CN115734772A - 模块化假体系统 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种可调节假体系统，该可调节假体系统包括多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节，该多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节构造成绕着使用者的肢体形成承窝，该承窝包括：模块化链节连接件的可构造网络；至少一个张紧元件，该至少一个张紧元件将多个模块化链节固定到使用者的肢体；以及至少一个张紧器，该至少一个张紧器附接到一个或多个张紧元件，构造成允许使用者在没有临床辅助的情况下进行张紧调节。

Description

模块化假体系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月12日提交的共同未决的美国临时申请第63/023,375号的优先权，其全部内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本公开涉及假体和假体系统。

背景技术

假体系统(或假体装置)将使用者的残肢连接到假肢。典型的假体系统可以包括包裹残肢的定制配合承窝、假肢或人造肢体、将其附接到身体的箍套和带，以及缓冲接触皮肤的区域的假体衬垫。假体系统、特别是承窝通常必须是定制的，以牢固地配合患者的残肢。承窝通常由临床修复师或其他在模制、对准和将承窝配合到个人肢体方面受过广泛培训的专家来配合。

当前的假体承窝需要复杂且劳动密集型的制造工艺。例如，在某些情况下，修复师对残肢进行多次测量，以制作该残肢的石膏模型。从那里加热热塑性片材并在石膏模具周围真空成形，以形成测试承窝。修复师与患者配合以确保测试承窝配合，进行所需的修改，然后创建永久的承窝。残肢与承窝之间的最佳承窝配合至关重要，因为它影响假体系统的功能和可用性。如果承窝太松，承窝可能会接触不充分，并在残肢与承窝或衬垫之间产生凹穴。凹穴会积聚汗水，这会损害皮肤并导致皮疹。如果承窝太紧，承窝会增加皮肤接触压力，从而导致溃疡。

当前的假体系统无法根据个人肢体尺寸的变化进行调节，因此患者可能需要额外咨询修复师来重塑、对准和配合新的承窝，从而产生大量费用。

发明内容

在一个独立的方面，可调节假体系统包括多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节，该多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节构造成绕着使用者的肢体形成承窝，该承窝包括：模块化链节连接件的可构造网络；至少一个张紧元件，该至少一个张紧元件将多个模块化链节固定到使用者的肢体；以及至少一个张紧器，该至少一个张紧器附接到一个或多个张紧元件，构造成允许使用者在没有临床辅助的情况下进行张紧调节。

在某些方面，该假体系统还包括机械联接元件，该机械联接元件通过附接到多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节而在使用者的关节远侧连结承窝和假体。

在某些方面，机械联接元件是由相互连接的模块化链节的构造形成的。

在某些方面，模块化链节包括位于使用者的肢体远侧的模块化链节侧上的张紧锚，该张紧锚构造成允许引导张紧元件穿过该张紧锚的中心，从而形成可调节的悬架。

在某些方面，模块化链节由丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚乳酸中的一种或多种形成。

在某些方面，模块化链节构造成允许功能模块坞站的连接，该功能模块坞站构造成保持一个或多个功能元件，该功能元件包括GPS跟踪装置、交互式显示器、个人蜂窝电话、马达、电池、数据存储和通信装置、图形用户界面、按钮、麦克风、扬声器和处理单元中的一个或多个。

在某些方面，次要模块化链节各自包括中心管、从该中心管的外部侧延伸并环绕该中心管的大约三分之一的次要实心扇形件、从该中心管的直径上相对的外部侧延伸的梁，以及从该次要实心扇形件端部的一条半径线穿过梁的横向端部到该次要实心扇形件端部的另一条半径线成弧形的弯曲构件。主要模块化链节各自包括中心管、从该中心管的外部侧延伸并环绕该中心管的大约三分之二的主要实心扇形件、从该中心管的直径上相对的外部侧延伸的梁，以及从该主要实心扇形件端部的一条半径线穿过梁的横向端部到该主要实心扇形件端部的另一条半径线成弧形的弯曲构件。

在某些方面，主要模块化链节和次要模块化链节都不包括梁，并且弯曲构件从实心扇形件端部的一条半径线延伸到实心扇形件端部的另一条半径线。

在某些方面，次要实心扇形件具有沿着该次实心扇形件行进的中空链接通道，并且构造成使得可以通过单独插入另一个模块化链节的弯曲构件或将另一个模块化链节的弯曲构件和梁插入其中来连接另一个模块化链节。该主要实心扇形件沿着该主要实心扇形件的任一侧具有两个中空链接通道，并且构造成使得通过单独插入另一个模块化链节的弯曲构件或将另一个模块化链节的弯曲构件和梁插入其中来连接到一个或两个中空链接通道中。

在某些方面，主要实心扇形件和次要实心扇形件的中空链接通道设有方向偏置的卡扣机构，该方向偏置的卡扣机构构造成允许在其中插入另一个模块化链节。

在某些方面，插入的方向和轴线与链节的方向和轴线正交。

在某些方面，假体系统的运动范围可以通过模块化链节的连接来构造，其中，将第一模块化链节的弯曲构件和梁都插入第二模块化链节的中空链接通道限制了运动范围，并且其中，仅将第一模块化链节的弯曲构件插入第二模块化链节的中空链节通道能够实现运动范围。

在某些方面，主要模块化链节和次要模块化链节在中空链接通道的任一侧上包括直径上相对的凹口，从而允许与该链节的轴线正交的进一步运动范围。

在某些方面，摩擦元件部分重叠中心管并完全重叠模块化链节的次要实心扇形件或主要实心扇形件，并且该摩擦元件构造成分配负载并减少承窝必须构造成保持在使用者肢体上的紧固程度。

在某些方面，该中心管构造成允许经由配合到管链节中的可插入构件将可更换的摩擦元件连接到该使用者的肢体。

在某些方面，该中心管构造成包含位于使用者肢体内侧的传感器系统，该传感器系统的多根导线行进穿过中心管并从中心管的远侧出来，并且该传感器系统与处理单元通信。

在某些方面，该中心管构造成包含刺激元件，该刺激元件由处理单元基于在传感器系统处接收的输入来控制。

在某些方面，一个或多个张紧元件包括系带系统。

在某些方面，张紧器包括可使用一只手操作的棘轮式拨盘张紧器。

在某些方面，该假体系统还包括外负载分担结构，该外负载分担结构重新分配负载以改善负载绕着使用者的肢体的扩散和转移。

在某些方面，该外负载分担结构构造成将承窝固定到肢体，使得张紧元件不是必需的。

在另一个独立的方面，该假体系统包括多个互连的链节，该多个互连的链节协配以形成接口，该接口构造成接合残肢，这些链节能够以多个构造彼此联接。

在某些方面，该假体系统还包括至少一个张紧元件，用于在链节中的至少一些上施加力，以将该多个链节固定到肢体。

在某些方面，该张紧元件包括联接到链节中的至少一些的细长构件。

在某些方面，该假体系统还包括联接到张紧元件的至少一个张紧器，该张紧器可操作以调节施加在链节上的力。

在某些方面，该张紧器是可操作以旋转的棘轮式拨盘。

在某些方面，该多个互连的链节中的每一个可操作以选择性地联接到该多个互连的链节中的至少两个其他链节。

在某些方面，该多个互连的链节包括多个第一链节和多个第二链节。

在某些方面，每个第一链节可操作以选择性地联接到第一链节中的另一个，并且可操作以选择性地联接到第二链节中的至少一个。

在又一独立的方面，用于假体系统的链节包括第一联接部分，该第一联接部分包括用于接合另一个链节的阴接口的阳接口；以及第二联接部分，该第二联接部分包括用于接合另一个链节的阳接口的阴接口。

在某些方面，该第一联接部分的阳接口包括轴，且该第二联接部分的阴接口包括接纳部。

在某些方面，该假体系统还包括中心部分，其中，第一联接部分沿着绕该中心部分的第一角度部分延伸，并且其中，第二联接部分沿着绕该中心部分的第二角度部分延伸。

在某些方面，该第一角度部分沿着该链节的周界边缘的三分之一延伸，并且其中，该第二角度部分沿着该链节的周界边缘的三分之二延伸。

在某些方面，该第一角度部分沿着该链节的周界边缘的三分之二延伸，并且其中，该第二角度部分沿着该链节的周界边缘的三分之一延伸。

在某些方面，第一联接部分包括两个阳接口，这些阳接口接合两个分开的链节的阴接口。

在某些方面，第二联接部分包括两个阴接口，这些阴接口接合两个分开的链节的阳接口。

在某些方面，该假体系统还包括中心部分和从该中心部分径向向外延伸的梁。

在某些方面，该假体系统还包括中心部分和穿过该中心部分的轴，该轴接合用于在该链节上施加力的张紧元件。

在某些方面，该轴可相对于中心部分旋转。

在某些方面，该假体系统还包括摩擦元件，该摩擦元件定位在中心部分的一侧附近，并且构造成定位在链节与肢体之间，该摩擦元件构造成抑制链节与肢体之间的相对运动。

在又一独立的方面，用于假体系统的链节包括：第一部分，该第一部分包括阳联接特征；第二部分，该第二部分包括阴连接特征；以及第三部分，该第三部分包括阳连接特征和阴连接特征中的一个。

在某些方面，该阳联接特征包括轴，且该阴联接特征包括接纳部。

在某些方面，该假体系统还包括定位在第一部分、第二部分与第三部分之间的中心部分，其中，该第一部分沿着第一周界部分延伸，并且其中，该第二部分沿着第二周界部分延伸，并且该第三部分沿着第三周界部分延伸。

在某些方面，该第一周界部分沿着链节的周界边缘的三分之一延伸，并且其中，该第二周界部分沿着链节的周界边缘的三分之二延伸。

在某些方面，该第一周界部分沿着链节的周界边缘的三分之二延伸，并且其中，该第二周界部分沿着链节的周界边缘的三分之一延伸。

在某些方面，该第三部分包括阳联接特征。

在某些方面，该第三部分包括阴联接特征。

在某些方面，该假体系统还包括中心部分和从该中心部分径向向外延伸的梁，该梁将第一部分与第二部分和第三部分中的其中一个分开。

在某些方面，该假体系统还包括中心部分和穿过该中心部分的轴，该轴接合用于在该链节上施加力的张紧元件。

在某些方面，该轴可相对于中心部分旋转。

在某些方面，该假体系统还包括摩擦元件，该摩擦元件定位在中心部分的一侧附近，并且构造成定位在链节与肢体之间，该摩擦元件构造成抑制链节与肢体之间的相对运动。

附图说明

通过考虑详细描述和附图，本公开的特征和方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中：

图1是形成承窝的互连的链节的假体系统的立体图。

图2是绕着残肢形成承窝的图1的互连的链节的假体系统的立体图。

图3是包括定位在残肢上的互连的链节的机械联接元件的立体图。

图4是图1的假体系统的立体图，该假体系统还包括功能模块坞站和张紧器，并且图3的机械联接元件连接到形成承窝的链节。

图5是图4的假体系统的立体图，该假体系统还包括系带系统的一个或多个张紧元件，该系带系统的一个或多个张紧元件接合链节上的张紧锚与张紧器。

图6示出了根据一个示例的主要链节的立体图、平面图、正视图和剖视图。

图7示出了根据一个示例的次要链节的立体图、平面图、正视图和剖视图。

图8示出了图7的次要链节以及张紧锚的立体图。

图9示出了图6的主要链节以及张紧锚的立体图。

图10示出了图8的次要链节和张紧锚的侧视图。

图11示出了包括摩擦元件和传感器的次要链节的分解图。

图12示出了包括摩擦元件和传感器的主要链节的分解图。

图13示出了根据一个示例的互连的链节的系统的立体图。

图14示出了根据一个示例的功能模块化装置的立体图、平面图和正视图，该功能模块化装置具有弯曲构件和中空链接通道。

图15示出了在第一示例性构造中联接在一起的两个链节的立体图、平面图和正视图，其中，一个链节的梁和弯曲构件接合另一个链节的中空链接通道。

图16示出了在第二示例性构造中联接在一起的两个链节的立体图、平面图和正视图，其中只有一个链节的弯曲构件接合另一个链节的中空链接通道。

图17是根据另一示例的一体式机械联接元件的立体图，该一体式机械联接元件包括用于连接到在一侧上的假体和在另一侧上的多个链节的接口。

图18是联接到图17的机械联接元件的图2的假体系统的立体图。

图19是围绕着包括链节的假体系统的负载分担结构的立体图。

图20示出了在示例性构造中与两个其他链节联接的主要链节的立体图，其中，一个链节的梁和弯曲构件接合主要链节的中空链接通道，并且只有另一个链节的弯曲构件接合主要链节的另一个中空链接通道。

图21示出了图16的两个链节的立体图、平面图和正视图，示出了一个链节相对于另一个链节的运动范围，并示出了凹口的不对称性质。

图22示出了根据一个示例的链节的立体图、平面图和正视图，该链节没有梁。

图23示出了还包括传感器系统和处理单元的假体系统的立体图。

具体实施方式

在对本公开的任何实施例进行详细说明之前，应当理解的是，本公开并不局限于将其应用至以下说明书所述或附图所示的结构细节和部件布置。本公开能够具有其他实施例并能够以各种方式实践或实施。而且，应当理解，本文所用的措辞和术语是为描述的目的，而不应视为限制。在本文中使用“包括”、“包含”及其变型意味着包含了下文所列的物件及其等效物以及附加的物件。除非另有规定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变型都被广义地使用，并且包括直接和间接的安装、连接、支承以及联接。

本公开涉及模块化和/或可调节假体系统100。图1示出了包括互连的链节的假体系统100的示例。这些链节可以以期望的构造互连，以形成接合(例如，环绕)使用者的肢体200的承窝。在所示示例中，如图3所示，假体系统100的一部分包括用于接合假体(例如，假肢)的机械联接元件50。在某些实施例中(参见图17和图18)，机械联接元件50包括一体式端部构件55(例如，板)，该一体式端部构件包括用于附接到在端部构件55的一侧上的假体(未示出)和联接到另一侧的模块化链节的连接接口60。此外，在图5中最佳示出的所示示例中，假体系统100还包括一个或多个张紧元件510，该一个或多个张紧元件可以将多个链节固定到肢体200。一个或多个张紧器520附接到这些张紧元件510，并且可操作以允许调节由假体系统施加在肢体200上的力(例如，在没有临床辅助的情况下紧固承窝)。在所示实施例中，张紧元件510是细长元件(例如，电缆或电线)。

链节的模块化系统

如图6-12所示，可以以多种方式构造链节以创建可调节的定制承窝。在一个示例中，假体系统100包括多种类型的链节；例如，第一链节或次要链节300和第二链节或主要链节400。

如图7最佳所示，次要链节300包括中心部分310，并且该中心部分310沿着中心轴线320延伸。第一联接部分(例如，阳部分，或轴或弯曲构件330)绕着中心部分310延伸穿过第一角度范围，并且第二联接部分(例如，阴部分，或接纳部，或盘状件部分，或实心扇形件340)绕着中心部分310延伸穿过第二角度范围。在所示实施例中，弯曲构件330与中心部分310径向间隔开，并且绕着中心轴线320沿着角度范围的大约三分之一(例如，120度)延伸，且实心扇形件340绕着中心轴线320沿着角度范围的大约三分之二(例如，240度)延伸。梁350从中心部分310的外部侧径向向外延伸，该中心部分的外部侧与实心扇形件340的角度中心在直径上相对，且弯曲构件330从次要实心扇形件340的一个端部弧形地延伸，穿过梁的横向端部，到达次要实心扇形件340的另一端部。

如图6最佳所示，主要链节400包括中心部分410，并且该中心部分410沿着中心轴线420延伸。第一联接部分(例如，阴部分、或接纳部、或盘状件部分、或实心扇形件430)绕着中心部分410延伸穿过第一角度范围，并且第二联接部分(例如，阳部分、或轴、弯曲构件440)绕着中心部分410延伸穿过第二角度范围。在所示实施例中，实心扇形件440绕着中心轴线420沿着角度范围的大约三分之二(例如，240度)延伸，并且弯曲构件430与中心部分410径向间隔开，并绕着中心轴线420沿着角度范围的大约三分之一(例如，120度)延伸。梁450从中心部分410的外部侧径向向外延伸，该中心部分的外部侧与实心扇形件440的角度中心在直径上相对。弯曲构件430从主要实心扇形件440的一个端部弧形地延伸，穿过梁的横向端部，到达主要实心扇形件440的另一端部。

在某些实施例中，每个链节包括三个周界区域。这些区域中的一个包括阳联接特征(例如，弯曲构件430)，并且这些区域中的另一个包括阴联接特征(例如，通道460)。一些链节可以包括具有第二阳联接特征的第三区域，而其他链节可以包括第二阴联接特征。

图6包括主要链节400的剖视图，且图7包括次要链节300的剖视图。在所示实施例中，链节300、400各自绕着平面(例如，链节400的截面“A”和链节300的截面“C”)对称。这些链节不限于对称形状，且不限于圆形形状。例如，链节可以包括具有平直构件而不是以三角形构造的弯曲构件330、430的部分。使用者可以选择最适合的链节来实现期望的承窝构造。此外，在某些实施例中(见图22)，系统可以包括链节2100、2200，这些链节包括不同数量的梁和弯曲构件，以允许互连的链节的数量的变化。

在一些示例中，次要链节300包括至少部分地沿着实心扇形件340延伸的阴联接特征(例如，通道360)。如图15、16和20所示，通道360可以构造成使得可以通过单独插入另一个链节的弯曲构件330、430或者插入另一个链节300的弯曲构件330、430和相关联的梁350来连接另一个链节。在一些示例中，主要链节400可以包括至少部分地沿着实心扇形件440延伸的两个中空链接通道460。这允许两个链节(次要链节300、另一个主要链节400或其某种组合)联接到主要链节400。链节的其他实施例可以结合不同数量的通道，从而允许互连的链节的数量的变化。在所示实施例中，每个通道360、460包括径向槽365、465(图8A、图9A)，用于接收另一个链节的梁350、450。此外，每个通道可以包含方向偏置的卡扣机构，以便一旦插入阳联接部分就联接链节。在所示实施例中，插入370、470的方向和轴线可以与链接件2110的方向和轴线正交。这允许最大负载大于联接链节所需的力，因为插入的方向不同于链接件的方向。例如，在链节水平地插入但垂直地连接的实施例中，最大负载更高。下面将更详细地讨论模块化链节的运动范围。

所公开的可调节假体系统100提供了成本有效且易于使用的调节承窝的尺寸和形状以对应于肢体200的变化的装置。链节可以以各种构造组装以配合肢体，减少与重塑、再制造、重新对准和/或重新配合承窝(如果肢体的尺寸改变)相关联的努力。相反，单独的链节容易集成和分开，允许无缝改变承窝的长度、比例或形状，以适应肢体的变化。在一些情况下，假体系统可以是可调节的，而不需要修复师或专家的咨询，并且调节过程劳动强度较小。

此外，这些链节的设计具有成本效益。链节110是可以大规模制造以组装假体系统的离散单元或模块。在某些实施例中，链节110可以由丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚乳酸以及本领域技术人员已知或使用的其他材料中的一种或多种构建。链节的一实施例可以由允许大规模生产的注塑模具构成。链节的一实施例的直径测量为23mm，但是实施例的直径尺寸范围可以为5mm到40mm。因此，链节可以具有较低的单位成本，因为它们需要很少的材料来制造。此外，每个单独的链节在设计上可能是不对称的，为组装的承窝产生各向异性的行为，允许它服务于多种不同的功能。例如，链节还控制承窝的刚性和运动范围。下面将对此进行更详细的描述。总之，链节可以大规模生产，以非常低的成本出售，并在很少或没有专家协助的情况下组装。

现在参考图3，机械连接元件50的一实施例包括互连的链节110。在其他实施例中，例如在图17和图18中，机械联接元件可以包括一体式元件55。机械联接元件55的一侧将使用与单独的链节相同的链接机构连接到包括承窝的链节110的系统。例如，一体式元件55可以单独包括弯曲构件，或者弯曲构件和梁(如上面关于链节300、400所述的)可以插入到形成承窝的多个链节的通道中。机械联接元件的另一侧包括接口60，用于使用本领域普通技术人员已知的联接机构连接到假体。

控制假体系统的配合的元件

在某些实施例中，比如图5所示的实施例，假体系统100包括张紧元件510，以将链节110的系统100固定到肢体200。张紧元件510一起可以包括环绕着由链节110的系统100形成的承窝的系带系统。这些链节中的至少一些支承张紧锚1010。在所示实施例中，张紧锚1010从链节110的内侧穿过至肢体200的远侧。如图8-12中最佳所示，在所示实施例中，每个张紧锚1010包括定位在延伸穿过链节300、400的中心部分310、410的孔中的轴。张紧锚1010的轴可以包括联接特征(例如，开口1020)，张紧元件510穿过该联接特征以创建可调节的悬架。反过来，这允许张紧元件随着其长度的变化而滑动，从而在肢体200上产生更大或更小的环向应力和周向压力。

再次参考图5，张紧元件附接到张紧器520，该张紧器构造成允许调节张紧。在一实施例中，张紧器520可以构造为棘轮式拨盘，该棘轮式拨盘可操作以旋转来增加或减少张紧元件510中的张紧。张紧系统允许在没有临床辅助的情况下调节承窝的配合，并且可以用一只手调节，从而减少对另一个体的辅助的需要。在某些实施例中，张紧元件510可以由不锈钢张紧电缆、其他金属线、线绳、尼龙或柔性塑料中的一种或多种构成。

在某些实施例中，如图11和12所示，摩擦元件380、480可以联接到链节300、400中的至少一些。在所示实施例中，摩擦元件380、480与中心部分310、410的端部部分地重叠，并且与相关联的链节的实心扇形件340、440的一侧完全地重叠。在另一实施例中，中心管构造成允许经由配合到中心管中的可插入构件连接位于肢体内侧的可更换摩擦元件。摩擦元件可以包括硅、聚氨酯、橡胶或本领域技术人员已知或使用的任何材料中的一种或多种。摩擦元件可以构造成分配负载并减少承窝必须构造到肢体200的紧固程度。摩擦元件在相关联的链节与摩擦元件下方的层之间提供摩擦。在某些实施例中，该层可以是使用者的皮肤。在其他情况下，假体系统包括在肢体与链节之间的套筒或保形内涂层，以减小接触压力。因此，材料可以是软的并且具有高摩擦系数。内涂层可以由泡沫、橡胶、硅树脂、聚氨酯和降低接触压力的其他材料中的一种或多种构成。摩擦元件和内涂层允许承窝保持在使用者肢体周围的适当位置，并提供衬垫的形式来减少承窝对使用者皮肤的压力。

图19示出了包括外负载分担结构1910的实施例，该外负载分担结构在承窝上重新分配负载以增加假体系统100的承载能力。结构1910增加了承窝的刚性并降低了屈曲的可能性。在某些实施例中，外负载分担结构1910还可以构造成将承窝固定到肢体，使得不需要张紧元件。此外，在某些实施例中，外负载分担结构1910还可以用作假体100上方的覆盖物，使用者可以定制和更换该覆盖物。

当前的假体系统必须由修复师仔细模制，以舒适地配合使用者的肢体，并且为了舒适性需要使用衬垫。所公开的系统提供了实现这种舒适性的更通用和精细的方法。假体系统可以单独与摩擦元件一起使用，或与套筒一起使用。此外，使用者可以使用张紧系统来调节跨越承窝的张紧。张紧系统允许承窝适应肢体尺寸的体积波动，而不需要添加或移除衬垫。最后，外负载分担结构也可以减小接触压力。

控制假肢系统的运动范围的元件

链节110的可构造和非对称性质允许对假体系统的运动范围进行更精确的控制。当链节的系统以特定的工程构造组装时，会导致超材料的形成，由此材料作为一个整体的行为与每个部件本身的行为非常不同。例如，经由具有弯曲构件330和梁350的方向偏置的卡扣机构将第一链节的弯曲构件330插入第二链节的通道460中，将互连的链节的运动范围限制为零自由度。如果链节通过仅将弯曲构件330连接到实心扇形件420而联接，则互连的链节保持一个自由度，即偏摆。在三维平面中，这指的是绕Y轴的运动。因此，模块化链接件中的梁350的数量可以控制构造的承窝内的运动范围。

现在参考图15和图16，在某些实施例中，链节300、400中的至少一些还包括位于通道360、460的直径上相对的端部处的凹口1520。凹口1520允许额外的运动范围。当具有凹口的链节仅经由弯曲构件330、430链接时，互连的链节具有第二自由度，即节距2110，如图21所示。在三维平面上，这指的是绕X轴的运动。然而，凹口1520的非对称性质可以将连接的链节300限制为向上俯仰或向下俯仰的运动。凹口的实施例可以在尺寸和位置上变化，以允许不同的运动范围。总体而言，这些特征可以允许使用者或修复师基于使用者的需求来构造假体系统。例如，一些使用者可能更喜欢承窝中的额外运动范围，而另一些使用者则更喜欢更刚性的结构。如果使用者的偏好改变，他们可以容易地重新构造假体系统。这种对运动范围的控制允许部分地或整体地形成承窝的不同全局机械性能。模块化链接件的一些构造将产生紧密的曲率半径和低刚度，而其他构造将产生平直的和刚性的截面。假体系统允许由具有非常低的独特零件数量的单一材料构成宽范围的承窝机械特性(在单个承窝的使用者限定区域内可变)。

功能元件

假体系统100可以构造成连接到功能元件2320。功能元件可以包括GPS跟踪设备、交互式显示器、个人蜂窝电话、马达、电池、数据存储和通信设备、图形用户界面、按钮、麦克风、扬声器、处理单元以及本领域技术人员已知或使用的其他元件中的一个或多个。在某些实施例中，假体系统通过功能模块坞站1410附接到功能元件，如图14所示。在其他情况下，功能元件可以在不使用坞站的情况下附接。功能模块坞站的实施例包括沿着坞站1410的外部边缘的弯曲构件1430和通道1460。这允许功能模块使用上述相同的方向卡扣机构连接到链节。功能元件与假体系统100的集成为使用者提供了更多的功能，并且可以允许临床医生更密切地监测患者。

在某些实施例中，每个链节的中心部分310、410可以构造成支承传感器。例如，如图11和12中所示，传感器1170、1270可以联接到延伸穿过中心部分310、410的轴，并且定位在肢体内侧。图23示出了构造有传感器系统的所公开的假体系统的实施例。传感器系统的电线2310行进穿过中心管并从中心管的远侧出来。传感器系统与处理单元2320通信以收集使用者数据。例如，数据可以包括使用者的心率、温度、血压以及假体角度和力矩。所公开的传感器系统改进了当前可用的系统，因为它可以低成本地大规模生产，几乎不需要定制，并且显著减少了修复师实施这种系统所需的努力和技能。此外，承窝组件的模块化和重复性质提供了一种系统，通过该系统，传感器和刺激元件可以沿着使用者的肢体选择性地且精确地定位和重新定位，而不需要在制造期间将这些元件嵌入承窝中。这允许所公开的假体系统随时间而修改，而不需要制造新的承窝。在某些实施例中，处理单元是用于数据存储的系统。在其他情况下，处理单元允许数据分析并将结果传送给临床提供者和/或使用者。此外，传感器系统的实施例结合了人工智能来分析和学习由传感器系统收集的数据。

假肢需要熟练的操作，患者必须通过广泛的物理治疗逐渐学习。患者面临的一个问题是无法在假体中感受到感觉。另一个问题是，患者会经历幻肢综合征，患者感觉好像被截肢的肢体仍然在那里。因此，执行即使是琐碎的任务也需要主动学习，即通过训练方案明确地练习该技能或任务。假体具体化是指使用者操作假体的能力，就好像它属于身体一样。研究表明，当使用者进行感官学习时，更有可能发生假体具体化。在本文中的感官学习是指在患者的残肢上应用感官反馈。已发现感官反馈提高了使用者使用假体的意愿，并导致更积极的使用。

一些假体系统结合了生物反馈，允许使用者通过假体系统进行“感觉”。具体而言，植入使用者残肢上的传感器可以用于提供生理上适当的感官信息，以刺激患者的正中神经和尺神经，使他们能够在没有视觉或听觉线索的情况下调节假体。通常，这些假体系统将传感器集成在承窝壁上，将传感器插入承窝内侧，或者将传感器嵌入承窝壁中。将传感器插入承窝内侧需要薄而耐用的技术，这限制了传感器的选择。因此，这些系统往往比较欠缺精确性和灵敏度。将传感器系统集成到承窝壁上并将传感器嵌入承窝壁中需要熟练的修复师进行大量的工作，既昂贵又耗时。最后，具有传感器系统的假体衬垫必须根据用户的要求定制，以避免不适，这需要劳动密集型且昂贵的工艺。

一些假体系统利用微处理器来解释和分析来自角度和力矩传感器的信号。微处理器使用这些信号来确定患者参与的运动类型，并通过改变阻力来相应地调节假体中的关节，以调节假体的延伸和压缩。

在某些实施例中，一个或多个链节可以支承刺激元件(例如，以类似于传感器1170、1270的方式)，该刺激元件由处理单元基于在传感器系统处接收到的输入来控制。个人通常很难学习如何使用假肢，因为他们无法体验假肢的感觉。有些人甚至会经历幻肢综合征，他们在不同于假肢的感知位置“感觉”到他们缺失的肢体。因此，使用者需要大量时间来学习如何操作假体。刺激元件通过基于来自传感器系统的输入刺激使用者的残肢来解决这些问题。这允许一种更自然的感官学习方法，使使用者能够更紧密地接触假体，并更有效地掌握它们的使用。此外，临床专家可以利用刺激元件来辅助患者的物理治疗。

尽管已经参考某些实施例详细地描述了各方面，但相关领域的技术人员将认识到，在本公开的一个或多个独立方面的精神和范围内存在其他变型、修改、构造和布置。对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，本公开可以用于各种系统和应用中。

Claims (51)

1.一种可调节假体系统，包括：

多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节，所述多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节构造成绕着使用者的肢体形成承窝，所述承窝包括模块化链节连接件的可构造网络；

至少一个张紧元件，所述至少一个张紧元件将所述多个模块化链节固定到所述使用者的肢体；以及

至少一个张紧器，所述至少一个张紧器附接到一个或多个张紧元件，构造成允许所述使用者在没有临床辅助的情况下进行张紧调节。

2.根据权利要求1所述的可调节假体系统，其特征在于，还包括机械联接元件，其通过附接到所述多个互连的主要模块化链节和次要模块化链节而在使用者的关节远侧连结所述承窝和假体。

3.根据权利要求2所述的可调节假体系统，其特征在于，所述机械联接元件由互连的模块化链节的构造形成。

4.根据权利要求1所述的可调节假体系统，其特征在于，所述模块化链节包括位于所述使用者的肢体远侧的所述模块化链节侧上的张紧锚，所述张紧锚构造成允许引导张紧元件穿过所述张紧锚的中心，从而形成可调节的悬架。

5.根据权利要求1所述的可调节假体系统，其特征在于，所述模块化链节由丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和聚乳酸中的一种或多种形成。

6.根据权利要求1所述的可调节假体系统，其特征在于，所述模块化链节构造成允许功能模块坞站的连接，所述功能模块坞站构造成保持一个或多个功能元件，所述功能元件包括GPS跟踪装置、交互式显示器、个人蜂窝电话、马达、电池、数据存储和通信装置、图形用户界面、按钮、麦克风、扬声器和处理单元中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的可调节假体系统，其特征在于，

所述次要模块化链节各自包括中心管、从所述中心管的外部侧延伸并环绕所述中心管的大约三分之一的次要实心扇形件、从所述中心管的直径上相对的外部侧延伸的梁、以及从所述次要实心扇形件的端部的一条半径线穿过所述梁的横向端部到所述次要实心扇形件的端部的另一条半径线成弧形的弯曲构件；

其中，所述主要模块化链节各自包括中心管、从所述中心管的外部侧延伸并环绕所述中心管的大约三分之二的主要实心扇形件、从所述中心管的直径上相对的外部侧延伸的梁、以及从所述主要实心扇形件的端部的一条半径线穿过所述梁的横向端部到所述主要实心扇形件的端部的另一条半径线成弧形的弯曲构件。

8.根据权利要求7所述的可调节假体系统，其特征在于，

所述主要模块化链节和次要模块化链节都不包括梁；

其中，所述弯曲构件从所述实心扇形件的端部的一条半径线延伸到所述实心扇形件的端部的另一条半径线。

9.根据权利要求7所述的可调节假体系统，其特征在于，

所述次要实心扇形件具有沿着所述次要实心扇形件行进的中空链接通道，并且构造成使得能够通过单独插入另一个模块化链节的所述弯曲构件或将另一个模块化链节的所述弯曲构件和所述梁插入其中来连接另一个模块化链节；

其中，所述主要实心扇形件沿着所述主要实心扇形件的任一侧具有两个中空链接通道，并且构造成使得通过单独插入另一个模块化链节的所述弯曲构件或将另一个模块化链节的所述弯曲构件和所述梁插入其中来连接到一个或两个中空链接通道中。

10.根据权利要求7所述的可调节假体系统，其特征在于，

所述主要实心扇形件和次要实心扇形件的中空链接通道设有方向偏置的卡扣机构，所述方向偏置的卡扣机构构造成允许在其中插入另一个模块化链节。

11.根据权利要求10所述的可调节假体系统，其特征在于，插入的方向和轴线与所述链节的方向和轴线正交。

12.根据权利要求10所述的可调节假体系统，其特征在于，所述假体系统的运动范围能够通过模块化链节的连接来构造；

其中，将第一模块化链节的所述弯曲构件和所述梁插入到第二模块化链节的所述中空链接通道中限制了运动范围；

其中，仅将第一模块化链节的所述弯曲构件插入第二模块化链节的所述中空链接通道中能够实现运动范围。

13.根据权利要求10所述的可调节假体系统，其特征在于，所述主要模块化链节和次要模块化链节在所述中空链接通道的任一侧上包括直径上相对的凹口，从而允许与所述链节的轴线正交的进一步运动范围。

14.根据权利要求7所述的可调节假体系统，其特征在于，摩擦元件部分地重叠所述中心管并且完全重叠所述模块化链节的所述次要实心扇形件或主要实心扇形件；

其中，所述摩擦元件构造成分配负载，并减少所述承窝必须构造成保持在使用者的肢体上的紧固程度。

15.根据权利要求14所述的可调节假体系统，其特征在于，所述中心管构造成允许经由配合到管链节中的可插入构件将可更换的摩擦元件连接到所述使用者的肢体。

16.根据权利要求7所述的可调节假体系统，其特征在于，所述中心管构造成包含位于所述使用者的肢体内侧的传感器系统，所述传感器系统的多根电线行进穿过所述中心管并从所述中心管的远侧出来；

其中，所述传感器系统与处理单元通信。

17.根据权利要求16所述的可调节假体系统，其特征在于，所述中心管构造成包含刺激元件，所述刺激元件由处理单元基于在所述传感器系统处接收的输入来控制。

18.根据权利要求1所述的可调节假体系统，前期特征在于，所述一个或多个张紧元件包括系带系统。

19.根据权利要求1所述的可调节假体系统，其特征在于，所述张紧器包括能使用一只手操作的棘轮式拨盘张紧器。

20.根据权利要求1所述的可调节假体系统，其特征在于，还包括外负载分担结构，所述外负载分担结构重新分配负载以改善负载绕着所述使用者的肢体的扩散和转移。

21.根据权利要求20所述的可调节假体系统，其特征在于，所述外负载分担结构构造成将所述承窝固定到所述肢体，使得所述张紧元件不是必需的。

22.一种假体系统，包括：

多个互连的链节，所述多个互连的链节协配以形成构造为接合残肢的接口，所述链节能够以多个构造彼此联接。

23.根据权利要求22所述的假体系统，其特征在于，还包括至少一个张紧元件，用于在所述链节中的至少一些上施加力，以将所述多个链节固定到肢体。

24.根据权利要求22所述的假体系统，其特征在于，张紧元件包括联接到所述链节中的至少一些的细长构件。

25.根据权利要求22所述的假体系统，其特征在于，还包括联接到张紧元件的至少一个张紧器，所述张紧器能操作以调节施加在所述链节上的力。

26.根据权利要求22所述的假体系统，其特征在于，张紧器是能操作以旋转的棘轮式拨盘。

27.根据权利要求22所述的假体系统，其特征在于，所述多个互连的链节中的每一个能操作以选择性地联接到所述多个互连的链节中的至少两个其他链节。

28.根据权利要求22所述的假体系统，其特征在于，所述多个互连的链节包括多个第一链节和多个第二链节。

29.根据权利要求27所述的假体系统，其特征在于，每个第一链节能操作以选择性地联接到所述第一链节中的另一个，并且能操作以选择性地联接到第二链节中的至少一个。

30.一种用于假体系统的链节，所述链节包括：

第一联接部分，所述第一联接部分包括用于接合另一个链节的阴接口的阳接口；以及

第二联接部分，所述第二联接部分包括用于接合另一个链节的阳接口的阴接口。

31.根据权利要求30所述的链节，其特征在于，所述第一联接部分的所述阳接口包括轴，且所述第二联接部分的所述阴接口包括接纳部。

32.根据权利要求30所述的链节，其特征在于，还包括中心部分，其中，所述第一联接部分绕着所述中心部分沿着第一角度部分延伸，并且其中，所述第二联接部分绕着所述中心部分沿着第二角度部分延伸。

33.根据权利要求32所述的链节，其特征在于，所述第一角度部分沿着所述链节的周界边缘的三分之一延伸，并且其中，所述第二角度部分沿着所述链节的周界边缘的三分之二延伸。

34.根据权利要求32所述的链节，其特征在于，所述第一角度部分沿着所述链节的周界边缘的三分之二延伸，并且其中，所述第二角度部分沿着所述链节的周界边缘的三分之一延伸。

35.根据权利要求30所述的链节，其特征在于，所述第一联接部分包括两个阳接口，所述阳接口接合两个分开的链节的阴接口。

36.根据权利要求30所述的链节，其特征在于，所述第二联接部分包括两个阴接口，所述阴接口接合两个分开的链节的阳接口。

37.根据权利要求30所述的链节，其特征在于，还包括中心部分和从所述中心部分径向向外延伸的梁。

38.根据权利要求30所述的链节，其特征在于，还包括中心部分和穿过所述中心部分的轴，所述轴接合用于在所述链节上施加力的张紧元件。

39.根据权利要求38所述的链节，其特征在于，所述轴能相对于所述中心部分旋转。

40.根据权利要求38所述的链节，其特征在于，还包括摩擦元件，所述摩擦元件定位在所述中心部分的一侧附近，并且构造成定位在所述链节与肢体之间，所述摩擦元件构造成抑制所述链节与所述肢体之间的相对运动。

41.一种用于假体系统的链节，所述链节包括：

第一部分，所述第一部分包括阳联接特征；

第二部分，所述第二部分包括阴联接特征；以及

第三部分，所述第三部分包括阳联接特征和阴联接特征中的一个。

42.根据权利要求41所述的链节，其特征在于，所述阳联接特征包括轴，且所述阴联接特征包括接纳部。

43.根据权利要求41所述的链节，其特征在于，还包括定位在所述第一部分、所述第二部分与所述第三部分之间的中心部分，其中，所述第一部分沿着第一周界部分延伸，并且其中，所述第二部分沿着第二周界部分延伸，并且所述第三部分沿着第三周界部分延伸。

44.根据权利要求43所述的链节，其特征在于，所述第一周界部分沿着所述链节的周界边缘的三分之一延伸，并且其中，所述第二周界部分沿着所述链节的周界边缘的三分之二延伸。

45.根据权利要求43所述的链节，其特征在于，所述第一周界部分沿着所述链节的周界边缘的三分之二延伸，并且其中，所述第二周界部分沿着所述链节的周界边缘的三分之一延伸。

46.根据权利要求41所述的链节，其特征在于，所述第三部分包括阳联接特征。

47.根据权利要求41所述的链节，其特征在于，所述第三部分包括阴联接特征。

48.根据权利要求41所述的链节，其特征在于，还包括中心部分和从所述中心部分径向向外延伸的梁，所述梁将所述第一部分与所述第二部分和所述第三部分中的其中一个分开。

49.根据权利要求41所述的链节，其特征在于，还包括中心部分和穿过所述中心部分的轴，所述轴接合用于在所述链节上施加力的张紧元件。

50.根据权利要求50所述的链节，其特征在于，所述轴能相对于所述中心部分旋转。

51.根据权利要求50所述的链节，其特征在于，还包括摩擦元件，所述摩擦元件定位在所述中心部分的一侧附近，并且构造成定位在所述链节与肢体之间，所述摩擦元件构造成抑制所述链节与所述肢体之间的相对运动。

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