TW201330843A - 步態復健器 - Google Patents

Abstract

本發明係一種步態復健器，包括二組外骨骼機構，各該外骨骼機構係包括：一大腿基座、一大腿架體、一髖關節機構、一大腿調整機構、一小腿架體、一膝關節機構、一小腿調整機構、一足底踏板以及一環關節機構，該髖關節機構係裝設於該大腿基座以及該大腿架體間以驅動該大腿架體相對於該大腿基座樞擺，該大腿調整機構係調整該大腿架體的長度，該膝關節機構係裝設於該大腿架體以及該小腿架體間以驅動該小腿架體相對於該大腿架體樞擺，該小腿調整機構係調整該小腿架體的長度；藉此能夠模擬人體平地行走的步態軌跡，而有效提供復健行走的效果。

Description

步態復健器

本發明係涉及一種復健器，尤其是一種協助行走的步態復健器。

步態復健(gait rehabilitation)對於中樞神經系統(central nervous system,CNS)損傷，如腦中風(stroke)、脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)、外傷性腦損傷(traumatic brain injury,TBI)及多發性硬化症(multiple sclerosis,MS)之病患來說，是整體復健療程中不可或缺的部份，會嚴重影響病患治療後能否獨立行走與生活，在此類型病患中，又以腦中風居多數，成為目前高齡化社會常見之疾病，也是許多工業化國家導致殘疾(disability)的主要原因。

目前神經復健方式，學者大多推崇動作學習理論(motor learning)，以特定任務反覆性訓練方法(task-specific repetitive training approach)來進行神經損傷患者之復健訓練，為了進行反覆性訓練，而有下列數種步態復健療程的訓練：步行輔助器輔助平地步態訓練、懸吊系統輔助跑步機步態訓練以及機器人技術輔助步態訓練，其中步行輔助器輔助平地步態訓練利用步行輔助器(walking aid)如單側扶桿(hemi bar)或助行器(walker)，但由於病患訓練初期身體狀況往往不佳，難以矯正細微動作而錯失寶貴的黃金時期；懸吊系統輔助跑步機步態訓練，係讓病患穿著懸吊衣以懸吊系統支撐病患體重，並由治療師協助病患下肢在跑步機上做跨步動作及穩定軀幹，但有學者針對傳統平地與跑步機兩種訓練進行分析，發現步態軌跡有所差異，容易增加足部的危險性，且訓練過程需要兩個以上的治療師協助以避免病患被跑步機的移動帶離所造成的危險，同時也造成治療師的負擔；機器人技術輔助步態訓練係利用機電步態訓練機(electromechanical gait trainer)、利用兩組小型史都華平台(stuart platforms)構成行走模擬訓練裝置或利用可驅使步態支架(driven gait orthosis,DGO)等設備套置於使用者的下肢，以機械人設備讓病患被動地進行運動，但由於機械人設備操作複雜且安裝或卸除於使用者的程序繁瑣，不便於臨床使用。

為了解決上述現有步態復健設備操作複雜且安裝或卸除的程序繁瑣等問題，本發明的主要目的在於提供一種步態復健器。

本發明所運用的技術手段係在於提供一種步態復健器，包括一連接架；以及二組外骨骼機構，其係分別裝設於該連接架的兩端，各該外骨骼機構係包括：一大腿基座，其係連接於該連接架；一大腿架體，其係樞接於該大腿基座；一髖關節機構，其係裝設於該大腿基座以及該大腿架體之間以驅動該大腿架體相對於該大腿基座樞擺；一大腿調整機構，其係裝設於該大腿架體以調整該大腿架體的長度；一小腿架體，其係樞接於該大腿架體；一膝關節機構，其係裝設於該大腿架體以及該小腿架體之間以驅動該小腿架體相對於該大腿架體樞擺；一小腿調整機構，其係裝設於該小腿架體以調整該小腿架體的長度；一足底踏板，其係樞接於該小腿架體且可相對於該小腿架體樞擺；以及一踝關節機構，其係裝設於該足底踏板與該小腿架體之間。

如前所述的步態復健器，其中所述的大腿架體係包括一大腿支架以及一小腿基座，該大腿支架係樞接於該大腿基座且連接於該髖關節調整機構而可被該髖關節調整機構所驅動，該小腿基座係連接於該大腿支架且藉由該大腿調整機構而可相對於該大腿支架位移，該大腿調整機構係連接於該大腿支架以及該小腿基座之間以調整該小腿基座相對於該大腿支架之間的距離。

如前所述的步態復健器，其中所述的小腿架體係包括一小腿第一支架以及一小腿第二支架，該小腿第一支架係樞接於該大腿架體且連接於該膝關節機構而可被該膝關節機構所驅動，該小腿第二支架係連接於該小腿第一支架且藉由該小腿調整機構而可相對於該小腿第一支架位移，該小腿調整機構係連接於該小腿第一支架以及該小腿第二支架之間以調整該小腿第一支架相對於該小腿第二支架之間的距離。

如前所述的步態復健器，其中所述的髖關節機構係包括一大腿步進馬達、一大腿第一從動輪、一大腿第二從動輪、一大腿第三從動輪，該大腿步進馬達係裝設於該大腿基座且設有一大腿主動輪，該大腿第一從動輪係樞設於該大腿基座且被該大腿主動輪所驅動，該大腿第二從動輪係與該大腿第一從動輪同軸樞設於該大腿基座且被該大腿第一從動輪同軸驅動，該大腿第三從動輪係固設於該大腿架體且被該大腿第二從動輪所驅動以帶動該大腿架體相對於該大腿基座樞擺。

如前所述的步態復健器，其中所述的膝關節機構係包括一小腿步進馬達、一小腿第一從動輪、一小腿第二從動輪、一小腿第三從動輪，該小腿步進馬達係裝設於該大腿架體且設有一小腿主動輪，該小腿第一從動輪係樞設於該大腿架體且被該小腿主動輪所驅動，該小腿第二從動輪係與該小腿第一從動輪同軸樞設於該大腿架體且被該小腿第一從動輪同軸驅動，該小腿第三從動輪係固設於該小腿架體且被該小腿第二從動輪所驅動以帶動該小腿架體相對於該大腿架體樞擺。

如前所述的步態復健器，其中所述的大腿調整機構係包括一螺桿可調整地連接於該大腿支架以及該小腿基座之間而可調整該大腿支架與該小腿基座之間的距離。

如前所述的步態復健器，其中所述的小腿調整機構係包括一螺桿可調整地連接於該小腿第一支架以及該小腿第二支架之間而可調整該小腿第一支架與該小腿第二支架之間的距離。

如前所述的步態復健器，其中所述的足底踏板底部係設有四個滑輪以減少該足底踏板與地面之間的摩擦力，該踝關節機構係為一扭力彈簧裝設於該足體踏板與該小腿架體之間。

本發明的步態復健器係提供於臨床治療病患動作表現的特定任務反覆性訓練方法。使病患能夠依照自然規律的人體正確步態反覆地訓練日常生活需要的走動作，藉由該外骨骼機構能夠不需使用跑步機，而能直接訓練行走於平坦地面，能夠得出近似人體平地行走的步態軌跡，而有效提供復健行走的效果；此外，配合該大腿調整機構以及該小腿調整機構調整該大腿架體以及該小腿架體的長度，藉此適應各種體型的患者，而能夠提供較佳的汎用性；另外，使用者僅需配合固定輔具維持站立姿勢並穿套本發明的步態復健器，不需複雜的操作方式即可進行復健。

為了能夠詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，更進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：

本發明係一種步態復健器，請參照圖1的較佳實施例，其係包括一連接架10以及二組外骨骼機構20。

該連接架10係大致位於人體的腰部重心位置，該連接架10係可與一骨盆重心調整機構50連接以調整重心位置，配合人體行走時下肢跨步的震盪，而使本發明的步態復健器能夠配合人體重心的垂直震盪幅度近似自然步態。

請參照圖2以及圖3所示，該二組外骨骼機構20係分別裝設於該連接架10兩端且可分別相對於該連接架10樞擺，藉此讓該二組外骨骼機構20得以朝內或朝外擺動以適應各種體型，各該外骨骼機構20係包括一大腿基座21、一大腿架體、一髖關節機構23、一大腿調整機構24、一小腿架體、一膝關節機構26、一小腿調整機構27、一足底踏板28以及一踝關節機構29。

該大腿基座21係樞接於該連接架10，該大腿架體係樞接於該大腿基座21，該大腿架體係包括一大腿支架221以及一小腿基座222，該大腿支架221係樞接於該大腿基座21且連接於該髖關節調整機構而可被該髖關節調整機構所驅動，該小腿基座222係連接於該大腿支架221且藉由該大腿調整機構24而可相對於該大腿支架221位移，該大腿調整機構24係連接於該大腿支架221以及該小腿基座222之間以調整該小腿基座222相對於該大腿支架221之間的距離。

請配合參照圖4以及圖5所示，該髖關節機構23係裝設於該大腿基座21以及該大腿支架221之間以驅動該大腿支架221相對於該大腿基座21樞擺，樞擺角度係於90度內進行調整，該髖關節機構23係包括一大腿步進馬達231、一大腿第一從動輪232、一大腿第二從動輪233以及一大腿第三從動輪234，該大腿步進馬達231係選用於SH減速機型步進馬達且裝設於該大腿基座21，該大腿步進馬達231係裝設有一斜齒狀的大腿主動輪235，該大腿第一從動輪232係為斜齒狀並樞設於該大腿基座21，該大腿第一從動輪232係嚙合於該大腿主動輪235且被該大腿主動輪235所驅動，該大腿第二從動輪233係呈平齒狀且與該大腿第一從動輪232同軸樞設於該大腿基座21，該大腿第二從動輪233係被該大腿第一從動輪232同軸驅動，該大腿第三從動輪234係為平齒狀且固設於該大腿支架221，該大腿第三從動輪234係嚙合於該大腿第二從動輪233且被該大腿第二從動輪233所驅動以帶動該大腿支架221相對於該大腿基座21樞擺，更佳地，該髖關節機構23的該大腿步進馬達231係可以一旋轉氣壓缸予以取代而可提供驅動效果。

請配合參照圖4以及圖6所示，該大腿調整機構24係包括一螺桿241以及複數的支撐桿242，該螺桿241與該複數的支撐桿242兩端係分別連接於該大腿支架221以及該小腿基座222，該螺桿241係藉由螺動調整該大腿支架221以及該小腿基座222之間的距離，該複數的支撐桿242係輔助支撐該螺桿241，調整距離的幅度使大腿架體的總長度可為38.6公分至46.7公分，更佳地，該大腿調整機構24係可為一氣壓缸、一油壓缸或由馬達減速機帶動螺桿而可提供調整效果。

該小腿調整機構27係包括一螺桿271以及複數的支撐桿272，該螺桿271與該複數的支撐桿272兩端係分別連接於該小腿第一支架251以及該小腿第二支架252，該螺桿271係藉由螺動調整該小腿第一支架251以及該小腿第二支架252之間的距離，該複數的支撐桿272係輔助支撐該螺桿271，調整距離的幅度使大腿架體的總長度可為37.3公分至45.7公分，更佳地，該大腿調整機構24係可為一氣壓缸、一油壓缸或由馬達減速機帶動螺桿而可提供調整效果。

該小腿架體係樞接於該大腿支架221，該小腿架體係包括一小腿第一支架251以及一小腿第二支架252，該小腿第一支架251係樞接於該小腿基座222且連接於該膝關節機構26而可被該膝關節機構26所驅動，該小腿第二支架252係連接於該小腿第一支架251且藉由該小腿調整機構27而可相對於該小腿第一支架251位移。

請配合參照圖4以及圖5所示，該膝關節機構26係裝設於該小腿基座222以及該小腿第一支架251之間以驅動該小腿第一支架251相對於該小腿基座222樞擺，樞擺角度係於90度內進行調整，該膝關節機構26係包括一小腿步進馬達261、一小腿第一從動輪262、一小腿第二從動輪263以及一小腿第三從動輪264，該小腿步進馬達261係選用於SH減速機型步進馬達且裝設於該小腿基座222，該小腿步進馬達261係裝設有一斜齒狀的小腿主動輪265，該小腿第一從動輪262係為斜齒狀並樞設於該小腿基座222，該小腿第一從動輪262係嚙合於該小腿主動輪265且被該小腿主動輪265所驅動，該小腿第二從動輪263係呈平齒狀且與該小腿第一從動輪262同軸樞設於該小腿基座222，該小腿第二從動輪263係被該小腿第一從動輪262同軸驅動，該小腿第三從動輪264係為平齒狀且固設於該小腿第一支架251，該小腿第三從動輪264係嚙合於該小腿第二從動輪263且被該小腿第二從動輪263所驅動以帶動該小腿第一支架251相對於該小腿基座222樞擺，更佳地，該膝關節機構26的該小腿步進馬達261係可以一旋轉氣壓缸予以取代而可提供驅動效果。

配合參照圖4以及圖6所示，該小腿調整機構27係包括一螺桿271以及複數的支撐桿272，該螺桿271與該複數的支撐桿272兩端係分別連接於該小腿第一支架251以及該小腿第二支架252，該螺桿271係藉由螺動調整該小腿第一支架251以及該小腿第二支架252之間的距離，該複數的支撐桿272係輔助支撐該螺桿271，調整距離的幅度使大腿架體的總長度可為37.3公分至45.7公分，更佳地，該大腿調整機構24係可為一氣壓缸、一油壓缸或由馬達減速機帶動螺桿而可提供調整效果。

該足底踏板28係包括二個側板281以及一個底板282位於該二個側板281之間，該足底踏板28位於外側的側板281係樞接於該小腿第二支架252且可相對於該小腿第二支架252樞擺，該足底踏板28的該底板282的底面係設有四個滑輪283以減少該足底踏板28與地面之間的摩擦力；該踝關節機構29係為一扭力彈簧裝設於該足底踏板28與該小腿第二支架252之間而可控制該足底踏板28可相對該小腿第二支架252樞擺40度角的範圍。

請參照圖7所示，本發明的步態復健器係提供於臨床治療病患動作表現的特定任務反覆性訓練方法。使病患能夠依照自然規律的人體正確步態反覆地訓練日常生活需要的行走動作，藉由該外骨骼機構20能夠不需使用跑步機，而能直接訓練行走於平坦地面；本發明的各該外骨骼機構20係可配合複數綁帶40分別固定於該大腿架體、該小腿架體以及該足底踏板28以讓使用者穿套固定於本發明的步態復健器，藉由各該足底踏板28底部的該四個滑輪283降低足底踏板28與底面的摩擦力，配合各該髖關節機構23、各該膝關節機構26驅動對應的該大腿支架221以及該小腿第一支架251，得出近似人體平地行走的步態軌跡，而能夠有效提供復健行走的效果；此外，配合該大腿調整機構24以及該小腿調整機構27調整該大腿架體以及該小腿架體的長度，藉此適應各種體型的患者，而能夠提供較佳的汎用性。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術特徵的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本發明技術特徵的範圍內。

10．．．連接架

20．．．外骨骼機構

21．．．大腿基座

221．．．大腿支架

222．．．小腿基座

23．．．髖關節機構

231．．．大腿步進馬達

232．．．大腿第一從動輪

233．．．大腿第二從動輪

234．．．大腿第三從動輪

235．．．大腿主動輪

24．．．大腿調整機構

241．．．螺桿

242．．．支撐桿

251．．．小腿第一支架

252．．．小腿第二支架

26．．．膝關節機構

261．．．小腿步進馬達

262．．．小腿第一從動輪

263．．．小腿第二從動輪

264．．．小腿第三從動輪

265．．．小腿主動輪

27．．．小腿調整機構

271．．．螺桿

272．．．支撐桿

28．．．足底踏板

281．．．側板

282．．．底板

283．．．滑輪

29．．．踝關節機構

30．．．骨盆重心調整機構

40．．．綁帶

圖1係本發明較佳實施例的外觀立體圖。

圖2係本發明較佳實施例單組外骨骼機構的外觀立體圖。

圖3係本發明較佳實施例單組外骨骼機構另一角度的外觀立體圖。

圖4係本發明較佳實施例單組外骨骼機構的平面示意圖。

圖5係本發明較佳實施例單組外骨骼機構的髖關節作動示意圖。

圖6係本發明較佳實施例單組外骨骼機構的調整長度示意圖。

圖7係本發明較佳實施例的使用示意圖。

10．．．骨盆重心調整機構

11．．．連接架

20．．．外骨骼機構

21．．．大腿基座

221．．．大腿支架

222．．．小腿基座

23．．．髖關節機構

24．．．大腿調整機構

251．．．小腿第一支架

252．．．小腿第二支架

26．．．膝關節機構

27．．．小腿調整機構

28．．．足底踏板

281．．．側板

282．．．底板

283．．．滑輪

29．．．踝關節機構

Claims (10)

1. 一種步態復健器，包括：一連接架；以及二組外骨骼機構，其係分別裝設於該連接架的兩端，各該外骨骼機構係包括：一大腿基座，其係連接於該連接架；一大腿架體，其係樞接於該大腿基座；一髖關節機構，其係裝設於該大腿基座以及該大腿架體之間以驅動該大腿架體相對於該大腿基座樞擺；一大腿調整機構，其係裝設於該大腿架體以調整該大腿架體的長度；一小腿架體，其係樞接於該大腿架體；一膝關節機構，其係裝設於該大腿架體以及該小腿架體之間以驅動該小腿架體相對於該大腿架體樞擺；一小腿調整機構，其係裝設於該小腿架體以調整該小腿架體的長度；一足底踏板，其係樞接於該小腿架體且可相對於該小腿架體樞擺；以及一踝關節機構，其係裝設於該足底踏板與該小腿架體之間。
2. 如請求項1所述的步態復健器，其中所述的大腿架體係包括一大腿支架以及一小腿基座，該大腿支架係樞接於該大腿基座且連接於該髖關節調整機構而可被該髖關節調整機構所驅動，該小腿基座係連接於該大腿支架且藉由該大腿調整機構而可相對於該大腿支架位移，該大腿調整機構係連接於該大腿支架以及該小腿基座之間以調整該小腿基座相對於該大腿支架之間的距離。
3. 如請求項1所述的步態復健器，其中所述的小腿架體係包括一小腿第一支架以及一小腿第二支架，該小腿第一支架係樞接於該大腿架體且連接於該膝關節機構而可被該膝關節機構所驅動，該小腿第二支架係連接於該小腿第一支架且藉由該小腿調整機構而可相對於該小腿第一支架位移，該小腿調整機構係連接於該小腿第一支架以及該小腿第二支架之間以調整該小腿第一支架相對於該小腿第二支架之間的距離。
4. 如請求項1所述的步態復健器，其中所述的髖關節機構係包括一大腿步進馬達、一大腿第一從動輪、一大腿第二從動輪、一大腿第三從動輪，該大腿步進馬達係裝設於該大腿基座且設有一大腿主動輪，該大腿第一從動輪係樞設於該大腿基座且被該大腿主動輪所驅動，該大腿第二從動輪係與該大腿第一從動輪同軸樞設於該大腿基座且被該大腿第一從動輪同軸驅動，該大腿第三從動輪係固設於該大腿架體且被該大腿第二從動輪所驅動以帶動該大腿架體相對於該大腿基座樞擺。
5. 如請求項2所述的步態復健器，其中所述的髖關節機構係包括一大腿步進馬達、一大腿第一從動輪、一大腿第二從動輪、一大腿第三從動輪，該大腿步進馬達係裝設於該大腿基座且設有一大腿主動輪，該大腿第一從動輪係樞設於該大腿基座且被該大腿主動輪所驅動，該大腿第二從動輪係與該大腿第一從動輪同軸樞設於該大腿基座且被該大腿第一從動輪同軸驅動，該大腿第三從動輪係固設於該大腿支架且被該大腿第二從動輪所驅動以帶動該大腿支架相對於該大腿基座樞擺。
6. 如請求項1所述的步態復健器，其中所述的膝關節機構係包括一小腿步進馬達、一小腿第一從動輪、一小腿第二從動輪、一小腿第三從動輪，該小腿步進馬達係裝設於該大腿架體且設有一小腿主動輪，該小腿第一從動輪係樞設於該大腿架體且被該小腿主動輪所驅動，該小腿第二從動輪係與該小腿第一從動輪同軸樞設於該大腿架體且被該小腿第一從動輪同軸驅動，該小腿第三從動輪係固設於該小腿架體且被該小腿第二從動輪所驅動以帶動該小腿架體相對於該大腿架體樞擺。
7. 如請求項3所述的步態復健器，其中所述的膝關節機構係包括一小腿步進馬達、一小腿第一從動輪、一小腿第二從動輪、一小腿第三從動輪，該小腿步進馬達係裝設於該大腿架體且設有一小腿主動輪，該小腿第一從動輪係樞設於該大腿架體且被該小腿主動輪所驅動，該小腿第二從動輪係與該小腿第一從動輪同軸樞設於該大腿架體且被該小腿第一從動輪同軸驅動，該小腿第三從動輪係固設於該小腿第一支架且被該小腿第二從動輪所驅動以帶動該小腿第一支架相對於該大腿架體樞擺。
8. 如請求項1至7中任一項所述的步態復健器，其中所述的大腿調整機構係包括一螺桿可調整地連接於該大腿支架以及該小腿基座之間而可調整該大腿支架與該小腿基座之間的距離。
9. 如請求項1至7中任一項所述的步態復健器，其中所述的小腿調整機構係包括一螺桿可調整地連接於該小腿第一支架以及該小腿第二支架之間而可調整該小腿第一支架與該小腿第二支架之間的距離。
10. 如請求項1至7中任一項所述的步態復健器，其中所述的足底踏板底部係設有四個滑輪以減少該足底踏板與地面之間的摩擦力，該踝關節機構係為一扭力彈簧裝設於該足體踏板與該小腿架體之間。