TWI554264B - The use of the core design of the auxiliary structure - Google Patents

Description

利用極心線設計之輔具結構

本發明係有關一種膝關節輔助復健裝置，尤指一種加工成本低，且可有效輔助復健的利用極心線設計之輔具結構。

膝關節是人體最為複雜的關節之一，膝關節負責維持人體的穩定度完成各種運動行為，在站立時是負荷體重所產生的荷重，而在運動中則承受相當大的力矩，因此膝關節及其附近的組織十分容易受到影響，嚴重時恐會產生關節炎、骨折、韌帶受傷等傷害，而隨著人們年齡的增長或遭遇交通意外及運動傷害等，將面臨的膝關節退化、受傷等問題。

面對膝關節骨折或退化性關節炎等狀況，嚴重時可能會需要進行人工膝關節置換手術，手術後的回復過程及復健期間，可透過膝關節輔具加強膝關節穩定性並協助其復健過程，以利復健者早日回復正常步態。

目前所使用的膝關節輔具多是採用單一迴轉設計，但由於人體的膝關節運動具有滾動及滑動的特性，並非單純繞單一軸心迴轉運動，因此採用單一迴轉設計的膝關節輔具並不符合膝關節原本運動特性，而此種不符合人體膝關節運動特性的膝關節輔具，會造成復健者於復健過程中的疼痛感加劇並延滯復健過程。

本案發明人鑑於上述膝關節輔具之缺失，因此乃亟思加以改良創新，並經苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件利用極心線設 計之輔具結構。

本發明之主要目的係在於提供一種利用復健者自身之極心線作為輔具設計，以有效協助復健者進行復健的利用極心線設計之輔具結構。

本發明之次要目的係在於提供一種可有效減少零件加工成本的利用極心線設計之輔具結構。

本發明之在一目的係在於提供一種減輕復健者負擔並縮短復健時間的利用極心線設計之輔具結構。

為達上述目的，本發明利用極心線設計之輔具結構包括二孔板、一溝槽輔具、一可調式外骨架機構、一固定支架、一驅動裝置及一輪軸，主要係透過復健者膝關節運動之固定極心線，由運動學原理求得與固定極心線相對應的運動極心線後，使運動極心線繞固定極心線運動以求得耦桿點曲線，接著再選擇偶桿點曲線，並依據其路徑於溝槽輔具上挖槽，而使本發明利用極心線設計之輔具結構符合復健者膝關節之運動特性，可效協助復健者進行復健，避免單一迴轉設計不符合人體膝關節運動特性所造成的疼痛感，以達到減輕復健者負擔並縮短復健時間的目的。

1‧‧‧孔板

11‧‧‧穿孔

12‧‧‧第一連接部

2‧‧‧溝槽輔具

21‧‧‧第二連接部

22‧‧‧耦桿點曲線溝槽

23‧‧‧偏心孔

3‧‧‧可調式外骨架機構

31‧‧‧大腿固定架

32‧‧‧小腿固定架

33‧‧‧足部乘載架

4‧‧‧固定支架

41‧‧‧定位部

5‧‧‧驅動裝置

51‧‧‧連動單元

52‧‧‧驅動器

6‧‧‧定位插銷

7‧‧‧支撐套件

8‧‧‧輪軸

81‧‧‧定位孔

第1圖 為本發明利用極心線設計之輔具結構的立體外觀圖；第2圖 為本發明利用極心線設計之輔具結構的部分結構分解圖一；第3圖 為本發明利用極心線設計之輔具結構的部分結構分解圖二。

請參閱第1~2圖，本發明利用極心線設計之輔具結構主要包括二孔板1、一溝槽輔具2、一可調式外骨架機構3、一固定支架4、一驅動裝置5及一輪軸8，該等孔板1及該溝槽輔具2均為一板體，該等孔板1之外緣均延伸有一第一連接部12，且該等孔板1上具有複數等距離排列並貫穿該等孔板1之板體兩面的穿孔11，該溝槽輔具2之外緣延伸有一第二連接部21，該溝槽輔具2上具有至少一耦桿點曲線溝槽22及一貫穿溝槽輔具2之板體兩面的偏心孔23，該等耦桿點曲線溝槽22係貫穿該溝槽輔具2之板體兩面。

該溝槽輔具2係位於該等孔板1之間，透過至少一支撐套件7穿過該溝槽輔具2之該等耦桿點曲線溝槽22，再將該等孔板1由該溝槽輔具2之兩面將溝槽輔具2夾於二孔板1之間，然後將至少一定位插銷6由其中一孔板1相對另一孔板1之另一面，由與該孔板1上複數穿孔11中與該支撐套件7同軸心之穿孔11穿入，並由另一孔板1上複數穿孔11中與該支撐套件7同軸心之穿孔11中穿出後鎖固於另一孔板1上，而使該定位插銷6穿過二孔板1、該支撐套件7及該耦桿點曲線溝槽22，其中，該支撐套件7之長度大於該溝槽輔具2之寬度，因此當二孔板1由該溝槽輔具2之兩面將溝槽輔具2夾於二孔板1之間時，二孔板1並非完全夾固住該溝槽輔具2，而是留有一定間隙供二孔板1與該溝槽輔具2轉動。

該耦桿點曲線溝槽22係先透過影像法或其他方式取得復健者本身另一隻腳的膝關節運動之固定極心線，再透過運動學原理求得與固定極心線相對應的運動極心線後，在運動極心線上設立複數組固定點為耦桿點，並使運動極心線繞固定極心線運動，此時該等固定點的軌跡即為耦桿點曲線，接著再選擇偶桿點曲線，並依據其路徑於溝槽輔具2上挖槽，以 獲得該耦桿點曲線溝槽22。

該輪軸8係鎖固於該等孔板1其中之一孔板1相對溝槽輔具2之另一面上，其係利用至少一支撐套件7穿過該溝槽輔具2之偏心孔23，再將該等孔板1由該溝槽輔具2之兩面將溝槽輔具2夾於二孔板1之間，然後將至少一定位插銷6由其中一孔板1相對另一孔板1之另一面，由與該孔板1上複數穿孔11中與該支撐套件7同軸心之穿孔11穿入，並由另一孔板1上複數穿孔11中與該支撐套件7同軸心之穿孔11中穿出後與該輪軸8進行鎖固，或利用至少一支撐套件7穿過該溝槽輔具2之偏心孔23，再將該等孔板1由該溝槽輔具2之兩面將溝槽輔具2夾於二孔板1之間，然後將至少一定位插銷6由該輪軸8上之定位孔穿入，並由與其中之一孔板1上複數穿孔11中與該支撐套件7同軸心之穿孔11穿入，並經過該溝槽輔具2之偏心孔23後由另一孔板1上複數穿孔11中與該支撐套件7同軸心之穿孔11中穿出後進行鎖固(如第3圖所示)，而使該定位插銷6穿過二孔板1、該支撐套件7及該偏心孔23。

該可調式外骨架機構3包括一大腿固定架31、一小腿固定架32及一足部乘載架33，該大腿固定架31之一端係與該等第二連接部21以鎖固、焊接或其他等效方式固定，該小腿固定架32之一端係與該第一連接部12以鎖固、焊接或其他等效方式固定，該足部乘載架33係與該小腿固定架32相對與該第一連接部12之另一端係作樞接。

該固定支架4之一端為與該大腿固定架31相對連接該等第二連接部21之另一端係以鎖固、焊接或其他等效方式固定，或與該大腿固定架31一體成形，該固定支架4相對與大腿固定架31連接之另一端項兩側均延伸有一定位部41，該驅動裝置5包括一連動單元51及二驅動器52，該連動單 元51係繞於輪軸8之外緣，且該連動單元51之兩端分別與該等驅動器52各自連接，該等驅動器52為步進馬達、電動缸、氣壓缸或油壓缸，該等驅動器52係分別與該等定位部41各自樞接。

本發明利用極心線設計之輔具結構使用時，係將可調式外骨架機構3之大腿固定架31固定於復健者之大腿上，使固定支架4上之樞接之二驅動器52分別位於鄰近大腿前方及鄰近大腿後方，將小腿固定架32固定於復健者之小腿上，其固定方式可使用充氣式氣墊方式固定，或使用束帶或具有彈性之軟質布料以綁縛方式作固定，除此之外，亦可以其他結構作固定，並在固定復健者之大腿與小腿時，令二孔板1及溝槽輔具2位於復健者大腿外側之膝關節位置，並將復健者之腳底板平貼於足部乘載架33上即可。

當復健者開始進行復健而並彎曲小腿而使膝關節呈現彎曲角度時，透過小腿彎曲方向之驅動器52(鄰近大腿後方之驅動器52)拉動連動單元51，以帶動輪軸8驅使二孔板1轉動，並藉由穿過該耦桿點曲線溝槽22之支撐套件7帶動二孔板1沿著耦桿點曲線溝槽22之路徑移動，而當彎曲至一定點後，復健者開始將小腿伸直時，透過小腿伸直方向之驅動器52(鄰近大腿前方之驅動器52)拉動連動單元51，進而帶動二孔板1轉動並藉由支撐套件7沿著耦桿點曲線溝槽22之路徑向反方向移動，此時，藉由驅動器52拉動連動單元51以帶動輪軸8驅使二孔板1轉動之力量，可有效輔助復健者作復健動作。

同時，由於本發明中溝槽輔具2之耦桿點曲線溝槽22係依據復健者本身膝關節之固定極心線與運動極心線所設計，所以當二孔板1轉動並沿著耦桿點曲線溝槽22之路徑移動時，其移動之路徑即為復健者自身膝 關節運動特性之路徑，雖然取得之耦桿點曲線並非為需要復健的腳，但同一人左右雙腿的固定極心線誤差±2mm之內，因此將較使用他人的膝關節極心線或其他設計方式之輔具而言，復健者利用本發明利用極心線設計之輔具結構進行復健時，並不會如同習知單一迴轉設計之輔具因為不符合人體膝關節運動特性而造成額外的疼痛感，另外，本發明利用極心線設計之輔具結構僅需更換不同的溝槽輔具2即可供其他復健者使用，因此可有效節省零件加工的成本。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用單一迴轉設計之輔具所不及的多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧孔板

2‧‧‧溝槽輔具

21‧‧‧第二連接部

3‧‧‧可調式外骨架機構

31‧‧‧大腿固定架

32‧‧‧小腿固定架

33‧‧‧足部乘載架

4‧‧‧固定支架

41‧‧‧定位部

5‧‧‧驅動裝置

51‧‧‧連動單元

52‧‧‧驅動器

8‧‧‧輪軸

Claims (7)

1. 一種利用極心線設計之輔具結構，其主要包括：二孔板，該等孔板上佈設有複數等距離排列之穿孔，該孔板外緣均延伸有一第一連接部；一溝槽輔具，該溝槽輔具為一板體，該溝槽輔具係位於該等孔板之間，該溝槽輔具外緣延伸有一第二連接部，且該溝槽輔具上至少具有至少一貫穿板體兩面之耦桿點曲線溝槽及一偏心孔；一可調式外骨架機構，該可調式外骨架機構包括一大腿固定架及一小腿固定架，該大腿固定架之一端係與該等第二連接部連接，該小腿固定架之一端係與該第一連接部連接；至少一定位插銷，該定位插銷係穿過該等孔板中各自之該等穿孔其中之一及該溝槽輔具之該等耦桿點曲線溝槽，並鎖固於該等孔板上；一固定支架，該固定支架之一端向兩側分別延伸有一定位部，該固定支架相對定位部之另一端則與該大腿固定架相對連接該等第二連接部之另一端固定；一輪軸，該輪軸鎖固於該等孔板其中之一孔板相對溝槽輔具之另一面上，且該輪軸之軸心係穿過該溝槽輔具之該偏心孔而鎖固於與該等孔板其中之另一孔板上；一驅動裝置，該驅動裝置包括一連動單元及二驅動器，該連動單元係繞於輪軸之外緣，且該連動單元之兩端分別與該等驅動器各自連接，該等驅動器係分別與該等定位部各自樞接。
2. 如請求項1所述之利用極心線設計之輔具結構，其中該第一連接部及該 第二連接部係以鎖固、焊接或其他等效方式與該可調式外骨架機構連接。
3. 如請求項1所述之利用極心線設計之輔具結構，其中該固定支架係以鎖固、焊接或其他等效方式與該大腿固定架固定。
4. 如請求項1所述之利用極心線設計之輔具結構，其中該固定支架係與該大腿固定架一體成形。
5. 如請求項1所述之利用極心線設計之輔具結構，其中該小腿固定架相對與該第一連接部連接之另一端係與一足部乘載架作樞接。
6. 如請求項1所述之利用極心線設計之輔具結構，其中該等驅動器為步進馬達、電動缸、氣壓缸或油壓缸。
7. 如請求項1所述之利用極心線設計之輔具結構，其中更包括二支撐套件，該等支撐套件係設於該等孔板之間，並穿過該等耦桿點曲線溝槽。