CN112584811A - 用于辅助移动性的系统和装置 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于辅助移动性的系统和装置，例如，用于辅助那些移动性降低的人以减少步态期间使用的能量并减少关节上的疲劳和载荷。在一些实施例中，行走辅助装置例如外骨骼可以联接到用户。此装置可包括可以联接到用户的躯干的束具和可以联接到用户的腿的支撑件。该装置还可包括联接到束具和支撑件的可弹性变形构件，可弹性变形构件可在行走跨步或其他身体移动期间扩张，以减少肌肉劳损并增加行走的代谢成本。可弹性变形构件可在步态周期的各个阶段期间存储和释放机械能，以向在髋关节处产生的生物转矩提供附加转矩。

Description

用于辅助移动性的系统和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月18日提交的美国临时申请62/686,128的权益。此申请的全部内容通过引用并入本文。

技术

本文公开了用于辅助移动性的系统和装置，例如，用于辅助那些移动性降低的人以减少步态期间使用的能量并减少关节上的疲劳和载荷。

背景

行走是人类运动的最常见形式。尽管人类可通过改变选定的速度使其步态适应不同地形并响应不同的任务，但多年的进化已经对肌肉骨骼系统进行微调，以优化其能量消耗。特别地，在行走过程中，我们决定采用可最小化用于固定距离的新陈代谢成本的行走速度。

尽管进化发展了，但是由于多种原因(例如，衰老和肌肉萎缩、长时间运用引起的疲劳等)，人类经历着行走能力下降。例如，老年人经历肌肉量减少(肌肉减少症)，这又导致优选的行走速度降低。此外，由于此肌肉量减少对远侧肌肉群的影响比对近侧肌肉群的影响更大，因此行走的整体力学性也发生变化。因此，虽然在年轻的成年人中，踝关节是驱动行走的机械工作的主要来源，但横跨此关节的肌肉量下降导致髋关节成为老年人机械工作的主要贡献者。

除了行走速度降低之外，与衰老相关的稳定性也会降低。稳定性的下降与跌倒的风险增加相关联，而跌倒的风险是导致意外死亡和与伤害有关的急诊室就诊的主要原因。这样，与跌倒相关的伤害相关联的治疗费用很高，并且可防止人跌倒的辅助装置可有效解决此问题。

行走速度的降低和不稳定的增加会引发各种人群(例如老年人)的整体移动性下降。结果，受影响的人群趋向于走得更慢，并且距离更短，通常不那么活跃且不进行足够量的体育锻炼。因此，高血压、心血管疾病风险增加，肥胖症以及与不活动有关的其他疾病对移动性低人群(例如老年人)发生率较高。

最近的技术发展产生机器人辅助装置，以改善行走并降低跌倒的风险。这些系统通常由机电致动器提供动力，机电致动器施加扭矩辅助穿戴者的关节，从而减轻与在其下作用的肌肉的能量需求相关的负担。行走辅助装置通常嵌入可穿戴式传感器和机载控制器，以检测人体行走的不同阶段并适当地施加机电辅助。

尽管这些系统显示出显著的效果，但它们通常由刚性框架组成，这可使构造物承受并传递高辅助力。然而，就质量而言，与主框架相关联的有效载荷很高，并且经常结合在这些系统中的电子装置和电池会严重限制这些系统作为辅助行走的有效工具的日常使用。将电池与这些系统配合使用(电池对系统供电必不可少)将使用时间减少到电源本身的持续时间。

鉴于这些和其他挑战，需要用于辅助移动性的改进装置和系统。

概述

本文公开了用于辅助移动性的系统和装置，例如，用于辅助那些移动性降低的人以减少步态期间使用的能量并减少关节上的疲劳和载荷。在一些实施例中，行走辅助装置，例如外骨骼可以联接到用户的一个或更多个身体部位，以维持该装置相对于用户的位置。装置可包括可以联接到用户的躯干的束具和可以联接到用户的腿的支撑件。装置还可包括可弹性变形构件，可弹性变形构件联接到束具和支撑件，该可弹性变形构件可在行走跨步(walking stride)或其他身体移动期间扩张和收缩，以减少肌肉劳损并增加行走的代谢成本。可弹性变形构件可在步态周期的各个阶段期间存储和释放机械能，以向髋关节处产生的生物扭矩提供附加扭矩。这可辅助所有移动性水平的用户，并且在一些实施例中，可帮助增强在某些限制移动性人群(例如，高龄人群)中常见的髋关节强度降低。

即将公开的装置的示例性实施例可包括弹性和/或弹簧元件，其锚固在身体的两个部位之间，以在移动期间向用户提供辅助。例如，可弹性变形构件可被锚固到用户，使得可弹性变形构件在躯干和腿的一部分(例如大腿、膝盖和/或小腿)之间延伸，以在其中存储能量，这发生在脚跟从与实体表面的接触位置移动到从实体表面抬起时，诸如在行走跨步期间。存储的能量可以是存储腿部肌肉为开始行走所产生的一定百分比的正负功的结果。当在行走期间穿戴该装置时，可弹性变形构件可与腿部肌肉平行地扩张和收缩，以改变长度，从而通过使用一定百分比的存储能量来辅助用户的髋部弯曲和伸展，以及在步态期间，腿接触行走表面之前，辅助所抬起的腿的向前运动。

可弹性变形构件可包括多种构造。在一些实施例中，可弹性变形构件可包括具有一个或更多个环圈的弹簧。参数诸如长度、环圈的厚度、环圈的数量以及材料的弹性模量可改变，以有助于针对特定用户进行调节。在其他实施例中，可弹性变形构件可包括压缩弹簧、环圈、波形物或垫圈，其可被上述移动压缩以改变其长度，这可在移动期间为用户提供辅助。

在一些实施例中，可弹性变形构件的锚固到束具和/或躯干的端部可通过致动单元、被动机械连杆等从外部移动。例如，在一些实施例中，构件的移动可经由绑在相对的腿的连杆来主动控制或被动控制。移动可以在步态周期内的各个点处以激活弹性元件的方式用于延伸或压缩弹簧元件。此移动可例如用于关闭弹性元件的功能，以及向弹簧元件提供附加能量，从而通过被动机械连杆与即刻公开的系统的一个或更多个部件增加向穿戴者提供的辅助。作为进一步的实例，在一些实施例中，可经由锚固到相对的腿上的另一个可弹性变形构件的移动来主动和/或被动地控制构件中的一个的扩张和松弛。移动可延伸和/或压缩构件106，使得其在步态周期期间，在各个点处被激活。例如，当锚固在躯干和第一条腿之间的一个构件106从松弛状态转变到多个扩张状态时，锚固在相对的腿上的第二构件可从多个扩张状态中的一个转变到松弛状态。通过将相对的可弹性变形构件置于松弛状态，构件返回到存储被动能量的位置，以使该构件准备好用于腿在下一次摆动期间的扩张。

在一个方面，提供了一种行走辅助装置，其可包括束具、支撑件和可弹性变形构件。束具可被配置成联接到用户的躯干，以维持束具相对于躯干的位置；支撑件可被配置成联接到用户的腿，以维持支撑件相对于腿的位置；且可弹性变形构件可以联接到束具和支撑件，并且被配置成在行走跨步期间在第一松弛状态和第二扩张状态之间转变，以减小用户在跨步期间所需的力和能量中的任一个。

本文描述的装置和方法可具有许多附加特征和/或变型，所有这些均在本公开的范围内。例如，在一些实施例中，可弹性变形构件可将力施加到支撑件和束具，以辅助腿相对于躯干进行任何弯曲和伸展。在某些实施例中，可弹性变形构件可在从第一状态转变到第二状态期间存储机械能，并且在从第二状态转变到第一状态期间释放机械能，以辅助用户在髋关节处进行任何弯曲和伸展。

在某些实施例中，可使用可调节的连接构件将可弹性变形构件联接到束具和支撑件中任一个。此外，在一些实施例中，可调节的连接构件的长度可被改变以在可弹性变形构件上施加变化水平的预载荷。可弹性变形构件可以是被动的。另外，在一些实施例中，可弹性变形构件可包括弹簧或弹性体。

在某些实施例中，束具可被配置成围绕用户的髋部穿戴。此外，在一些实施例中，可使用Velcro、带扣、夹子和粘合剂中的一种或更多种将可弹性变形构件联接到束具和支撑件。并且在一些实施例中，装置可包括联接至可弹性变形构件的连接器，该连接器适于容纳穿过其中的束具的一部分。连接器可包括第一开口和第二开口，该第一开口容纳通过其中的可弹性变形构件的一部分以将连接器固定到可弹性变形构件，该第二开口容纳通过其中的束具的一部分以将连接器固定到束具。此外，在一些实施例中，束具的一部分可包括从束具延伸的带条。

在某些实施例中，装置可进一步包括第二支撑件，第二支撑件被配置成联接到用户的第二腿；和第二可弹性变形构件，其联接到束具和第二支撑件。在一些实施例中，可通过将束具围绕躯干使得束具的第一端部上的第一固定特征覆盖束具的第二端部上的第二固定特征来将束具联接到躯干，以维持束具相对于躯干的位置。此外，在一些实施例中，可通过将支撑件围绕腿使得在支撑件的第一端部上的第一固定特征覆盖在支撑件的第二端部上的第二固定特征来将支撑件联接到腿，以维持支撑件相对于腿的位置。

在某些实施例中，束具可包括在其外表面上间隔一定距离的多个固定特征。并且在一些实施例中，支撑件可包括在其外表面上间隔一定距离的多个固定特征。此外，在一些实施例中，可通过将束具的第一端部固定到其外表面上的多个固定特征中的任一个来调整束具的圆周。并且在一些实施例中，可通过将束具的第一端部固定到其外表面上的多个固定特征中的任一个来调节支撑件的圆周。

在某些实施例中，支撑件可由氯丁橡胶、尼龙和Millerighe中的一种或更多种制造。在一些实施例中，束具可由氯丁橡胶、尼龙和Millerighe中的一种或更多种制造。此外，在一些实施例中，支撑件可进一步包括沿支撑件的长度延伸的带条，以加强支撑件的结构并使载荷横跨支撑件的长度分布。

上述的任何特征或变型可以以许多不同的组合应用于本公开的任何特定方面或实施例。没有对任何特定组合的明确叙述仅是由于避免在该概述中的重复。

附图简述

图1A是联接到用户的装置的一个实施例的正视图；

图1B是联接到用户的图1A的装置的后视图；

图1C是联接到用户的图1A的装置的侧视图；

图2A是图1A的装置的束具的外表面的示意图；

图2B是图2A的束具的内表面的示意图；

图2C是图2A的束具的内表面的透视图；

图2D是附接到图2A的束具的固定特征的透视图；

图2E是图2A的束具的替代实施例的透视图；

图2F是包括附加肩带的图2E的束具的透视图；

图3A是图1A的装置的支撑件的外表面的示意图；

图3B是图1A的支撑件的内表面的透视图；

图3C是图1A的装置的支撑件的外表面的另一示意图；

图3D是图1A的支撑件的外表面的透视图；

图4A是可弹性变形构件的一个实施例的第一表面的示意图；

图4B是图4A的可弹性变形构件的第二表面的示意图；

图5A是联接到连接器和支撑件并在连接器和支撑件之间延伸的可弹性变形构件的透视图；

图5B是图5A的连接器的正视图；

图5C是图5A的连接器的透视图；

图5D是图5A的连接器的俯视图；

图5E是图5A的连接器的侧视图；

图6A是联接到用户的装置的一个实施例的正视图；

图6B是联接到用户的图6A的装置的后视图；

图7是图6A的装置的束具的外表面的示意图；

图8是图7的束具的分解图；

图9是图7的束具的另一视图；

图10是可弹性变形构件的一个实施例的正视图；

图11是图10的可弹性变形构件的另一视图；

图12是图11的可弹性变形构件的支撑件的正视图；

图13A是联接到连接器的可弹性变形构件的另一实施例的正视图；

图13B是图13A的可弹性变形构件和连接器的后视图；

图14A是连接器的另一实施例的正视图；

图14B是图14A的连接器的俯视图；

图15A是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图15B是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图15C是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图15D是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图15E是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图15F是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图15G是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图15H是图13A的连接器和可弹性变形构件在联接到支撑件的步骤期间的透视图；

图16是容纳部分的正视图；

图17是图16的容纳部分被可调节带条插入其中并且可调节带条联接到图13A的连接器的正视图；

图18A是联接到图13A的连接器的、图16的容纳部分的正视图；以及

图18B是联接到图13A的连接器的、图16的容纳部分的后视图。

详细描述

本文公开了用于辅助移动性的系统和装置，例如，用于辅助那些移动性降低的人以减少步态期间使用的能量并减少关节上的疲劳和载荷。在一些实施例中，行走辅助装置，例如外骨骼可以联接到用户的一个或更多个身体部位，以维持该装置相对于用户的位置。装置可包括可以联接到用户的躯干的束具和可以联接到用户的腿的支撑件。装置还可包括可弹性变形构件，可弹性变形构件联接到束具和支撑件，该可弹性变形构件可在行走跨步或其他身体移动期间扩张，以减少肌肉劳损并增加行走的代谢成本。可弹性变形构件可在步态周期的各个阶段期间存储和释放机械能，以向髋关节处产生的生物扭矩提供附加扭矩。这可辅助所有移动性水平的用户，并且在一些实施例中，可帮助增强在某些限制移动性的人群(例如，高龄人群)中常见的髋关节强度降低。

现在将描述某些示例性实施例以提供对本文公开的装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的总体理解。这些实施例的一个或更多个实例在附图中被说明。本领域技术人员将理解在本文中具体描述并在附图中说明的装置和方法是非限制性示例性实施例。结合一个示例性实施例说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。

图1A-图1C图示了可用于辅助行走的装置100的一个实施例。例如，装置100可以联接到用户的身体部位，使得该装置相对于用户的位置被维持。装置100可被穿戴以维持舒适感，同时减少肌肉骨骼系统的关节上的疲劳和载荷，以减轻与行走相关的精力负担和/或在步态期间维持适当姿势。如图所示，装置100可包括束具102。束具102可顺应用户的身体部位(例如腰和/或髋部)的形状，以在穿戴期间提供舒适感。如图所示，束具可围绕用户的腰以与之联接。在一些实施例中，束具可包括垫衬103或其他特征，垫衬103或其他特征提供附加缓冲以在穿戴时增加束具的舒适度。通过顺应用户的形状，束具102可保持为低轮廓(lowprofile)，从而允许其被用户分离地(discretely)穿戴。

装置100可包括一个或更多个支撑件104。每个支撑件104可连接至束具102，以在髋部和腿之间形成两个接触点，以支撑辅助行走。支撑件104可顺应用户的身体部位的形状，例如大腿和/或腿的其他部位的形状，以在穿戴期间中提供舒适感。如图所示，支撑件104可穿戴在大腿周围，但是，在一些实施例中，支撑件可穿戴在膝盖和/或小腿周围。支撑件104可通过一个或更多个带条105、107固定到用户。如图1B和图1C所示，在支撑件围绕腿之后，带条105、107可用于进一步固定支撑件104相对于腿的位置。

束具102和支撑件104可通过可弹性变形构件106连接。可弹性变形构件106可在步态周期的特定阶段存储和释放机械能。可弹性变形构件106可基于束具与支撑件之间的距离而变形。如下进一步所述，构件106可通过被拉伸以增加其长度而变形，以使构件106从较松弛状态转变到一个或更多个扩张状态。松弛状态可以是可弹性变形材料的真正松弛状态，或者在一些实施例中，可以对可弹性变形材料进行预加载，使得在松弛状态下存在一定量的弹性变形。此预加载可用于增加由可弹性变形构件产生的力，从而在移动(例如，行走)期间为用户提供更大的辅助。

在一些实施例中，可基于装置100的穿戴者的特定特性来定制和/或调整可弹性变形构件106。调整构件106可确保适当地调节构件以在用户步态期间的期望时间提供期望水平的辅助力，而不会干扰或阻碍用户的移动。可弹性变形构件106的调整可基于多个参数，包括例如重量、高度、腿的长度等。

在一些实施例中，可弹性变形构件的长度、宽度、厚度、刚度和/或其他参数可变化以有助于针对特定用户进行调节。例如，可弹性变形构件的尺寸或材料可基于身高、重量和/或用户身体部位的长度而改变，以确保装置舒适地适配用户。在一些实施例中，可弹性变形构件106的厚度可增加，使得构件可吸收更大的力并将更大的力施加到用户和/或装置。例如，在一些实施例中，当连接到束具和支撑件时，可弹性变形构件106可折叠一次、两次或三次或更多次。在这类实施例中，构件可承受更大的力并且可以更抗断裂。

可弹性变形构件106可包括多种构造。在一些实施例中，可弹性变形构件可由材料层组成。例如，可弹性变形构件可包括两层或更多层的单一材料或不同材料。使用不同的材料可创建单个所需的合成效果，在某些情况下，使用单一材料可能无法实现此效果。可通过选择和分层所选材料来调整材料层，以产生所需量的变形、扩张和支撑。在一些实施例中，层状材料可具有不同的弹性以允许材料在彼此独立的各个方向上拉伸。

如图所示，可弹性变形构件106可从支撑件104向近侧延伸以被束具102的一部分容纳，但是，应当理解，在一些实施例中，可弹性变形构件106可从束具102延伸，以由支撑件104的一部分容纳。可弹性变形构件106可具有宽而平坦的形状，如图所示，其允许构件顺应腿的形状，从而在穿戴期间提供舒适感。通过顺应腿的形状并在使用过程中变形，构件106可保持低轮廓，其允许构件基本上平坦地抵靠在腿的表面上来放置，从而使用户能够分离地使用装置100。可弹性变形构件106可沿着腿的前部，例如沿着用户的股四头肌放置，但是该装置可被设置成使得可弹性变形构件沿着腿的后部，例如腿后腱或腿的侧面延伸。

在一些实施例中，可弹性变形构件106可包括具有一个或更多个环圈的弹簧。参数诸如长度、环圈的厚度、环圈的数量以及材料的弹性模量可变化，以有助于针对特定用户进行调节。在其他实施例中，可弹性变形构件106可包括压缩弹簧、环圈、波形物或垫圈，其可被压缩以使构件106从扩张状态转变到较松弛状态，从而在移动期间为用户提供辅助。

装置100可包括连接器108，连接器用于将可弹性变形构件106附接到装置的其他部件。例如，如图所示，连接器108可被附接到可弹性变形构件106，以将支撑件104联接到束具102。连接器108可具有在其中的一个或更多个开口，以容纳穿过其的可弹性变形构件和束具。连接器108可具有弓形形状，其允许连接器108和/或构件106顺应腿的形状，以便在穿戴期间提供舒适感。通过顺应腿的形状，连接器108可保持低轮廓，从而允许连接器抵靠在腿的表面上放置。

连接器108可以联接到可调节带条109(例如，棘轮带条、连续可调节带扣带条等)，以将支撑件104联接到束具102。例如，如图所示，可调节带条109可从束具102延伸以附接到连接器108，该连接器108联接到可弹性变形构件106。一旦将支撑件和束具联接到用户，可调节带条109可允许调节该带条的长度L。例如，在利用棘轮带条的实施例中，棘轮带条可包括多个梯级并且可在相邻的梯级之间移动以变化连接器与束具之间的距离。调节可调节带条109的长度L以减小其长度可以对可弹性变形构件106进行预加载，以改变在松弛状态下存在的弹性变形的量，这继而可以调节由可弹性变形构件在其松弛状态移动到较扩张状态时产生的力的量。由可弹性变形构件106在每个扩张状态下存储的能量的量可与棘轮带条109的长度L成反比。

如上所述，束具可以联接到腰部，而支撑件可以联接到用户的腿，如图1A-图1C所示，但是装置的其他取向也是可以的，如下文进一步描述的。此外，在一些实施例中，装置100可包括单个支撑件104和联接到用户的单条腿的可弹性变形构件106，而在其他实施例中，装置100可包括第二支撑结构101，第二支撑结构包括第二支件撑，以及联接到用户的第二条腿的可弹性变形构件。

图2A-图2C图示了平放的束具102的一个实施例。束具102可包括一个或更多个伸展部110和垫112。如图2A所示，装置100可包括从垫112延伸的第一伸展部110a和第二伸展部110b。第一伸展部110a和第二伸展部110b可被配置成围绕用户的躯干，以相对于躯干固定束具102的位置。在一些实施例中，第一伸展部110a和第二伸展部110b中的每个可包括带扣113a、113b，以将束具固定在躯干周围，但是，在一些实施例中，伸展部可被绑定、胶合、装订或以其他方式彼此附连，以固定束具的位置。

在一些实施例中，束具102可包括在其上的用于将束具固定到用户的固定特征(未示出，例如，钩环紧固件)。固定特征可沿着束具102的外表面的长度均匀地分布，但是，在一些实施例中，外表面可包括在其上的单个固定特征。固定特征可经由多种方式相互接合。固定特征中的一个或更多个可包括钩，钩成形为适于附接到相应固定特征中的相应环。例如，束具102的第一端部可包括固定特征，该固定特征覆盖位于束具的第二端部处的第二固定特征，以维持束具102相对于躯干的位置。通过将束具的第一端部固定到沿着束具的外表面定位的多个固定特征中的另一个，束具102的圆周可以是可调节的，从而适配不同尺寸的用户。附加的皮带和/或带条也可用于加固束具的结构及其锚固点，以横跨束具分布载荷束具并减少与束具联接的身体部位可能经受的擦伤。

垫112可邻接一个或更多个身体部位，以将束具102固定到用户。如图2B和图2C所示，垫112可包括内表面114和外表面116。内表面114可包括与身体部位对准的一个或更多个界面118，以允许舒适地联接束具。垫112可相对于用户定位，使得束具102在由用户穿戴时可以是轻便的、舒适的、透气的并且顺从的。内表面114、外表面116和界面118中的一个或更多个可由尼龙、氯丁橡胶、穿孔氯丁橡胶、Millerighe和其他柔软和/或弹性的材料制造，以加强束具102的结构和锚固点，从而分散装置100的载荷，同时在穿戴期间最小化对皮肤的擦伤和/或刺激。如图所示，垫112可延伸穿过束具102的中间部分，使得当穿戴时垫112沿着用户的背部的一部分定位，但是，在一些实施例中，垫可沿束具的整个长度延伸。垫也可具有多种形状。

束具102可包括在其上的一个或更多个固定点(securement point)120。固定点120可被配置成将束具联接到装置100的其余部件。如图1A所示，固定点120可位于穿戴束具102的用户的中线(midline)的两侧上，以与用户的每条腿对准。当束具被穿戴时，固定点120可从束具102向远侧延伸，以联接到连接器108和/或可弹性变形构件106。固定点120可以是菱形形状的，如图所示，但是，在一些实施例中，固定点120可是线性、正方形、矩形和三角形等。在一些实施例中，可使用三个或更多个固定点来将束具联接到其余部件。

固定点120可被配置成可滑动地联接到束具102，以调节固定点相对于束具的位置。例如，如图所示，固定点120可折回到其自身上，成折叠的取向，以在其中形成开口(未示出)。固定点可以多种方式固定以保持其折叠取向。如图所示，位于固定点120的相对端上的紧固件119可彼此扣合，以保持固定点的折叠取向。在一些实施例中，代替或除了所说明的紧固件之外，可使用一个或更多个钩、带条、钩环紧固件、胶水、针和其他类似特征，以将固定点保持处于折叠取向。在一些实施例中，一个、两个或三个或更多个紧固件可沿着固定点120的表面定位，以进一步固定折叠取向。

固定点120可沿着束具102定位以确定与可弹性变形构件106的联接的位置，但是，在一些实施例中，固定点可一体地联接到束具102。每个固定点120可包括附接到其并从其向远侧延伸的可调节带条109。可调节带条109可通过扣合到固定点120而与固定点120联接，但是，在一些实施例中，带条109可缠绕束具102的一部分或联接到其的特征，例如“D形”环等。需注意，在每个实施例中可调节带条109不是必需被包括的。在一些实施例中，如果不需要长度调节，则固定长度的带条109'(例如简单的材料段或材料圈，如图2E所示)可被提供。在这类实施例中，可弹性变形构件106和/或连接器108可设置在固定长度的带条109'的开口124'中。

如图所示，束具102'可以联接到用户的躯干，但是，在一些实施例中，束具121'可包括肩带121'，如图2F所示，或可以联接到用户的胸部、肩和/或其他身体部位。在一些实施例中，束具102可是由用户穿戴的一件式衬衫，以均匀地分布装置的重量和力，从而增加用户的舒适度。

图3A-图3D图示了支撑件104的一个实施例。支撑件104可被附接到用户的大腿上以相对于大腿固定支撑件104的位置，但是支撑件104可被固定到其他身体部位，诸如小腿、腿的其他部位、臂和/或肩等。装置100可使用两个支撑件，但是，在一些实施例中，可使用一个、三个或另一数量的支撑件。在一些实施例中，每个支撑件104可以联接到不同的腿，但是，在某些实施例中，多个支撑件可以联接到单条腿(例如，在用户的大腿和小腿等处)。在一些实施例中，支撑件可以联接到大腿的前部，如图1A-图1C所示，但是，在其他实施例中，支撑件可沿着腿的后部和/或侧面延伸。

支撑件104可包括内表面126和外表面128。如图3B所示，内表面126可包括容纳部分130，容纳部分130被配置成在穿戴期间邻接身体部位，例如用户的大腿。如图所示，容纳部分130可包括垫部分132和一个或更多个摩擦表面134。垫部分132可由氯丁橡胶制造，其可在穿戴期间用于提供舒适感和衬垫。摩擦表面134可邻接大腿以辅助维持支撑件104的位置。摩擦表面134可由弹性带制造，并插入有硅树脂以改善抓握力，增加摩擦力并避免支撑件打滑。虽然示出两个摩擦表面134，但是，可使用一个、三个或另一数量的摩擦表面。如图所示，垫部分132可位于摩擦表面134之间，但是，在一些实施例中，摩擦表面可设置在垫部分132的同一侧上。

外表面128可包括在其上的固定特征。例如，一旦支撑件围绕腿定位使得大腿搁置在垫部分132中，则支撑件的端部可围绕大腿以将支撑件联接到腿，以维持支撑件相对于腿的位置。支撑件104上的固定特征可沿着支撑件104联接到外表面128，以将支撑件固定到腿。一个或更多个带条可以联接到支撑件，以进一步将支撑件固定到用户。通过将支撑件的第一端部固定到多个固定特征(其可沿着支撑件的外表面定位)中的另一个，可调节支撑件104的圆周，从而适配不同尺寸的用户。附加的皮带和/或带条也可用于加强支撑件的结构及其锚固点，以使载荷横跨支撑件分布，从而减少其所联接的身体部位可能经受的擦伤。

如图3B所示，每个支撑件104可包括联接到外表面128的两个带条105、107，但是，在一些实施例中，可使用一个、三个或更多个带条。第一带条105可包括在其上的一个或更多个固定特征136a(例如，第一类型的钩环紧固件等)。固定特征136a可沿着带条105的长度均匀地分布，如图3A所示，但是，在一些实施例中，可使用其他配置。带条105还可包括在其端部处的固定特征136b(例如，第二类型的钩环紧固件)，该固定特征136b可被配置成覆盖固定特征136a，使得当支撑件围绕身体部位(例如，用户的腿)时，固定特征136a、136b相对于大腿固定支撑件104的位置。固定特征的一些非限制性实例可包括柔软的松紧带、带扣、夹子、粘合剂和钩环紧固件(例如，Velcro)等，以在穿戴支撑件时提供舒适感并减少压迫，同时还保持足够的摩擦以维持支撑件104相对于大腿的位置。

回到图3A，在一些实施例中，支撑件可包括第二带条107，第二带条107具有设置在其端部上的固定特征137(例如，第一类型的钩环紧固件)。在使用中，带条107可缠绕在用户的腿上，并被固定到支撑件的外表面128上的固定特征143(例如，第二类型的钩环紧固件)上。尽管此配置不同于针对带条105所示的配置，但是其他配置也是可以的(例如，匹配带条105的固定特征136a、136b等)。

固定特征136、137、143可以各种方式彼此接合。固定特征136、137、143中的一个或更多个可包括钩和/或环，其被成形为适于附接到位于相对的固定特征136、137、143上的对应钩和/或环。例如，如图3A所示，第一带条105可包括具有一系列钩的附加固定特征136b，其覆盖具有沿着第一带条105定位的一系列环的一个或更多个第二固定特征136a，以将钩和环交织在一起从而将第一带条固定在其上。在一些实施例中，支撑件104可包括带扣138，一个或更多个带条可穿过带扣138插入。一旦穿过其中插入，第一带条105可弯曲回到其自身上，使得第一带条105的固定特征136b的钩与第一带条105上的固定特征136a的环交织，以进一步将支撑物固定到腿。类似地，在一些实施例中，第二带条可包括其上具有一系列钩的附加固定特征137，其覆盖条部143(条部143具有位于其上的一系列环)，以将钩和环交织，从而将第二带条固定在其上。

在使用中，支撑件104可缠绕在大腿上，以将支撑件联接到腿。然后，每个带条105、107可缠绕在支撑件104的外表面128上，以进一步固定支撑件。例如，第一带条105的第一端部上的固定特征(在其上具有钩)可缠绕在支撑件104上，以在支撑件上施加附加压力。在被缠绕在支撑件上之后，第一带条105可穿过带扣138并且被折回到其自身上，使得第一带条105上的固定特征136b的钩联接到沿着第一带条105定位的固定特征136a(其具有环)中的一个。然后，第二带条107可缠绕在支撑件上，以允许其上的固定特征137联接到沿支撑件的外表面128定位的条部143。在一些实施例中，在第一带条105的第一端部上的固定特征136b可包括在其上的环，该环被配置成与第一带条的固定特征136a的钩交织在一起。

外表面128可包括固定器140，以将可弹性变形构件固定至支撑件104。如图3C-图3D所示，固定器140可从外表面延伸跨过支撑件的一定距离。固定器140可包括材料带条，材料带条在多个点处联接到支撑件，使得固定器可偏离支撑件的外表面128以形成穿过其中的开口142。在一些实施例中，固定器140的内表面可包括在其上的一个或更多个固定特征(未示出)。装置100的一个或更多个特征可通过开口插入和/或缠绕在固定器140上，以将支撑件联接到装置100的其余部件。例如，可弹性变形构件106的一部分可穿过固定器140的开口142和外表面128，以将可弹性变形构件固定到支撑件，如下文进一步所述。在一些实施例中，可弹性变形构件106可具有在其上的固定特征，该固定特征被配置成联接到固定器140的内表面上的固定特征，以相对于支撑件104固定该构件106的位置。在一些实施例中，并且如图3A所示，固定补片(securement patch)139可定位在外表面128上，以与可弹性变形构件106上的固定特征接合，以进一步相对于支撑件固定该构件的位置。在一些实施例中，第二带条107的固定特征137可延伸越过条部143以与固定补片139接合，从而进一步将第二带条固定到支撑件104。

图4A和图4B图示了可弹性变形构件106的实施例。可弹性变形构件106可锚固到用户，使得可弹性变形构件106在躯干和腿的一部分(例如大腿、膝盖和/或小腿)之间延伸，以在移动期间为用户提供辅助。例如，在一些实施例中，可弹性变形构件106可将束具102和支撑件104联接。可弹性变形构件106可被配置成从第一松弛状态转变到多个扩张状态中的一个。在扩张状态下，可弹性变形构件106可具有更大的长度，以允许束具102和支撑件104之间的距离增加，例如在相对于躯干改变腿的位置期间的拉伸。这可在以下情况下发生：脚跟从与实体表面的接触的位置移动到从实体表面抬起，诸如在行走跨步期间。可弹性变形构件106改变其长度、挠曲、延伸和缩回的能力可允许在穿戴期间的更加自然的跨步，并且可减少用户在行走期间施加的力和能量的量。

在一些实施例中，可弹性变形构件106的锚固到束具和/或躯干的端部可通过致动单元从外部移动，但是，在一些实施例中，构件106可通过具有该即刻公开的系统的一个或更多个部件的被动机械连杆移动。例如，构件106中的一个的扩张和松弛可经由锚固到相对的腿的另一可弹性变形构件106的移动来主动和/或被动地控制。移动可延伸和/或压缩构件106，使得其在步态周期期间的各个点处激活。当锚固在躯干和第一条腿之间的一个构件106从松弛状态转变到多个扩张状态时，锚固到相对的腿的第二构件可从多个扩张状态中的一个转变到松弛状态。通过将相对的可弹性变形构件106置于松弛状态，构件106准备好在下一次腿的摆动期间存储能量。

在一些实施例中，可弹性变形构件106可通过织物141、钩环紧固件(例如，Velcro)、带扣和/或夹子而被联接到束具和支撑件，从而将构件固定至装置的部件。例如，如图所示，一个或更多个织物条部和/或钩环紧固件可以被置于可弹性变形构件106的表面上。然后，可将可弹性变形构件106穿过固定器140的中央部分与支撑件的外表面128之间的开口142插入，使得可弹性变形构件106上的织物141联接到固定补片139。在一些实施例中，织物141可以联接到固定器140的内表面上的一个或更多个固定特征，以将构件106布置在固定器140和外表面128之间，从而将构件106联接到支撑件104。在一些实施例中，可变形构件106可以胶合到支撑件104和/或装置的其他部件。

在一些实施例中，可弹性变形构件106可包括在其表面上的一个或更多个夹持器(gripper)145。如图4B所示，夹持器145可位于与织物141相对的表面上，但是，在一些实施例中，夹持器可与织物141位于相同的表面上。夹持器可接触固定器的一部分以使固定器140、外表面128和可弹性变形构件之间的交界处的摩擦最大化，从而进一步将构件106固定在固定器140和外表面128之间的位置。夹持器可由高摩擦材料制造，诸如橡胶和尼龙等等，以抵抗可弹性变形构件相对于固定器140和外表面128的材料的移动。

可弹性变形构件106可以是在其中存储机械能的被动元件，该机械能可在构件从扩张状态转变到松弛状态期间使用。所存储的能量可以是存储腿部肌肉在行走时产生的正负功的百分比的结果。可弹性变形构件106可包括弹簧或弹性体，以在第一松弛状态和扩张状态中的一个之间转变。例如，可弹性变形构件106(在其松弛状态下)可以联接到束具和支撑件(其在静置位置固定至用户)。可弹性变形构件106的长度可被扩张以为构件106预加载机械能，该机械能可用于辅助行走。如上所述，可弹性变形构件106的扩张程度，以及因此在其中存储的能量的量可通过可调节带条109的长度L来调节。可将可弹性变形构件106的预加载设置为控制长度、张力和基于生物力学知识的其他参数以增强人的行走。在步态期间，可弹性变形构件106可将力施加到支撑件104和束具102中的每一个上，以辅助它们之间的相对弯曲或伸展。在一些实施例中，可弹性变形构件基本上平行于腿部肌肉例如股四头肌延伸，其可类似地在用户行走时弯曲并延伸。当在行走期间穿戴装置100时，可弹性变形构件106可与腿部肌肉平行地扩张和收缩成不同的长度，以通过使用一定百分比的存储能量来帮助用户，从而在步态期间，在腿接触行走表面之前，辅助髋部弯曲和伸展以及辅助所抬腿的向前运动。

可弹性变形构件106可包括在其上具有一个或更多个固定特征146(例如按钮)的盖144。盖144可包括一块在其上具有一个或更多个固定特征的织物。盖可具有各种形状，例如矩形、正方形、三角形等。如图4B所示，盖144可包括位于其拐角处的四个按钮。固定特征146可被配置成将构件联接到支撑件104和束具102。虽然示出四个固定特征146，但是可沿着盖144设置三个或更少，或者可替代地，五个或更多固定特征。盖144可是柔性的，以便弯曲从而允许每个固定特征146联接到盖的相对端上的对应固定特征，进而在其间形成开口(未示出)。在一些实施例中，除了按钮之外或代替按钮，可使用夹子、胶水或钩环紧固件。在一些实施例中，盖可包括沿其表面设置的附加固定特征，例如钩环紧固件，以将盖进一步固定至可弹性变形构件106和设置在其开口中的任何物体。可将物体放置在开口中，以辅助建立支撑件104和束具106之间的连接。

可弹性变形构件106可在其远端处联接到连接器108。连接器108的一个实施例在图5A-图5E中图示。连接器108是刚性部件，其可以是束具102和具有联接到其的可弹性变形构件106的支撑件104之间的交界部。在一些实施例中，连接器108可承受在行走期间腿在弯曲和伸展期间由可弹性变形构件106施加在其上的载荷。

连接器108可包括开口152，其可被配置成容纳从中穿过的盖144。如图5A所示，盖144的近端可穿过开口152并折回到其自身上以将固定特征146彼此扣合，从而将连接器108固定到盖上。可在将支撑件初始附接到束具期间调节连接器108的位置，以改变在松弛状态下束具102与支撑件104之间的距离。调节连接器108和可调节带条109之间的距离的能力可以改变可弹性变形构件106可施加到装置100上的预载荷的水平，如上详细所述。

连接器108可包括孔154，其可被配置成容纳穿过其中的可调节带条109或束具102的另一特征。一旦将带条109缠绕、绑定、胶合或以其他方式附连在束具上，就可以调节束具和支撑件之间的距离，以确定可弹性变形构件106可施加在可弹性变形构件106上的预载荷。例如通过扩张可弹性变形构件的长度而调节施加到可弹性变形构件106的预载荷会引起由装置提供的支撑力增加。如图所示，孔154可小于开口152，但是，在一些实施例中，孔可具有相同的尺寸，或者大于开口152。

可使用3-D打印用聚合物材料或另一可机加工材料制造连接器108，聚合物材料或另一可机加工材料适于承受所施加力。如图所示，连接器108可采取弓形形状，该弓形形状允许连接器顺应用户的腿，但是，在一些实施例中，连接器可是笔直的或在多个平面上弯曲。

图6A-图6B图示了可用于辅助行走的装置200的另一实施例。例如，装置200可以联接到用户的身体部位，使得相对于用户维持装置的位置。装置200可被穿戴以维持舒适感，同时减少肌肉骨骼系统的关节上的疲劳和载荷，以减轻与行走相关的精力负担和/或维持在步态期间的适当姿势。如图所示，装置200可包括束具202。束具202可顺应用户的身体部位，例如腰和/或髋部的形状，以在穿戴期间提供舒适感。如图所示，束具可围绕用户的腰以与之联接。在一些实施例中，束具可包括垫衬(未示出)或其他特征，其提供附加缓冲以增加在穿戴时束具的舒适感。通过顺应用户的形状，束具202可保持低轮廓，其允许用户分离地穿戴。

装置200可包括一个或更多个支撑件204。每个支撑件204可以连接至束具202，以在髋部和腿之间形成两个接触点，从而支持辅助行走。支撑件204可顺应用户的身体部位，例如大腿和/或腿的其他部位的形状，以在穿戴期间提供舒适感。如图所示，支撑件204可穿戴在大腿周围，但是，在一些实施例中，支撑件可穿戴在膝盖和/或小腿周围。支撑件204可通过一个或更多个带条205、207固定到用户。如图6B所示，在支撑件围绕腿之后，带条205、207可用于进一步固定支撑件204相对于腿的位置。

束具202和支撑件204可通过可弹性变形构件206连接。可弹性变形构件206可在步态周期的特定阶段存储和释放机械能。可弹性变形构件206可基于束具与支撑件之间的距离而变形。如下进一步所述，构件206可通过被拉伸而变形以增加其长度，从而使构件206从较松弛状态转变到一个或更多个扩张状态。松弛状态可以是可弹性变形材料的真正松弛状态，或者在一些实施例中，可以对可弹性变形材料进行预加载，使得在松弛状态下存在一定量的弹性变形。此预加载可用于增加由可弹性变形构件产生的力，从而在移动(例如，行走)期间对用户提供更大辅助。

在一些实施例中，可基于装置200的穿戴者的特定特性来定制和/或调整可弹性变形构件206。调整构件206可确保适当地调节构件以在用户步态期间在期望时间提供期望水平的辅助力，而不会干扰或阻碍用户的移动。调整可弹性变形构件206可基于多个参数，包括例如体重、身高、腿的长度等。

在一些实施例中，可弹性变形构件的长度、宽度、厚度、刚度和/或其他参数可以变化，以有助于针对特定用户进行调节。例如，可弹性变形构件的尺寸或材料可基于身高、体重和/或用户的身体部位的长度而改变，以确保装置舒适地适配用户。在一些实施例中，可弹性变形构件206的厚度可增加，使得该构件可吸收更大的力并将更大的力施加到用户和/或装置上。例如，在一些实施例中，当连接束具和支撑件时，可弹性变形构件206可折叠一次、两次或三次或更多次。在这类实施例中，构件可承受更大的力并且可以更抗断裂。

可弹性变形构件206可包括多种配置。在一些实施例中，可弹性变形构件可由材料层组成。例如，可弹性变形构件可包括两层或更多层的单一材料或不同材料。使用不同的材料可创建单个所需的合成效果，在某些情况下，使用单一材料可能无法实现该效果。可通过选择和分层所选材料来调整材料层，以产生所需量的变形、扩张和支撑。在一些实施例中，层状材料可具有不同的弹性以允许材料在彼此独立的各个方向上拉伸。

如图所示，可弹性变形构件206可从支撑件204向近侧延伸，以被束具202的一部分容纳，但是，应当理解，在一些实施例中，可弹性变形构件206可从束具202延伸，以由支撑件204的一部分容纳。可弹性变形构件206可具有宽而平坦的形状，如图所示，其允许构件顺应腿的形状，从而在穿戴期间提供舒适感。通过顺应腿的形状并在使用期间变形，构件206可保持低轮廓，其允许构件基本平坦地抵靠在腿的表面上来放置，从而使用户能够分离地使用装置200。可弹性变形构件206可沿着腿的前部，例如沿着用户的股四头肌放置，但是该装置可被设置成使得可弹性变形构件沿着腿的后部，例如腿后腱或腿的侧面延伸。

在一些实施例中，可弹性变形构件206可包括具有一个或更多个环圈的弹簧。参数诸如长度、环圈的厚度、环圈的数量以及材料的弹性模量可变化，以有助于针对特定用户进行调节。在其他实施例中，可弹性变形构件206可包括压缩弹簧、环圈、波形物或垫圈，其可被压缩以将构件206从扩张状态转变为较松弛状态以在移动期间为用户提供辅助。

装置200可包括用于将可弹性变形构件206附接到装置的其他部件的连接器208。例如，如图所示，连接器208可被附接到可弹性变形构件206，以将支撑件204联接到束具202。连接器208可具有在其中的一个或更多个开口，以容纳穿过其中的可弹性变形构件和束具。连接器208可具有弓形形状，其允许连接器208和/或构件206顺应腿的形状，从而在穿戴期间提供舒适感。通过顺应腿的形状，连接器208可保持低轮廓，这允许使连接器抵靠在腿的表面上放置。

连接器208可以联接到可调节带条209(例如，棘轮带条，连续可调节带扣带条等)，以将支撑件204联接到束具202。例如，如图所示，可调节带条209可从束具202延伸以附接到连接器208，该连接器208联接到可弹性变形构件206。一旦将支撑件和束具联接到用户，可调节带条209可允许调节带条的长度L1。例如，在利用棘轮带条的实施例中，棘轮带条可包括多个梯级并且可在相邻的梯级之间移动以改变连接器与束具之间的距离。调节可调节带条209的长度L1以减小其长度可以对可弹性变形构件206进行预加载以改变在松弛状态下存在的弹性变形的量，这继而可以调节在可弹性变形构件206从松弛状态移动到较扩张状态时由可弹性变形构件产生的力的量。可弹性变形构件206在各个扩张状态中存储的能量的量可与棘轮带条209的长度L1成反比。

如上所述，束具202可以联接到腰，且支撑件204可以联接到用户的腿，如图6A-图6B所示，但是装置200的其他取向也是可以的，如下文进一步描述的。此外，在一些实施例中，装置200可包括单个支撑件204和联接到用户的单条腿的可弹性变形构件206，而在其他实施例中，装置200可包括第二支撑结构201，第二支撑结构包括第二支撑件，以及联接到用户的第二条腿的可弹性变形构件。

图7图示了平放的束具202的实施例。束具202可包括在束具202的第一端部和第二端部之间延伸的一个或更多个伸展部210。如图7所示，装置200可包括沿着束具延伸的第一组伸展部210a和第二组伸展部210b。第一组伸展部210a和第二组伸展部210b可被配置成围绕用户的躯干以固定束具202相对于躯干的位置。每组伸展部210a，210b可包括一个或更多个带扣，用于将各组伸展部彼此联接。例如，如图所示，第一组伸展部210a可包括一对带扣21la、21lb，其被配置成容纳在第二组伸展部210b的对应带扣213a、213b中。在一些实施例中，第一组伸展部210a和第二组伸展部210b可包括单个带扣，但是，三个或更多带扣的布置也是可以的。在另外的实施例中，伸展部210a、210b可被彼此绑定、胶合、装订或以其他方式附连到彼此以固定束具的位置。

图8更详细地图示了束具202的各种部件。如图所示，束具202可包括基部214、网眼布(airmesh)216、防撕裂件218和联接件220。基部214可包括与用户的躯干邻接的弹性材料。基部214可拉伸以顺应用户的几何形状，从而在穿戴时最小化束具202的打滑。在一些实施例中，基部214可包括垫衬(未示出)或其他特征，其提供附加缓冲以在穿戴时增加束具的舒适度。

在一些实施例中，基部214可包括在其上的用于将束具固定到用户的固定特征(例如，钩环紧固件)222。固定特征222可沿着束具202的外表面的长度均匀地分布，但是，在一些实施例中，外表面可包括在其上的单个固定特征。固定特征222可以多种方式彼此接合。固定特征222中的一个或更多个可包括钩，其被成形为适于附接到相应固定特征中的相应环。例如，束具202的第一端部可包括固定特征222a，其覆盖位于束具202的第二端部的第二固定特征222b，以维持束具202相对于躯干的位置。通过将束具202的第一端部固定到沿着束具的外表面定位的多个固定特征中的另一个，可调节束具202的圆周，以适配不同尺寸的用户。还可使用附加的皮带和/或带条来加强束具222的结构及其锚固点，以横跨束具分布载荷并减少束具所联接的身体部位可能经受的擦伤。

网眼布216可包括外表面224和内表面226，该内表面为用户将束具加了衬里。内表面226可邻接基部214的外表面，或者在一些实施例中，内表面226穿过和/或围绕基部214突出以邻接用户的躯干。在一些实施例中，网眼布216相对于基部214的位置可形成允许伸展部210a，210b从中穿过的一个或更多个通道。使伸展部210a、210b穿过通道以使得大部分伸展部保持布置在其中，从而最小化伸展部被撕扯或钩在外表面和/或衣服上的风险，该风险会导致束具202打滑和撕裂。

如图所示，内表面226可包括垫228，垫228具有与身体部位对准的一个或更多个界面230，以允许舒适地联接束具。垫228可相对于用户定位，使得束具202在由用户穿戴时可以是轻便的、舒适的、透气的且顺从的。外表面224、内表面226和界面230中的一个或更多个可由尼龙、氯丁橡胶、穿孔氯丁橡胶、Millerighe和其他柔软和/或弹性的材料制造，以加强束具102的结构和锚固点，从而分散装置100的载荷，同时最小化在穿戴期间对皮肤的擦伤和/或刺激。如图所示，垫228可延伸穿过束具202的中间部分，以使垫228在穿戴时沿着用户背部的一部分定位，但是，在一些实施例中，垫可沿束具的整个长度延伸。垫228也可具有多种形状。

防撕裂件218可设置在网眼布216的外部，使得防撕裂件覆盖网眼布216的至少一部分。防撕裂件218用于提供结构支撑并防止裂纹的传播(如果裂纹在束具的其他材料中形成的话)。防撕裂件218可由尼龙形成，但是，如本领域技术人员将理解的那样，并不严格限于此材料。

联接件220可包括在其上的一个或更多个固定点232。固定点232可被配置成将束具202联接到装置200的其余部件。例如，固定点232可包括在其中的开口234，用于容纳通过其中的可调节带条209。固定点232可定位在穿戴束具202的用户的中线的任一侧上，以与用户的每条腿对准。当被穿戴时，固定点232可从束具202向远侧延伸，以联接到连接器208和/或可弹性变形构件206。固定点232可为带扣，如图所示，但是，在一些实施例中，固定点120可为按钮、Velcro条部、钩等。在一些实施例中，三个或更多个固定点232可用于将束具202联接到其余部件。

固定点232可被配置成可滑动地联接到束具202，以调节固定点232相对于束具的位置。例如，如图所示，固定点232可设置在联接件220的界面上，以允许固定点232沿着联接件220滑动。在一些实施例中，代替或除了所说明的紧固件之外，一个或更多个钩、带条、钩环紧固件、胶水和其他类似的特征可用于将固定点保持在给定的取向上。在一些实施例中，一个、两个或三个或更多个紧固件可沿着固定点232的表面定位，以进一步固定折叠取向。

固定点232可沿着束具202定位，以确定与可弹性变形构件206的联接的位置，但是，在一些实施例中，可将固定点缝在联接件220上或以其他方式一体地联接到联接件220，以相对于束具202保持固定点232的固定位置。每个固定点220可包括附接至其并从其向远侧延伸的可调节带条209。可调节带条209可通过穿过固定点232中的开口234插入并围绕开口234缠绕而联接到固定点232。如图7所示，束具202可包括一个或更多个横向延伸的带条238，其被配置成维持和/或调节可调节带条209和固定点232的位置。

注意，不必在每个实施例中包括可调节带条209。在一些实施例中，如果不需要长度调节，则固定长度的带条209'，诸如简单的材料段或材料环(如图9所示)可通过固定点中的开口234设置。固定长度的带条209'可由尼龙或另一纺织材料制造。在这类实施例中，可弹性变形构件206和/或连接器208可设置在固定长度的带条209'的开口236'中。如图所示，横向延伸的带条238可用于维持和/或调节固定长度的带条209'和固定点232的位置。

图10和图11图示了可弹性变形构件206的替代实施例。可弹性变形构件206可锚固至用户，使得可弹性变形构件206在躯干和腿的一部分(例如大腿、膝盖和/或小腿)之间延伸，以在移动期间向用户提供辅助。例如，在一些实施例中，可弹性变形构件206可以联接束具202和支撑件204。可弹性变形构件206可被配置成从第一松弛状态转变到多个扩张状态中的一个。在扩张状态下，可弹性变形构件206可具有更大的长度，以允许束具202和支撑件204之间的距离增加，诸如在腿的位置相对于躯干改变期间拉伸，这可在以下情况下发生：诸如在行走跨步期间，脚跟从与实体表面的接触位置移动到从实体表面抬起。可弹性变形构件206改变其长度、挠曲、延伸和缩回的能力可允许在穿戴期间的更自然的跨步，并且可减少用户在行走期间施加的力和能量的量。在一些实施例中，构件206的宽度范围可在约10厘米至约15厘米，约11厘米至约14厘米，约12厘米至约13.5厘米的范围内，或者具有约13厘米的值，并且在松弛状态下的长度范围在约30厘米至约40厘米，约32厘米至约38厘米，或具有约35厘米的值。将理解的是，构件206的宽度和长度可基于患者的身高、体重和/或解剖结构而变化。

在一些实施例中，可弹性变形构件206的锚固到束具和/或躯干的端部可通过致动单元从外部移动，但是，在一些实施例中，构件206可通过具有即刻公开的系统的一个或更多个部件的被动机械连杆移动。例如，构件206中的一个的扩张和松弛可经由锚固到相对的腿的另一可弹性变形构件206的移动来主动和/或被动地控制。该移动可以延伸和/或压缩构件206，使得该构件在步态周期期间的各个点处激活。当锚固在躯干和第一条腿之间的一个构件206从松弛状态转变到多个扩张状态时，锚固到相对的腿的第二构件可从多个扩张状态中的一个转变到松弛状态。通过将相对的可弹性变形构件206置于松弛状态，构件206准备好在下一次腿的摆动期间存储能量。

可弹性变形构件206可包括联接到其的一个或更多个基部241，基部用于将构件206联接到束具202和联接到支撑件204。支撑件241的示例性实施例在图12中示出。例如，如图所示，第一和第二基部241可放置在构件206的相对端上，用于将构件206联接到其上。构件206可缠绕在每个基部241上以将构件206联接到其上。可将构件206缠绕一次、两次、三次或四次或更多次，以确保构件206联接到其上。如上所述，在一些实施例中，钩环紧固件(例如，Velcro)、带扣、胶水和/或夹子也可用于将构件固定至装置的部件。例如，在一个实施例中，构件206可缠绕在基部241中的一个上并用乳胶固定，而构件206的第二端部可通过环插入和/或在相对端处用Velcro联接到基部241。如图10和图11所示，在一个实施例中，构件206可在构件206的每一端处缠绕在基部241上，并且可利用胶水来确保构件不与基部分开。

如图6A-图6B所示，基部241可以联接到连接器208中的一个或更多个并且牢固地连接到支撑件204。基部241可被容纳在连接器208和/或支撑件204中以将构件206联接到其。如图11所示，基部241的宽度可大于可弹性变形构件206的宽度，以使得基部241的一个或两个端部从构件206突出。在一些实施例中，基部241的突出端部可放置在支撑件204内以将基部(并由此将可弹性变形构件)联接到其，如图15A-图15H所示且在下文进一步详细讨论。

基部241可由塑料制造。如图所示，基部241可具有曲率以允许基部241围绕束具202、支撑件204或用户的身体弯曲和/或变形。可通过使用多种方法中的任一种来定制基部241的曲率的程度，以使基部材料塑性变形(例如，蜡、热风枪等)。

图13A至图13B图示了联接到连接器308的可弹性变形构件306的替代实施例。可弹性变形构件306可沿着其长度划分成在基部241之间延伸通过连接器308的多个构件。例如，如图所示，可弹性变形构件306可包括第一构件306a和第二构件306b。第一构件306a和第二构件306b可通过帮助维持可弹性变形构件相对于连接器的相对定位来改善力分布。例如，如所示的将可弹性变形构件划分开可与使第一构件306a和第二构件306b穿过形成在连接器308中的分开的槽相结合。这可防止可弹性变形构件例如向连接器308的一侧滑动或成束，而使得可在很小的空间上施加太大的力并破坏连接器308，或者甚至简单地给穿戴者造成不适。将理解的是，以这种方式划分第一构件306a和第二构件306b并提供更好的力分布还可允许使用更少的材料来制造连接器308，从而变得更轻、更便宜等等。另外，在其他实施例中，划分可弹性变形构件306的各种方式都是可能的，包括使用如上所述的单个构件和两个构件，以及利用多个构件的其他实施例。所有这些修改都被认为在本公开的范围内。

可弹性变形构件306可在构件306的整个长度上或在其一部分长度上分成第一构件306a和第二构件306b。例如，如图13A所示，可弹性变形构件306可作为单件附接到内部基部241a的内表面，其中可弹性变形构件306在其整个剩余长度上被分成第一构件306a和第二构件306b，使得第一构件306a和第二构件306b联接到外部基部241b如图13B所示。如上所述，使可弹性变形构件306划分成多个构件可允许可弹性变形构件306避免相对于连接器308的滑动和/或不想要的移动。应当理解，在可弹性变形构件306被分成第一构件306a和第二构件306b的一些实施例中，可弹性变形构件306可作为单件被联接和/或以其他方式缠绕在一个或更多个基部241上，并且随后被切割以形成独立构件以便于将可弹性变形构件306联接到基部241。在这类实施例中，可弹性变形构件306中的裂缝可在其整个长度上延伸或在联接到连接器308或另一个基部241之前终止。在一些实施例中，可弹性变形构件可被分成在基部241之间延伸的三个或四个或更多个构件。

图14A-图14B图示了用于将可弹性变形构件306附接到装置的其他部件的连接器308的替代实施例。例如，如图13A和图13B所示，连接器308可以附接到第一和第二可弹性变形构件306，以将支撑件204联接到束具202。连接器308可是刚性部件，其可以是束具202和具有可弹性变形构件306联接到其上的支撑件204之间的交界部。在一些实施例中，连接器108可以在行走期间在腿的弯曲和伸展期间承受由第一构件306a和第二构件306b施加在其上的载荷。如图14B所示，连接器308可具有弓形形状，其允许连接器308和/或第一构件306a和第二构件306b顺应腿的形状，以在穿戴期间提供舒适感。通过顺应腿的形状，连接器308可保持低轮廓，从而允许连接器可抵靠在腿的表面来放置。

连接器308可具有在其中的一个或更多个开口352，以容纳穿过其中的可弹性变形构件和束具。例如，连接器308可包括一对开口352a、352b，其被配置成容纳穿过其中的第一构件306a和第二构件306b，如图13A-图13B所示。开口352a、352b可形成为连接器308中的槽，使得第一构件306a和第二构件306b可穿过并折回到其自身上。第一构件306a和第二构件306b的位置可在各个相应的开口352a、352b中内调节，以允许构件在其中滑动，但是被限制彼此相互影响以避免在各个构件之间缠结。此外，在一些实施例中，开口352a，352b的尺寸可设计成匹配第一构件306a和第二构件306b的尺寸，以维持第一构件306a和第二构件306b的期望定位。如上所述，这可确保力均匀地分布在连接器308上并允许用较少的材料制造连接器，从而使其重量更轻，成本更低等，因为连接器不需要承受来自一个或更多个可弹性变形构件的集中应力。

连接器308可包括孔354，孔可被配置成在其中容纳一个或更多个特征，以将连接器308联接到束具202。例如，孔354可被配置成附接到容纳构件360，容纳构件在其中容纳调节带条209的一部分，如下文进一步讨论的。如图所示，孔354可小于开口352a、352b，但是，在一些实施例中，孔可具有相同的尺寸，或者大于开口352a、352b。在一些实施例中，孔354可容纳穿过其中的可调节带条209或束具202的另一特征。

图15A-图15H图示了用于将其中设置有第一构件306a和第二构件306b的连接器308联接到装置200的支撑件204的示例性方法。支撑件204可包括具有一个或更多个翼片244、246的固定器240，该翼片暴露开口242，可弹性变形构件306和基部241可穿过该开口242，以将可弹性变形构件306固定至支撑件204。如图15B所示，使联接有第一构件306a和第二构件306b的顶基部241a和底基部241b穿过固定器的开口242，以设置在固定器240内。这通过使基部241a、241b以一定角度通过来完成，因为在对准时基部241可比开口242长，如图15C所示。

固定器240可包括一个或更多个插入部248，插入部被配置成在其中容纳基部241a、241b，以将构件306a、306b固定到支撑件204。插入部248可呈沿着固定器240定位的袋的形式，其尺寸设计成适于在其中适配基部241。如图15C-图15D所示，基部241a、241b的突出端部可定位在插入部248中，以限制基部从支撑件204的移动和拉出。应当理解，固定器240可包括多个插入部，以用于在其中容纳基部。

基部241a、241b中的每一个可设置在插入部248中，如图15E-图15F所示。基部241a、241b可设置在相邻的插入部248中以将基部联接到其。如图所示，底基部241a可穿过开口242插入，并进一步远离开口242放置在插入部248中，而顶基部24lb更靠近开口242地插入相邻的插入部248中，但是基部的放置可变化。将理解的是，可通过选择基部241a、241b所被设置于的插入部248来调节构件306a、306b从支撑件204朝向束具202延伸的长度。在将基部固定到其之后，可关闭翼片244、246，以将基部241a、241b进一步固定到支撑件，并防止拉出，如图15G-图15H所示。

图16图示了可以联接到连接器308的容纳构件360的示例性实施例。容纳构件360的内表面可具有用于联接到连接器308的孔354的配合特征(未示出)。容纳构件360可被配置成容纳可调节带条209，可调节带条从束具202延伸穿过容纳构件，从而将支撑件204和可弹性变形构件306联接到束具202。容纳构件360可具有限定内部内腔(未示出)的容纳部分362，内部内腔用于可调节带条209穿过其中插入。在图17中更详细地示出容纳构件360的示例性实施例，穿过该容纳构件360插入可调节带条209。如上所述，容纳构件360可包括棘轮机构，其可选择性地锁定其相对于带条209的位置，带条209可包括棘轮机构的棘爪可接合的一系列脊状物、特征或其他凹陷部。因此，通过以下方式中的任一个，可将初始量的预加载张力施加在可弹性变形构件上：(a)选择在支撑件204上的将基部241设置在其中的插入部248，和(b)使用容纳构件360的棘轮机构，调节连接器308相对于带条209的位置。

图18A至图18B图示了联接到连接器308的容纳部分360的示例性实施例，该连接器具有设置在其中的可弹性变形构件306a、306b。如图18B所示，容纳部分360的配合特征可使用螺钉、螺栓或本领域技术人员已知的、通过孔354被容纳的另一机构与连接器308配合。容纳部分360可从连接器308向近侧延伸，以将调节带条209容纳在其中。

本文公开的装置100、200可包括低轮廓，使得装置允许将衣服穿戴在装置上，但是，在一些实施例中，可以调节束具和支撑件的圆周以使其被穿戴在衣服上。本文讨论的装置100、200的实施例不包括电池，致动器或刚性框架部件，从而增加装置100、200的低轮廓设计。在一些实施例中，装置100、200可被穿戴在紧贴身体的氨纶裤子上，以确保装置相对于用户的腿和腰而紧密适配。用于制造束具、支撑件、带条和可弹性变形的元件的材料可是已知的减少汗水并增加穿戴者舒适度的多种材料中的任一种。

应注意，在以上描述中或附图中所表达或暗示的方法步骤的任何顺序不应解释为将所公开的方法限制为以该顺序执行这些步骤。而是，可以各种顺序中的任一个来执行本文公开的各个方法中的各个步骤。另外，由于所描述的方法仅是一个实施例，所以包括附加步骤或包括较少步骤的各种其他方法也在本公开的范围内。

尽管以上描述了特定实施例，但是应当理解，可在所描述的概念的精神和范围内进行许多改变。

Claims (22)

1.一种行走辅助装置，包括：

束具，其被配置成联接到用户的躯干，以维持所述束具相对于所述躯干的位置；

支撑件，其被配置成联接到所述用户的腿，以维持所述支撑件相对于所述腿的位置；以及

可弹性变形构件，其联接到所述束具和所述支撑件，所述构件被配置成在行走跨步期间在第一松弛状态和第二扩张状态之间转变，以减小所述用户在所述跨步期间所需的力和能量中的任一个。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可弹性变形构件将力施加到所述支撑件和所述束具上，以辅助所述腿相对于所述躯干进行任何弯曲和伸展。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可弹性变形构件在从所述第一状态到所述第二状态的转变期间存储机械能，并且在从所述第二状态到所述第一状态的转变期间释放机械能，以辅助所述用户在髋关节处进行任何弯曲和伸展。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，使用可调节的连接构件将所述可弹性变形构件联接到所述束具和所述支撑件中的任一个。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述可调节的连接构件的长度能够被改变以将变化水平的预载荷施加在所述可弹性变形构件上。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可弹性变形构件包括弹簧或弹性体。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可弹性变形构件是被动的。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述束具被配置成围绕用户的髋部穿戴。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，使用Velcro、带扣、夹子和粘合剂中的一种或更多种将所述可弹性变形构件联接到所述束具和所述支撑件。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括联接到所述可弹性变形构件的连接器，所述连接器适于容纳穿过其中的所述束具的一部分。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述连接器包括：第一开口，其容纳穿过其中的所述可弹性变形构件的一部分，以将所述连接器固定到所述可弹性变形构件；以及第二开口，其用于容纳从其中穿过的所述束具的一部分，以将所述连接器固定到所述束具。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述束具的所述一部分包括从所述束具延伸的带条。

13.根据权利要求1所述的装置，还包括：

第二支撑件，其被配置成联接到所述用户的第二腿；以及

第二可弹性变形构件，其联接到所述束具和所述第二支撑件。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，通过将所述束具围绕所述躯干使得所述束具的第一端部上的第一固定特征覆盖在所述束具的第二端部上的第二固定特征来将所述束具联接到所述躯干，以维持所述束具相对于所述躯干的位置。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，通过将所述支撑件围绕所述腿使得在所述支撑件的第一端部上的第一固定特征覆盖在所述支撑件的第二端部上的第二固定特征来将所述支撑件联接到所述腿，以维持所述支撑件相对于所述腿的位置。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述束具包括在其外表面上间隔一定距离的多个固定特征。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述支撑件包括在其外表面上间隔一定距离的多个固定特征。

18.根据权利要求16所述的装置，其中，通过将所述束具的所述第一端部固定到所述束具的所述外表面上的所述多个固定特征中的任一个，所述束具的圆周是可调节的。

19.根据权利要求17所述的装置，其中，通过将所述束具的所述第一端部固定到所述束具的所述外表面上的所述多个固定特征中的任一个，所述支撑件的圆周是可调节的。

20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述支撑件由氯丁橡胶、尼龙和Millerighe中的一种或更多种制造。

21.根据权利要求1所述的装置，其中，所述束具由氯丁橡胶、尼龙和Millerighe中的一种或更多种制造。

22.根据权利要求1所述的装置，其中，所述支撑件还包括沿所述支撑件的长度延伸的带条，以加强所述支撑件的结构并且使载荷横跨所述支撑件的所述长度分布。

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