6226接触地面。本领域技术人员将会知道，矫正器6200可以被柔性织物或衬垫6230等覆盖，使得织物6230的伸展可以使足部在装置的周边结构之间像吊床一样悬空，因此将力和压力重新分布到不经常承受负载的区域并且增加可用于分布的负载表面。

现在参考图63A-63B，示出了基部矫正系统6200的各种变型。本领域技术人员将会知道，可以根据需要矫正的患者足部的病变进行一个或多个修改。矫正器6300包括基部层6310和脚跟部分6312。脚跟部分6312在基部层6310上方悬空治疗角度6320，从而形成中心空隙6350以形成后弹簧区域C。基部层6310和悬空的脚跟部分6312由单片碳纤维、碳复合材料、玻璃纤维、聚丙烯等形成，只要这种材料是弹性的或其他合适的材料并因此一体成形即可。脚跟部分6312在其远端6316处一体地耦接至基部层6310的点6314处。脚跟部分6312被模制成上升治疗角度6320，该治疗角度导致脚跟部分6312的近端6218抬升。基部层6310包括远端脚趾部分6322、中间部分6324和端部部分6326。中间部分被构造以模制成使得其从地面悬空，而仅端部部分6326接触地面以形成弓。远端脚趾部分6322已经被修改以产生中央双层区域6335，其被示出为向下变形但是也可以向上变形。前双层区域6335与后弹簧区域C相似，为前脚掌或跖球部提供悬架。

由于模制矫正器6300的材料的弹性，在步态周期期间，后部6326、6318和前部6322、6335中的两个层次构成了在步态周期期间行进的悬架，以允许吸收振动、返回能量并且悬空足部以免与外周接触并且在中央足部和足底筋膜下没有向上的直接压力。

现在参考图63C，示出了对矫正器6300的变型。类似的区域用类似的数字标记。可以看出，脚跟部分6312的近端6218是圆形的并且向上弯曲以容纳脚跟。在替代实施方式中，矫正器6400可以被“颠倒”模制，使得中心双层区域6335和端部部分6326被向上模制，而近端6318被向下模制。靠近跖骨头的中心区域的抬升将允许支撑横向跖骨。

本领域技术人员将会知道，矫正器6300可以被弹性织物覆盖，或者可以将衬垫附连到矫正器上，以使足部在更竖直取向的外周结构之间像吊床一样悬空，如前文中所公开的。类似地，前脚掌悬架中的行程可提供类似的功能以及在窗口中掉入可模制的弹性插入件的能力，该能力可被修改以重新分布足部下的压力以获得治疗有益效果。

本领域技术人员将会知道，根据本发明的公开实施方式被设计为适应如上所述的多种变型。因此，尽管已经参考某些实施方式描述了本发明，但是本领域普通技术人员将会认识到，可以在形式和细节上进行改变而不背离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种三层矫正系统，包括：

基部层，所述基部层具有远端脚趾端和近端脚跟端；

中间层，所述中间层具有远端脚趾部分、中间部分和近端脚跟部分，所述中间层的所述远端脚趾部分可操作地耦接至所述基部层的远端脚趾端以形成前脚掌部分；

上层，所述上层具有前上层部分、弓上层部分和脚跟上层部分，所述脚跟上层部分可操作地耦接至所述中间层的近端脚跟部分以形成脚跟部分，

其中，所述基部层、所述中间层和所述上层的耦接形成后弹簧区、中弹簧区和前弹簧区，其中，所述上层在所述中间层上方悬空并且所述脚跟部分在所述基部层的所述近端脚跟端上悬空。

2.根据权利要求1所述的三层矫正系统，其中，所述中间层的所述远端脚趾部分被熔合至所述基部层的远端脚趾端。

3.根据权利要求1所述的三层矫正系统，其中，所述脚跟上层部分被熔合至所述中间层的近端脚跟部分。

4.根据权利要求1所述的三层矫正系统，其中，用于构造所述三层矫正系统的材料是碳纤维。

5.根据权利要求1所述的三层矫正系统，还包括定位在所述基部层和所述中间层之间的垫片。

6.根据权利要求1所述的三层矫正系统，还包括定位在所述上层和所述中间层之间的垫片。

7.根据权利要求1所述的三层矫正系统，其中，所述三层矫正系统被配置为插入到鞋类中。

8.根据权利要求1所述的三层矫正系统，还包括被切入到所述前上层部分中的多个分段足趾鳍部。

9.根据权利要求8所述的三层矫正系统，其中，所述多个分段足趾鳍部中的一个或多个被配置为向上或向下变形治疗角度。

10.根据权利要求9所述的三层矫正系统，其中，所述多个分段足趾鳍部中的所述一个或多个包括孔。

11.根据权利要求10所述的三层矫正系统，还包括细丝，所述细丝具有可操作地耦接至所述孔的第一端和可操作地耦接至所述基部层的第二端以使所述分段足趾鳍部向下弯曲。

12.根据权利要求1所述的三层矫正系统，还包括：位于所述三层矫正系统上或附近的至少一个传感器，所述至少一个传感器感测步态周期期间的移动；知识库，其提供关于多种足部病变的数据和关于正常足部和/或正常步态周期的多种信息；处理设备，其与所述至少一个传感器和所述知识库可操作地通信，所述处理设备可操作以(a)从所述至少一个传感器接收与个人的步态周期有关的数据；(b)将从所述至少一个传感器接收的所述数据与所述知识库中的所述多种足部病变进行比较；(c)基于关于正常足部和/或正常步态周期的多种信息，来确定所述三层矫正系统的治疗性矫正，以改善所述个人的步态周期；并且(d)将所述矫正的视觉表示输出给所述个人。

13.根据权利要求1所述的三层矫正系统，其中，所述三层矫正系统被配置为在步态周期期间被动地、静态-动态地或动态-动态地受控，以控制足部、脚踝和人体生物力学。

14.根据权利要求1所述的三层矫正系统，其中，弓部分被切入到所述上层中，并且被构造成在所述上层上方向上变形或者在所述上层下方向下变形以治疗个人的高弓足或扁弓足。

15.根据权利要求1所述的三层矫正系统，还包括切入到所述脚跟上层部分中并被配置为使个人的脚跟中的溃烂部位卸载的脚跟孔。

16.根据权利要求1所述的三层矫正系统，其中，所述上层由不同于所述中间层和所述基部层的材料构成。

17.根据权利要求16所述的三层矫正系统，其中，所述上层由选自开孔泡沫和闭孔泡沫的弹性材料构成，并且所述中间层和所述基部层由碳纤维构成。

18.根据权利要求1所述的三层矫正系统，还包括一个或多个切口，所述切口从所述上层的内侧延伸到所述上层的侧面并且从所述上层的上部延伸到所述上层的下表面，从而将所述上层分成前段、弓段和脚跟段。

19.根据权利要求18所述的三层矫正系统，还包括半刚性脊，所述半刚性脊位于所述上层下方并且可操作地耦接至所述前段、所述弓段和所述脚跟段，并且被构造成在控制所述上层的形状时允许所述前段、所述弓段和所述脚跟段围绕所述半刚性脊的轴线偏转。

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