CN114667119A - 用于支持使用者的背部的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于支持使用者的背部、特别是下背部的矫形外科技术装置，其中，所述装置具有：‑上身元件(48)、‑大腿元件(4)和‑第一无源促动器(8)，所述第一无源促动器设置用于，当大腿元件(4)与上身元件(48)之间围成的角度处于预确定的第一角度范围内时，将力施加给大腿元件(4)和/或上身元件(48)，其中，所述装置具有至少一个第二无源促动器(10)，所述第二无源促动器设置用于，当所述角度处于预确定的与第一角度范围不同的第二角度范围内时，将力施加给大腿元件(4)和/或上身元件(48)。

Description

用于支持使用者的背部的装置

技术领域

本发明涉及一种用于支持使用者的背部、特别是下背部的矫形外科技术装置，其中，所述装置具有上身元件、大腿元件和第一无源促动器，所述第一无源促动器设置用于，当大腿元件与上身元件之间围成的角度处于预确定的第一角度范围内时，将力施加给大腿元件和/或上身元件。

背景技术

由现有技术长期以来公知了用于支持下背部的装置并且应该特别是被使用，以便当必须抬起并且承载例如重的物体时减轻下背部的负荷。已经由US 443,113公知了一种装置，该装置具有板簧元件，所述板簧元件的一个端部固定在肩部区域中，并且所述板簧元件的另一个端部固定在人的大腿上。如果这种装置的佩戴者蜷缩，则板簧弯曲并且由此张紧。然后所述板簧施加力，该力在直立时支持该装置的佩戴者。

由US 2017/0360588 A1公知了一种另外的装置。该装置具有腿支撑元件，所述腿支撑元件具有用于安置到大腿前侧上的腿护套。支架以胸板的形式构造，所述胸板压到该装置的佩戴者的胸部上。如果这两个元件相对彼此摆动，则弹簧装置张紧，从而产生回复力，所述回复力应该在直立时辅助该装置的佩戴者。

WO 2014/195373 A1描述了一种另外的装置，该装置的佩戴者应该在抬起重的物体时借助该装置被支持。在该装置的情况中，佩戴者的包括手臂和腿的整个身体被支持。

不利的是，公知的装置在整个角度范围内施加相同的力，促动器在所述整个角度范围内施加力，或者力仅仅在个别的角度范围内被施加并且在所述个别的角度范围内随着增大的角度首先增大并且然后又减小。根据经验，对于两个不同的运动过程需要所述装置，然而所述两个运动过程中的一个运动过程仅仅可以被调设。第一运动过程涉及从半高的表面、例如桌子抬起物体、例如行李或包裹。使用矫形外科技术装置的人因此仅仅在小的角度范围内工作，而不能例如完全弯腰或者例如从地面抬起。这也例如涉及必须长时间地在轻微弯曲的位态中、例如在桌子上方工作的人。所述工作例如由外科医生或装配工实施。第二种运动涉及从地面或类似地低的表面抬起重的物体、例如行李或包裹。在此也需要矫形外科技术装置，然而可施加力的角度范围与第一运动过程完全不同。

发明内容

本发明的任务在于，根据权利要求1的前序部分的矫形外科技术装置这样被进一步改进，以使得所述矫形外科技术装置能够灵活地并且尽可能广泛地被使用并且优选地个别地被调设。

本发明的任务通过一种根据权利要求1的前序部分所述的矫形外科技术装置来解决，所述矫形外科技术装置的特征在于，所述装置具有至少一个第二无源促动器，所述第二无源促动器设置用于，当角度处于预确定的与第一角度范围不同的第二角度范围内时，将力施加给大腿元件和/或上身元件。

通过精明地选择第一角度范围和第二角度范围可以使用根据本发明的装置例如用于两个前述的运动过程。如果矫形外科技术装置的佩戴者例如仅仅稍微弯腰或者在弯曲保持中工作，则这优选地相应于第一角度范围，从而第一无源促动器施加所需的力。然而矫形外科技术装置的佩戴者例如为了例如从地面抬起而弯腰时，则大腿元件与上身元件之间在此产生的角度优选地相应于第二角度范围，从而第二无源促动器施加力。

优选地，第一角度范围与第二角度范围重叠。换句话说，因此存在大腿元件与上身元件之间的下述角度，两个无源促动器在该角度中施加力。

优选地，第一无源促动器和/或第二无源促动器具有至少一个机械蓄能器和/或阻尼器。这可以例如是弹性元件、例如弹簧元件、优选地拉力弹簧。第一无源促动器和/或第二无源促动器可以构造用于在相应的角度范围内传递恒定的力，相应的促动器在所述相应的角度范围内施加力。为此，相应的促动器可以例如具有恒力弹簧。然而取而代之或除此以外促动器也可以这样构造，在相应的角度范围内不是施加恒定的力，而是例如随着减小的角度施加增大的力。变小的角度意味着更强的弯曲，从而在这种情况中由相应的促动器施加的力增大，该装置的使用者越深地蜷缩。在一个另外的设计方案中，力也可以在相应的角度范围内的角度下具有该力的最大值并且在更大的角度下和在更小的角度下减小。

优选地，第一无源促动器与第二无源促动器不同地构造。特别是，这两个促动器的弹性元件可以具有不同的弹性、特别是不同的弹簧常数和/或不同的阻尼。此外，所述弹性元件可以具有不同的长度，其中，弹性元件的长度在此在松弛状态中被测量。

优选地，第一无源促动器和/或第二无源促动器布置在大腿元件和/或上身元件上的至少一个作用点，作用点能够分别被调节。以所述方式可以调设相应的预确定的角度范围，相应的促动器在所述相应的预确定的角度范围内施加力。此外可以实现相应的无源促动器的预加载，从而也能够调设相应要施加的力的大小。

为了可以施加不同的力而在此有利的是，第一无源促动器和第二无源促动器布置在大腿元件和/或上身元件上的不同的作用点上和/或具有不同的长度。以所述方式可以特别是在装配装置时容易地识别，哪一个促动器在哪一个角度范围内施加它的力和/或哪一个促动器施加较大的或较小的力。当然也可能的是，所述两个促动器可以作用于相同的作用点，或者使用具有相同的长度的两个促动器。当两个促动器具有不同的弹簧常数和/或弹性时，则这例如是可能的。

在一个优选的设计方案中，上身元件具有第一力传递元件，并且大腿元件具有第二力传递元件。这两个力传递元件能够配合和脱离配合。第一机械蓄能器和第二机械蓄能器能够被加载和卸载，其方式是，如果第一力传递元件与第二力传递元件配合，则大腿元件相对于上身元件摆动。否则，大腿元件和上身元件可以相对彼此摆动，而所述两个机械蓄能器之一不被加载能量。通过所述设计方案能实现，大腿元件相对于上身元件摆动，而相应的蓄能器不被加载能量。在所述状态中则也没有力由蓄能器、即相应的无源促动器施加。这有利于确定的运动过程。如果该装置的使用者例如爬楼梯，则该使用者必须为此抬起大腿并且由此也抬起布置在大腿上的大腿元件。换句话说，该使用者必须分别使大腿元件相对于上身元件摆动。在这两个力传递元件在所述状态中彼此配合期间，在抬起大腿元件时机械蓄能器被加载并且在腿在楼梯的高一级的梯级上伸展时又被卸载。然而如果所述装置应在爬楼梯时不提供支持，则有意义的是，在所述运动中使这两个力传递元件脱离配合。

在多种情况中，由矫形外科技术装置提供的支持应该仅仅在抬腿或者从蹲着开始直立时而存在。为了保证这种情况而必须确保，这两个力传递元件仅仅在所述状态中彼此配合。这可以例如通过以下方式实现，存在骨盆元件，并且一旦骨盆元件或骨盆元件的构件与上身元件之间的角度超过预确定的极限角度，就使这两个力传递元件彼此配合。

优选地，所述装置因此具有骨盆元件，其中，上身元件布置为能够相对于骨盆元件运动。第一力传递元件和第二力传递元件在这种情况中配合和脱离配合，其方式是，上身元件相对于骨盆元件运动。如果骨盆元件和上身元件之间的角度小于预确定的极限角度，则这两个力传递元件彼此配合。如果角度接着超过预确定的极限角度，则又使力传递元件脱离配合。

在优选的设计方案中，第一无源促动器和第二无源促动器布置在相应的力导入杆上的相应的力导入点上。所述力导入杆优选地定位在骨盆元件或上身元件上。两个无源促动器在所述设计方案中优选地作用于大腿元件，亦即以其端部中的一个端部布置在大腿元件上并且以另一个端部布置在相应的力导入杆上。如果这两个力传递元件脱离配合，则力导入杆可以相对于骨盆元件自由地摆动。如果在所述状态中大腿元件相对于骨盆元件并且由此也相对于上身元件摆动，则力导入杆跟随所述摆动，从而无源促动器和优选地包含在其中的机械蓄能器不被加载能量。由此不产生力和支持。

然而如果这两个力传递元件彼此配合，则力导入杆抗扭转地定位在骨盆元件上并且不再能跟随大腿元件的摆动运动。力导入杆上的力导入点一方面与另一方面大腿元件上的作用点之间的间距因此在运动时增大，从而机械蓄能器被加载机械能量并且施加支持力。

优选地，两个力导入杆相对彼此的取向和/或位置和/或两个力导入点中至少之一、然而优选地两个力导入点能够被调节。通过两个力导入杆相对彼此的运动、例如摆动可以调设角度范围，在该角度范围内相应的无源促动器施加它的力。通过使力导入杆上的力导入点移动、例如朝向大腿元件相对于骨盆元件的摆动轴的方向移动或者远离所述摆动轴移动，可以调设要施加的力的强度。通过例如关于前述的摆动轴在周向方向上另外地调节力导入杆上的力导入点，也可以实现相应的无源促动器的预加载。

优选地，第一促动器的预加载和/或第二促动器的预加载能够被调设。

优选地，由第一促动器施加的力和/或由第二促动器施加的力与角度相关地特别是曲线形地、特别优选地正弦状地延伸。

优选地，由第一促动器施加的力和由第二促动器施加的力在不同的角度下具有最大值。

优选地，由相应的促动器在角度小于相应的预确定的角度范围内时为零或基本为零。角度在此越小，上身相对于大腿越强地弯曲。

优选地，第一无源促动器和第二无源促动器作用于相应的力导入杆。两个力导入杆在此优选地构造为能够调节长度，从而可以调设由相应的促动器施加的扭矩的大小或相应的力的强度。此外或取而代之，力导入杆相对彼此和/或相对于骨盆元件能调节地构造，从而可以调设预确定的第一角度范围的位置和/或预确定的第二角度范围的位置。在上身元件相对于大腿元件弯曲时，可例如为弹簧元件的相应的促动器被加载机械能量并且由此可以施加力。在此，相应的促动器的第一端部与促动器的第二端部之间的间距变大。

优选地，所述装置具有止挡，所述止挡可以例如布置在骨盆元件上，并且当相应的力导入杆到达特别是相对于大腿元件的确定的位置时，第一无源促动器和/或第二无源促动器挡靠所述止挡上。由此实现，虽然相应的促动器还始终张紧并且被加载机械能量，但是所述机械能量优选地直接作用于上身元件和大腿元件之间的旋转轴，只要止挡布置在所述旋转轴上。由此虽然施加力，但是不导致扭矩并且由此不再导致支持背部。

用于支持使用者的下背部的矫形外科技术装置具有至少一个机械蓄能器、骨盆元件、上身元件和大腿元件，其中，机械蓄能器能够被加载和卸载，其方式是，大腿元件相对于上身元件摆动。优选地，上身元件借助于两个夹板元件布置在骨盆元件上，其中，夹板元件分别以第一端部绕着至少一个第一摆动轴能摆动地布置在骨盆元件上并且以与第一端部相对的第二端部绕着至少一个第二摆动轴能摆动地布置在上身元件上。

骨盆元件优选地构造为骨盆带或腰带并且因此完全围绕骨盆或臀部的高度上的躯干。骨盆元件的一部分在两个夹板元件的两个第一端部之间延伸，所述第一端部布置在骨盆元件上，该部分设计为优选地在装置的使用中不能或者至少几乎不能被改变长度。在结构简单的并且由此优选的设计方案中，相应的夹板元件的的第一端部与第二端部之间的间距也设计为在装置的使用中不能或者至少几乎不能被改变长度。同样适用于夹板元件的两个第二端部之间的间距。以所述方式实现平行四边形，基于相应的部分的铰接的布置而设计为能运动的。在一个优选的设计方案中实现，使用者的上身的运动自由度和特别是使用者的脊柱的运动自由度不会或至少几乎不会受限制。

优选地，所述参量中至少之一设计为能够被调设。相应的参量可以由此与使用者的身高相匹配。所述参量在调设之后被调设到个别地期望的值并且然后这样固定、例如锁定，以使所述参量在装置的使用中不改变或至少几乎不改变。优选地，多个、特别优选地所有所述的参量以所述方式能够被调设和锁定。

特别优选地，上身元件这样布置在骨盆元件上，以使得能实现脊柱的侧屈曲和脊柱绕着处于矢状面中的旋转轴的旋转。在这种情况中，使用者的脊柱的运动自由度完全不受限制，从而矫形外科技术装置的使用者能借助其脊柱在无矫形外科技术装置的情况下实施的所有运动也能够借助矫形外科技术装置来实施。

处于矢状面中的旋转轴特别是理解为竖直的旋转轴，所述竖直的旋转轴在使用者直立时处于正中面中并且由此处于中心矢状面。所述竖直的旋转轴也可以称为脊柱的纵向轴线，其中，人的脊柱基于其几何构型不具有在数学意义中的纵向轴线。当然，平行于所述轴线移动的旋转轴也处于矢状面中。

如果使用者的脊柱的运动自由度不受矫形外科技术装置限制，则这特别是理解为，屈曲和伸展是可能的。所述运动也称为腹侧屈曲和背侧伸展或者后倾和下弯。屈曲是上身和由此脊柱和头前倾，而伸展是相反的运动。此外，在这种情况中上身和由此脊柱的另外的运动、例如侧屈曲和旋转也不由矫形外科技术装置限制。

优选地，脊柱的运动、特别是脊柱向一侧和/或向前和向后的倾斜和/或脊柱绕着其纵向轴线的旋转也不由矫形外科技术装置阻碍、限制或变得不可能。优选地，所有在此所述的运动既不在其最大运动偏转上也不在运动顺序上受矫形外科技术装置限制。

如果大腿元件相对于上身元件沿着第一方向摆动，则可例如为弹性元件、例如拉力弹簧的机械蓄能器被加载能量。所述第一方向相应于例如大腿元件的抬起，例如以便爬上楼梯级。优选地，然而所述装置在爬楼梯时在未激活状态中，从而在爬楼梯时未施加支持力。也通过上身的向前弯曲(屈曲)使上身元件相对于大腿元件相应地摆动。因此，第一方向的特征在于，大腿元件与上身元件之间的角度通过摆动而减小。

被加载给机械蓄能器的能量可以例如弹性能量或势能。在所述状态中，机械蓄能器优选地将力施加给大腿元件和/或上身元件，所述力沿着与第一方向相反的第二方向作用。如果大腿元件相对于上身元件沿着所述第二方向摆动，则机械蓄能器被卸载并且这样被输出的能量支持大腿元件相对于上身元件的运动。因此，所述第二方向例如是大腿元件的下降或腿的伸展或上身的直立(伸展)。在所有这些运动中，大腿元件相对于上身元件沿着第二方向摆动。

如果矫形外科技术装置的使用者想例如抬起重的物体，则该使用者为此屈膝并且抓住该物体。在此，两个大腿和由此相应的大腿元件也相对于上身并且由此相对于上身元件沿着第一方向摆动。大腿和上身的之间的角度减小。由此，机械蓄能器被加载势能。为了抬起物体，矫形外科技术装置的使用者现在必须伸展腿，其中，大腿相对于上身沿着相反的第二方向摆动。存储在机械蓄能器中的势能在此被输出并且以所述方式支持相应的运动。

优选地，第一摆动轴至少基本上在额状面上、优选地在共同的额状面上延伸。特别优选地，第一摆动轴延伸通过使用者的髋关节，从而夹板元件的第一端部布置在外侧、即外部。而夹板元件的第二端部定位在上身元件背侧、即后部。夹板元件优选地这样延伸，以使得第一端部相对于第二端部转动90°。在此，夹板元件优选地彼此镜像对称地构造和布置。

优选地，第二摆动轴至少基本在矢状面上延伸。在此，第二摆动轴特别优选地从背侧向腹侧、即从后向前延伸。以所述方式可能的是，也实现身体和脊柱向侧面倾斜，而不限制运动自由度。

在一个优选的设计方案中，夹板元件具有至少两个部分夹板，所述部分夹板绕着第三摆动轴能摆动地布置在彼此上。第三摆动轴在此优选地基本在矢状面上延伸。特别优选地，当矫形外科技术装置的使用者直立时，所述第三摆动轴在矫形外科技术装置的佩戴状态中基本上平行于第二摆动轴延伸。实现使部分夹板相对彼此运动的摆动铰链优选地与在相应的夹板元件的第二端部附近相比在相应的夹板元件的第一端部更近处地布置。特别优选地，所述铰链位于使用者的身体一侧，从而第三摆动轴的假想的延长部延伸经过使用者的身体。

优选地，夹板元件的第二端部在矫形外科技术装置的佩戴状态中布置在肩胛骨的区域中、特别优选地布置在使用者的肩胛骨的下角度的区域中。在所述区域中在脊柱向右或向左弯曲时发生从直线最强的偏离，从而在所述区域中使第二端部与上身元件连接的铰链最优地被定位。

在一个优选的设计方案中，使夹板元件的第二端部布置在上身元件上的铰链之间的间距能够被调设。铰链优选地能移位地布置在上身元件上。这例如通过以下方式实现，相应的铰链组件在滑移件上，所述滑移件能够沿着导向装置、例如长孔或滑槽移动，所述导向装置布置在上身元件中或上。

优选地，夹板元件的第二端部这样布置在上身元件上，以使得所述夹板元件和上身元件能够绕着两个不同的摆动轴摆动，其中一个摆动轴优选地沿着背侧-腹侧方向延伸并且另一个沿着内侧-外侧方向延伸。所述两个摆动轴中的第一摆动轴使得矫形外科技术装置的使用者、其上身能够向右和向左倾斜，而所述两个摆动轴中的第二摆动轴被需要用于使用者的上身向前或向后弯曲。

在优选的实施方式中，夹板元件的第二端部借助于球铰链组件在上身元件上。由此进一步增加运动自由度并且进一步提高矫形外科技术装置在使用者中的接受度。

上身元件在矫形外科技术装置的佩戴状态中优选地完全围绕使用者的上身延伸。所述上身元件在此优选地如此形状稳定地构造，以使得所述上身元件的直径沿着内侧-外侧方向在上身弯曲时不改或基本不改变。如果至少一个机械蓄能器应该被加载能量，则上身元件必须相对于大腿元件摆动。必要时还必须操作激活装置，这可以例如通过上身元件相对于骨盆元件运动实现。如果例如具有弹簧元件的蓄能器被加载，则必须为此施加力，该力可以通过上身弯曲而引起。上身则在所述的实施例中将拉力施加给上身元件。

优选地，上身元件具有胸部区段，所述胸部区段在矫形外科技术装置的佩戴状态中在使用者的胸部上贴靠在使用者的胸骨的不同侧上的至少两个彼此隔开间距的部位上。力通过所述部位从上身传递到上身元件。当上身元件仅仅在一个唯一的部位上或在多于两个部位上与使用者的胸部接触时，这当然也是可能的。

因此为了给蓄能器加载能量，拉力通过上身并且由此通过矫形外科技术装置的使用者施加给上身元件。如果蓄能器被卸载，则拉力通过上身元件施加给上身，通过该拉力例如在直立时支持使用者的下背部。拉力在此优选地通过夹板元件传递到上身元件并且从所述上身元件传递到上身。因为夹板元件布置在使用者的背侧、即背部上，所以拉力被传递到上身元件的背侧部分并且从那里被传递到上身元件的前侧部分。所述拉力通过所述前侧部分与上身接触的部位、优选地即使用者的胸骨右边和左边传递给上身。在此确保足够的形状稳定性，以使得当拉力被到施加上身元件的背侧部分时不导致压缩使用者的上身。如果形状稳定性过小，则所述拉力实际从前侧向背侧通过上身元件的侧向地被引导经过上身的部分如同在施加拉力的套索的情况中那样被传递到上身。在此，力的一部分传递成在内侧作用的力，该力会导致疼痛效果。

优选地，上身元件的环绕上身的部分不是完全形状稳定的，而是具有小的柔韧性和优选地弹性。由此确保，矫形外科技术装置和上身元件适用于具有不同胸围的不同的人并且可以构造为能在大小上被调设。在此，必要时足够用于使各个刚性的并且非柔性的元件以柔性的并且优选地弹性的方式彼此连接，也就是说，例如使用半壳或壳元件，所述半壳或壳元件形状稳定地并且刚性地环绕上身的部分。取而代之，上身元件也可以完全无刚性元件地构造。

在一个优选的设计方案中，矫形外科技术装置具有第一大腿元件和第二大腿元件以及第一机械蓄能器和第二机械蓄能器。在此，第一机械蓄能器能够被加载和卸载，其方式是，第一大腿元件相对于上身元件摆动。第二机械蓄能器能够被加载和卸载，其方式是，第二大腿元件相对于上身元件摆动。通过所述设计方案能彼此无关地实现大腿相对于上身元件的运动。通过机械蓄能器将力仅仅施加给相对于上身元件摆动的大腿。

有利地，每个大腿元件借助于铰链组件能绕着铰链轴摆动地布置在骨盆元件上。优选地，铰链组件在此这样定位，以使得铰链轴延伸通过使用者的髋关节。

优选地，大腿元件具有用于安置在大腿上的至少一个接触元件和至少一个压力传递元件，通过所述压力传递元件使接触元件与铰链组件连接。在一个优选的实施方式中，压力传递元件是杆或条并且特别优选地符合人体工程学地成型。优选地，接触元件分别通过最多一个压力传递元件与每个铰链组件连接。

有利地，每个所使用的夹板元件能绕着至少两个摆动轴摆动地布置在上身元件上，其中，至少两个摆动轴优选地彼此垂直。

特别优选地，至少一个夹板元件借助于球铰链布置在上身元件上。优选地，所有夹板元件分别借助于球铰链布置在上身元件上。

优选地，至少一个夹板元件、然而特别优选地每个夹板元件能绕着运动轴摆动地布置在相应的铰链组件上，所述铰链组件布置在骨盆元件上，其中，运动轴优选地垂直于相应的铰链组件的铰链轴。

不同的能运动的设计方案实现，使用者的上身和特别是脊柱的运动可以被跟踪，并且与上身元件相对于骨盆元件和/或相对于至少一个大腿元件的位置无关地，通过机械蓄能器在加载状态中施加的力可以起作用。

在一个特别优选的设计方案中，至少一个夹板元件能改变长度地构造。特别优选地，所有夹板元件能够改变长度。由此矫形外科技术装置可以用于不同身高的人。优选地，能改变长度的夹板元件能够以不同的长度设定被固定，从而虽然长度能够被调设，然而接着不能被改变。

有利地，机械蓄能器具有至少一个弹簧元件、蓄压器、气动和/或液压系统和/或液压蓄能器。呈弹性绳索、例如橡胶绳索形式的弹性元件也是能调节的。当然也可以考虑另外的元件、例如气压弹簧或压力弹簧，使用转向装置用于所述压力弹簧，以便从由压力弹簧提供的压力产生拉力。

机械蓄能器可以布置在装置的不同的位置上。有利地选择下述位置，在该位置上存在用于蓄能器所需的结构空间并且蓄能器自身不干扰使用者的腿的运动。因此所述蓄能器可以例如布置在大腿上。

用于安置到肩部上的肩部元件特别适用于将上身元件布置在使用者的上身上，肩部元件例如能够以背包带或背带的形式构造。这能实现矫形外科技术装置的特别小的构型。

大腿元件优选地具有大腿护套，所述大腿护套优选地布置在间隔元件上。所述间隔元件作为大腿元件部分的有利地与骨盆元件连接。例如构造为条或棒的压力传递元件的长度和必要时也构造为棒或条的间隔元件在此优选地这样选择，以使得覆盖佩戴者的大腿的可能的运动的整个角度范围。大腿护套优选地铰接地布置在间隔元件上，以实现尽可能大的佩戴舒适性。

在一个优选的设计方案中，无源促动器设置用于根据至少一个腿支撑元件相对于骨盆元件和/或上身元件的位置和/或取向施加力。

在一个优选的设计方案中，用于安置在使用者的大腿上的大腿护套布置在大腿元件、优选地每个大腿元件上。所述大腿护套优选地装有软垫地构造，以获得尽可能舒适的佩戴感觉。大腿护套优选地借助于球铰链布置。由此实现相对于装置的其余部分的尽可能广泛的运动自由度，所述运动自由度特别是在使用者运动时是有利的。借助于球铰链可以将大腿护套直接布置在大腿元件的夹板元件或间隔元件上。取而代之，所述大腿护套定位在保持夹上。

优选地，大腿护套能够相对于大腿元件绕着旋转轴摆动、优选地抵抗弹簧元件的力地摆动，其中，优选地旋转轴沿着内侧-外侧方向延伸。这特别容易地通过大腿护套定位在保持夹上来实现，所述保持夹能绕着旋转轴摆动地布置在大腿元件的一个另外的构件上。

矫形外科技术装置优选地具有铰链，所述铰链具有第一铰链元件以及相对于第一铰链元件能摆动的第二铰链元件，所述第一铰链元件具有带有第一形状配合元件的第一铰接臂，所述第二铰链元件具有第二铰接臂和带有第二形状配合元件的力作用杆和机械蓄能器，所述机械蓄能器布置在力作用杆和第二铰接臂之间，其中，机械蓄能器能够被加载和卸载，其方式是，当第一形状配合元件与第二形状配合元件配合时，第一铰接臂相对于第二铰接臂摆动。优选地，所述装置具有固定装置，通过所述固定装置确保，与第一形状配合元件和第二形状配合元件相对彼此的位置无关地能够使两个形状配合元件这样配合，以使得由被加载的机械蓄能器作用的力从第二形状配合元件传递到第一形状配合元件。由此确保，防止在形状配合元件彼此滑脱时不受控地输出能量。

优选地，形状配合元件是已述的力传递元件。第一铰链元件和第二铰链元件优选地配置给上身元件和大腿元件或者相反地配置。

形状配合元件具有凹进部和/或凸出部，所述凹进部和凸出部这样构造，以使得两个形状配合元件能够形状配合地彼此配合。优选地，所述形状配合元件涉及齿轮、特别优选地正齿轮。

原则上可以考虑不同的机理，固定装置借助所述机理来解决所提出的任务。优选地，固定装置设置用于在两个形状配合元件配合时或者在两个形状配合元件配合之后使形状配合元件相对彼此转动。如果形状配合元件在其应彼此配合的时间点应该这样相对彼此定位，以使得两个形状配合元件的凸出部和/或凹进部可以不是完全、而是仅仅在小的区域中彼此配合，则通过两个形状配合元件相对彼此转动可以改变所述相对位置并且由此确保完全地或者至少较大地配合。

优选地，第一形状配合元件和第二形状配合元件具有端侧的凸出部和/或凹进部。这例如在正齿轮中实现。正齿轮在此理解为下述齿轮，该齿轮的齿在轴向方向上突出。在传统的齿轮的情况中，齿布置在齿轮的外周缘上并且在径向方向上突出。齿轮具有旋转轴，所述齿轮能绕着旋转轴旋转地支承并且所述概念关于旋转轴轴向地并且径向地理解。而在正齿轮的情况中，齿位于齿轮的端面上并且由此在轴向方向上突出。如果两个所述正齿轮彼此配合，一个齿轮的所有齿优选地与另一个齿轮的齿配合，从而接触区域与在传统的齿轮的情况中相比明显更大，所述接触区域的齿布置在外周缘上。由此可以传递更大的力。

如果两个所述正齿轮配合，所述正齿轮的齿不是最优地相对彼此定位，则这可以因此被修改，其方式是，两个齿轮相对彼此转动。所需的转动在此优选地是小的、特别是小于5°、优选地小于3°、特别优选地小于2°。这也在形状配合元件中是这种情况，所述形状配合元件不是具有齿的齿轮，而是具有另外的凹进部和/或凸出部。

特别优选地，固定装置具有从所述形状配合元件中的一个形状配合元件轴向地突出的导向丝杠，所述导向丝杠具有端侧的凹进部和/或凸出部、特别是端齿部，所述端齿部设置用于分别与另一个形状配合元件相互作用。

有利地，导向丝杠能够在轴向方向上相对于形状配合元件移动，所述导向丝杠轴向地从形状配合元件突出，其中，导向丝杠这样构造，以使得在轴向地移动时使导向丝杠绕着其纵向轴线转动，从而将扭矩施加给形状配合元件，所述形状配合元件与导向丝杠的端侧的凸出部和/或凹进部相互作用。在所述设计方案中，当两个形状配合元件彼此不配合时，导向丝杠轴向地从所述两个形状配合元件中的一个形状配合元件的端面突出。如果两个形状配合元件现在应该配合，则所述两个形状配合元件中的一个形状配合元件、优选地即无导向丝杠突出的形状配合元件朝向相应另一个形状配合元件的方向运动。在此，首先导向丝杠的端侧的凸出部和/或凹进部、特别是端齿部与另一个形状配合元件的端侧的凹进部和/或凸出部接触。然而由此另一个形状配合元件朝向设置有导向丝杠的形状配合元件的运动不是被停止，而是导向丝杠在轴向方向上移动并且运动到形状配合元件中，所述导向丝杠布置在该形状配合元件上。

优选地，当导向丝杠在其齿轮中如此程度地移动，以使得构成唯一的连续的端面时，导向丝杠的端侧的凸出部和/或凹进部、特别是端齿部与该导向丝杠的形状配合元件的端侧的凹进部和/或凸出部、特别是端齿部构成连续的齿部。

如果朝向导向丝杠移动的另一个形状配合元件的凸出部和/或凹进部非最优地与所述导向丝杠的凸出部和/或凹进部配合，通过所述导向丝杠将扭矩施加给这个形状配合元件，从而该形状配合元件转动到最优位置中，以便与另一个形状配合元件的凹进部和/或凸出部配合。在此，当导向丝杠完全下降入其形状配合元件中时，则优选地达到所述最优的位置。以所述方式确保，当两个形状配合元件应该彼此配合时，与两个形状配合元件相对处于哪一个位置中无关地，两个形状配合元件的凸出部和/或凹进部相对彼此在最优位置中彼此配合。

取而代之或除此以外，第一形状配合元件和/或第二形状配合元件具有至少两个部分形状配合元件、例如至少两个部分齿轮，所述部分形状配合元件能够在轴向方向上彼此无关地运动。如果两个形状配合元件在所述设计方案中朝向彼此运动，以使这两个形状配合元件彼此配合，则一个形状配合元件的所述部分形状配合元件之一与另一个形状配合元件的凸出部和/或凹进部配合，在另一个部分形状配合元件做这个之前。部分形状配合元件优选地在周向方向上彼此错开地布置，从而每个单独的部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部、特别是齿彼此虽然等距地布置，但是在相邻的部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部、特别是齿之间存在角度偏移。以所述方式确保，当两个形状配合元件彼此配合时，不同的部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部不同程度地与相应另一个形状配合元件的凸出部和/或凹进部配合。

如果第一部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部因此最优地与另一个形状配合元件的凸出部和/或凹进部配合，则这足够用于传递要施加的力。然而如果这不是这种情况，因为第一部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部例如仅仅在尖端区域中与另一个形状配合元件的凹进部和/或凸出部配合，则另一个部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部更好地与另一个形状配合元件配合。如果如果第一部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部的尖端与另一个形状配合元件的凸出部和/或凹进部的尖端之间的接触不足够用于可靠地传递所产生的力，则这导致两个形状配合元件的“滑移”。然而这已经在微小程度的相对运动之后由另一个部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部拦住，所述另一个部分形状配合元件基于不同的部分形状配合元件的凸出部和/或凹进部之间的角度偏移更好地与另一个形状配合元件的凸出部和/或凹进部配合。

优选地，至少两个部分形状配合元件因此具有相同的凸出部和/或凹进部、特别是相同的齿部，然而所述凸出部和凹进部在周向方向上相对彼此偏移。优选地，所述偏移小于10°、优选地小于7°、特别优选地小于5°。相同的齿部在此意味着，所述齿部具有相同的深度、相同的齿面走向和相对彼此相同的角度偏移。

在一个优选的设计方案中，当第一形状配合元件与第二形状配合元件彼此不配合时，至少两个部分形状配合元件在轴向方向上彼此隔开间距。以所述方式确保，至少两个部分形状配合元件之一是与另一个形状配合元件接触的第一部分形状配合元件。

部分形状配合元件在此如蛋糕块那样成型。所述部分形状配合元件优选地具有两个直的边和圆弧形的边。所述部分形状配合元件优选地圆弧段。同样圆弧段的齿部优选地位于端面上。

优选地，第一铰链元件配置给上身元件，并且第二铰链元件配置给大腿元件。所述装置还具有

骨盆元件，其中，两个形状配合元件能够配合和脱离配合，其方式是，上身元件相对于骨盆元件运动。本发明的这个设计方案基于下述知识，当上身元件与佩戴者的大腿之间的角度小于预确定的角度、即这两个身体部分相对彼此摆动时，则不总是需要支持下背部，所述上身元件例如布置在佩戴者的上身的胸部区域或背部区域中。确切地说，只有当发生佩戴者的上身、即例如胸廓与佩戴者的骨盆之间的摆动时，才需要支持。通过所述装置的设计方案以所述方式实现，当出现佩戴者的上身与骨盆之间的所述摆动时，则始终施加支持力。相反地，如果上身相对于大腿摆动，而不发生上身相对于骨盆的运动，则不应该施加力。在这种情况中，两个齿轮彼此不配合。

优选地，至少两个磁体这样布置在骨盆元件或大腿元件上并且至少一个磁体这样布置在相应地另外的元件上，以使得当在上身元件相对于骨盆元件的运动中角度经过预确定的极限角度时，则这些磁体将力施加给彼此，所述力的方向相反。在这个设计方案中，移动装置因此具有所述的磁体。在元件上、即在上身元件上或在骨盆元件上布置至少两个磁体，所述至少两个磁体优选地在不同的取向上布置。这意味着，在所述磁体中的至少一个磁体中北极以及在至少另一个磁体中南极朝向矫形外科技术装置的相应另一个元件的方向定向。

如果上身元件与骨盆元件之间的角度大于预确定的极限角度，则两个形状配合元件彼此不配合。优选地，因此通过磁体施加力，该力保持使两个形状配合元件远离彼此。这可以通过以下方式实现，磁体将力施加给彼此。该力可以例如是排斥力。这通过以下方式实现，骨盆元件的磁体与大腿元件的磁体靠近彼此定位，从而所述磁体的相同的极、即相应的南极或相应的北极朝向彼此定向。如果现在骨盆元件相对于大腿元件运动，则也使布置在相应的元件上的磁体运动。因此导致运动的磁体相对彼此移动。在上身元件相对于骨盆元件的角度经过预确定的极限角度的时候，则优选地骨盆元件或大腿元件的第二磁体进入到相应的另一个元件的至少一个磁体的区域中。在此现在导致吸引力，因为两个磁体的不同的极朝向彼此定向。

优选地，所述形状配合元件之一、然而优选地两个形状配合元件的至少一些、然而特别优选地所有凸出部和/或凹进部具有侧凹齿部。这意味着，凹进部和/或凸出部的两个侧边优选地沿着相同的方向倾斜。由此可以单独地通过传递的力将扭矩施加给所述形状配合元件之一，该扭矩转换成下述力，该力具有轴向分量。由此使两个形状配合元件彼此靠近，从而增大啮合的强度、即两个形状配合元件彼此配合的强度。

优选地，形状配合元件彼此配合，其方式是，所述形状配合元件中的一个形状配合元件朝向另一个形状配合元件运动，所述另一个形状配合元件相对于布置在其上的构件沿着一个方向能旋转地支承。在此优选地涉及浮动的支承，所述支承实现例如小于15°、优选地小于10°、特别优选地小于5°的微小的转动，并且由此确保，可以实现两个形状配合元件相对彼此的最优的位置和取向。

附图说明

借助附图具体地阐述本发明的下述实施例。附图中：

图1和3示出根据本发明的第一实施例的装置的部分的侧视图和后视图，

图2和4示出图1和3的部分的放大图，

图5至7示出了在佩戴状态中的根据本发明的一个实施例的装置，

图8示出作为大腿元件和上身元件之间的角度的函数的不同的力曲线的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一实施例的装置的部分的侧视图。所述装置具有骨盆元件2、大腿元件4和机械蓄能器6。机械蓄能器6具有第一无源促动器8和第二无源促动器10，所述第一无源促动器和第二无源促动器能够通过两个力导入杆12抗扭转地与骨盆元件2连接。夹板元件14位于骨盆元件2上，所述夹板元件的第一端部16能绕着第一摆动轴18摆动地布置在骨盆元件2上。第一摆动轴18在示出的实施例中垂直于视图平面延伸。第二端部20能绕着第二摆动轴22摆动布置地在未示出的上身元件上。通过在示出的实施例中构造为夹紧装置的调节装置24可以调设夹板元件14的长度。为此在示出的实施例中，一旦调节装置24被松开，两个部段26就相对彼此移动。然后调节装置又被锁定并且夹板元件14以被改变的长度被使用。

图2示出了出自图1的放大的局部图。大腿元件4具有腿护套28，所述腿护套布置在间隔元件30上。铰链组件32能够使大腿元件4相对于骨盆元件2摆动。铰链组件32优选地能够处于被动位态和激活位态中。在被动位态中，力导入杆12能够相对于骨盆元件2的其余部分运动。如果在所述状态中大腿元件4相对于骨盆元件2摆动，则通过第一无源促动器8和第二无源促动器10将力施加给力导入杆12，该力确保使力导入杆12随着大腿元件4摆动。在铰链组件32的激活状态中，力导入杆12抗扭转地与骨盆元件2连接。因此，当大腿元件相对于骨盆元件2运动时，不能使力导入杆12随着大腿元件4摆动。因此，无源促动器8，10张紧。通过不同的力导入杆12和两个无源促动器8，10的不同的长度使促动器在不同的角度位态下具有不同的力。

图3以后视图示出了出自图1的所述装置。可看到带有第一无源促动器8和第二无源促动器10的大腿元件4、铰链组件32以及夹板元件14。夹板元件14具有两个部分夹板34，所述部分夹板通过铰链36与第三摆动轴38连接。

图4示出了出自图3的放大的局部图。腿护套28通过定位装置40在至少一个方向上能摆动地定位在间隔元件30上，从而可以选择腿护套28相对于使用者的大腿的最优位置。在示出的实施例中，铰链装置32处于被动位置中。可看到第一力传递元件42和第二力传递元件44，所述第一力传递元件和第二力传递元件在示出的位置中彼此不配合。因此，力导入杆12不抗扭转地与骨盆元件2连接。

图5至7示出在佩戴状态中的装置。图5示出使用者的侧视图。可看到大腿元件4、骨盆元件2和特别是夹板元件14。夹板元件在第二端部20处通过球铰链46布置在上身元件48上。

图6以后视图示出在佩戴状态中的所述装置。两个夹板元件14从其第二端部20出发由上身元件48延伸至骨盆元件2，第一端部16布置在所述骨盆元件上。可看到，第二端部20在背侧、即在背部上布置在上身元件48上，而第一端部16在外侧、即在侧面布置在骨盆元件2上。

图7示出具有向右倾斜的脊柱的情况。上身元件48容易地相对于上身移动，这通过两个带50实现，该带也可以称为肩带。同时，夹板元件14相对于骨盆元件2摆动并且由此能实现大的运动自由度。不仅上身元件48而且骨盆元件2能够在其长度上被调设并且由此能够用于不同的人，骨盆带52属于所述骨盆元件。

图8示出由第一促动器8和第二促动器10施加的力的不同的力曲线作为大腿元件4和上身元件48之间的角度的函数，所述力曲线也可以被解释为扭矩曲线。实线54不开始于坐标系的原点。因此，如果角度大于预确定的角度范围，所施加的力也在预确定的第一角度范围外不等于0。当人直立时，则角度例如是较大的。在示出的实施例中，第一无源促动器8因此被预加载并且施加力。该力随着增大的弯曲角度、即大腿元件4和上身元件48之间的较小的角度而增大，直到该力达到第一最大值。在继续弯曲、即继续减小该角度时，该力又减小，直至点P该力又增大。在这个范围中，预确定的第二角度范围开始，其方式是，第二无源促动器10施加其力。该力首先增大，直至实线54达到其全局最大值。在这个弯曲角度下，不仅第一无源促动器8而且第二无源促动器10施加力。该力在继续弯曲时如此程度地减小，直至最后不再施加力。

虚线曲线56示出类似的情况。与实线54不同地，两个力导入杆12的之间的角度变小。这例如通过以下方式实现，由第二无源促动器10作用的力导入杆12在图1和2中相对于由第一无源促动器8作用的第二力导入杆12逆时针地移动。可看到，点P向左移动。第二无源促动器10因此已经在更小的弯曲角度、即大腿元件4和上身元件48之间更大的角度下产生其力。

点-划线58示出一个另外的情况。与实线54相比，两个力导入杆12位置相对彼此不改变。确切地说，两个力导入杆12被延长，由此由第一无源促动器8和第二无源促动器10施加的力增大，因为杠杆臂延长。

点-点-划线60示出下述情况，其中，不仅第一无源促动器8而且第二无源促动器10在整个范围内施加其力。

点状线62相应于被平移的实线54。第一无源促动器8因此在无预加载的情况下被使用。

附图标记列表

2 骨盆元件

4 大腿元件

6 机械蓄能器

8 第一无源促动器

10 第二无源促动器

12 力导入杆

14 夹板元件

16 第一端部

18 第一摆动轴

20 第二端部

22 第二摆动轴

24 调节装置

26 部段

28 腿护套

30 间隔元件

32 铰链组件

34 部分夹板

36 铰链

38 第三摆动轴

40 定位装置

42 第一力传递元件

44 第二力传递元件

46 球铰链

48 上身元件

50 带

52 骨盆带

54 实线

56 虚线曲线

58 点-划线

60 点-点-划线

62 点状线。

Claims (14)

1.一种用于支持使用者的背部、特别是下背部的矫形外科技术装置，其中，所述装置具有：

-上身元件(48)，

-大腿元件(4)和

-第一无源促动器(8)，所述第一无源促动器设置用于，当所述大腿元件(4)与所述上身元件(48)之间围成的角度处于预确定的第一角度范围内时，将力施加给所述大腿元件(4)和/或所述上身元件(48)，

其特征在于，

所述装置具有至少一个第二无源促动器(10)，所述第二无源促动器设置用于，当所述角度处于预确定的与第一角度范围不同的第二角度范围内时，将力施加给大腿元件(4)和/或上身元件(48)。

2.根据权利要求1所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述第一角度范围与所述第二角度范围重叠。

3.根据权利要求1或2所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述第一无源促动器(8)和/或所述第二无源促动器(10)具有至少一个机械蓄能器(6)、特别是弹性元件、优选地至少一个弹簧元件、特别优选地至少一个拉力弹簧和/或阻尼器。

4.根据权利要求3所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述第一无源促动器(8)的弹性元件和所述第二无源促动器(10)的弹性元件具有不同的弹性、特别是不同的弹簧常数和/或不同的阻尼。

5.根据前述权利要求中任一项所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述第一无源促动器(8)和/或所述第二无源促动器(10)布置在所述大腿元件(4)和/或所述上身元件(48)上的至少一个作用点上，所述作用点能够被调节。

6.根据前述权利要求中任一项所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述第一无源促动器(8)和所述第二无源促动器(10)布置在所述大腿元件(4)和/或所述上身元件(48)上的不同的作用点上和/或具有不同的长度。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述上身元件(48)具有第一力传递元件(42)，并且所述大腿元件(4)具有第二力传递元件(44)，其中，第一机械蓄能器(6)和第二机械蓄能器(6)能够被加载和卸载，其方式是，当所述第一力传递元件(42)与所述第二力传递元件(44)配合时，所述大腿元件(4)相对于所述上身元件(48)摆动。

8.根据权利要求7所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述装置具有骨盆元件(2)，并且所述上身元件(48)布置为能够相对于所述骨盆元件(2)运动，其中，所述第一力传递元件(42)能够与所述第二力传递元件(44)配合和脱离配合，其方式是，所述上身元件(48)相对于所述骨盆元件(2)运动。

9.根据前述权利要求中任一项所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述第一无源促动器(8)和所述第二无源促动器(10)布置在相应的力导入杆(12)的相应的力导入点上。

10.根据权利要求9所述的矫形外科技术装置，其特征在于，两个力导入杆(12)相对彼此的取向和/或位置和/或两个力导入点中至少之一、优选地两个力导入点能够被调节。

11.根据前述权利要求中任一项所述的矫形外科技术装置，其特征在于，所述第一促动器(8)的预加载和/或所述第二促动器(10)的预加载能够被调设。

12.根据前述权利要求中任一项所述的矫形外科技术装置，其特征在于，由所述第一促动器(8)施加的力和/或由所述第二促动器(10)施加的力与角度相关地特别是曲线形地、特别优选地正弦状地延伸。

13.根据权利要求12所述的矫形外科技术装置，其特征在于，由所述第一促动器(8)施加的力和由所述第二促动器(10)施加的力在不同的角度下具有最大值。

14.根据前述权利要求中任一项所述的矫形外科技术装置，其特征在于，由相应的促动器(8，10)在角度小于相应的预确定的角度范围内时为零或基本为零。

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