CN212630987U - 一种智能仿生膝踝足矫形器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能仿生膝踝足矫形器，包括大腿部位固定套、小腿部位固定套、膝部旋转组件和伸缩阻尼，大腿部位固定套用于套设固定于患者的大腿部位，小腿部位固定套用于套设固定于患者的小腿部位，小腿部位固定套内侧或外侧竖向安装有支撑条，且支撑条的上端延伸至对应患者膝关节的位置，膝部旋转组件与支撑条的上端连接固定，膝部旋转组件安装于大腿部位固定套外部对应患者大腿外侧的位置，伸缩阻尼装配于大腿部位固定套外侧，其伸缩端向下并与膝部旋转组件活动连接，伸缩阻尼用于调节膝关节屈伸摆动时的阻尼。优点：在脑卒中早期和恢复期，帮助改善膝过伸，提高步行能力；在后遗症期，降低膝关节继发性损伤，提高步行能力、降低跌倒风险。

Description

一种智能仿生膝踝足矫形器

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种智能仿生膝踝足矫形器。

背景技术

脑卒中具有高发病率和高致残率的特点，患者中约有70％发生偏瘫，其中有％偏瘫患者存在膝过伸。膝关节是人体组成和功能较为复杂的关节，在行走过程中起着承载体重，传递力量的作用，其功能相当于下肢的90％。步态异常是脑卒中后患者的主要功能障碍，也是影响日常生活能力和生存质量的主要因素。步态异常会直接影响脑卒中患者的步行能力，而膝踝足矫形器的使用是目前帮助脑卒中患者有效改善步行能力的方法之一。膝矫形器在偏瘫步行治疗中的应用优点突出：①早期应用提高平衡能力，增强膝关节的稳定性，预防足下垂及足内翻。②中期应用可以改善运动的协调能力和步行能力，提高步行速度和步行效率，矫正足下垂及足内翻等畸形。③促进了偏瘫患者运动功能的改善及恢复，提高生存质量。康复临床实践过程中，我们发现：偏瘫患者膝过伸影响站立与行走，降低日常生活活动能力，影响患者的康复效果；同时，长期膝过伸改变下肢力学走向，膝关节承重反应差，使站立相稳定性下降，身体前倾，引起膝关节内部受力不均，长期以此方式行走会造成膝关节疼痛和出现关节病变，导致膝关节积累性损害和退行性改变；进入后遗症期，患者因为膝过伸影响患者步行能力而导致跌倒的发生。在此类患者的矫形器适配中，为保证安全防止跌倒，常采用落环锁式或棘爪锁式膝铰链的膝踝足矫形器进行站立训练和步行训练，即在站立和步行状态，膝关节始终保持伸直位。这种矫形器虽在一定程度上保障了膝关节的矫正效果及在站立和步行时的安全，但不符合人体膝关节的自然生理屈曲和伸直，不利于步行姿态的矫正，更进一步增加患者不舒适感及其他继发性损伤，增加跌倒的风险。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能仿生膝踝足矫形器，有效的克服了现有技术的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种智能仿生膝踝足矫形器，包括大腿部位固定套、小腿部位固定套、膝部旋转组件和伸缩阻尼，上述大腿部位固定套用于套设固定于患者的大腿部位，上述小腿部位固定套用于套设固定于患者的小腿部位，上述小腿部位固定套内侧或外侧竖向安装有支撑条，且支撑条的上端延伸至对应患者膝关节的位置，上述膝部旋转组件与上述支撑条的上端连接固定，上述膝部旋转组件安装于上述大腿部位固定套外部对应患者大腿外侧的位置，上述伸缩阻尼装配于上述大腿部位固定套外侧，其伸缩端向下并与上述膝部旋转组件活动连接，上述伸缩阻尼用于调节膝关节屈伸摆动时的阻尼。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，还包括智能膝锁外骨架，上述智能膝锁外骨架安装于大腿部位固定套外侧，其内集成有为微处理器、液压池以及分别与上述微处理器连接的电源、膝关节角度传感器、速度传感器和压力传感器，上述伸缩阻尼为伺服液压油缸，其进/回油口通过管路与上述液压池连通，且该管路上设有与上述微处理器连接的伺服阀，上述压力传感器用于实时检测上述伸缩阻尼内部油压，上述膝关节角度传感器设置于上述大腿部位固定套下部对应患者膝关节的位置，用于采集膝关节的角度变化，上述速度传感器用于采集膝关节的屈伸速度，上述微处理器用于根据采集到的膝关节角度变化信息、屈伸速度信息来调节上述伺服阀的流量，从而调节上述伸缩阻尼在膝关节屈伸时对膝关节的阻尼。

进一步，还包括足托，上述足托用于与患者的足底固定，上述支撑条的下端通过踝关节铰链与上述足托活动连接。

进一步，上述大腿部位固定套对应患者大腿前侧的位置开口，并在开口处设有用于将其捆扎于患者大腿部位的第一紧固件。

进一步，上述第一紧固件为可拆解的尼龙搭扣。

进一步，上述小腿部位固定套对应患者小腿后侧的位置开口，并在开口处设有用于将其捆扎于患者小腿部位的第二紧固件。

进一步，上述第二紧固件为可拆解的尼龙搭扣。

本实用新型的有益效果是：在脑卒中早期和恢复期，帮助改善膝过伸，提高步行能力继而提高康复预后；在后遗症期，降低膝关节继发性损伤，提高步行能力、降低跌倒风险、保证自然步态。

附图说明

图1为本实用新型的智能仿生膝踝足矫形器的结构示意图；

图2为本实用新型的智能仿生膝踝足矫形器的使用状态图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、大腿部位固定套，2、小腿部位固定套，3、智能膝锁外骨架，4、膝部旋转组件，5、伸缩阻尼，6、足托，7、膝关节铰链，8、踝关节铰链，11、第一紧固件，21、支撑条，22、第二紧固件，31、微处理器，32、电源，33、液压池。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：如图1和2所示，本实施例的智能仿生膝踝足矫形器包括大腿部位固定套1、小腿部位固定套2、膝部旋转组件4和伸缩阻尼5，上述大腿部位固定套1用于套设固定于患者的大腿部位，上述小腿部位固定套2用于套设固定于患者的小腿部位，上述小腿部位固定套2内侧或外侧竖向安装有支撑条21，且支撑条21的上端延伸至对应患者膝关节的位置，上述膝部旋转组件4与上述支撑条21的上端连接固定，上述膝部旋转组件4安装于上述大腿部位固定套1外部对应患者大腿外侧的位置，上述伸缩阻尼5装配于上述大腿部位固定套1外侧，其伸缩端向下并与上述膝部旋转组件4活动连接，上述伸缩阻尼5用于调节膝关节屈伸摆动时的阻尼。

整个装置能够通过伸缩阻尼5根据情况调节膝关节铰链屈曲的阻尼，可以提高患者步态的自然度，也考虑了患者在膝过伸的不同治疗阶段膝关节矫正受力的需要，增加使用范围。

在使用过程中，整个矫形器还应配备智能膝锁外骨架3，具体如下：

还包括智能膝锁外骨架3，上述智能膝锁外骨架3安装于大腿部位固定套1外侧，其内集成有为微处理器31、液压池33以及分别与上述微处理器 31连接的电源32、膝关节角度传感器a、速度传感器b和压力传感器c，上述伸缩阻尼5为伺服液压油缸，其进/回油口通过管路与上述液压池33连通，且该管路上设有与上述微处理器31连接的伺服阀，上述压力传感器用于实时检测上述伸缩阻尼5内部油压，上述膝关节角度传感器设置于上述大腿部位固定套1下部对应患者膝关节的位置，用于采集膝关节的角度变化，上述速度传感器用于采集膝关节的屈伸速度，上述微处理器31用于根据采集到的膝关节角度变化信息、屈伸速度信息来调节上述伺服阀的流量，从而调节上述伸缩阻尼5在膝关节屈伸时对膝关节的阻尼，需要注意的是：液压池33 配置与微处理器31连接的液压泵，通过该液压泵实现对伸缩阻尼5的油路输送调节。

该实施方式中，上述传感器包括膝关节角度传感器(位于膝关节处)，速度传感器(位于大腿处)，压力传感器(位于伸缩阻尼5处)三大传感器，可实施采集膝关节的角度、速度、力矩等参数信息，并将这些信号经过微处理器31处理(A/D转换)转化成计算机能够识别的数字信号，接着进行分析处理，然后再经微处理器31转换后(D/A转化)输出，并由伺服阀(配有步进电机的伺服阀)接收，微处理器31向伺服阀对应的步进电机发出一定频率的正脉冲信号，步进电机以一定频率的角位移信号通过传动副注入伺服阀，伺服阀产生一个正向直线位移信号，使阀口开启,伸缩阻尼5小腔供油；当微处理器31停止发送信号时,液压缸停止运动。当微处理器向步进电机发出一定频率的负脉冲信号时,步进电机以一定频率的角位移信号通过传动副注入伺服阀,伺服阀产生一个负直线位移信号,使阀口关闭。根据患者在行走过程中膝关节阻尼调节的需要，一个工作周期内需要伸缩阻尼5输出的位移量按一定方向和频率而变化,编制好程序输入微处理器31的内存中。工作时,微处理器31把程序译成一系列频率不同的正或负脉冲信号传给步进电机，进而由步进电机驱动伺服阀芯以相应的频率和方向产生位移信号.从而控制伸缩阻尼5按要求实现运动状态的变化，从而调节阻尼膝关节屈曲阻尼的强弱。使患者在行走过程中，支撑期稳定，摆动期流畅自然，即当脚跟着地时，膝关节有一个很小的屈曲角度，降低地面对膝踝足矫形器侧的冲击，此时矫形器阻尼效果达到一个平稳的渐进式阻尼，在脚尖蹬离地面时阻尼减小，膝关节屈曲，进入摆动期，使步态自然。

当然，上述智能膝锁外骨架3配置有手动调节模式，可手动调节设置坐姿功能、站姿功能，方便患者的各种需求。

需要说明的是：关节的阻尼在摆动期初期非常小，使其顺利进入到摆动期。使得腿在髋部轻微运动的帮助下即可向前摆动。在摆动期末期，可轻轻地抑制屈曲角度，使得膝踝足矫形器侧顺利进入支撑期。这种膝踝足矫形器可以适应不同膝过伸患者的不同需要，提高治疗效果，同时增加佩戴矫形器的舒适感。

需要强调的是：

伺服液压油缸5还可替代设置为气压油缸回路、阀门等装置，以气压调节期自身顶杆(活塞杆)的伸缩，从而实现对阻尼的调节。

在一些实施方式中，还包括足托6，上述足托6用于与患者的足底固定，上述支撑条21的下端通过踝关节铰链8与上述足托6活动连接。

该实施方式中，足托6是整个矫形器在患者大小腿及脚上佩戴更完整、更稳固。

上述踝关节铰链8在足托6两侧均配置，可以是一侧的踝关节铰链8通过连接件与小腿部位固定套2对应侧活动连接，另一侧的踝关节铰链8与支撑条21下端活动连接即可，当然，也可以在小腿部位固定套2的两侧均配置支撑条21，并且支撑条21的下端分别连接对应侧的踝关节铰链8。

在一些实施方式中，上述大腿部位固定套1对应患者大腿前侧的位置开口，并在开口处设有用于将其捆扎于患者大腿部位的第一紧固件11。

该实施方式中，通过第一紧固件11可以将大腿部位固定套1牢固的固定在患者的大腿部位，能实现快速拆解及佩戴。

具体的，上述第一紧固件11为可拆解的尼龙搭扣，其方便拆解佩戴，也可以是绑缚用的布绳(带)，捆扎佩戴即可。

在一些实施方式中，上述小腿部位固定套2对应患者小腿后侧的位置开口，并在开口处设有用于将其捆扎于患者小腿部位的第二紧固件22。

该实施方式中，通过第二紧固件22可以将大腿部位固定套1牢固的固定在患者的大腿部位，能实现快速拆解及佩戴。

更具体的，上述第二紧固件22为可拆解的尼龙搭扣，其方便拆解佩戴，也可以是绑缚用的布绳(带)，捆扎佩戴即可。

需要说明的是，本实施例的智能仿生膝踝足矫形器中，小腿部位固定套 2的一侧通过膝部旋转组件4与伸缩阻尼5的伸缩端(杆)活动连接，小腿部位固定套2的另一侧通过膝关节铰链7与大腿部位固定套1对应侧下端适配的连接件活动连接，以便整个矫形器结构紧凑、稳固。

本实施例中，大腿部位固定套1和小腿部位固定套2均采用抽树脂真空和预浸树脂技术工艺进行制作，具有重量轻、强度高、穿脱方便的特点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能仿生膝踝足矫形器，其特征在于：包括大腿部位固定套(1)、小腿部位固定套(2)、膝部旋转组件(4)和伸缩阻尼(5)，所述大腿部位固定套(1)用于套设固定于患者的大腿部位，所述小腿部位固定套(2)用于套设固定于患者的小腿部位，所述小腿部位固定套(2)内侧或外侧竖向安装有支撑条(21)，且支撑条(21)的上端延伸至对应患者膝关节的位置，所述膝部旋转组件(4)与所述支撑条(21)的上端连接固定，所述膝部旋转组件(4)安装于所述大腿部位固定套(1)外部对应患者大腿外侧的位置，所述伸缩阻尼(5)装配于所述大腿部位固定套(1)外侧，其伸缩端向下并与所述膝部旋转组件(4)活动连接，所述伸缩阻尼(5)用于调节膝关节屈伸摆动时的阻尼。

2.根据权利要求1所述的一种智能仿生膝踝足矫形器，其特征在于：还包括智能膝锁外骨架(3)，所述智能膝锁外骨架(3)安装于大腿部位固定套(1)外侧，其内集成有为微处理器(31)、液压池(33)以及分别与所述微处理器(31)连接的电源(32)、膝关节角度传感器、速度传感器和压力传感器，所述伸缩阻尼(5)为伺服液压油缸，其进/回油口通过管路与所述液压池(33)连通，且该管路上设有与所述微处理器(31)连接的伺服阀，所述压力传感器用于实时检测所述伸缩阻尼(5)内部油压，所述膝关节角度传感器设置于所述大腿部位固定套(1)下部对应患者膝关节的位置，用于采集膝关节的角度变化，所述速度传感器用于采集膝关节的屈伸速度，所述微处理器(31)用于根据采集到的膝关节角度变化信息、屈伸速度信息来调节所述伺服阀的流量，从而调节所述伸缩阻尼(5)在膝关节屈伸时对膝关节的阻尼。

3.根据权利要求1所述的一种智能仿生膝踝足矫形器，其特征在于：还包括足托(6)，所述足托(6)用于与患者的足底固定，所述支撑条(21)的下端通过踝关节铰链(8)与所述足托(6)活动连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能仿生膝踝足矫形器，其特征在于：所述大腿部位固定套(1)对应患者大腿前侧的位置开口，并在开口处设有用于将其捆扎于患者大腿部位的第一紧固件(11)。

5.根据权利要求4所述的一种智能仿生膝踝足矫形器，其特征在于：所述第一紧固件(11)为可拆解的尼龙搭扣。

6.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能仿生膝踝足矫形器，其特征在于：所述小腿部位固定套(2)对应患者小腿后侧的位置开口，并在开口处设有用于将其捆扎于患者小腿部位的第二紧固件(22)。

7.根据权利要求6所述的一种智能仿生膝踝足矫形器，其特征在于：所述第二紧固件(22)为可拆解的尼龙搭扣。

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