CN111643241B - 一种伸屈膝助力的膝关节矫形器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸屈膝助力的膝关节矫形器，包括一个可调膝关节矫形支具，可调膝关节矫形支具的两侧分别设置有两套助力阻尼装置，每套助力阻尼装置包括助力板簧、阻尼支架、板簧固定块和支架固定块，阻尼支架由板簧框和滑杆对接而成，滑杆内设置有长条滑孔，单个防脱螺钉穿过长条滑孔固定于支架固定块，以使滑杆可滑动且可旋转设置于支架固定块上。本发明公开的伸屈膝助力的膝关节矫形器，为肌力弱或患有膝骨关节炎的患者群体上下楼梯、下蹲过程等出席大角度屈膝时提供显著的支撑力，并在伸膝时提供明显的助力，可防止膝关节过度屈曲拉伤甚至跌倒的风险，而且有利于减小劳损膝关节缓解疼痛。

Description

一种伸屈膝助力的膝关节矫形器

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，具体涉及一种伸膝、屈膝过程中能提供助力的膝关节矫形器。

背景技术

膝关节矫形支具是一种常见的膝关节康复辅助装置，包括分别穿戴于人体大腿、小腿上的大腿绑带与小腿可调绑带，其作用是将膝关节的伸展和屈曲限制在合适的角度范围内，或将膝关节维持在某一角度，以促进膝关节功能早期得到康复。

目前的市场上常见膝关节矫形支具主要起支撑、稳定患者受损膝关节的作用。但这些膝关节矫形支具由于缺乏助力效果或者助力效果不理想，当肌力弱或患有膝骨关节炎的患者群体上下楼梯、下蹲过程时，由于要求膝关节屈曲角度大，患者仅依靠自身腿部肌肉无法抵抗身体快速下坠而产生的负功，导致患者膝关节过度屈曲拉伤甚至跌倒的事是有发生，长此以往劳损膝关节造成患者疼痛。究其原因，是由于现有的膝关节矫形支具在患者伸膝、屈膝时不能提供助力，一旦大腿绑带与小腿可调绑带之间的弯曲角度变化过快时，仅靠患者自身肌肉舒张或收缩，无法阻挡身体的快速下坠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伸屈膝助力的膝关节矫形器，通过伸膝、屈膝过程中能提供助力，降低膝关节拉伤甚至跌倒的风险，缓解长期膝关节劳损而造成患者疼痛。

本发明提供一种伸屈膝助力的膝关节矫形器，包括一个可调膝关节矫形支具，所述可调膝关节矫形支具包括大腿可调绑带、小腿可调绑带和两个可调卡盘，所述大腿可调绑带和所述小腿可调绑带之间的两侧分别通过两个可调卡盘连接成一体，所述可调膝关节矫形支具的两侧分别设置有两套助力阻尼装置，每套所述助力阻尼装置包括一组助力板簧、一个阻尼支架、一个板簧固定块和一个支架固定块，所述板簧固定块和所述支架固定块分别固定于所述大腿可调绑带和所述小腿可调绑带；所述阻尼支架由板簧框和滑杆对接而成，所述滑杆内设置有长条滑孔，单个防脱螺钉穿过所述长条滑孔固定于所述支架固定块，以使所述滑杆可滑动且可旋转设置于所述支架固定块上；所述助力板簧的固定端固定于所述板簧固定块，所述助力板簧的活动端穿设于所述板簧框内。

优选地，所述支架固定块为矩形块，所述支架固定块的四角通过四个固定螺钉固定于所述小腿可调绑带；所述滑杆内设置有长条滑孔，所述支架固定块设置有若干防脱螺钉孔，单个防脱螺钉穿过所述长条滑孔且固定于所述支架固定块的其中一个防脱螺钉孔内；当所述助力板簧活动端通过所述滑杆以所述防脱螺钉孔为中心做旋转运动时，一旦所述板簧框受到所述助力板簧活动端的水平方向的作用力，所述板簧框拉动或推动所述滑杆沿着所述长条滑孔的长度方向横向滑动。

优选地，所述支架固定块中部沿着横向方向设置一个防脱螺钉孔列，所述防脱螺钉孔列包括均匀间隔设置的多个防脱螺钉孔。

优选地，所述板簧固定块的内侧壁设有支条卡缝，与所述支条卡缝相对的所述板簧固定块上表面开设有两个支条固定孔，所述板簧固定块的外侧面设置有两个板簧固定孔；所述大腿可调绑带两侧分别内置有两条大腿连接支条，所述板簧固定块通过支条卡缝卡设于所述大腿连接支条，并通过两个螺钉分别置入两个所述支条固定孔直至将所述板簧固定块与所述大腿连接支条固定连接；所述助力板簧的固定端通过螺钉和两个所述板簧固定孔固定于所述板簧固定块的外侧面。

优选地，所述助力板簧由若干板簧片叠加而成，每个所述板簧片的固定端的侧壁间隔开设有一个板簧孔列，所述板簧孔列包括均匀间隔设置的多个板簧孔，从板簧孔列中选择出两个板簧孔，与两个所述板簧固定孔通过两个螺钉固定，以实现所述助力板簧的固定端与所述板簧固定块之间的固定连接。

优选地，所述助力阻尼装置包括一个辊轴，所述板簧框为矩形框架，所述辊轴的两端设置于所述板簧框内。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种伸屈膝助力的膝关节矫形器，单个防脱螺钉穿过滑杆内的长条滑孔固定于支架固定块，实现了滑杆于支架固定块上既可滑动又可旋转的运动，可以通过调节固定点和滑动点的距离以调节阻尼；加上板簧片的数量或单片厚度的自身因素的调节作用，使得助力板簧阻尼助力的调节更方便和快捷。当行走过程中伸膝、屈膝造成的膝关节角度变化较小时，滑杆相对于支架固定块滑动，助力板簧并无产生形变；当行走过程中伸膝、屈膝造成的膝关节角度变化大时，滑杆开始拉伸助力板簧，助力板簧不仅提供持续性的阻尼助力，并该阻尼助力还利用人体重量做功给助力板簧储能，屈膝角度越大储能越多；当需要直膝时，提供的助力就越显著。本发明公开的一种伸屈膝助力的膝关节矫形器，对于伸膝、屈膝造成的膝关节角度变化大的情形，助力板簧不仅提供持续性的阻尼助力，还为助力板簧储能，尤其为肌力弱或患有膝骨关节炎的患者群体上下楼梯、下蹲过程等出席大角度屈膝时提供显著的支撑力，并在伸膝时提供明显的助力，可防止膝关节过度屈曲拉伤甚至跌倒的风险，而且有利于减小劳损膝关节缓解疼痛。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的伸屈膝助力的膝关节矫形器的整体结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的伸屈膝助力的膝关节矫形器的正面视图；

图3是本发明实施例1提供的伸屈膝助力的膝关节矫形器的爆炸示意图；

图4是本发明实施例1提供的伸屈膝助力的膝关节矫形器局部放大后的助力阻尼装置的爆炸图；

图5是本发明实施例1提供的助力阻尼装置的侧视图；

图6是本发明实施例1提供的助力阻尼装置的正面视图；

图7是本发明实施例1提供的板簧固定块的结构示意图；

图8是本发明实施例1提供的阻尼支架的结构示意图；

图9是本发明实施例1提供的支架固定块的结构示意图。

具体实施方式

需要说的是：本文中方向如上、下、左、右均针对说明附图而言，其中，上下方向为膝关节矫形器穿戴时的纵向，也称为竖直方向；以左右方向为膝关节矫形器穿戴时的横向，也称为水平方向。

实施例1

实施例1提供一种伸屈膝助力的膝关节矫形器，下面对其结构进行详细描述。

参考图1至3，该伸屈膝助力的膝关节矫形器包括包括可调膝关节矫形支具1和两套助力阻尼装置。

其中可调膝关节矫形支具1为现有技术，市面有售，可采用市场常见的可调膝关节矫形器。可调膝关节矫形支具1包括大腿可调绑带11、小腿可调绑带12、两个可调卡盘13、四个防压护垫14。

大腿可调绑带11包括用于绑缚在大腿上的第一大腿框架111、第二大腿框架112以及与第一大腿框架111、第二大腿框架112两侧分别相固定连接的两根大腿连接支条113。小腿可调绑带12包括用于绑缚在小腿上的第一小腿框架121、第二小腿框架122以及与第一小腿框架121、第二小腿框架122两侧相固定连接的两根小腿连接支条123。可调卡盘13作为角度调节装置，可以实现根据膝关节外翻或内翻的角度调节大腿可调绑带11和小腿可调绑带12之间的角度。两个可调卡盘13分别设置于两侧的大腿连接支条113和小腿连接支条123的连接处。可调膝关节矫形支具1还包括柔性的连接组件，用于连接大腿连接支条113与大腿可调绑带11、小腿连接支条123与小腿可调绑带12以及可调卡盘13与大腿连接支条113、小腿连接支条123的连接处。四个防压护垫14分别设置于第一大腿框架111、第二大腿框架112、第一小腿框架121、第二小腿框架122的内侧。

作为一种实施方式，防压护垫14可选择透气弹性布料，连接组件可选择魔术粘贴扣，大腿连接支条113和小腿连接支条123可选择加厚钢条。

大腿可调绑带11和小腿可调绑带12通过连接组件相转动连接从而使得大腿可调绑带11和小腿可调绑带12之间能够满足正常运动所需的弯曲，可调卡盘13设置在大腿可调绑带11和小腿可调绑带12之间，可调卡盘13能够通过调节调节大腿可调绑带11和小腿可调绑带12之间的角度。

更加结构细节请参阅申请号为CN201810408673.9的中国专利《一种膝关节矫形器》和申请号为CN201820108953.3的中国专利《新型防下坠式膝关节矫形器》，或者采用源晟康品牌型号为11039的膝关节矫形器支具。

继续参考图1至图3，两套助力阻尼装置分别设置于可调膝关节矫形支具1的两侧。参考图4至图6，每套助力阻尼装置包括一组助力板簧2、一个阻尼支架3、一个辊轴4、一个板簧固定块5、一个支架固定块6。

板簧固定块5和支架固定块6分别固定于大腿可调绑带11和小腿可调绑带12。其中，大腿可调绑带11两侧分别内置有两条大腿连接支条113，小腿可调绑带12两侧内置有两条小腿连接支条123。板簧固定块5固定于大腿可调绑带11的其中一个大腿连接支条113，支架固定块6固定于小腿可调绑带12的其中一个小腿连接支条123，且该大腿连接支条113与该小腿连接支条123位于同一侧。

具体地，参考图7，板簧固定块5的内侧壁设有支条卡缝51，与支条卡缝51相对的板簧固定块5上表面开设有两个支条固定孔52，板簧固定块5的外侧面设置有两个板簧固定孔53。

板簧固定块5通过支条卡缝51卡设于大腿连接支条113，并通过两个螺钉分别置入两个支条固定孔52直至将板簧固定块5与大腿连接支条113固定连接。

助力板簧2的固定端通过螺钉和两个板簧固定孔53固定于板簧固定块5的外侧面。

其中，助力板簧2由若干板簧片叠加而成，为了提高了该矫形器对不同个体的适用性，以方便安装助力阻尼装置时调整整个伸屈膝助力的膝关节矫形器穿戴于人体至最适宜的状态，每个板簧片的固定端的侧壁间隔开设有一个板簧孔列，板簧孔列包括均匀间隔设置的多个板簧孔21，如图5所示，从板簧孔列中选择出两个板簧孔21，与两个板簧固定孔53通过两个螺钉固定，以实现助力板簧2的固定端与板簧固定块5之间的固定连接。

值得一提的是，板簧孔列上的多个板簧孔21以及滑杆32通过长条滑孔30可以绕着单个防脱螺钉7滑动，这样的结构设计有助于调节固定点和滑动点的距离来调节阻尼，此外通过改变板簧片数量或单片厚度也可以调节阻尼力。

参考图1至图6，板簧框31为矩形框架，辊轴4的两端设置于板簧框31内，以便于助力板簧2活动端的活动，其中该辊轴4选取耐磨自润滑材料制作。

参考图8，阻尼支架3由板簧框31和滑杆32对接而成，优选地，板簧框31和滑杆32一体成型。滑杆32内设置有长条滑孔30，单个防脱螺钉7穿过长条滑孔30固定于支架固定块6，以使滑杆32可滑动且可旋转设置于支架固定块6上。参考图4至图6，助力板簧2的固定端固定于板簧固定块5，助力板簧2的活动端穿设于板簧框31内。

参考图9，支架固定块6为矩形块，支架固定块6的四角通过四个固定螺钉60固定于小腿可调绑带12。支架固定块6通过四个固定螺钉60固定于小腿连接支条123上。

滑杆32内设置有长条滑孔30，支架固定块6中部沿着横向方向设置一个防脱螺钉孔列，防脱螺钉孔列包括均匀间隔设置的多个防脱螺钉孔62，单个防脱螺钉7穿过长条滑孔30且固定于支架固定块6的其中一个防脱螺钉孔62内。其中，多个防脱螺钉孔62的设置有助于提高该矫形器对不同个体的适用性，患者可以根据自身尺寸的要求，选择其中距离最适宜的防脱螺钉孔62进行固定。

为了避免行走时助力板簧2被动带来的阻力，使用单个防脱螺钉7将滑杆32的一端固定于支架固定块6，有助于助力板簧2活动端通过滑杆32以防脱螺钉孔62为中心做旋转运动；阻尼支架3的滑杆32上的长条滑孔30实质为套设在该防脱螺钉7上，当滑杆32以防脱螺钉7为中心做旋转运动时，一旦板簧框31受到助力板簧2活动端的水平方向的作用力，板簧框31拉动或推动滑杆32沿着长条滑孔30的长度方向横向滑动。因此，该助力板簧2的活动端保留了旋转和滑动的两个方向的自由度，以此来提供人体行走膝关节小幅度摆动的空间，而且可以通过调节长条滑孔30与防脱螺钉7的相对位置来调节行走需要的屈膝角度。

患者使用该伸屈膝助力的膝关节矫形器进行康复运动时，包括以下两种情况：

1)当行走过程中伸膝、屈膝造成的膝关节角度变化较小时，滑杆32相对于支架固定块6滑动，助力板簧2并无产生形变；

2)当行走过程中伸膝、屈膝造成的膝关节角度变化大时，滑杆32开始拉伸助力板簧2，助力板簧2则提供持性的续阻尼助力。该阻尼助力对于肌力弱或膝骨关节炎使用者来说是非常需要的。利用人体重量做功给助力板簧储能，屈膝角度越大储能越多；当需要直膝时，提供的助力就越显著。

需要说明的是，本发明公开的伸屈膝助力的膝关节矫形器采用市场上常见的膝关节矫形器作为辅助器械，经济实用且快捷。

在不影响现有膝关节矫形器的固有功能的前提下，增加了助力阻尼装置，且板簧阻尼助力能与现有矫形器契合，不影响产品本身的属性。

滑杆32内设置有长条滑孔30，单个防脱螺钉7穿过长条滑孔30固定于支架固定块6，以使滑杆32可滑动且可旋转设置于支架固定块6上，这样的设计不仅能满足了人体正常行走的需求，还可以避免了人在行走时脚跟离地时助力板簧2的被动负功阻力，并且行走需求的角度自动可调。

板簧孔列上的多个板簧孔21以及滑杆32通过长条滑孔30可以绕着单个防脱螺钉7滑动，这样的结构设计有助于调节固定点和滑动点的距离以调节阻尼，使得助力板簧2阻尼助力的调节更方便和快捷。而且助力板簧2劲度系数极大，线性度好，寿命长，可以通过增加板簧片的数量或改变单片厚度，加上上述的调节固定点与滑动点之间的距离来匹配不同用户的阻尼需求，尤其为肌力弱或患有膝骨关节炎的患者群体上下楼梯、下蹲过程等出席大角度屈膝时提供显著的支撑力，并在伸膝时提供明显的助力。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种伸屈膝助力的膝关节矫形器，包括一个可调膝关节矫形支具（1），所述可调膝关节矫形支具（1）包括大腿可调绑带（11）、小腿可调绑带（12）和两个可调卡盘（13），所述大腿可调绑带（11）和所述小腿可调绑带（12）之间的两侧分别通过两个可调卡盘（13）连接成一体，其特征在于，所述可调膝关节矫形支具（1）的两侧分别设置有两套助力阻尼装置，

每套所述助力阻尼装置包括一组助力板簧（2）、一个阻尼支架（3）、一个板簧固定块（5）和一个支架固定块（6），

所述板簧固定块（5）和所述支架固定块（6）分别固定于所述大腿可调绑带（11）和所述小腿可调绑带（12）；

所述阻尼支架（3）由板簧框（31）和滑杆（32）对接而成，所述滑杆（32）内设置有长条滑孔（30），单个防脱螺钉（7）穿过所述长条滑孔（30）固定于所述支架固定块（6），以使所述滑杆（32）可滑动且可旋转设置于所述支架固定块（6）上；

所述助力板簧（2）的固定端固定于所述板簧固定块（5），所述助力板簧（2）的活动端穿设于所述板簧框（31）内。

2.如权利要求1所述的伸屈膝助力的膝关节矫形器，其特征在于，

所述支架固定块（6）为矩形块，所述支架固定块（6）的四角通过四个固定螺钉（60）固定于所述小腿可调绑带（12）；

所述支架固定块（6）设置有若干防脱螺钉孔（62），单个防脱螺钉（7）穿过所述长条滑孔（30）且固定于所述支架固定块（6）的其中一个防脱螺钉孔（62）内；

当所述助力板簧（2）活动端通过所述滑杆（32）以所述防脱螺钉孔（62）为中心做旋转运动时，一旦所述板簧框（31）受到所述助力板簧（2）活动端的水平方向的作用力，所述板簧框（31）拉动或推动所述滑杆（32）沿着所述长条滑孔（30）的长度方向横向滑动。

3.如权利要求2所述的伸屈膝助力的膝关节矫形器，其特征在于，

所述支架固定块（6）中部沿着横向方向设置一个防脱螺钉孔列，所述防脱螺钉孔列包括均匀间隔设置的多个防脱螺钉孔（62）。

4.如权利要求1所述的伸屈膝助力的膝关节矫形器，其特征在于，

所述板簧固定块（5）的内侧壁设有支条卡缝（51），与所述支条卡缝（51）相对的所述板簧固定块（5）上表面开设有两个支条固定孔（52），所述板簧固定块（5）的外侧面设置有两个板簧固定孔（53）；

所述大腿可调绑带（11）两侧分别内置有两条大腿连接支条（113），所述板簧固定块（5）通过支条卡缝（51）卡设于所述大腿连接支条（113），并通过两个螺钉分别置入两个所述支条固定孔（52）直至将所述板簧固定块（5）与所述大腿连接支条（113）固定连接；

所述助力板簧（2）的固定端通过螺钉和两个所述板簧固定孔（53）固定于所述板簧固定块（5）的外侧面。

5.如权利要求4所述的伸屈膝助力的膝关节矫形器，其特征在于，

所述助力板簧（2）由若干板簧片叠加而成，每个所述板簧片的固定端的侧壁间隔开设有一个板簧孔列，所述板簧孔列包括均匀间隔设置的多个板簧孔（21），从板簧孔列中选择出两个板簧孔（21），与两个所述板簧固定孔（53）通过两个螺钉固定，以实现所述助力板簧（2）的固定端与所述板簧固定块（5）之间的固定连接。

6.如权利要求2所述的伸屈膝助力的膝关节矫形器，其特征在于，所述助力阻尼装置包括一个辊轴（4），所述板簧框（31）为矩形框架，所述辊轴（4）的两端设置于所述板簧框（31）内。

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