TWI547274B - 便攜式人體支架系統 - Google Patents

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TWI547274B
TWI547274B TW103127353A TW103127353A TWI547274B TW I547274 B TWI547274 B TW I547274B TW 103127353 A TW103127353 A TW 103127353A TW 103127353 A TW103127353 A TW 103127353A TW I547274 B TWI547274 B TW I547274B
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黃振明
毛彥傑
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錩玄科技有限公司
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Description

便攜式人體支架系統
本申請是有關於一種人體支架系統，尤指一種便攜式人體支架系統。
針對無法正常行走而需腿部支撐之患者及傷者、或是需要在特殊狀況下協助負重，外骨骼形式之人體支架系統可提供有效的輔助，例如美國公開號2007/0123997揭露一種外骨骼下肢支架系統，可增加負重及降低可能的傷害。
支架系統的設計主要是支撐負重或是使用者的部分肢體重量，同時必須配合人體運動(如跑、走、蹲)時的姿勢，甚至需要額外的大型電力系統(如電池)提供電力，以控制各關節的活動，因此造成整體體積龐大，且重量驚人，不僅不易攜帶，在需要短暫卸除時(像是登機)，無法迅速穿脫，尤其針對需長時間依賴人體支架系統之患者或傷者，將嚴重影響生活品質。因此，如何改善此等缺失，提供方便攜帶及容易穿脫之人體支架系統，係為發展本案之主要方針。
本申請的實施例提供一種便攜式人體支架系統，包括臀部模組、腿部模組及腳部模組。臀部模組包括：可彎曲部件，包覆使用者之身體，使臀部模組固定於使用者 之臀部；以及臀部模組連接器，連接可彎曲部件，位於使用者之髖關節外側。腳部模組穿戴於使用者之腳部，具有腳部模組連接器。另外，腿部模組設置於使用者之腿部外側，包括：大腿模組，與臀部模組連接器可拆卸式耦接；小腿模組，與腳部模組連接器可拆卸式耦接；以及膝關節組合，具有至少兩個不同長度之短桿，分別與大腿模組及小腿模組樞接。使用者臀部以上的重量施加於臀部模組後，由臀部模組傳遞至腿部模組，再傳遞至腳部模組。
本申請提供便攜式人體支架系統，具有拆卸簡單、攜帶方便等特點，可以穿戴在衣著內，不影響外觀，另外，提供的伸展力矩及/或軟墊能適當地保護膝關節，並可簡單調整腿部模組的長度，極具實用性。
1‧‧‧便攜式人體支架系統
10‧‧‧臀部模組
11‧‧‧可彎曲部件
12‧‧‧臀部模組連接器
20‧‧‧腿部模組
21‧‧‧大腿模組
22‧‧‧小腿模組
23‧‧‧膝關節組合
30‧‧‧腳部模組
31‧‧‧腳部框架
32‧‧‧支撐元件
33‧‧‧腳部模組連接器
40‧‧‧負重模組
41‧‧‧容納元件
42‧‧‧支撐元件
43‧‧‧背帶元件
50‧‧‧力量傳輸裝置
51‧‧‧氣缸
52‧‧‧凸輪
52a‧‧‧旋轉接點
52b‧‧‧施力接點
53‧‧‧驅動元件
54‧‧‧鉤狀結構
60‧‧‧推力
62‧‧‧拉力
91‧‧‧腰部
92‧‧‧臀部
93‧‧‧髖部(髖關節)
94‧‧‧大腿
95‧‧‧膝關節
96‧‧‧小腿
97‧‧‧腳踝(踝關節)
98‧‧‧腳部
111‧‧‧腰部吊帶
112‧‧‧臀部吊帶
113‧‧‧支撐吊帶
114‧‧‧橫向吊帶
121、331‧‧‧連接端
121a‧‧‧孔洞
211‧‧‧大腿模組連接器
212、213、221、222‧‧‧連桿
214‧‧‧大腿綁帶元件
215‧‧‧髖關節連接器
223‧‧‧小腿綁帶元件
224‧‧‧小腿模組連接器
225‧‧‧踝關節連接器
226‧‧‧凹槽
231‧‧‧短桿(L形連桿)
231a、231b、231c、232a、232b‧‧‧樞接點
232‧‧‧短桿
233‧‧‧軟墊
2111、2241‧‧‧被連接端
2111a‧‧‧按鈕
2121、2221‧‧‧固定裝置
2131、2211‧‧‧滑槽
d1、d2‧‧‧有效力臂
θ1、θ2‧‧‧屈曲角度
圖1係根據本申請一實施例之便攜式人體支架系統的結構示意圖。
圖2係圖1中之臀部模組的結構示意圖。
圖3係圖1中之大腿模組的結構示意圖。
圖4係臀部模組連接器與大腿模組連接器進行可拆卸式耦接之示意圖。
圖5係圖1中之小腿模組的結構示意圖。
圖6係圖1中之膝關節組合的結構示意圖。
圖7A-7C係大腿模組、小腿模組及膝關節組合在伸展狀態及屈曲狀態的相對位置之示意圖。
圖8係圖1中之腳部模組的結構示意圖。
圖9係根據本申請另一實施例之便攜式人體支架系統的結構示意圖。
圖10A及10B係根據本申請一實施例利用力量傳輸裝置控制膝關節組合的示意圖。
圖11A及11B係根據本申請另一實施例利用力量傳輸裝置控制膝關節組合的示意圖。
在生物學上，針對人體部分有特定用語，例如靠近心臟之一端稱為「近端」，遠離心臟之另一端則稱為「遠端」，靠近人體中心對稱面(矢狀面，sagittal plane)的一側稱為「內側」，遠離人體中心對稱面的另一側稱為「外側」，在本申請說明書及申請專利範圍中，將使用此類業界用語而不再另行說明。
請參照圖1，其為根據本申請一實施例之便攜式人體支架系統的結構示意圖，左側部分為便攜式人體支架系統穿戴於人體的示意圖，主要應用於人體下肢部位，涉及的部位包括腰部91、臀部92、髖部(髖關節)93、大腿94、膝關節95、小腿96、腳踝(踝關節)97以及腳部98；右側部分則為單獨之便攜式人體支架系統1，為簡化圖式，圖中僅畫出對應左腳之部分，但在實際應用中，可視需求設置僅對應右腳或對應雙腳之部分，因其結構相同，故本申請說明書中僅以對應左腳之部分進行詳細說明。在本實施例中，便攜式人體支架系統1包括臀部模組10、腿部模組20及腳部模組 30，其中腿部模組20可包括大腿模組21、小腿模組22及膝關節組合23，各元件之結構將於後面進行詳細說明。
請參照圖2，其係圖1中之臀部模組的結構示意圖，臀部模組10包括可彎曲部件11及臀部模組連接器12，可彎曲部件11由軟性材質所構成(例如布料、魔鬼沾、塑膠繩狀物或其他適合之材質)，可因應使用者的身體或四肢調整大小或位置，而包覆使用者之身體，整個臀部模組10便可固定於使用者之臀部92，經穿戴後，可彎曲部件11可緊貼使用者的皮膚而位於內褲裡、或是位於內褲與外部衣著之間、或是套於外部衣著之外，可依使用者個人習慣或特定場合調整。臀部模組連接器12則由硬性材質所構成(例如不銹鋼、合金鋼、鋁合金(4系列、7系列鋁合金較佳，但不限定於此)、工程塑膠、ABS、碳纖維、玻璃纖維或其他適合之材質)，與可彎曲部件11連接，位於使用者之髖關節93外側。
可彎曲部件11主要包括腰部吊帶111及臀部吊帶112，分別連接於臀部模組連接器12的近端及遠端，腰部吊帶111環狀包覆使用者腰部91，臀部吊帶則由使用者髖部93外側、經鼠蹊部、臀部坐骨部、再繞回髖部93外側。腰部吊帶111與臀部吊帶112可為固定形狀的環狀元件，使用者穿脫臀部模組10的方式類似於穿脫褲子的方式；或者，腰部吊帶111與臀部吊帶112均可在頭尾兩端具有對應之接合物件(未繪出)，例如以扣環或黏貼方式，兩端接合後便可完成上述環狀包覆，如此，藉由分離或接合腰部吊帶111/臀部吊帶112的頭尾兩端，使用者可以方便地穿脫臀部模組10，甚 至可簡單地調整腰部吊帶111與臀部吊帶112的鬆緊度，更符合使用者的舒適需求。
圖2所示的臀部模組連接器12具有一定長度，使得分別連接於近端及遠端的腰部吊帶111及臀部吊帶112間隔一段距離，在其他應用中，臀部模組連接器12的長度可縮短，使得腰部吊帶111及臀部吊帶112在髖部93外側的部分非常接近，甚至於重疊(未繪出)，此類應用並未偏離本申請之範疇。
可彎曲部件11還可包括支撐吊帶113，用於連接腰部吊帶111及臀部吊帶112，以防止臀部吊帶112往下滑。支撐吊帶113不一定要設置在人體後方(如圖2所示)，也可設置在人體前方(未繪出)，或是多條支撐吊帶113分別設置在人體前後方。同時支撐吊帶113不一定要設置於偏向人體左右兩側，也可以比較靠近人體中間，故本申請並不限定支撐吊帶113的橫向位置。可彎曲部件11還可包括橫向吊帶114，在臀部92後方橫向連接兩個臀部吊帶112或是兩條支撐吊帶113，可保持臀部吊帶112不會沿著大腿94滑動，或是限制其滑動程度，同時也可避免臀部模組連接器12受到來自大腿模組21的推力而往前偏離髖關節93外側。橫向吊帶114的設置位置可高於肛門、尿道等，或避開任何影響男性、女性穿戴者如廁的區域，如此即使穿戴著臀部模組10，也不影響使用者如廁(事實上，所有可彎曲部件11均會避開相關區域)。但是本申請並不限定需要上述的支撐吊帶113及橫向吊帶114，即便省略亦可。
上述可彎曲部件11的某些元件並不限定其個數，例如本申請的臀部模組10可包括一個(左側或右側)或兩個臀部吊帶112，也可包括一條或數條支撐吊帶113。
臀部模組連接器12包括第一連接端121，圖2中顯示的第一連接端121具有管狀外形，但並不限於此外形，其使用方式於之後配合大腿模組21說明。
根據本申請之臀部模組10的設計，因可彎曲部件11由軟性材質所構成，並可隨使用者之身材適度調整，當髖關節93外展(abduction)或內收(adduction)時，並不會造成使用者不適。另外，來自於臀部模組連接器12的外力將被傳遞至腰部吊帶111及/或臀部吊帶112，而不是直接傳遞至人體。
請參照圖3，其係圖1中之大腿模組的結構示意圖，大腿模組21包括大腿模組連接器211、第一連桿212、第二連桿213及大腿綁帶元件214。
大腿模組連接器211位於大腿模組21的近端，具有第一被連接端2111，與臀部模組連接器12的第一連接端121配合，形成可拆卸式耦接，其耦接方式如圖4所示，在臀部模組連接器12的第一連接端121上具有一個或多個孔洞121a，大腿模組連接器211的第一被連接端2111上具有配合的一個或多個按鈕2111a或其他彈性物件，當第一被連接端2111插入第一連接端121，按鈕2111a自孔洞121a中凸出/彈出，使第一被連接端2111固定於第一連接端121中，如此，大腿模組21耦接至臀部模組10。如果要分離第一連接端121 與第一被連接端2111，按下按鈕2111a，將第一被連接端2111往下拉(或是因應特殊使用者而設計成往前拉或往側邊拉)，便可分離大腿模組21及臀部模組10。本申請並不限於此種可拆卸式耦接，其他例如卡榫、磁力、黏扣帶、扣環方式或其組合均可利用以達成可拆卸式耦接。因此，本申請提供了一種快速而方便的拆卸及組裝方式，使用者在已穿戴上臀部模組10的情況下，仍可簡單地自行完成拆卸及組裝大腿模組21，甚至可以單手進行，例如單用右手便可裝上或卸下左側的大腿模組21。
請再參照圖3，大腿模組21的第一連桿212與第二連桿213具有相同的彎曲曲率，與使用者之大腿94側相符，第一連桿212在沿著長度方向上具有至少一個固定裝置2121，例如螺絲，第二連桿213則在沿著長度方向上形成滑槽2131，固定裝置2121可插入滑槽2131中的特定位置，固定第一連桿212與第二連桿213的相對位置，如此便可調整大腿模組21的長度，以符合不同使用者的需求。在圖3中，近端的第一連桿212具有固定裝置2121而遠端的第二連桿213具有滑槽2131，在其他實施例中，可以反過來使近端的連桿具有滑槽而遠端的連桿具有固定裝置，只要能達成調整大腿模組21長度並固定的功效即可，不管是使用哪種方式，均不限定固定裝置的數量。
大腿綁帶元件214則固定於第一連桿212或第二連桿213上，兩端具有對應之接合物件(未繪出)，例如利用扣環或黏貼方式，兩端接合後環狀包覆使用者之大腿94，以 便將大腿模組21固定於使用者大腿94之外側，藉由分離或接合大腿綁帶元件214的兩端，使用者可以方便地戴上或卸下大腿模組21，也可簡單地調整大腿綁帶元件214的鬆緊度，更符合使用者的舒適需求。本申請並不限制大腿綁帶元件214的數量，以能確實將大腿模組21固定於大腿94外側為主。
與傳統的支架系統相比，習知的支架系統在大腿單側或兩側放置長支架，不能配合大腿在特殊姿勢時(例如蹲或坐)造成的肌肉隆起、或需要預先保留肌肉隆起之空間，以致在一般使用時，該支架系統與人體相隔距離較遠、造成需求空間體積大增；相反地，本申請藉由上述的彎曲連桿212、213及大腿綁帶元件214之設計，大腿模組21之彎曲與人體肌肉隆起位置大略相符，故不論在蹲坐站期間均可貼合大腿94，一起放入褲管中，特別適用於當使用者希望能隱藏支架系統的情況。但本申請並不限於此，使用者仍能將大腿模組21放置於褲管外使用。
另外，在大腿模組連接器211及第一連桿212間可選擇性設置髖關節連接器215，髖關節連接器215可具有一自由度(degree of freedom，DOF)，允許人體髖關節93平行於矢狀面進行屈曲(flexion)及伸展(extension)；或者，髖關節連接器215可具有二自由度，另外允許人體髖關節93平行於冠狀面(coronal plane)進行外展及內收；或者，髖關節連接器215可具有三自由度，另外再允許人體髖關節93平行於橫斷面(transverse plane)進行內轉(medial rotation)及 外轉(lateral rotation)。髖關節連接器215較佳為一球接頭(ball joint)。
請參照圖5，其係圖1中之小腿模組的結構示意圖，小腿模組22包括第三連桿221、第四連桿222、小腿綁帶元件223及小腿模組連接器224。
小腿模組22的第三連桿221與第四連桿222具有相同的彎曲曲率，與使用者之小腿96側相符，第三連桿221在沿著長度方向上形成滑槽2211，第四連桿222則在沿著長度方向上具有至少一個固定裝置2221，例如螺絲，固定裝置2221可插入滑槽2211中的特定位置，固定第三連桿221與第四連桿222的相對位置，如此便可調整小腿模組22的長度，以符合不同使用者的需求。在圖5中，近端的第三連桿221具有滑槽2211而遠端的第四連桿222具有固定裝置2221，在其他實施例中，可以反過來使近端的連桿具有固定裝置而遠端的連桿具有滑槽，只要能達成調整小腿模組22長度並固定的功效即可，不管是使用哪種方式，均不限定固定裝置的數量。
小腿模組22的連桿221、222之彎曲曲率可與大腿模組21的連桿212、213相同，如此可減少生產連桿的模具數量，例如一生產模具可用於生產連桿212(大腿近端連桿)及222(小腿遠端連桿)，另一生產模具可用於生產連桿213(大腿遠端連桿)及221(小腿近端連桿)，便可降低本申請便攜式人體支架系統1的生產成本。但本申請並不侷限於此，亦可應用於兩者彎曲曲率不同的情況，並不脫離本申請之範 疇。
小腿綁帶元件223則固定於第三連桿221或第四連桿222上，兩端具有對應之接合物件(未繪出)，例如利用扣環或黏貼方式，兩端接合後環狀包覆使用者之小腿96，以便將小腿模組22固定於使用者小腿96之外側，藉由分離或接合小腿綁帶元件223的兩端，使用者可以方便地戴上或卸下小腿模組22，也可簡單地調整小腿綁帶元件223的鬆緊度，更符合使用者的舒適需求。本申請並不限制小腿綁帶元件223的數量，以能確實將小腿模組22固定於小腿96外側為主。
與傳統的支架系統相比，習知的支架系統在小腿單側或兩側放置長支架，不能配合小腿在特殊姿勢時(例如蹲或坐)造成的肌肉隆起、或需要預先保留肌肉隆起之空間，以致在一般使用時，該支架系統與人體相隔距離較遠、造成需求空間體積大增；相反地，本申請藉由上述的彎曲連桿221、222及小腿綁帶元件223的設計，小腿模組22之彎曲與人體肌肉隆起位置大略相符，故不論在蹲坐站期間均可貼合小腿96，一起放入褲管中，特別適用於當使用者希望能隱藏支架系統的情況。但本申請並不限於此，使用者仍能將小腿模組22放置於褲管外使用。
小腿模組連接器224位於小腿模組22的遠端，具有第二被連接端2241，與腳部模組30耦接，其耦接方式將於後面配合腳部模組30說明。
另外，在小腿模組連接器224及第四連桿222間 可選擇性設置踝關節連接器225，踝關節連接器225可具有一自由度，允許人體踝關節97平行於矢狀面進行屈曲(flexion/plantarflexion)及伸展(extension/dorsiflexiion)；或者，踝關節連接器225可具有二自由度，另外允許人體踝關節97平行於冠狀面進行外展(abduction/eversion)及內收(adduction/inversion)；或者，踝關節連接器225可具有三自由度，另外再允許人體踝關節97沿著橫斷面進行內轉及外轉。踝關節連接器225較佳為一球接頭。
請參照圖6，其係圖1中之膝關節組合的結構示意圖，膝關節組合23樞接於大腿模組21及小腿模組22，更具體地，膝關節組合23樞接於第二連桿213及第三連桿221之間，包括至少兩個不同長度的短桿231、232，其中短桿231和第二連桿213及第三連桿221分別在樞接點231a、231b、231c連接，短桿232和第二連桿213及第三連桿221分別在樞接點232a、232b連接，使小腿模組22能相對於大腿模組21屈曲或伸展，於本實施例中，短桿231為一L形連桿，但實際結構不侷限於此，亦可為一桿條形連桿。大腿模組21、小腿模組22及膝關節組合23的相對位置如圖7A、7B、7C所示，圖7A顯示完全伸展狀態、圖7B及7C顯示屈曲狀態，圖7C顯示的屈曲角度大於圖7B，即θ2>θ1。
當使用者在行走時，壓力容易施加在腿部內側，因此內側部分的大腿骨及小腿骨間的空隙較小，使得大腿骨與小腿骨的接觸點極易過度摩擦磨損而導致退化性關節炎，本申請另外在膝關節組合23內側選擇性設置一軟墊233，軟 墊233與使用者膝關節95的外側接觸，並產生一向內之推力，此內向推力配合大腿綁帶元件214，對使用者大腿94內側提供一向上拉力；同時，此內向推力配合小腿綁帶元件223，對使用者小腿96內側提供一向下拉力，因此形成膝關節外翻扭矩，拉開內側部分的大腿骨及小腿骨間的空隙達2-3釐米，便可有效幫助使用者膝關節95內側減壓，避免骨頭間的磨損。
請參照圖8，其係圖1中之腳部模組的結構示意圖，腳部模組30包括腳部框架31、支撐元件32及腳部模組連接器33。腳部框架31朝向使用者腳部98的長度方向延伸，其長度不會超過人體腳部98長度的1.5倍，設置於使用者的腳部98外側，可保持腳部框架31在人體矢狀面的穩定。支撐元件32的一端連接至腳部框架31，另一端朝向使用者腳部98的寬度方向延伸，即大約垂直於腳部框架31，其長度不會超過人體腳部98寬度的1.5倍，可保持腳部框架31在人體冠狀面的穩定，支撐元件32於使用時是插入使用者之鞋墊或鞋底。圖8顯示了三根支撐元件32，分別連接於腳部框架31的前端、中端、後端，但實際應用不限定其數量，如果只有一根支撐元件32，較佳設置於腳部框架31的後端。除了圖中所示的桿狀的支撐元件32，另外亦可使用塊狀支撐元件及平面狀支撐元件。
腳部模組連接器33包含第二連接端331，與小腿模組連接器224的第二被連接端2241配合，形成可拆卸式耦接。其耦接方式類似前述臀部模組連接器12和大腿模組連接 器211的耦接方式，在腳部模組連接器33的第二連接端331上具有一個或多個孔洞(未繪出)，小腿模組連接器224的第二被連接端2241上具有配合的一個或多個按鈕或其他彈性物件(未繪出)，當第二被連接端2241插入第二連接端331，按鈕自孔洞中凸出/彈出，使第二被連接端2241固定於第二連接端331中，如此，小腿模組22耦接至腳部模組30。如果要分離第二連接端331與第二被連接端2241，按下按鈕，將第二被連接端2241往上拉(或是因應特殊使用者而設計成往前拉或往側邊拉)，便可分離小腿模組22及腳部模組30。本申請並不限於此種可拆卸式耦接，其他例如卡榫、磁力、黏扣帶、扣環方式或其組合均可利用以達成可拆卸式耦接。因此，本申請提供了一種快速而方便的拆卸及組裝方式，使用者可以簡單地自行完成拆卸及組裝，甚至可以單手進行，例如單用右手便可將左側的小腿模組22裝上腳部模組30或從腳部模組30上卸下。
本申請提供了可拆卸的腿部模組20(含大腿模組21、小腿模組22、膝關節組合23)，方便拆卸及攜帶，當使用者在外使用本申請的便攜式人體支架統1，如果有某些時段不需使用，例如坐著休息時，便可將腿部模組20拆卸下來，臀部模組10及腳部模組30仍穿戴在身上，即可自由行動，拆卸下來的腿部模組20，彎曲成屈曲狀態後，因為體積小，更方便於攜帶，不似傳統的支架系統，需整套穿上或卸下，不僅不方便，也占據空間。另外，因為腳部模組30與腿部模組20間形成可拆卸式耦接，因此使用者可依需求選用數個腳 部模組30，配合自己常用的數雙鞋子，由廠商將腳部模組30的支撐元件32從鞋子側邊插入鞋墊或鞋底，方便使用者替換適合場合的鞋子、且免除本裝置與該使用者的適配程序，因該鞋與該使用者已預先完成適配，方便性大大超越現有的支架系統。
本申請之便攜式支架系統1可選擇性包括負重模組40(圖9)，連接至臀部模組10的臀部模組連接器12，負重模組40包括容納元件41、支撐元件42及背帶元件43，容納元件41可收納欲攜帶的物品，支撐元件42連接至臀部模組連接器12並承載容納元件41，背帶元件43連接至容納元件41並可供使用者手臂穿過，方便固定容納元件41的位置。根據此項設計，使用者臀部92以上的重量(包含負重)先施加於臀部模組10，然後由臀部模組10傳遞至腿部模組20，再傳遞至腳部模組30，最後傳遞至所踩踏的地面，此重量不會施加或僅少許施加於人體各處，特別是需保護的膝關節95或腳踝97。
為了協助膝關節95在特定的姿態不必耗費太多力氣，本申請提供了力量傳輸裝置50控制膝關節組合23及/或腿部模組20，請參照圖10A及圖10B。力量傳輸裝置50包括力臂調整結構及驅動元件，於本實施例中，力臂調整結構為L形連桿231，具有一旋轉接點231a，樞接大腿模組21之遠端；驅動元件為氣缸51，一端連接臀部模組10或大腿模組21，另一端連接L形連桿231的施力接點231c或小腿模組22，提供一推力60使得大腿模組21及小腿模組22傾向於相 互伸展狀態。於圖10A中，推力60針對旋轉接點231a的有效力臂d1，於圖10B中，推力60針對旋轉接點231a的有效力臂d2，在一較佳實施例中，當屈曲角度越大，有效力臂越大，可以提供較大的伸展力矩，迅速幫助大腿模組21及小腿模組22恢復伸展狀態。
此種力量傳輸裝置50的設計具有許多優點，例如：特別能改善站立時的穩定性；另外，當使用者由蹲姿改為站姿，藉由伸展力矩的幫助便不需耗費太大力氣；或者，當使用者欲坐在椅子上或蹲在地上，可減慢坐下或蹲下的速度，避免過快坐下或蹲下對膝關節95造成的衝擊；再者，可輔助下樓或下坡，提供的伸展力矩能減少振動。
上述的氣缸51亦可由使用者主動控制其充氣、洩氣或保持氣壓的狀態，以對膝關節組合23及腿部模組20進行控制，因此可配備由使用者控制之氣壓閥(未繪出)，如此應用更具有彈性。例如當使用者不慎跌倒，氣缸51一直提供推力60給小腿模組22欲強迫使用者腿部伸直，使用者反而無法站立起來，此時可主動使氣缸51洩壓，不再提供推力60給小腿模組22，待使用者站穩後，再重新使氣缸51進入保持氣壓的狀態。
請參照圖11A及11B，其顯示另一種力量傳輸裝置50，包括力臂調整結構及驅動元件53，於本實施例中，力臂調整結構為凸輪52，具有一旋轉接點52a，樞接大腿模組21之遠端，驅動元件53為彈簧或彈簧與纜線之結合，一端連接臀部模組10或大腿模組21，另一端連接凸輪52的施力接 點52b或小腿模組22，提供一拉力62使得大腿模組21及小腿模組22傾向於相互伸展狀態。如果驅動元件53是連接到凸輪52的施力接點52b，需要另外設置鉤狀結構54樞接到凸輪52，並可勾住小腿模組22上的凹槽226，以便傳遞拉力62到小腿模組22。於圖11A中，拉力62針對旋轉接點52a的有效力臂d1，於圖11B中，拉力62針對旋轉接點52a的有效力臂d2，在一較佳實施例中，當屈曲角度越大，有效力臂越大，可以提供較大的伸展力矩，迅速幫助大腿模組21及小腿模組22恢復伸展狀態。此種設計利用彈簧、彈性元件等被動元件傳遞能量，因此不需額外配備電池等電力產生裝置，可減少人體支架系統1的整體重量，並且降低製造成本。
此種力量傳輸裝置50的設計具有許多優點，例如：特別能改善站立時的穩定性；另外，當使用者由蹲姿改為站姿，藉由伸展力矩的幫助便不需耗費太大力氣；或者，當使用者欲坐在椅子上或蹲在地上，可減慢坐下或蹲下的速度，避免過快坐下或蹲下對膝關節95造成的衝擊；再者，可輔助下樓或下坡，提供的伸展力矩能減少振動。
如前所述，當使用者希望不要傳遞拉力62至小腿模組22，例如使用者不慎跌倒，驅動元件53一直提供拉力62給小腿模組22欲強迫使用者腿部伸直，使用者反而無法站立起來，此時可先將鉤狀結構54移開不要勾住小腿模組22的凹槽226，驅動裝置53提供的拉力62無法傳遞至小腿模組22，待使用者站穩後，再重新使鉤狀結構54勾住小腿模組22的凹槽226，再次提供拉力62，恢復使用狀態。
綜合上述，本申請便攜式人體支架系統擁有許多特殊設計，具有拆卸簡單、攜帶方便等特點，可以穿戴在衣著內，不影響外觀，另外，提供的伸展力矩及/或軟墊能適當地保護膝關節，並可簡單調整腿部模組的長度，因此本申請所涵蓋的發明極具實用性。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧便攜式人體支架系統
10‧‧‧臀部模組
20‧‧‧腿部模組
21‧‧‧大腿模組
22‧‧‧小腿模組
23‧‧‧膝關節組合
30‧‧‧腳部模組
91‧‧‧腰部
92‧‧‧臀部
93‧‧‧髖部(髖關節)
94‧‧‧大腿
95‧‧‧膝關節
96‧‧‧小腿
97‧‧‧腳踝(踝關節)
98‧‧‧腳部

Claims (16)

  1. 一種便攜式人體支架系統，包括：一臀部模組，包括：一可彎曲部件，包覆使用者之身體，使該臀部模組固定於使用者之臀部；以及一臀部模組連接器，連接該可彎曲部件，位於使用者之髖關節外側，該臀部模組連接器包括一第一連接端；一腳部模組，穿戴於使用者之腳部，具有一腳部模組連接器，該腳部模組連接器包括一第二連接端；以及一腿部模組，設置於使用者之腿部外側，該腿部模組包括：一大腿模組，與該臀部模組連接器可拆卸式耦接，該大腿模組包括一大腿模組連接器，位於該大腿模組之近端，該大腿模組連接器包括一第一被連接端，供連接於該第一連接端；一小腿模組，與該腳部模組連接器可拆卸式耦接，該小腿模組包括一小腿模組連接器，位於該小腿模組之遠端，該小腿模組連接器包括一第二被連接端，供連接於該第二連接端；以及一膝關節組合，與該大腿模組及該小腿模組樞接，其中使用者臀部以上的重量施加於該臀部模組後，由該臀部模組傳遞至該腿部模組，再傳遞至該腳部模組，其中該大腿模組連接器與該臀部模組連接器形成可拆卸式耦接，該第一連接端具有管狀外形，當該第一被連接端插 入固定於該第一連接端內，該大腿模組耦接至該臀部模組，當該第一被連接端自該第一連接端分離，該大腿模組與該臀部模組分離，其中該小腿模組連接器與該腳部模組連接器形成可拆卸式耦接，該第二連接端具有管狀外形，當該第二被連接端插入固定於該第二連接端內，該小腿模組耦接至該腳部模組，當該第二被連接端自該第二連接端分離，該小腿模組與該腳部模組分離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，其中該臀部模組之該可彎曲部件包括：一臀部吊帶，連接該臀部模組連接器之一遠端，設置於使用者髖部外側、經鼠蹊部、臀部坐骨部、再繞回髖部外側；以及一腰部吊帶，連接該臀部模組連接器之一近端，環狀包覆使用者腰部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之便攜式人體支架系統，其中該可彎曲部件包括：另一臀部吊帶；以及一橫向吊帶，在使用者臀部後方連接該些臀部吊帶。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，其中該腳部模組包括：一腳部框架，朝向使用者腳部的一長度方向延伸，設置 於使用者之腳部側邊；以及至少一支撐元件，具有一第一端與一第二端，該第一端連接至該腳部框架，該第二端朝向使用者之腳部的一寬度方向延伸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之便攜式人體支架系統，其中該支撐元件插入使用者之鞋墊或鞋底。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，其中該第一被連接端係以卡榫、磁力、黏扣帶或扣環方式固定於該第一連接端上，該第二被連接端係以卡榫、磁力、黏扣帶或扣環方式固定於該第二連接端上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，其中該大腿模組包括：一第一連桿，具有一第一彎曲曲率，該第一彎曲曲率與使用者之大腿側相符，沿著該第一連桿之一長度方向包括至少一固定裝置；以及一第二連桿，具有該第一彎曲曲率，包括一滑槽，沿著該第二連桿的一長度方向形成，該第一連桿之該固定裝置插入該滑槽中之一特定位置，固定該第一連桿與該第二連桿之一相對位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之便攜式人體支架系統，其中該大腿模組包括一大腿綁帶元件，固定於該第一連桿或該第二連桿之上，該大腿綁帶元件之兩端具有對應之一接合物 件，該大腿綁帶元件之該兩端接合後環狀包覆使用者之大腿。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，其中該小腿模組包括：一第三連桿，具有一第二彎曲曲率，該第二彎曲曲率與使用者之小腿側相符，包括一滑槽，沿著該第三連桿的一長度方向形成；以及一第四連桿，具有該第二彎曲曲率，沿著該第四連桿之一長度方向具有至少一固定裝置，該第四連桿之該固定裝置插入該滑槽之一特定位置，固定該第三連桿與該第四連桿之一相對位置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之便攜式人體支架系統，其中該大腿模組包括具有第一彎曲曲率的一第一連桿與一第二連桿，該第一彎曲曲率與該第二彎曲曲率相同。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之便攜式人體支架系統，其中該小腿模組包括一小腿綁帶元件，固定於該第三連桿或該第四連桿之上，該小腿綁帶元件之兩端具有對應之一接合物件，該小腿綁帶元件之該兩端接合後環狀包覆使用者之小腿。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，更包括一力量傳輸裝置，該力量傳輸裝置包括：一力臂調整結構，具有一旋轉接點，該旋轉接點樞接該大腿模組之一遠端；以及 一驅動元件，具有一第一端與一第二端，該驅動元件之該第一端連接該臀部模組或該大腿模組，該驅動元件之該第二端連接該力臂調整結構之一施力接點或該小腿模組，提供一力使得該大腿模組及小腿模組傾向於相互伸展狀態，當該大腿模組與該小腿模組屈曲至一第一角度時，該力對該旋轉接點有一第一有效力臂，當該大腿模組與該小腿模組屈曲至一第二角度、且該第二角度小於該第一角度時，該力針對該旋轉接點有一第二有效力臂，該第一有效力臂大於該第二有效力臂。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之便攜式人體支架系統，其中，該該力臂調整結構為一凸輪或一L形連桿，該驅動元件包括一彈簧、一纜線、一氣缸或其組合。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之便攜式人體支架系統，其中該驅動元件連接該力臂調整結構之該施力接點，該力量傳輸裝置更包括一鉤狀結構，樞接該力臂調整結構，當該鉤狀結構勾住該小腿模組上之一凹槽，提供該力至該小腿模組；當該鉤狀結構未勾住該凹槽時，該力並未傳遞至該小腿模組。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，更包括一負重模組，連接該臀部模組之該臀部模組連接器。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之便攜式人體支架系統，更包括：一大腿綁帶元件：固定於該大腿模組上；一小腿綁帶元件：固定於該小腿模組上；以及一軟墊：固定於該膝關節組合之內側，與使用者膝關節之外側互相接觸，產生一向內之推力，並與該大腿綁帶元件、該小腿綁帶元件聯合形成一膝關節外翻扭矩。
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