TWI666012B - 足踝輔具及其製作方法 - Google Patents

Abstract

本揭露係關於一種足踝輔具，其包括一足底板、一足底板側支架、一小腿固定單元以及一支撐單元。足底板用以置放病患之足部。足底板側支架，對應病患之內踝與側面踝並與足底板連接。小腿固定單元用以固定病患之小腿，且小腿固定單元與足底板側支架係以一可轉動方式連接。支撐單元設置於該小腿固定單元與該足底板之間，其包括一阻尼元件以及一彈性元件。

Description

足踝輔具及其製作方法

本揭露係關於一種足踝輔具及其製作方法，尤指一種可使穿戴者的步態接近正常人的步態的足踝輔具及其製作方法。

在人類自然行走的過程中，在不同的步態週期(Gait cycle)中人的足踝關節會有不同的角度。然而對於具有行走障礙的病患而言，例如具有中樞神經系統失能、周邊神經系統感覺與運動功能失能、運動單元不足或結構性損傷等病患而言，在進行步行時因為腿部肌肉無力或其它因素使得足踝部無法正常上抬而產生垂足狀況，進而造成病患為了保持平衡而改變身體姿勢，不僅容易跌倒且較一般人行走時耗費力量，嚴重影響病患生活品質。

本揭露的目的之一在於提供一種足踝輔具及其製作方法，以解決上述問題。

本揭露之一實施例提供了一種足踝輔具，包括一足底板、一足底板側支架、一小腿固定單元以及一支撐單元。足底板用以置放病患之足部。足底板側支架包括一內足底板側支架與一外足底板側支架，分別對應病患 之內踝與側面踝並與足底板連接。小腿固定單元用以固定病患之小腿，且小腿固定單元與足底板側支架係以一可轉動方式連接。支撐單元設置於小腿固定單元與足底板之間，其中支撐單元包括一阻尼元件，用以於病患穿戴足踝輔具時提供足底板阻尼效果，以延長足部的下落時間，以及一彈性元件，用以於病患穿戴足踝輔具時提供足底板彈性支撐效果，以避免垂足。

本揭露之另一實施例提供了一種製作足踝輔具的方法，包括下列步驟。於病患之足踝部的複數個特徵點貼附定位標記。對病患之足踝部進行掃描以形成一足踝部輪廓資料。根據足踝部輪廓資料製作一足踝部影像模型。

1‧‧‧足踝輔具

10‧‧‧足底板

12‧‧‧凹槽

14‧‧‧螺孔

20‧‧‧足底板側支架

22‧‧‧內足底板側支架

24‧‧‧外足底板側支架

30‧‧‧小腿固定單元

32‧‧‧小腿固定件

34‧‧‧小腿固定件

40‧‧‧連接單元

42‧‧‧連接結構

44‧‧‧連接結構

50‧‧‧支撐單元

52‧‧‧阻尼元件

54‧‧‧彈性元件

60‧‧‧拉繩

62‧‧‧固定元件

A1‧‧‧最小步角

A2‧‧‧最大步角

B1‧‧‧第一區塊

B2‧‧‧第二區塊

B3‧‧‧第三區塊

B4‧‧‧第四區塊

D1‧‧‧足底板模型的草圖

D2‧‧‧足底板側支架模型的草圖

P1‧‧‧第一特徵點

P2‧‧‧第二特徵點

P3‧‧‧第三特徵點

P4‧‧‧第四特徵點

P5‧‧‧第五特徵點

P6‧‧‧第六特徵點

P7‧‧‧第七特徵點

Q1‧‧‧第一輔助特徵點

Q2‧‧‧第二輔助特徵點

Q3‧‧‧第三輔助特徵點

Q4‧‧‧第四輔助特徵點

Q5‧‧‧第五輔助特徵點

S‧‧‧旋轉軸

S1‧‧‧第一平面

S2‧‧‧第二平面

S3‧‧‧第三平面

S4‧‧‧第四平面

X‧‧‧交集範圍

ST1‧‧‧首次觸地期

ST2‧‧‧承重反應期

ST3‧‧‧支撐相中期

ST4‧‧‧支撐相末期

ST5‧‧‧擺動前期

ST6‧‧‧擺動相早期及中期

ST7‧‧‧擺動相末期

為協助讀者達到最佳理解效果，建議在閱讀本揭露時同時參考附件圖示及其詳細文字敘述說明。請注意為遵循業界標準作法，本專利說明書中的圖式不一定按照正確的比例繪製。在某些圖式中，尺寸可能刻意放大或縮小，以協助讀者清楚了解其中的討論內容。

圖1繪示了人類行走的步態週期的示意圖；圖2為足踝輔具的外觀示意圖；圖3為足踝輔具的前視示意圖；圖4為足踝輔具的後視示意圖；圖5為足踝輔具的左視示意圖；圖6為足踝輔具的右視示意圖；圖7為足踝輔具的頂視示意圖；圖8為足踝輔具的底視示意圖； 圖9為裝設有拉繩之足踝輔具的示意圖；圖10繪示了足踝輔具的最小步角及最大步角的示意圖；圖11為最小步角的統計資料；圖12為最大步角的統計資料；圖13為承重反應期佔步態週期比例的統計資料；圖14為承重反應分數的統計資料；圖15為根據本揭露之一或多個實施例之製作足踝輔具的方法流程圖；以及圖16至圖25為根據本揭露之一或多個實施例之製作足踝輔具的方法的示意圖。

本揭露提供了數個不同的實施方法或實施例，可用於實現本發明的不同特徵。為簡化說明起見，本揭露也同時描述了特定零組件與佈置的範例。請注意提供這些特定範例的目的僅在於示範，而非予以任何限制。舉例而言，在以下說明第一特徵如何在第二特徵上或上方的敘述中，可能會包括某些實施例，其中第一特徵與第二特徵為直接接觸，而敘述中也可能包括其他不同實施例，其中第一特徵與第二特徵中間另有其他特徵，以致於第一特徵與第二特徵並不直接接觸。此外，本揭露中的各種範例可能使用重複的參考數字和/或文字註記，以使文件更加簡單化和明確，這些重複的參考數字與註記不代表不同的實施例與配置之間的關聯性。

另外，本揭露在使用與空間相關的敘述詞彙，如“在...之下”、“低”、“下”、“上方”、"上"、“在...之上”及類似詞彙時，為便於敘述，其用法均在於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(或多個)元件或特徵的相對關 係。除了圖示中所顯示的角度方向外，這些空間相對詞彙也用來描述該裝置在使用中以及操作時的可能角度和方向。該裝置的角度方向可能不同(旋轉90度或其它方位)，而在本揭露所使用的這些空間相關敘述可以同樣方式加以解釋。

在本文中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”語詞係描述各種元件、組件、區域、層、以及/或區段，這些元件、組件、區域、層、以及/或區段應不受限於這些語詞。這些語詞可僅用於一元件、組件、區域、層、或區段與另一元件、組件、區域、層、或區段。除非內文中清楚指明，否則當於本文中使用例如“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”語詞時，並非意指序列或順序。

首先請參閱圖1。圖1繪示了人類行走的步態週期的示意圖。如圖1所示，步態週期大致可區分為數個階段，分別為首次觸地期(initial contact)ST1、承重反應期(loading response)ST2、支撐相中期(midstance)ST3、支撐相末期(terminal stance)ST4、擺動前期(preswing)ST5、擺動相早期及中期(initial&mid-swing)ST6和擺動相末期(terminal swing)ST7。在步態週期的不同時期，人體的臀部、腿部及足部等部位的肌肉會有不同的出力方式，並控制髖關節、膝關節及踝關節的不同彎曲程度，以使得人體在步態週期的不同時期可以轉移重心達到平衡而自然行走。

請參閱圖2至圖9。圖2至圖9為根據本揭露之一或多個實施例之足踝輔具的示意圖，其中圖2為足踝輔具的外觀示意圖，圖3為足踝輔具的前視示意圖，圖4為足踝輔具的後視示意圖，圖5為足踝輔具的左視示意圖，圖6為足踝輔具的右視示意圖，圖7為足踝輔具的頂視示意圖，圖8為足踝輔 具的底視示意圖，且圖9為裝設有拉繩之足踝輔具的示意圖。如圖2至圖9所示，本實施例的足踝輔具1包括一足底板10、一足底板側支架20以及一小腿固定單元30。足底板20係用以置放病患之足部。足底板側支架20包括一內足底板側支架22與一外足底板側支架24，分別對應病患之內踝與側面踝並與足底板10連接。在一些實施例中，足底板10與足底板側支架20的材料可為塑膠或其它適合的材料。在一些實施例中，足底板10與足底板側支架20可為一體成型結構，其可利用3D列印或其它適合的方法加以製作。小腿固定單元30係用以固定病患之小腿，且小腿固定單元30與足底板側支架20可以一可轉動方式連接。在一些實施例中，足底板側支架20與小腿固定單元30具有一旋轉軸S，於病患穿戴足踝輔具1時，旋轉軸S可與病患的踝關節的旋轉軸實質上重疊，藉此當病患穿戴足踝輔具1行走時，其旋轉機制可與踝關節的旋轉機制類似而較符合人體動力學(Biodynamics)。舉例而言，足底板側支架20與小腿固定單元30可具有對應的孔洞，並利用螺栓穿過上述孔洞以使得小腿固定單元30可以相對於足底板側支架20以旋轉軸S作為軸心而轉動，以容許病患的踝關節在背曲或蹠曲方向轉動。在一些實施例中，足底板10、足底板側支架20及小腿固定單元30的材料可選用非剛性的材料，其可容許某種程度的變形，藉此可增加穿戴的舒適度。此外，在行走過程中，足底板10、足底板側支架20及小腿固定單元30在受到病患的腿部及足踝部的力量而產生的變形亦可提供適度的拉力以提供支撐力量，減緩垂足狀況。

在一些實施例中，小腿固定單元30可包括兩小腿固定件32、34，分別對應於病患之小腿的左右兩相對側，且小腿固定件32、34可分別與內足底板側支架22及外足底板側支架24以可轉動方式連接。在一些實施例 中，足踝輔具1可另包括一連接單元40，連接於小腿固定單元30之兩小腿固定件32、34之間並對應於病患之小腿之後側。在一些實施例中，連接單元40可以包括一寬度可調整式連接單元，用以調整小腿固定單元30之鬆緊度，以配合病患的小腿尺寸。在一些實施例中，連接單元40可以包括兩連接結構42、44，其一端分別固定在小腿固定單元30之兩小腿固定件32、34上，且經由將兩連接結構42、44分別小腿固定件34及小腿固定件32的方向拉可調整小腿固定件32、34之間的寬度。在一些實施例中，連接結構42、44可以是長條狀連接結構。在另一些實施例中，連接結構42、44可以是彎曲型連接結構，其可具有與小腿後側對應的彎曲弧形，以增加穿載的舒適度。當設置當調整好小腿固定件32、34之間的寬度後，可利用一卡固元件(圖未示)固定兩連接結構42、44的相對位置，以調整小腿固定單元30之鬆緊度。舉例而言，兩連接結構42、44上可分別設置多個通孔，而利用卡固元件例如螺絲或卡榫穿過不同的孔洞可以調整小腿固定件32、34之間的寬度並固定其位置。在一些實施例中，由於小腿固定單元30的材料為非剛性，因此調整小腿固定單元30之鬆緊度也可以達到調整足底板10、足底板側支架20及小腿固定單元30的整體撓性以調整足踝輔具1的整體支撐力的效果。

在一些實施例中，足踝輔具1可另包括一支撐單元50，設置於小腿固定單元30與足底板10之間。支撐單元50可以在病患在穿載足踝輔具1行走的不同步態時提供動態(dynamical)支撐能力，配合不同步態提供不同的支撐力量。在一些實施例中，支撐單元50可包括一阻尼元件52及一彈性元件54。阻尼元件52可用以於病患穿戴足踝輔具1時提供足底板10阻尼效果。精確地說，當病患具有肌力不足或腿部張力異常等問題而造成足部向 下落時，阻尼元件52所提供的阻尼效果可以提供向上的拉力。阻尼元件52的特性為當足部向往下的力量愈大時，其提供的反向拉力愈大，因此可有效延長足部的下落時間。另一方面，彈性元件54可用以於病患穿戴足踝輔具時提供足底板10彈性支撐效果，以避免垂足。精確地說，彈性元件54的特性在於其提供的反向拉力與其形變成正比，當病患的足部下落的程度愈大時，彈性元件54所提供的反向拉力會愈大，藉此可避免垂足。在一些實施例中，彈性元件54可包括彈簧或其它可提供彈性的元件。

在一些實施例中，支撐單元50係固定於小腿固定單元30上，並經由一拉繩60連接至足底板10。在一些實施例中，支撐單元50可設置於小腿固定單元30之兩小腿固定件32、34上，且拉繩60之兩端係分別連接到位於小腿固定單元30之兩小腿固定件32、34上的支撐單元50上。此外，足底板10之底部可具有一凹槽12，用以容納一部分之拉繩60，以使拉繩60可套設於凹槽12內。在一些實施例中，足踝輔具1可另包括固定元件62，用以將拉繩60固定於凹槽12內。舉例而言，固定元件62可包括螺絲或其它固定元件，其可穿過拉繩60並鎖固於足底板10之螺孔14內，藉此將拉繩60固定在足底板10上。由於拉繩60的兩端連接到位於小腿固定單元30之兩小腿固定件32、34上的支撐單元50上，因此支撐單元50可以透過拉繩60拉住足底板10，達到動態限制蹠曲效果。舉例而言，當步態週期位於支撐相末期至擺動前期時，病患的腳步會因為重心轉移與軀幹往前進的雙動作用下使得足踝背曲角度增加而使得拉繩60處於鬆馳狀態，因此彈性元件54在無拉繩60的拉力下即會產生回抽作用而恢復至其初始長度。此時當病患將足部抬起而進入擺動相早期及中期和擺動相末期時，拉繩60會開始處於拉緊狀態使得彈性元件54提供的拉力可以傳達到足底板10而提 供蹠曲限制能力。

在一些實施例中，凹槽12的位置係對應病患的腳部之趾頭的關節處，以獲致較佳的提拉效果。舉例而言，若將凹槽12設置於接近趾頭的指尖處，在拉繩60提拉足底板10時趾頭的關節處會產生彎曲而抵銷了提拉的力量。另外，若將凹槽12設置於靠近足弓處，則會因為提拉的力臂較短而減弱提拉的力矩，並會對病患的腳部產生過大的張力。因此，將凹槽12的位置係對應病患的腳部之趾頭的關節處可以避免拉繩60在提拉足底板10時不會因為趾頭的關節處彎曲而抵銷了提拉的力量，並獲得較大的力臂，且不會對病患的足弓產生過大的張力。

如圖9所示，在一些實施例中，足踝輔具1可以另包括一固定帶(圖未示)，其可將小腿固定件32、34拉緊以進一步將病患的小腿固定在小腿固定單元30內。

請再參考圖10。圖10繪示了足踝輔具的最小步角及最大步角的示意圖。最小步角及最大步角是一種利用足踝輔具的足底板與地面的夾角來推估病患在穿載足踝輔具時足踝角度的變化的評估指標。如圖10所示，在腳尖朝向下方時，足底板與地面的夾角可定義為最小步角(min foot angle)A1；而在腳尖朝向上方時，足底板與地面的夾角可定義為最大步角(max foot angle)A2。最小步角A1可以用來作為評估足踝輔具的蹠曲限制能力的指標，而最大步角A2可以代表背曲角度，可以作為評估足踝輔具對於垂足的抑制能力，例如在首次觸地期時應具有適切的背曲角度，當背曲角度過小時即會產生垂足。另外，本揭露中另使用承重反應期佔步態週期比例以及承重反應分數(loading response score)兩項指標來衡量足踝輔具的功能。在正常的步態週期時，各階段所佔的時間有一定的比例，其中 承重反應期佔步態週期比例約為10%，當病患穿載足踝輔具時承重反應期佔步態週期比例愈接近10%代表愈接近正常人的步態週期。承重反應分數則是病患穿載足踝輔具時承重反應期佔步態週期比例和與病患具有類似條件例如年齡、身高、性別等的其它人的承重反應期佔步態週期比例的常模資料進行比對所計算出的分數，其中承重反應分數愈接近1.00代表愈接近正常人的步態週期。

請參考圖11至圖14。圖11至圖14為病患未穿戴足踝輔具及穿載不同的足踝輔具所量測出之統計資料，其中圖11為最小步角的統計資料，圖12為最大步角的統計資料，圖13為承重反應期佔步態週期比例的統計資料，且圖14為承重反應分數的統計資料。在上述統計中，樣本1為病患未穿戴足踝輔具之量測結果，樣本2為病患穿戴足踝角度固定為90度之足踝輔具之量測結果，樣本3為病患穿戴小腿固定單元與足底板側支架以可轉動方式連接的足踝輔具之量測結果，樣本4為病患穿戴本揭露之實施例之小腿固定單元與足底板側支架以可轉動方式連接且設置有支撐單元的足踝輔具之量測結果。如圖11至圖14所示，樣本2、樣本3及樣本4的結果均優於樣本1，也就是說在病患有穿載足踝輔具的狀況下，其最小步角、最大步角、承重反應期佔步態週期比例及承重反應分數的量測結果均優於病患未穿載足踝輔具的狀況。另外，相較於樣本2之足踝角度固定為90度之足踝輔具，樣本3及樣本4的量測結果更為突出。也就是說，樣本3之小腿固定單元與足底板側支架以可轉動方式連接的足踝輔具的最小步角、最大步角、承重反應期佔步態週期比例及承重反應分數的量測結果均優於樣本2之足踝角度固定為90度之足踝輔具的狀況。另外，樣本4之小腿固定單元與足底板側支架以可轉動方式連接且增設支撐單元之足踝輔具的最小步 角、最大步角、承重反應期佔步態週期比例及承重反應分數的量測結果更優於樣本3之足踝輔具的狀況。

由上述可知，本揭露之足踝輔具具有小腿固定單元與足底板側支架以可轉動方式連接以及用以提供阻尼效果及彈性支撐效果的支撐單元，可以顯著地提升最小步角、最大步角、承重反應期佔步態週期比例及承重反應分數。在穿載本揭露之足踝輔具時，病患的最小步角會縮小，表示本揭露之足踝輔具可引導病患以正常的重心轉移行走，使得病患可嘗試將自身重心轉移到具有障礙的腳上。如此一來，在擺動前期時可容許較大的踝部背曲角度，而有助於行走。再者，在穿載本揭露之足踝輔具時，藉由支撐單元提供的動態支撐力，可以減慢在首次觸地期病患的踝部背曲角度的降低，以避免垂足狀況。

請參閱圖15。圖15為根據本揭露之一或多個實施例之製作足踝輔具的方法流程圖。如圖15所示，本實施例之製作足踝輔具的方法100包括下列步驟：步驟110：於病患之足踝部的複數個特徵點貼附定位標記；步驟120：對病患之足踝部進行掃描以形成一足踝部輪廓資料；以及步驟130：根據足踝部輪廓資料製作一足踝部影像模型。

製作足踝輔具的方法100僅為實施例，且未將本揭示限制在申請專利範圍中明確陳述之內容之外。可在製作足踝輔具的方法100之前、期間及之後提供額外步驟，且針對方法之額外實施例，可替換、取消或移動所描述之一些步驟。

請參閱圖16至圖25。圖16至圖25為根據本揭露之一或多個實施例之製作足踝輔具的方法的示意圖。圖16繪示了人體之足踝部骨骼的示意圖。 如圖16所示，在一些實施例中，病患之足踝部包括下列特徵點，其中第一特徵點P1位於病患之腳部的第二趾(second metatarsal)的關節處；第二特徵點P2位於病患之腳部的第三趾(third metatarsal)的關節處；第三特徵點P3位於病患之腳部的第四趾(fourth metatarsal)的關節處；第四特徵點P4位於病患之腳部的最外側點；第五特徵點P5位於病患之腳部的最內側點；第六特徵點P6位於病患之內踝(medial malleolus)；以及第七特徵點P7位於病患之側面踝(lateral malleolus)。

在對病患之足踝部進行掃描，先於病患之足踝部的上述特徵點貼附定位標記(如圖中的黑色圓點所示)。上述足踝部特徵點為足踝部的主要特徵點，其對於製作出的足踝輔具的形狀具有較關鍵性的影響，而由於足踝部之皮肉會包覆上述特徵點而導致外部輪廓掃描無法精確地確認其正確位置，因此於進行掃描前經由專業人員先以觸診方式確認特徵點並利用貼附定位標記的作法可確保製作出的足踝輔具可完全符合病患的足踝部的形狀與尺寸。

接著利用掃描機台搭配電腦及影像處理軟體對病患之足踝部進行掃描以形成一足踝部輪廓資料，並可將足踝部輪廓資料儲存於儲存裝置例如記憶體或硬碟內，如圖17所示。在一些實施例中，在掃描出標示有特徵點的足踝部輪廓資料後，可於顯示裝置例如顯示器上顯示出，並進一步於足踝部輪廓資料上標示出輔助特徵點。舉例而言，病患之足踝部可包括下列輔助特徵點，其中第一輔助特徵點Q1位於病患之腳部的第一趾(first metatarsal)的關節處；第二輔助特徵點Q2位於病患之腳部的第五趾(fifth metatarsal)的關節處；第三輔助特徵點3位於病患之腳部的第二趾的指尖處；第四輔助特徵點Q4位於病患之腳部的跟骨(Calcaneus)的底部；以及 第五輔助特徵點Q5位於病患之腳部的跟骨的跟部。相較於主要特徵點，輔助特徵點的位置可由足踝部輪廓資料所辨識出，因此可在掃描後再於足踝部輪廓資料上標示出其位置，以獲致完整的特徵點位置。上述主要特徵點與輔助特徵點僅為範例，本揭露製作足踝輔具的方法所使用的足踝部特徵點並不以此為限。

接著，根據足踝部輪廓資料製作足踝部影像模型。在一些實施例中，製作足踝部影像模型大致上可包括建立足踝部影像模型之一足底板模型，以及建立足踝部影像模型之足底板側支架模型兩個部分，說明如下。

首先，根據足踝部輪廓資料建立足踝部影像模型之足底板模型可包括下列步驟。如圖17所示，利用第三特徵點P3、第一輔助特徵點Q1及第四輔助特徵點Q4定義出一第一平面S1，作為足底部的基準面。如圖18所示，根據第一平面S1建立一平行於第一平面S1的第二平面S2。在一些實施例中，第二平面S2係位於第一平面S1上方，例如第二平面S2為實質上與第五輔助特徵點Q5相交。如圖19所示，建立涵蓋足踝部輪廓資料在第二平面S2上的範圍的一第一區塊B1，並將第一區塊B1投影到第一平面S1上。舉例而言，第一區塊B1的範圍可以是一矩形區塊，其長度與寬度均略大於第二平面S2上的腳長與腳寬，例如第一區塊B1的長度可為腳長+10mm，且寬度可為腳寬+10mm，但不以此為限。接著，將足踝部輪廓資料在第一平面S1上的足部輪廓繪製在第一區塊B1上，以形成足踝部影像模型之足底板模型之草圖D1。足底板模型的厚度可自行定義，例如不小於4mm。

如圖20所示，接著調整足底板之腳趾部分的輪廓。在一些實施例中，以第六特徵點P6投影至第一平面S1上的位置為圓心繪製一第二區塊 B2，其中第二區塊B2的半徑可自訂，例如其可大致等於第六特徵點P6至第三輔助特徵點Q3的距離。此外，以第四特徵點P4與第五特徵點P5之連線為邊長繪製出一第三區塊B3。接著，選取第二區塊B2與第三區塊B3的交集範圍X，並根據交集範圍X調整足底板模型的草圖D1的輪廓，以符合病患之腳部的腳趾部分，而製作出足底板模型。

接著，根據足踝部輪廓資料建立足踝部影像模型之足底板側支架模型可包括下列步驟。如圖21所示，利用第一特徵點P1及第四輔助特徵點Q4定義出一與第一表面S1垂直相交的第三平面S3。如圖22所示，將第六特徵點P6投影至第三平面S3以建立一垂直於第三平面S3之第四平面S4。如圖23所示，接著以第四平面S4為基準面，繪製足底板側支架模型之草圖D2。舉例而言，以第七特徵點P7與第三平面S3之間的距離加上一調整值定義出足底板側支架之一外足底板側支架的輪廓，以第六特徵點P6與第三平面S3之間的距離加上一調整值定義出足底板側支架之一內足底板側支架之輪廓，及以第七特徵點P7投影至第一平面S1的距離加上一調整值定義出足底板側支架之高度。在一些實施例中，上述外足底板側支架的輪廓的調整值及內足底板側支架之輪廓的調整值可視踝部的輪廓調整向外擴或向內縮。上述足底板側支架之高度的調整值可視踝部的高度加以調整。在一些實施例中，外足底板側支架及內足底板側支架可分別具有彎折結構，例如外足底板側支架及內足底板側支架可分別具有一傾斜部，其一端分別連接至足底板的兩相對邊緣並以向外傾斜方式設置，以閃避病患的足部。舉例而言，外足底板側支架的傾斜部的傾斜角可為約30度，而內足底板側支架的傾斜部的傾斜角度可為約15度，但不以此為限。外足底板側支架及內足底板側支架可分別另具有一垂直部，其分別與傾斜部的另一端連接並 向上延伸。足底板側支架的厚度可自行定義，例如不小於4mm。

如圖24所示，在一些實施例中，可於外足底板側支架及內足底板側支架的垂直部形成孔洞，以作為與小腿固定單元連接之用。在一些實施例中，足底板側支架與足底板的連接部分可以採用圓導角設置，以減少連接部分斷裂的風險。

在一些實施例中，根據足踝部輪廓資料建立足踝部影像模型之足底板模型可另包括以第四特徵點P4(參閱圖17)與第五特徵點P5(參閱圖17)之連線作為中心線向兩側平移以形成一第四區塊B4，並縮減對應於第四區塊B4之足底板的厚度以形成一內縮的凹槽，作為容納拉繩之用，如圖25所示。在一些實施例中，足底板對應於凹槽的位置可形成螺孔，以便利用螺絲將拉繩固定在足底板。藉由上述步驟，可製作本揭露的足踝部影像模型。

如圖2至圖9所示，接著可將足踝部影像模型輸出成足踝輔具1之足底板10及足底板側支架20。在一些實施例中，可利用3D列印機台以3D列印或利用其它適合的方法將足踝部影像模型輸出以製作足踝輔具1。另外在一些實施例中，本揭露之方法可進一步包括將小腿固定單元30與足底板側支架20連接，以及於小腿固定單元30及足底板10之間設置支撐單元50。在一些實施例中，支撐單元50可包括阻尼元件52以及彈性元件54，其中阻尼元件52以及彈性元件54的作用及設置位置如前述實施例所述，在此不再贅述。

綜上所述，本揭露之足踝輔具利用以可轉動方式連接的小腿固定單元與足底板側支架，以及用以提供阻尼效果及彈性支撐效果的支撐單元，可以顯著地提升最小步角、最大步角、承重反應期佔步態週期比例及承重 反應分數，進而增強足踝輔具的輔助效果。此外，本揭露製作足踝輔具的方法在對足踝部進行掃描之前先於病患之足踝部的特徵點貼附定位標記，可以避免誤差而精確地標記足踝部特徵點的位置，故可確保足踝輔具的病患的足踝部的尺寸吻合，提升足踝輔具的功能性及舒適性。

儘管已參看本發明之特定實施例描述並說明本發明，但此等描述及說明並不限制本發明。熟習此項技術者可清楚地理解，可進行各種改變，且可在實施例內替代等效元件而不會脫離如由所附申請專利範圍所界定之本發明之真實精神及範疇。說明可不必按比例繪製。歸因於製造程序之類中的變數，本發明中之藝術再現與實際設備之間可存在區別。可存在並未特定說明之本發明的其他實施例。應將本說明書及圖式視為說明性而非限制性的。可做出修改，以使特定情形、材料、物質組成、方法或程序適應於本發明之目標、精神及範疇。所有此等修改意欲在此處所附之申請專利範圍之範疇內。儘管已參看按特定次序執行之特定操作描述本文中所揭示的方法，但可理解，在不脫離本發明之教示的情況下，可組合、細分，或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非在本文中特定指示，否則操作之次序及分組並非本發明之限制。

Claims (19)

1. 一種足踝輔具，包括：一足底板，用以置放病患之足部；一足底板側支架，其包括一內足底板側支架與一外足底板側支架，分別對應病患之內踝與側面踝並與該足底板連接；一小腿固定單元，用以固定病患之小腿，其中該小腿固定單元與該足底板側支架係以一可轉動方式連接；以及一支撐單元，設置於該小腿固定單元與該足底板之間，其中該支撐單元包括：一阻尼元件，用以於病患穿戴該足踝輔具時提供該足底板阻尼效果，以延長足部的下落時間；以及一彈性元件，用以於病患穿戴該足踝輔具時提供該足底板彈性支撐效果，以避免垂足。
2. 如請求項1之足踝輔具，其中該小腿固定單元與該足底板側支架具有一旋轉軸，且於病患穿戴該足踝輔具時，該旋轉軸係與病患的踝關節的旋轉軸實質上重疊。
3. 如請求項1之足踝輔具，其中該支撐單元係固定於該小腿固定單元上，並經由一拉繩連接至該足底板。
4. 如請求項3之足踝輔具，其中該小腿固定單元包括兩小腿固定件，分別對應於病患之小腿的左右兩相對側。
5. 如請求項4之足踝輔具，其中該支撐單元係設置於該小腿固定單元之該兩小腿固定件上，且該拉繩之兩端係分別連接到位於該小腿固定單元之該兩小腿固定件上之該支撐單元上。
6. 如請求項5之足踝輔具，其中該足底板之底部具有一凹槽，用以容納一部分之該拉繩，以使該拉繩套設於該凹槽內。
7. 如請求項6之足踝輔具，其中該凹槽係對應病患的腳部之趾頭的關節處。
8. 如請求項4之足踝輔具，其中該足踝輔具另包括一連接單元，連接於該小腿固定單元之該兩小腿固定件之間並對應於病患之小腿之後側。
9. 如請求項8之足踝輔具，其中該連接單元包括一寬度可調整式連接單元，用以調整該小腿固定單元之鬆緊度。
10. 如請求項1之足踝輔具，其中該足底板與該足底板側支架係為一體成型結構。
11. 一種製作足踝輔具的方法，包括：於病患之足踝部的複數個特徵點貼附定位標記；對病患之足踝部進行掃描以形成一足踝部輪廓資料；根據該足踝部輪廓資料製作一足踝部影像模型；以及將該足踝部影像模型輸出成一足踝輔具之一足底板及一足底板側支架。
12. 如請求項11之製作足踝輔具的方法，其中根據該足踝部輪廓資料製作該足踝部影像模型包括：根據該足踝部輪廓資料建立該足踝部影像模型之一足底板模型；以及根據該足踝部輪廓資料建立該足踝部影像模型之一足底板側支架模型。
13. 如請求項12之製作足踝輔具的方法，其中該等特徵點包括：一第一特徵點，位於病患之腳部的第二趾(second metatarsal)的關節處；一第二特徵點，位於病患之腳部的第三趾(third metatarsal)的關節處；一第三特徵點，位於病患之腳部的第四趾(fourth metatarsal)的關節處；一第四特徵點，位於病患之腳部的最外側點；一第五特徵點，位於病患之腳部的最內側點；一第六特徵點，位於病患之內踝(medial malleolus)；以及一第七特徵點，位於病患之側面踝(lateral malleolus)。
14. 如請求項13之製作足踝輔具的方法，另包括於該足踝部輪廓資料標記出複數個輔助特徵點，其中該等輔助特徵點包括：一第一輔助特徵點，位於病患之腳部的第一趾(first metatarsal)的關節處；一第二輔助特徵點，位於病患之腳部的第五趾(fifth metatarsal)的關節處；一第三輔助特徵點，位於病患之腳部的第二趾的指尖處；一第四輔助特徵點，位於病患之腳部的跟骨(Calcaneus)的底部；以及一第五輔助特徵點，位於病患之腳部的跟骨的跟部。
15. 如請求項14之製作足踝輔具的方法，其中根據該足踝部輪廓資料建立該足踝部影像模型之該足底板模型包括：利用該第三特徵點、該第一輔助特徵點及該第四輔助特徵點定義出一第一平面；根據該第一平面建立一平行於第一平面的第二平面，其中該第二平面為實質上與該第五輔助特徵點相交；建立涵蓋該足踝部輪廓資料在該第二平面上的範圍的一第一區塊，並將該第一區塊投影到該第一平面上；將該足踝部輪廓資料在該第一平面上的足部輪廓繪製在該第一區塊上，以形成該足踝部影像模型之該足底板模型之一草圖；以該第六特徵點投影至該第一平面上的位置為圓心繪製一第二區塊；以該第四特徵點與該第五特徵點之連線為邊長繪製出一第三區塊；以及選取該第二區塊與該第三區塊的一交集範圍，並根據該交集範圍調整該足底板模型的該草圖的輪廓，以符合病患之腳部的腳趾部分。
16. 如請求項15之製作足踝輔具的方法，其中根據該足踝部輪廓資料建立該足踝部影像模型之該足底板模型另包括：以該第四特徵點與該第五特徵點之連線作為中心線向兩側平移以形成一第四區塊，並縮減對應於該第四區塊之該足底板的厚度以形成一內縮的凹槽。
17. 如請求項15之製作足踝輔具的方法，其中根據該足踝部輪廓資料建立該足踝部影像模型之該足底板側支架模型包括：利用該第一特徵點及該第四輔助特徵點定義出一與該第一表面垂直相交的第三平面；將該第六特徵點投影至該第三平面以建立一垂直於該第三平面之第四平面；以該第四平面為基準面，繪製該足底板側支架模型之一草圖，其包括：以該第七特徵點與該第三平面之間的距離加上一調整值定義出該足底板側支架之一外足底板側支架的尺寸；以該第六特徵點與該第三平面之間的距離加上一調整值定義出該足底板側支架之一內足底板側支架之尺寸；以及以該第七特徵點投影至該第一平面的距離加上一調整值定義出該足底板側支架之高度。
18. 如請求項11之製作足踝輔具的方法，另包括：將一小腿固定單元與該足底板側支架連接；以及於該小腿固定單元及該足底板之間設置一支撐單元。
19. 如請求項18之製作足踝輔具的方法，其中該支撐單元包括：一阻尼元件，用以於病患穿戴該足踝輔具時提供該足底板阻尼效果，以延長病患之足部的下落時間；以及一彈性元件，用以於病患穿戴該足踝輔具時提供該足底彈性支撐效果，以避免病患之足部過度下落。