TWM447230U - 步行輔助裝置 - Google Patents

Description

步行輔助裝置

本新型係有關於一種步行輔助裝置，特別是一種用於膝關節之步行輔助裝置。

隨著老年人口的增加，好發於老年的疾病也逐漸受到重視。其中一種疾病有退化性關節炎，尤其是在膝蓋處，使得老年人因膝關節退化而不便於行走。因此各廠商開始致力於研發治療關節炎的藥或其步行輔助器，來幫助老年人能維持正常行走之能力。而步行輔助器概分為主動式、半主動式及被動式。

主動式步行輔助器係搭載一致動器，並完全藉由致動器之驅動來輔助使用者行走，如穿戴式機器人。半主動式步行輔助器係同時搭載一致動器與一扭力彈簧，致動器僅在步行過程中適時給予輔助，大部分步行過程係以扭力彈簧為主要外力來源，來減少能量消耗。被動式步行輔助器主要係藉由連桿與彈簧之間相互配合來減輕患者步行時的負擔。

綜上所述，我們發現主動式步行輔助器因需額外耗費較多能量來減緩使用者步行時對膝關節的負擔，是以主動式步行輔助器對於膝蓋具有較佳之保護效果。而相反地，無需耗費能量的被動式步行輔助器對於膝蓋的保護效果則較為不足。

本新型是關於一種步行輔助裝置，藉以解決先前技術之被動 式步行輔助器對膝蓋之保護效果較為不足的問題。

一實施例所揭露之步行輔助裝置，包含一第一支臂、一第二支臂及一協力機構。其中第二支臂以一樞軸樞設於第一支臂，第一支臂及第二支臂可相對旋轉而具有一伸展位置及一彎曲位置，樞軸設置一彈性構件，令第一支臂與第二支臂常態保持於彎曲位置。協力機構包含有一凸輪構件及一抵頂構件。凸輪構件設置於樞軸上，凸輪構件之一外環面具有相連的一滑移段及一凹陷段。抵頂構件設置在第二支臂上，且抵頂構件抵靠於凸輪構件的外環面。

其中，第一支臂與第二支臂相對地於伸展位置及彎曲位置間旋轉，抵頂構件沿著外環面而介於凹陷段或滑移段間滑移以控制一步態週期。

上述實施例所揭露之步行輔助裝置，其中協力機構中的凸輪構件於外環面具有凹陷段及滑移段，而抵頂構件於凹陷段及滑移段間滑移。藉由凹陷段與滑移段之不同曲率之曲面，來提供不同階段之步行輔助。當抵頂構件抵靠於凹陷段時，會提供一定位及固定效果，以避免第一支臂與第二支臂過彎。如此一來，藉由協力機構的輔助能提升步行輔助裝置對膝關節之保護效果。

以上之關於本新型內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本新型之原理，並且提供本新型之專利申請範圍更進一步之解釋。

請同時參閱「第1圖」至「第3圖」，「第1圖」為一實施例之步行輔助裝置的立體示意圖，「第2圖」為「第1圖」的分解示意圖，「第3圖」為「第1圖」的側面示意圖。

本實施例之步行輔助裝置10包括一第一支臂100、一第二支臂200及一協力機構300。其中，第二支臂200以一樞軸400樞設於第一支臂100，使得第一支臂100與第二支臂200可相對旋轉而具有一伸展位置及一彎曲位置。此外，樞軸400上設置有一彈性構件500，而彈性構件500的一端設置於第一支臂100，彈性構件500的另一端設置於第二支臂200，使第一支臂100與第二支臂200常態保持於彎曲位置。如此一來，可藉由彈性構件500之彈性力之輔助，讓第一支臂100與第二支臂200自伸展位置運動至彎曲位置。其中，在本實施例中，彈性構件500可以但不限於是扭力彈簧。

協力機構300包含有一凸輪構件310及一抵頂構件320。其中凸輪構件310設置於樞軸400上，且位於第一支臂100之一端。凸輪構件310之一外環面311具有相連的一滑移段312及一凹陷段313。抵頂構件320設置在第二支臂200上，且抵頂構件320抵靠於凸輪構件310的外環面311。第一支臂100與第二支臂200相對地於伸展位置及彎曲位置間旋轉，抵頂構件320沿著外環面311而介於凹陷段313或滑移段312間滑移以控制一步態週期。其中，凹陷段313為一內凹的弧面，而滑移段312為一外凸的弧面。

上述之步態週期為步行時的一個週期過程，一個週期指的是 從過程初期的踏出第一步伐到中期的單腳支撐並踏出下一步伐，然後到後期的收回第一步伐。在此過程中，抵頂構件320多次於滑移段312與凹陷段313間反覆滑移。當第一支臂100與第二支臂200位於伸展位置時，抵頂構件320抵靠於外環面311之凹陷段313。當第一支臂100與第二支臂200位於彎曲位置時，抵頂構件320抵靠於外環面311之滑移段312。其中，控制步態週期的方式容後一併描述。

在本實施例及其他實施例中，第二支臂200包含一擋塊210及二側板220，擋塊210夾設於二側板220間，且擋塊210與二側板220構成一容置空間230。擋塊210具有一導孔211，導孔211係面向凸輪構件310。此外，抵頂構件320包含一軸桿321、二推抵塊322及一彈力體323。其中，推抵塊322之數量並非限定本新型，在其他實施例中，可以是大於或小於二個。抵頂構件320位於容置空間230，且軸桿321之一端可相對擋塊210移動地關係穿設於導孔211，使抵頂構件320可相對第二支臂200活動。二推抵塊322樞設於軸桿321之另一端，推抵塊322可相對軸桿321轉動，且推抵塊322之轉動軸與樞軸400之軸線平行，使得推抵塊322能夠在凸輪構件310之外環面311上滾動。彈力體323設置於擋塊210與軸桿321之間，並藉由彈力體323之彈性將軸桿321往凸輪構件310之方向推抵，使得推抵塊322常態維持於與凸輪構件310之外環面311接觸的狀態。其中，彈力體323可以但不限於是壓縮彈簧。

在本實施例及其他實施例中，凸輪構件310更具有一軸孔314，第二支臂200之二側板220各具有一穿孔221。樞軸400分別穿設軸孔314與二穿孔221，使第一支臂100與第二支臂200可相對旋轉。另外，由於人體的腳在彎曲時，膝關節並非是一同軸的旋轉運動。因此，本實施例之軸孔314與樞軸400間並非相互緊配之組配關係。本實施例之樞軸400的外徑小於軸孔314的孔徑。也就是說樞軸400與軸孔314之間有裕度，使得步行輔助裝置10在活動時，可模擬出人體的腳真實的行走狀態，而避免步行輔助裝置10對腳造成二次傷害。

請參閱「第4圖」，在本實施例與其他實施例中，步行輔助裝置10更可包含一第一固定件600及一第二固定件700。第一固定件600設置於第一支臂100，將第一支臂100固定於人體之小腿上。而第二固定件700設置於第二支臂200，將第二支臂200固定於人體之大腿上。並且調整第一支臂100與第二支臂200的相對位置，使樞軸400位於膝關節處，讓使用者能獲得最佳的步行過程。其中第一固定件600包含一固定片610及一束帶620，束帶620之兩端分別設置於固定片610，使得第一固定件600可繫附於小腿上。同理第二固定件700包含一固定片710及一束帶720，讓第二固定件700可繫附於大腿上。

請參閱「第4圖」至「第8圖」，「第4圖」至「第8圖」為「第1圖」之步態週期之側視示意圖。為了方便說明，在此將以單腳的運動過程進行分析，而「第4圖」至「第8圖」係以左腳 為例。步態週期概分成一站立期與一擺盪期。其中站立期係指左腳接觸地面至離開地面的過程，站立期又細分成腳跟接觸地面時期(如「第4圖」所示)、中停留時期(如「第5圖」所示)及腳趾離開地面時期(如「第6圖」所示)。擺盪期係指左腳離開地面的過程，擺盪期又細分成加速時期(如「第7圖」所示)及減速時期(如「第8圖」所示)。首先，如「第4圖」所示，使用者踏出左腳，使左腳腳跟接觸地面。此時，使用者利用左腳往下踩之重力，順勢帶動第一支臂100與第二支臂200位於略接近伸展位置，進而使左腳自然微彎。而彈性構件500在此階段處於彈性變形，故此階段儲存有一彈性回復力。

接著，如「第5圖」所示，使用者單獨以左腳站立，並準備踏出右腳。此時，第一支臂100與第二支臂200位於伸展位置，且第一支臂100與第二支臂200之夾角θ概略呈現180度。由於此階段之第一支臂100與第二支臂200之夾角大於上一階段之夾角，故彈性構件500之彈性變形的幅度更大，而儲存有一更大的彈性回復力。此外，由於此階段為單腳站立，全身的重量皆由左腳負荷，對於膝關節受損之使用者來說，有可能膝關節的力量不足而使第一支臂100與第二支臂200脫離伸展位置。其中脫離伸展位置可能反向彎曲，使第一支臂100與第二支臂200之夾角θ大於180度，或是受彈性回復力的影響，使第一支臂100與第二支臂200回復至彎曲位置。因此，本新型設計之凹陷段313可與抵頂構件320之推抵塊322配合，以提供一定位及固定效果，藉 由此定位及固定效果，令使用者只需以較小的力量即可使步行輔助裝置10維持於伸展位置。

接著，如「第6圖」所示，使用者換以右腳站立，左腳腳趾些微離開地面。此時，彈性構件500開始釋放儲存之彈性回復力以帶動推抵塊322離開凹陷段313。

接著，如「第7圖」所示，使用者以右腳站立，左腳自然收縮。此時，使用者無需額外施加任何力量，可靠彈性構件500於站立期所儲存之彈性回復力，使第一支臂100與第二支臂200自然回復至彎曲位置。

接著，如「第8圖」所示，使用者以右腳站立，左腳往前邁出。此時，使用者利用左腳之重力自然將第一支臂100與第二支臂200朝向伸展位置活動，並重新儲存彈性構件500之彈性回復力。以上自「第4圖」至「第8圖」之過程即為步態週期，而使用者於行走的過程中，即反覆執行步態週期。

上述實施例所揭露之步行輔助裝置，係利用彈性構件設置於樞軸，且彈性構件之兩端分別設置於第一支臂與第二支臂，使得第一支臂與第二支臂可常態位於彎曲位置，而輔助使用者彎曲膝關節。

另外，步行輔助裝置僅藉由彈性構件之彈性力與腳的重力來達到週期性之運動，無需額外的能量消耗，符合現今節能的潮流。

另外，步行輔助裝置中設有協力機構，協力機構中的凸輪構件於外環面具有凹陷段及滑移段，而抵頂構件於凹陷段及滑移段 間滑移以控制其步態週期。換言之，藉由凹陷段與滑移段之不同曲率之曲面，來提供不同步行階段之步行輔助。當抵頂構件抵靠於凹陷段時，會提供一定位及固定效果，以避免第一支臂與第二支臂過彎。當抵頂構件抵靠於滑移段時，經由滑移段的輔助可使第一支臂與第二支臂自然且順暢的擺動。如此一來，藉由協力機構的輔助能提升步行輔助裝置對膝關節之保護效果，而能降低使用者之膝關節的磨損。

雖然本新型之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本新型，任何熟習相關技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，舉凡依本新型申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本新型之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧步行輔助裝置

100‧‧‧第一支臂

200‧‧‧第二支臂

210‧‧‧擋塊

211‧‧‧導孔

220‧‧‧側板

221‧‧‧穿孔

230‧‧‧容置空間

300‧‧‧協力機構

310‧‧‧凸輪構件

311‧‧‧外環面

312‧‧‧滑移段

313‧‧‧凹陷段

314‧‧‧軸孔

320‧‧‧抵頂構件

321‧‧‧軸桿

322‧‧‧推抵塊

323‧‧‧彈力體

400‧‧‧樞軸

500‧‧‧彈性構件

600‧‧‧第一固定件

610‧‧‧固定片

620‧‧‧束帶

700‧‧‧第二固定件

710‧‧‧固定片

720‧‧‧束帶

「第1圖」為一實施例之步行輔助裝置的立體示意圖。

「第2圖」為「第1圖」的分解示意圖。

「第3圖」為「第1圖」的側面示意圖。

「第4圖」至「第8圖」為「第1圖」之步態週期之側視示意圖。

10‧‧‧步行輔助裝置

100‧‧‧第一支臂

200‧‧‧第二支臂

300‧‧‧協力機構

310‧‧‧凸輪構件

312‧‧‧滑移段

313‧‧‧凹陷段

320‧‧‧抵頂構件

321‧‧‧軸桿

322‧‧‧推抵塊

323‧‧‧彈力體

400‧‧‧樞軸

500‧‧‧彈性構件

600‧‧‧第一固定件

610‧‧‧固定片

620‧‧‧束帶

700‧‧‧第二固定件

710‧‧‧固定片

720‧‧‧束帶

Claims (10)

1. 一種步行輔助裝置，包含：一第一支臂；一第二支臂，該第二支臂以一樞軸樞設於該第一支臂，該第一支臂及該第二支臂可相對旋轉而具有一伸展位置及一彎曲位置，該樞軸設置一彈性構件，令該第一支臂與該第二支臂常態保持於該彎曲位置；以及一協力機構，包含有：一凸輪構件，設置於該樞軸上，該凸輪構件之一外環面具有相連的一滑移段及一凹陷段；以及一抵頂構件，設置在該第二支臂上，且該抵頂構件抵靠於該凸輪構件的該外環面；其中，該第一支臂與該第二支臂相對地於該伸展位置及該彎曲位置間旋轉，該抵頂構件沿著該外環面而介於該凹陷段或該滑移段間滑移以控制一步態週期。
2. 如請求項1所述之步行輔助裝置，其中該抵頂構件包含一軸桿、一推抵塊及一彈力體，該軸桿之一端可移動地設置於該第二支臂，該軸桿之另一端配置有該推抵塊，該彈力體位於該推抵塊與該第二支臂間，令該推抵塊推抵該凸輪構件。
3. 如請求項2所述之步行輔助裝置，其中該彈性構件為一扭力彈簧，該彈力體為一壓縮彈簧。
4. 如請求項2所述之步行輔助裝置，其中該第二支臂包含一擋 塊，該擋塊具有一導孔，該導孔面向該凸輪構件，該軸桿穿設過該導孔以相對該擋塊移動，該彈力體夾設於該擋塊與該推抵塊之間，令該推抵塊抵靠於該凸輪構件。
5. 如請求項4所述之步行輔助裝置，其中該第二支臂包含二側板，該擋塊設置於該二側板間，且該二側板與該擋塊構成一容置空間，該抵頂構件位於該容置空間。
6. 如請求項1所述之步行輔助裝置，該凸輪構件具有一軸孔，該第二支臂具有一穿孔，該樞軸分別穿設該軸孔與該穿孔，令該第二支臂與該第一支臂可相對旋轉。
7. 如請求項6所述之步行輔助裝置，其中該樞軸的外徑小於該軸孔的孔徑。
8. 如請求項6所述之步行輔助裝置，其中該彈性構件設置於該樞軸，且一端抵靠於該第一支臂，另一端抵靠於該第二支臂。
9. 如請求項1所述之步行輔助裝置，其中該第一支臂與該第二支臂位於該伸展位置時，該抵頂構件抵靠於該凸輪構件之該凹陷段，該第一支臂與該第二支臂位於該彎曲位置時，該抵頂構件抵靠於該凸輪構件之該滑移段。
10. 如請求項1所述之步行輔助裝置，另包含一第一固定件及一第二固定件，該第一固定件設置於該第一支臂，該第二固定件設置於該第二支臂，該第一固定件與該第二固定件分別用以繫附於肢體上。