CN114072108A - 线缆支具系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种支撑系统，该支撑系统增强人体的天然韧带，以降低受伤或再受伤的倾向。本发明是一种线缆系统，其作用非常类似于人体的天然韧带并且能够抵抗导致过度关节运动和受伤的力。当韧带在运动范围内行进时，由线缆形成的控制环提供外部过度伸展、弯曲和转动支撑。

Description

线缆支具系统

通过引用结合

本申请通过引用结合以下申请：美国专利申请No.13/867,910、12/987,084、11/744,213、62/682,560和62/718,529。

优先权声明

本申请要求2019年6月10日提交的美国申请No.16/436,786的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在此，如同在此全面阐述一样。

背景技术

人体包含多种易受伤的复杂机制。例如，人的膝部是一种复杂的机制，其在像足球、曲棍球、滑雪、单板滑雪和越野摩托车的运动中极易受伤。在这些类型的对体力要求很高的运动中，前交叉韧带(ACL)和内侧副韧带(MCL)通常会受伤。在许多相同的活动中，出于多种相同的原因，腕部、脚踝和肘部也很脆弱。腕部由许多韧带组成，这些韧带可能会过度伸展，这很疼痛而且愈合过程缓慢。如果没有适当的支撑，脚踝和肘部也有发生过度伸展事件的风险。

用于韧带保护的大多数现有技术(传统)支具装置由刚性板组成，该刚性板通过在韧带或关节的任意侧上的铰接件或条带相连接，或者支具装置简单地为由条带连接的两块板。这些板在韧带/关节上方和下方用环绕腿/手臂的条带紧紧地绑在腿或手臂上。例如，功能性膝部支撑的当前技术水平通常依赖于通过可调节的系绑系统固定到膝部解剖结构的铰接件框架。尽管足以控制较低的病理诱导负荷，但这些支具系统并未显示出在控制临床上更重要的较高负荷方面是有效的。因此，当前的膝部支撑在防止韧带受伤或再受伤方面并不完全成功。需要一种支具设计，其更特别地解决韧带受伤的机制，同时保持舒适、合身、轻质的设计和无障碍的运动功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种关节和韧带支撑系统，其增强人体的天然韧带以减少受伤或再受伤的倾向。在各个实施例中，这通过使用新颖的控制环路策略来实现，其中两个或更多个线缆环绕关节附近的各分离点，以便提供对关节运动的精确控制。这些控制环路提供了更高水平的可调节性，并将它们的收紧力朝向环路的中心传递，从而提高支具的稳定性和有效性。

本发明的一个实施例是一种线缆系统，其作用非常类似于人体的天然前交叉韧带(ACL)和内侧副韧带(MCL)。线缆以抵抗导致过度关节运动和ACL和/或MCL受伤的力的方式围绕膝关节布线。当腿在运动范围内行进而使得第一控制环路伸展时，线缆的相对控制环路部分收紧，从而防止胫骨相对于股骨向前移动(过度伸展)或扭转(侧向转动)或侧向弯曲。

本文描述的线缆系统可以定制或适配于现有技术(传统)支具，从而提高其有效性。

附图说明

图1是右腿的外部正视图/侧视图，示出了正常的完全伸展和过度伸展(撕裂ACL)视图。

图2是右腿完全伸展的俯视图/前视图，示出了正常和侧向转动或侧向弯曲(撕裂ACL和/或MCL)视图。

图3是右腿完全伸展的外部正视图/侧视图，示出了抵抗腿的过度伸展的主线缆。

图4是右腿完全伸展的俯视图/前视图，示出了抵抗腿的侧向转动的主线缆。

图5是处于弯曲位置的右腿的外部正视图/侧视图，示出了主线缆膝部支具系统。

图6是分解等距视图，示出了主线缆膝部支具系统的各个部件。

图7是左腿完全伸展的外部正视图/侧视图，示出了抵抗腿的过度伸展的辅助线缆。

图8是右腿完全伸展的俯视图/前视图，示出了抵抗腿的侧向转动和/或侧向弯曲的辅助线缆。

图9是处于弯曲位置的左腿的外部正视图/侧视图，示出了抵抗侧向弯曲或侧向转动的辅助线缆。

图10是辅助线缆膝部支具系统的各个部件的分解等距视图。

图11是引导辅助线缆通过枢轴点的辅助线缆引导板的内侧正视图/侧视图。

图12是在枢轴点下方和上方引导辅助线缆的替代线缆引导板的内侧正视图/侧视图。

图13是在枢轴点上方和下方引导辅助线缆的另一替代线缆引导板的内侧正视图/侧视图。

图14是根据本发明的实施例的Q可调的胫骨壳的一部分的俯视图。

图15是根据本发明的实施例的Q可调的腿支具的四分之三视图。

图16是根据本发明的实施例的Q可调的腿支具的自顶向下视图。

图17是根据本发明的实施例的Q可调的腿支具的自顶向下视图。

图18是根据本发明的实施例的显示在右腕部上的腕部支具的内部正视图/侧视图。

图19提供了根据本发明的实施例的用于腕部支具的伸展止动机构的细节视图。

图20是根据本发明的实施例的在右腕部上的腕部支具的俯视图。

图21是根据本发明的实施例的腕部支具的仰视图。

图22A-22C提供了本发明的腕部支具实施例的多个视图。

图23是根据本发明的实施例的在右肘上的肘部支具的内部正视图/侧视图。

图24是根据本发明的实施例的在右肘上的肘部支具的俯视图。

图25是根据本发明的实施例的在右脚上的脚踝支具的外部正视图/侧视图。

图26是根据本发明的实施例的在右脚上的脚踝支具的后视图。

具体实施方式

本文描述了具有至少两个控制环路的线缆调节关节和韧带支具的各个实施例。必要时，本发明的基本原理可以应用于支撑各种关节和对应韧带。在各个实施例的每个实施例中，至少两个控制环路由线缆系统形成，所述线缆系统附接至需要支撑的关节或韧带附近的一个或多个板或壳。

膝部支具

为了有效地防止对ACL22和/或MCL23的伤害，膝部支具必须防止胫骨26相对于股骨18向前移动(过度伸展)(参见图1)或侧向弯曲和/或转动(扭转)(参见图2)。为了完整起见，示出了髌骨20和腓骨24。如图3-17最佳示出的本发明的膝部支具引入了一种新颖的线缆系统，其更有效地防止膝关节的过度伸展、侧向弯曲和/或侧向转动，在这些视图中相似的附图标记指代相似的元件。

图3示出了本发明的主线缆系统，其对胫骨26产生相对于股骨18的有效的差动力并加强ACL22。当该系统的主线缆1被适当张紧时，支具像人体自身的ACL22那样起作用，随着腿伸展而致使支具变得绷紧，从而抵抗胫骨26相对于股骨18的向前移动。图4示出了本发明的主线缆系统，其抵抗胫骨26相对于股骨18的侧向转动。图5示出了当腿屈曲时本发明的主线缆系统。如图3所示，因为胫骨板2随着腿伸展而更加远离股骨板4移动，所以随着腿接近完全伸展，主线缆1逐渐变得越紧。当如图3所示将过度伸展力28施加到腿上时，胫骨板2、髌骨板3和股骨板4随着主线缆1受到逐渐更大的张力而被压紧在一起。主线缆1中的拉伸力将胫骨板2向下拉，并将背板5向上拉，从而在膝关节上产生差动的抵抗力以防止腿过度伸展。图7示出了本发明的辅助线缆系统，其对胫骨26产生相对于股骨18的有效的差动力并加强ACL22和MCL23。当腿伸展时，辅助线缆40抵抗胫骨26相对于股骨18的向前移动。图8示出了抵抗胫骨26相对于股骨18的侧向弯曲和/或侧向转动的辅助线缆40。图9示出了当腿弯曲时的本发明的辅助线缆系统，辅助线缆40在腿的整个运动范围内抵抗侧向弯曲和侧向转动。当腿伸展时，髌骨板3像用于胫骨板2和股骨板4近似于膝关节的屈曲伸展运动而分别绕枢轴点17a和17b转动的铰接件一样起作用。

如图4所示，当将侧向转动力30施加到腿上时，胫骨板2、髌骨板3、股骨板4和背板5被主线缆1中产生的张力保持刚性。主线缆1中的拉伸力在腿后面交叉，从而当拉伸力穿过背板5时，产生了线缆交叉点31，从而抵抗膝关节上的转动和弯曲以及防止腿侧向弯曲或转动。如图8所示，当向腿施加侧向弯曲或侧向转动力时，胫骨板2、髌骨板3和股骨板4被辅助线缆40中产生的张力保持刚性。辅助线缆40中的张力防止支具在膝关节上弯曲，从而防止腿侧向弯曲或转动。

本发明包括主线缆1和辅助线缆40，它们可以由具有足够高抗拉强度的任何柔性材料制成。可以由任何刚性或半刚性材料制成的胫骨板2的形状设计成与胫骨26相符，从膝部正下方开始并在胫骨26的大致中点处结束。胫骨板2被条带11b和11c保持就位。泡沫衬垫12附接到胫骨板2的下侧以便舒适并提供对个体胫骨26的牢固抓持。可以由任何刚性或半刚性材料制成的髌骨板3将胫骨板2连接至股骨板4。可以由任何刚性或半刚性材料制成的股骨板4位于大腿顶部，从膝部正上方到大致股骨中部18并用条带11a保持就位。背板5可以由任何刚性或半刚性材料制成并位于腿后面和膝关节正上方，从而将线缆1保持在适当位置，以及从而随着主线缆1的差动力被传递通过关节而牢固地保持股骨18。泡沫衬垫14附接到背板5的内侧以帮助将主线缆1的力舒适地分散到腿上。线缆张紧器转盘6和带有弹簧8的锁定/释放按钮7被用固定螺钉9附接到股骨板4。它们可以由任何金属或刚性材料制成，将承受在使用期间将主线缆1保持锁定就位所需的力。可以使用其他线缆张紧和锁定机制，但转盘张紧和锁定系统提供了非常广泛的微调线缆可调性和易用性。

本发明的基本要素是线缆的布线。如图6最佳所示，主线缆1开始通过线缆连接件15a附接到股骨板4，在腿后面穿过背板5中的线缆引导孔13a和线缆引导孔13b，并延伸穿过胫骨板2的相对一侧上的线缆引导孔。然后，主线缆1在腿上环绕，到达胫骨板2的另一侧，并穿过一线缆引导孔。从胫骨板2中的该线缆引导孔，主线缆1再次在腿后面穿过线缆引导孔13c，自身交叉，从而形成线缆交叉点31，之后穿过背板15中的线缆引导孔13d，并通过第二线缆连接件15b附接到股骨板4的相对一侧。

在另外的实施例中，主线缆1开始通过第一线缆连接件15a附接到股骨板4，在腿后面穿过背板5中的第一线缆引导孔13a和第二线缆引导孔13b，并用夹紧螺钉10a附接到胫骨板2的相对一侧。然后，主线缆1在腿上环绕，用夹紧螺钉10b附接到胫骨板2的另一侧。从夹紧螺钉10b，主线缆1再次在腿后面穿过背板5中的第三线缆引导孔13c和第四线缆引导孔13d，形成线缆交叉点31，并由第二线缆连接件15b附接到股骨板4的相对一侧。

如图10最佳所示，辅助线缆40开始通过股骨线缆连接件42a附接到股骨板4的外部或侧向侧，并延伸穿过股骨线缆引导孔44a。辅助线缆40通过线缆引导板48穿过股骨枢轴点17a和胫骨枢轴点17b。从该线缆引导板，辅助线缆40延伸穿过胫骨板引导孔44b，并通过胫骨线缆连接件42b附接到胫骨板2的外部或侧向侧，从而完成布线。

在一些实施例中，使用单个线缆，其穿过各个引导器。在替代实施例中，线缆可以由连接在一起以形成完整布线的各个独立段组成。例如，第一主线缆段1a和第二主线缆段1b可以通过胫骨板2连接在一起以完成环路。第一主线缆段1a开始通过第一线缆连接件15a附接到股骨板4，在腿后面穿过背板5中的线缆引导孔13a和线缆引导孔13b，并用夹紧螺钉10a附接到胫骨板2的相对一侧。第二主线缆段1b无需在腿上环绕，而是用夹紧螺钉10b附接到胫骨板2的相对一侧。从夹紧螺钉10b开始，第二主线缆段1b在腿后面穿过线缆引导孔13c，并自身交叉，从而形成线缆交叉点31，之后穿过背板5中的线缆引导孔13d并通过用线缆连接件15b附接到股骨板4的相对一侧而完成环路。

线缆的从线缆交叉点31延伸到支具的胫骨板部分并返回到线缆交叉点31的段形成线缆的胫骨控制环路部分32。线缆的从线缆交叉点31延伸到支具的股骨板部分并返回到线缆交叉点31的段形成线缆的股骨控制环路部分33。例如，图6示出了这些控制环路部分32和33。在使用期间，例如当膝部向过度伸展伸展时，胫骨控制环路将增长，导致股骨控制环路反向收紧。

主线缆1通过转动线缆张紧器转盘6从而收起多余的主线缆1长度而被调整。主线缆1通过线缆张紧器转盘6上的棘轮齿轮16和弹簧8致动的锁定/释放按钮7自动锁定到位。按钮7还用于释放主线缆1中的张力，以便安装和拆卸支具。

尽管线缆可以无限数量地跨越枢轴点布线，但是最希望的是直接通过枢轴点，如图9的46a所示，以在腿的整个运动范围内在辅助线缆40上实现最佳张力。图11示出了线缆引导板，其引导线缆直接通过枢轴点、辅助线缆布线46a，如上所述。可以使用如图12和13所示的替代辅助线缆引导板构造来绕枢轴点引导辅助线缆。例如，可以使用如图13所示的线缆引导板来实现替代辅助线缆布线46b，该线缆引导板将辅助线缆40引导到股骨枢轴点17a上方或前方以及胫骨枢轴点17b下方或后方。

图15描绘了替代的胫骨壳布置。当以这种方式构造时，胫骨壳2B在位置51处安装到胫骨壳2A，从而形成转动轴线。胫骨壳2B使用胫骨调节锁定螺钉52固定到胫骨壳2A。胫骨壳2B绕轴线51转动，以便建立所期望的Q角，如图16所示。使用胫骨壳2B两侧上的螺钉53A、53B控制胫骨壳2B绕轴线51的相对转动，如图14所示。通过增长或缩短推靠对应支承表面55A、55B的调节螺钉，胫骨壳相应地绕轴线51枢转。

图14最佳地描绘了调节机构，示出了穿过胫骨壳2B中的固定螺母54A、54B螺纹连接的调节螺钉53A、53B。如图16最佳所示，在旋松调节锁定螺钉52然后缩短调节螺钉53A之后，增长调节螺钉53B使之推靠胫骨壳2A上的支承表面55B，从而迫使胫骨壳2B绕轴线51顺时针转动，直到调节螺钉53A接触胫骨壳2A上的支承表面55A，之后拧紧调节锁定螺钉52。

线缆引导器接收线缆，该线缆由一个或多个段组成，所述线缆传递能量以与上述、例如图2-6的其他实施例相同的方式控制膝部运动并防止膝关节过度伸展。以与上述实施例相同的方式，线缆可以由一个或多个部分组成。虽然没有描绘线缆的布线，但是在一优选实施例中，线缆从交叉点31开始，延伸到胫骨壳2A的第一侧，穿过一个或多个线缆引导孔，然后穿过一个或多个线缆引导孔在胫骨壳2B上延伸，接着穿过一个或多个线缆引导孔向下延伸返回胫骨壳2A的相对一侧，之后延伸返回线缆交叉点31，形成胫骨控制环路32。

当使用者的膝部伸展时，从交叉点31围绕胫骨壳2B延伸并返回到该交叉点的线缆部分、即胫骨控制环路32相应地增长。这在线缆的从交叉点31开始在股骨板上及周围延伸的部分、即股骨控制环路中产生直接响应。线缆的该部分被收紧，从而将股骨板和背板5分别带入腿中和膝关节后方，并且通过控制胫骨控制环路的长度来阻止膝部的进一步伸展。

图15描绘了根据本发明的实施例的膝部支具的股骨壳4和胫骨壳2A、2B二者。值得注意的是，没有背板、条带和线缆布线，以便更清楚地描绘可调节胫骨壳2B的布置。如所描绘的那样，根据该替代实施例的本发明保持在本文替代实施例中描述的特征中的许多特征，包括：4、6、17C和17D。图15描绘了图14的胫骨壳2B及其在胫骨壳2A上的安装表面56。转动轴线51被清楚地描绘为延伸穿过胫骨壳2A、2B相连接的位置。

泡沫衬垫可以策略性地放置在图15所示的支具的内侧部分上的各个位置处。例如，放置在靠近铰接点17C和17D的侧上，放置在胫骨壳2A和2B以及股骨壳4下方。这种泡沫为使用者提供了增加的舒适性。

图16描绘了胫骨壳2B的可调节性，其产生了选定的Q角57。胫骨和股骨之间的角度形成了股四头肌角，本文称为Q角57。该角根据使用者的生理而变化。胫骨壳2B是可调节的，以便定制Q角57来适应每个使用者。通过转动调节螺钉53A、53B，Q角57可以随着胫骨壳2B枢转58而改变。Q角可以在任一方向上调节。在优选实施例中，Q角57在任一方向上可调节高达4度ΔQ。小于平均值的Q角被定义为内翻。在本实施例中，Q角57可以被称为负值，例如，支具可以从平均值调节-4度ΔQ，形成更锐利的Q角57。大于正常值的Q角被称为作为外翻，并且可以通过调节支具来增加Q角而形成，例如从平均值调节+4度。例如，图16所描绘的布置示出了外翻布置，其中支具的Q角Q2大于平均角Q1。为了实现这一点，胫骨板2B已被朝向使用者的腿的外侧(膝部支具右侧)调节。一旦使用者对其定制的Q角感到满意，他们就可以使用锁定螺钉52锁定支具。这可以防止使用者穿戴装置时Q角发生变化。

图17描绘了安装有股骨背板5的本发明的实施例。如图所示，背板位于膝关节正上方、使用者膝部后方。背板5将线缆1的各部分引导至位于其背侧的交叉点31(未示出)。然后，线缆1的每个部分被向上引导朝向支具的上部分返回，例如被引导至股骨板4和第一胫骨板2A的任一侧。还示出了沿着胫骨板2A的周边的线缆引导孔，这些引导孔接收来自股骨背板5的线缆，并沿着胫骨板2A将线缆1朝向胫骨板2B引导并将该线缆引导至该胫骨板2B，在该胫骨板处，线缆1进入胫骨板2B中的另一个引导孔，之后穿越到胫骨板2B的另一侧并在支具的相对一侧沿相同路径返回。线缆路径的从交叉点31到胫骨板2B并返回的这部分形成胫骨控制环路32。可以出现类似的路径，其中线缆1从股骨背板5上的交叉点31一直延伸至股骨板4任一侧上的线缆引导器，然后连接到调节机构6。

在本发明的另外的实施例中，胫骨板可以包括增加对穿戴者胫骨的保持的附加部分。通过增加胫骨控制提供附加的保护，从而防止过度伸展。由于胫骨和腿的外部分之间几乎没有组织，因此该区域对于腿的控制而言是理想的。在一些实施例中，最靠近使用者的腿的胫骨板的下侧可以包括附加的半脊状部分。例如，随着线缆系统被收紧，该半脊状部分适应使用者胫骨的形状。这提供了对胫骨的增加的保持。

在本发明的另外的实施例中，胫骨板可以包括增加对穿戴者胫骨的保持的附加部分。通过增加胫骨控制提供附加的保护，从而防止过度伸展。由于胫骨和腿的外部分之间几乎没有组织，因此该区域对于腿的控制而言是理想的。在一些实施例中，最靠近使用者的腿的胫骨板的下侧可以包括附加的半脊状部分。例如，随着线缆系统被收紧，该半脊状部分适应使用者胫骨的形状。这提供了对胫骨的增加的保持。

在本发明的另外的实施例中，胫骨板可以构造成使得胫骨板在其自身上具有变化的柔性。例如，这种变化的柔性将允许胫骨板适应使用者的腿的形状，同时还提供必要的刚度。在该示例中，可以不需要第二半脊状部分，或者可替代地，可以额外提供第二半脊状部分。

在本发明的另外的实施例中，使用者当然可以在任何损伤发生之前而不是之后使用支具作为预防装置。在这种情况下，可能需要附加的保护。例如，从事极限运动的使用者可能需要补充的冲击保护。因此，本发明的实施例可以包括保护膝部免受撞击力的膝部帽。在一些实施例中，膝部帽部分设置在胫骨板和股骨板之间，使得当胫骨板和股骨板远离彼此枢转时，膝部帽留在原位。在这样的示例中，胫骨板和股骨板在膝部帽部分的上方或下方滑动，以便允许必要的柔性。此外，可以在膝部前方添加附加的衬垫，以便既支撑膝部又保护膝部免受撞击力。

当力施加于膝关节时，线缆变紧并抵抗能够导致韧带受伤的过度运动。随着线缆收紧，它挤压抓握胫骨和股骨的支具壳。胫骨壳被设计成抓握控制小腿的胫骨粗隆，同时股骨壳和腱背板抓握股骨。结合到铰接机构中的髌骨杯提供了增强的结构刚度，这提供了更好的保护，从而防止副韧带受伤。另外，因为胫骨板被刚性地固定至髌骨杯，这转而又很好地固定至远侧股骨，从而抵抗针对胫骨的后平移力，所以PCL被保护而不会受到屈曲的膝部上对前近侧胫骨直接撞击的常见机制的影响。

可以容易地进行改变和修改，以使胫骨壳Q角调节发明适合于传统膝部支具。还可以想到本发明可以通过用可调节桡骨壳代替可调节胫骨壳而适合于肘部支具。这允许调节对称肘部支具以适配使用者手臂的肱骨和桡骨之间的角度，并且可以调节以适配右臂或左臂。

腕部支具

本发明的另外的实施例是用于腕部支具的线缆系统。该线缆系统支撑腕部并且不会引起腔室症候群。线缆系统为腕部提供渐进式屈曲支撑，同时具有低轮廓且与传统支具相比占用空间较小。

本发明的另一个实施例为使用者提供了使用一个或多个线缆的腕部支具，以便通过腕部的屈曲提供渐进式支撑，使得增加的腕部运动受到增加的支撑。这样的实施例使得能够容易地调节伸展，而且还提供对腕部韧带的增加的支撑。上面讨论的许多部件对于腕部支具实施例来说是通用的。

传统支具在抵抗致使腕部受伤的过度关节运动方面的有效性是有限的。即使当系绑装置被收紧到不舒服的程度时，传统支具在防止腕关节过度运动的效果上也是有限的。现有技术的支具也不能在整个运动范围内提供支撑、渐进式支撑。

另外，现有技术的腕部支具通常需要昂贵的定制，例如将手套发送给制造商以将零件缝制在其上。由于传统支具安装到使用者手臂上的方式以及所需的松紧度，穿戴者经常抱怨“腔室症候群”。

此外，传统支具不允许使用者继续使用他们的手，或者提供极其有限的使用。为此，使用者非常不喜欢穿戴这种支具，并且这种支具在许多活动中实际上不能作为预防性措施来穿戴。

根据本文公开内容的腕部支撑装置可以在受伤后使用，也可以用于防止受伤。这是独特的，因为本发明允许使用者保持对他/她的手的使用。

优选地，腕部支具具有低轮廓并且与使用者的下臂和腕部区域相符。一个或多个板位于使用者手臂和手的上部分上。较小的第二板朝向使用者手和手臂的下侧定位。线缆在这些板之间延伸。这些引导板本身包括小开口，用来接收线缆以控制线缆的路径。可以使用根据本文公开内容的调节机构来收紧线缆。线缆还可以提供可调节的渐进式阻力，同时还提供止动点，腕部经过该止动点的运动将被防止或限制。提供渐进式阻力，使得当使用者弯曲他或她的腕部时，腕部上会产生额外的张力，从而防止过度伸展。

在各个实施例中，上板由掌骨壳和桡骨壳构成，掌骨壳和桡骨壳可以一起形成单个壳或分开的壳，并且下板由一个或多个腱背板构成。

各个实施例可以包括多个较小的掌骨壳和桡骨壳以及多个腱背板。例如，在采用分开的掌骨壳和桡骨壳以及一个或多个腱背板的实施例中，也可以存在两个线缆。

一个线缆或多个线缆可以形成两个或更多个环路，其中上引导板和下引导板在更靠前(朝向使用者的手)处相连接(掌骨控制环路)，上引导板和下引导板在更靠后(朝向上臂)处相连接(桡骨控制环路)。在具有一个线缆的实施例中，线缆可以不完全相连接，使得线缆可以包括两个分立的远侧端部。

在各个另外的实施例中，掌骨壳和桡骨壳或腱背板的形状可以设计成以便实现额外的目标。例如，如果腕部需要向上运动，则桡骨壳可能不会延伸远到使用者手背。另外，腱背板的形状可以设计成与手掌附近的腕部下侧相符。或者，可替代地，取决于使用情况和活动，例如，如果使用者希望保持腕部的一些上下运动，但防止扭转或侧向运动，则腱背板可以放置得更靠后。在替代实施例中，腱背板的形状可以设计为X形图案，从手掌附近开始并向后伸展，其中，X的支腿分别朝向掌骨壳和桡骨壳延伸。这些支腿可以为线缆(或多个线缆)提供引导。

掌骨壳或桡骨壳还可以包括向下朝向腱背板延伸以接收和引导线缆的多个部分。在许多实施例中，掌骨壳或桡骨壳部分也将包括根据本文的描述和教导的调节机构，其允许对线缆的长度进行有限调节。还可以(例如，在前臂上)包括一个或多个条带，其经由从桡骨壳延伸的钩环织物，从而形成围绕前臂的环路。

掌骨壳和桡骨壳还可以包括一个或多个铰接件。例如，桡骨壳可以通过位于腕部枢轴附近的铰接件附接到掌骨壳。这可以允许在向上方向和向下方向上控制腕部。在一些方面中，枢轴可以包括铰接件或其他类似的机构，其可以在程度、阻力、或两者上进行调节。在另外的实施例中，铰接件可以被锁定或不存在。除了铰接件之外，掌骨壳和桡骨壳还可以包括提供一个或多个条带。例如，桡骨壳可以包括突起(relief)以允许条带环绕使用者手臂的下侧缠绕。这些条带可以帮助将支具定位在手臂上，并防止支具在使用期间在手臂上移动或滑动。

在另外的实施例中，掌骨壳、桡骨壳和腱背板可以连接到与使用者的手臂接触的较软材料。这种较软材料可以延伸超过由上板或下板覆盖的区域。例如，在一些实施例中，桡骨壳在其下侧、在桡骨壳与使用者手臂之间包括这种较软材料，并且进一步地，在一些实施例中，这种较软材料可以在使用者的一个或多个手指上延伸以便为装置提供增加的稳定性。线缆的布线优选地提供与使用者的安全、舒适的附接，同时还对腕部提供渐进式支撑。

如在膝部支具实施例中那样，线缆可以由具有足够高拉伸强度的任何柔性材料制成。上板和下板可以由任何刚性或半刚性材料制成并成形为与预期区域相符，例如延伸到手的下臂顶部以及下臂和手掌的下侧。

线缆系统与这些壳一起通过延伸提供渐进式支撑以及可调节的伸展止动。这种在运动范围内的支撑可以大大防止腕部受伤和过度伸展。

腕部支撑装置是制造成本较低的替代品，其设计相对简单。它也具有低轮廓，从而允许使用者主动穿戴支具以便防止受伤。

可以采用各种额外的附接机构。例如，如图所示，可以包括条带。在各个实施例中，可以包括朝向支具的后部并朝向上臂的条带。在其他实施例中，条带可以更靠前。

本发明的线缆系统可以从上板(例如，桡骨壳)延伸，通过多个引导器，穿过底板或腱背板返回到可选的铰接部分、掌骨壳，然后掉头，在调节机构壳体处的桡骨壳的相对一侧结束。当向腕部施加侧向转动力时，桡骨壳、分开的或集成的掌骨壳(可选地铰接)和腱背板通过线缆中产生的张力保持刚性。由于主线缆穿过腱背板，主线缆中的拉伸力会在腕部后面交叉，从而阻止腕关节的转动和弯曲，由此防止腕部侧向弯曲或转动。该力从沿着在交叉点任一侧处创建的每个控制环路的所有点施加，向环路的中心施加所述力。线缆中的张力防止支具在腕关节上弯曲，从而防止腕部侧向弯曲或转动。

腱背板在腕部的整个运动中为腕部中的腱提供渐进式支撑。例如，当使用者的手向上弯曲时，线缆的后控制环路(桡骨)部分收紧，这将腱背板拉向桡骨板和掌骨板。这通过卸载腱为腕部提供了额外的支撑，而且也防止前控制环路(掌骨)继续延伸。使用者的腕部弯曲得越多，提供的支撑就越多，因为腱背板被拉入腱区域中。

如图18所示，示出了一种支具，其可以稳定使用者的腕部，从而防止过度伸展。如图所示，腕部支具由半刚性壳组成，优选地由桡骨壳104、掌骨壳102和腱背板105组成。这些壳优选地由弹性材料构成并且成形为人体工学地符合使用者的腕部。在一些实施例中，该材料对于使用者而言是可模制的，例如通过加热。壳可以采用任意数量的形状以适应各种设计变化。例如，如图所示，桡骨板104可以包括向下延伸以朝向下部分引导线缆101的小耳状件。这些耳状件可以向前或向后移动以改变限制点。在一些实施例中，耳状件可以是可移动的，使得它们可以被调节，而在其他实施例中，它们可以是永久性的、固定的和/或刚性的。

调节机构106可以位于桡骨壳104上，或者可选地位于任何其他壳上。调节机构转盘106和棘轮107允许收紧线缆系统。线缆101接合掌骨壳102、桡骨壳104和腱背板105，并且当收紧时，使这些壳彼此靠近。

线缆系统还提供渐进式支撑，使得当使用者的腕部受到过度伸展力128时，增加的伸展受到增加的限制。两个控制环路也由线缆部分形成。掌骨控制环路132由线缆的如下部分形成：该部分从腱背板105处的线缆交叉点131开始延伸，沿着腱背板行进通过一个或多个引导器，接着朝向掌骨壳102，通过掌骨壳中的另外的引导器，然后沿着支具的相对一侧上的相同路径返回。以类似的方式形成桡骨控制环路，该桡骨控制环路从交叉点131开始延伸通过腱背板105中的一个或多个引导器朝向桡骨壳104，并且在一些实施例中，进入调节机构106/107。

每个壳均可以包括垫部段，以在更脊状突出的板与使用者手臂、腕部和手之间提供一定程度的缓冲。在各个实施例中，垫部段也可以由通过在材料与使用者之间提供高水平的静摩擦来减少装置的运动的材料构成。在各个实施例中，垫部段可以几乎完全相同地与板相符。在其他实施例中，垫部段可以很好地延伸超过板，并且可以提供额外的好处或特征，例如安装孔、约束件或用于引导器的部位。

图22示出了线缆101的布线，其开始附接至桡骨壳104，然后穿过腱背板105，在掌骨壳102上延伸并穿过该掌骨壳，返回穿过腱背板105，自身交叉，向上返回至并附接至桡骨壳104的相对一侧。

线缆系统还提供渐进式支撑，使得当使用者的腕部受到如图20所示的侧向弯曲或转动力130时，增加的弯曲和/或转动受到增加的限制。

如图18和19所示，桡骨壳104可以在至少一个点117处连接至掌骨壳102。优选地，进行连接的点被允许如图所示枢转。该枢转可以用调节螺钉103进行调节以提供指定的运动量，或者可替代地，它可以被锁定以防止运动。可以在运动程度和阻力中的一个或两个方面控制该枢转。在另外的实施例中，掌骨板可以根本不铰接，而是可以由具有天然弹性的材料构成，如图22所示，使得允许使用者的手在向上方向上做一些运动，但随着弹簧张力(材料想要恢复到原始形状)的增加，该运动会遇到增大的力。

如图18所描绘的那样，桡骨壳104可以在至少一个点处连接至掌骨壳102，从而形成一个整体。优选地，进行连接的点形成铰接点117并且被允许如图所示枢转。

可以采用各种额外的附接机构。例如，如图所示，可以包括条带111，或者根本不包括条带111，如图22所示。如图18和20所示，软衬里112可以在使用者的一个或多个手指上延伸，以便增加装置的稳定性。在各个实施例中，可以包括朝向支具的后部并朝向上臂的额外条带。在其他实施例中，可以使用额外条带，或者代替衬里112中的手指孔。

半刚性壳成形为使得这些半刚性壳以有助于它们对于使用期间的运动而言的刚性的方式通过皮肤接合使用者的骨骼，即桡骨118、尺骨124和掌骨126。通过适当接合骨骼，由皮肤、脂肪或其他组织引起的偏移较少。

图21示出了根据本发明的实施例的腱背板105。腱背板105可以包括多个引导器以控制线缆系统的运动。例如，所描绘的实施例包括四个区域，线缆首先在这四个区域与腱背板接触。还可以使用另外的引导器。此外，取决于构造，各个实施例可以包括这样的引导器，线缆系统在该引导器上在交叉点131处交叉。例如，所描绘的实施例包括中央引导器，该中央引导器允许线缆随着线缆对角伸展而交叉。在其他实施例中，线缆可以不交叉，而是可以仅仅彼此靠近地延伸，并且可以使用另外的或不同的引导器。此外，所描绘的实施例成形为使得腱背板105的向外部分朝上壳102和104向上延伸。

虽然腱背板105的形状优选地设计成与下腕部、手臂和手掌的轮廓人体工学地相符，但该形状不限于此。此外，可以添加额外的板或部件，例如，朝向手的支撑手的铰接部分。或者，在替代实施例中，腱背板105可以由两个或更多个板组成。例如，所描绘的实施例可以由三个分立的板组成，一个用于前引导器，一个用于中央引导器，另一个用于后引导器。许多额外的构造皆是可行的并且在此都可以想到。

图21还描绘了线缆的布线形成了两个单独的控制部分132和133，每个控制部分位于线缆交叉点131的它们相应一侧上。环路也出现在其他图中。掌骨控制环路132从线缆交叉点向上延伸并在掌骨壳102上延伸，在另一侧返回到线缆交叉点131。桡骨控制环路133从线缆交叉点131向上延伸并在桡骨壳104的远离手的后部分上延伸，返回线缆交叉点131。在使用中，长度或控制环路132和133是逆相关的。例如，如果使用者的腕部弯曲，从而使掌骨控制环路132增长，则桡骨控制环路133缩短，该缩短将腱背板105和桡骨板104拉到一起，从而停止进一步增长掌骨控制环路132并且由此防止过度伸展。

线缆的布线可以根据本发明的实施例而改变。例如，在铰接部分、即掌骨壳如图22A-22C所示被固定的位置，布线可以向前或向后移动。另外，在一些实施例中，可以存在不止一种调节机构。例如，可以存前调节机构和后调节机构。

虽然已经就特定实施例描述和图示了本发明，但是可以容易地进行改变和修改，并且权利要求旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的任何改变、修改或改编。

脚踝支具

除了上述实施例外，本发明的另一实施例为使用者的脚踝提供支撑。脚踝支具实施例结合了本文所述的用于可替代的韧带支具的许多特征。

如图25-26所示，示出了一种支具，该支具可以稳定使用者的脚踝，防止侧向弯曲。如图所示，脚踝支具将软靴型部分与多个半刚性壳相组合。半刚性壳的各部分优选地是腓骨壳305、胫骨壳304和跟骨壳302。调节机构306可以位于胫骨壳304上，或者可选地位于任何其他壳上。调节机构306允许收紧线缆(或多个线缆)301。线缆301接合腓骨壳305、胫骨壳304和跟骨壳302，并且当收紧时，所述线缆使这些壳靠近彼此。线缆系统还提供渐进式支撑，使得当使用者的脚踝弯曲时，增加的弯曲受到增加的限制。

与其他实施例一样，形成了两个控制环路：上环路333和下环路332。这些环路协同工作以防止不希望的脚踝运动，例如，当下环路332伸展时(当脚踝弯曲时)，上环路333缩短，从而将壳304和305拉入腿中。这转而又防止下环路332允许脚踝/脚继续其运动，由此防止侧向弯曲。

线缆系统可以以多种方式布线。例如，线缆可以在腓骨壳305处交叉，从而形成交叉点331，并且在胫骨壳304和跟骨壳302二者处形成环路。

如图25所示，腓骨壳305可以在枢轴点317处连接至跟骨壳302。优选地，进行连接的点被允许枢转。该枢轴317可以被调节以提供指定量的运动，或者可替代地，该枢轴可以被锁定以防止运动。

这些半刚性壳成形为使得这些半刚性壳以有助于它们对于使用期间的运动而言的刚性的方式通过皮肤接合使用者的骨骼318、324和326。通过适当接合骨骼，由皮肤、脂肪或其他组织引起的偏移较少。线缆301以及控制环路332和333通过从环路周围的点向骨骼引导力来辅助，从而稳定支具本身，这进一步提高了其有效性。

虽然已经就特定实施例描述和图示了本发明，但是可以容易地进行改变和修改，并且权利要求旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的任何改变、修改或改编。

肘部支具

上述支具系统及其新颖的控制环路系统可以适应于肘部以防止手臂过度伸展。

在这样的实施例中，与上述膝部支具相比，肱骨板204将代替股骨板4，尺骨板202将代替胫骨板2，并且二头肌板将代替股骨背板5，从而在肘关节上产生差动的阻力，从而防止手臂过度伸展。以与在此描述的实施例几乎相同的方式，形成了两个控制环路，即尺骨控制环路232和肱骨控制环路233，每个控制环路均从交叉点231延伸。

如图23和24所示，示出了一种支具，其可以稳定使用者的肘部，防止过度伸展。如图所示，肘部支具由半刚性壳组成，优选地由肱骨壳204、尺骨壳202和腱背板205构成。调节机构可以位于肱骨壳204上，或者可选地位于任何其他壳上。调节机构转盘206和棘轮207允许收紧线缆系统。线缆201接合尺骨壳202、肱骨壳204和腱背板205，并且当被收紧时，所述线缆使这些壳彼此靠近。

线缆系统还提供渐进式支撑，使得当使用者的肘部受到过度伸展力228时，增加的伸展受到增加的限制。例如，当使用者的肘部伸展时，控制环路232增长。作为响应，控制环路233缩短，该缩短将腱背板205和肱骨壳204拉向手臂，从而抵抗并接着停止控制环路232的任何进一步伸展，由此防止过度伸展。线缆系统也受益于这些环路，因为收紧力被从环路周围的每个点都指向手臂的中心。这提供了良好的支具稳定性，因此提供了对手臂运动的良好控制。图24借助箭头描绘了这些环路，示出了这些环路围绕使用者手臂的位置。

如图23所示，尺骨壳202可以在至少一个点217处连接至肱骨壳204。优选地，进行连接的点被允许如图所示枢转。该枢转可以被调节以提供指定量的运动，或者可替代地，该枢转可以被锁定以防止运动。

可以采用各种额外的附接机构。例如，如图所示，可以包括条带211A-211B。在各个实施例中，可以包括朝向支具的后部并朝向上臂的条带211B。在其他实施例中，可以使用额外的条带，例如尺骨条带211A。例如，可以将另一条带添加到尺骨壳202，并且可以将一个或多个条带添加到肱骨壳204。

半刚性壳被成形为使得这些半刚性壳以有助于它们针对使用期间的运动而言的刚性的方式通过皮肤接合使用者的骨骼，即尺骨226、桡骨224和肱骨218。通过适当接合骨骼，皮肤、脂肪或其他组织引起的偏移较少。

虽然已经就特定实施例描述和图示了本发明，但是可以容易地进行改变和修改，并且权利要求旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的任何改变、修改或改编。

Claims (5)

1.一种韧带支撑支具，包括：

第一壳；

第二壳，所述第二壳铰接地联接至所述第一壳；

第三壳；

第一控制环路，所述第一控制环路包括第一线缆部分，所述第一线缆部分从所述第三壳上的交叉点的第一侧延伸到所述第一壳的第一侧，穿过所述第一壳的第二侧，返回到所述交叉点的第二侧；

第二控制环路，所述第二控制环路包括第二线缆部分，所述第二线缆部分从所述第三壳上的所述交叉点的所述第一侧延伸至所述第二壳的第一侧，穿过所述第二壳并沿着所述第二壳的第二侧向下返回到所述交叉点的所述第二侧，其中所述第一控制环路和所述第二控制环路是相连接的，并且其中所述第二控制环路的伸展引起所述第一控制环路的收缩。

2.根据权利要求1所述的韧带支撑支具，其中，所述第一线缆部分和所述第二线缆部分包括单件线缆。

3.根据权利要求1所述的韧带支撑支具，其中，所述第一线缆部分和所述第二线缆部分包括两个或更多个线缆段。

4.根据权利要求1所述的韧带支撑支具，其中，在所述第二壳上定位有调节机构，并且所述调节机构联接至线缆。

5.一种韧带支撑支具，包括：

第一壳，所述第一壳选自于掌骨壳、桡骨板、胫骨板或跟骨壳的组；

第二壳，所述第二壳选自于尺骨壳、肱骨板、股骨板或胫骨壳的组，所述第二壳铰接地联接至所述第一壳；

第三壳，所述第三壳选自于腱背板、二头肌板、股骨背板或腓骨壳的组；

第一控制环路，所述第一控制环路包括第一线缆部分，所述第一线缆部分从所述第三壳上的交叉点的第一侧延伸到所述第一壳的第一侧，穿过所述第一壳的第二侧，返回到所述交叉点的第二侧；

第二控制环路，所述第二控制环路包括第二线缆部分，所述第二线缆部分从所述第三壳上的所述交叉点的所述第一侧延伸到所述第二壳的第一侧，穿过所述第二壳并沿着所述第二壳的第二侧向下返回到所述交叉点的所述第二侧，其中所述第一控制环路和所述第二控制环路是相连接的，并且其中所述第二控制环路的伸展引起所述第一控制环路的收缩。

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