下肢骨關(guān)節(jié)病患者穿戴式助行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及下肢骨關(guān)節(jié)病患者穿戴式助行器。
【背景技術(shù)】
[0002]下肢骨關(guān)節(jié)病患者由于關(guān)節(jié)軟骨病變，在行走中關(guān)節(jié)受力會導致疼痛及病情加重，膝關(guān)節(jié)病患者的關(guān)節(jié)長期不對稱磨損還將導致X型腿及Ο型腿。雖然很多國家都在研制穿戴式外骨骼，并關(guān)注智能控制，但都技術(shù)過于復雜、成本過高，難以推廣，國際上還沒有使用方便、人類智能控制的理想的穿戴式外骨骼。目前，國內(nèi)外老年骨關(guān)節(jié)病患者使用的仍為手推式助行器或各類拐杖，不僅分擔的載荷較小難以達到理想的效果，而且由于上肢長期受力過大可能導致新的病變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]臨床觀察表明，多數(shù)骨關(guān)節(jié)病人雖然關(guān)節(jié)軟骨病變，但控制關(guān)節(jié)活動的肌肉組織工作正常。下肢骨關(guān)節(jié)病患者穿戴式助行器是針對骨關(guān)節(jié)病人特點進行設(shè)計，直接穿戴于人體，僅釆用機械裝置分擔關(guān)節(jié)受力，而關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動仍靠自身肌肉帶動。這種設(shè)計思路與通常外骨骼的設(shè)計思路不同，最主要的目的不是省力，而是減少關(guān)節(jié)負擔。本助行器的支撐可分擔原本由下肢關(guān)節(jié)所承受人體重量的50%以上，從而在一定程度上達到消除或減輕疼痛、緩解病情及防止X型腿及0型腿的作用?；颊唛L期缺少運動會導致肌肉萎縮，加重骨關(guān)節(jié)病。本助行器在緩解疼痛的同時還可以鍛煉肌肉，防止肌肉萎縮，可謂一舉兩得。老年人往往伴有骨質(zhì)疏松，要盡量使各部位分擔載荷，所以本設(shè)計方案通過腋下、臀下、緊固帶等多部位支撐，載荷分布較為均勻，也較為舒適。患者根據(jù)自身具體情況，可以雙側(cè)或單側(cè)使用本助行器；可以選擇同時使用腋下支撐件和臀部彈性軟座，也可以只選其一?？傊?，本設(shè)計方案思路獨特、針對性強，具有簡單輕便、成本較低、自由度高的特點。
[0004]老年骨關(guān)節(jié)病患者穿戴式助行器由上身支撐件、大腿支持機構(gòu)、小腿支持機構(gòu)、鞋底支持機構(gòu)及關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制裝置構(gòu)成(圖1)。上身支撐件包括帶長度精確調(diào)節(jié)器2的支架3及夾于腋下的軟墊1，側(cè)腰支架4、腰部緊固帶5及臀部彈性軟座6。大腿支持機構(gòu)包括帶長度精確調(diào)節(jié)器11的大腿支撐桿12、兩個方向的髖部鉸鏈7、9及與大腿支撐桿連接的彈性緊固帶，髖部關(guān)節(jié)鉸鏈7與9在橫、縱兩個方向單方向轉(zhuǎn)動分別對應大腿向身體側(cè)、前方的轉(zhuǎn)動。大腿支撐桿12 —邊通過雙向髖部鉸鏈7、9與髖部支架4相連，另一邊與膝部鉸鏈13相連。小腿支持機構(gòu)包括帶長度精確調(diào)節(jié)器16的小腿支撐桿15、膝部單向鉸鏈13及與小腿支撐桿連接的彈性緊固帶。膝部鉸鏈13的彎曲方向?qū)ドw向前彎。小腿支撐桿腳踝處可選擇增加單向踝部鉸鏈加扭簧18，也可以不加。小腿支撐桿15 —邊通過膝部單向鉸鏈13與大腿支撐桿12相連，另一邊與鞋底支撐部分17剛性連接。長度精確調(diào)節(jié)器2、11、16的原理是與長度精確調(diào)節(jié)器螺紋連接的兩側(cè)桿之螺紋方向相反，所以朝一個方向旋轉(zhuǎn)長度精確調(diào)節(jié)器可使桿總長度增長，而反向旋轉(zhuǎn)則使桿縮短。連接在支撐桿上的緊固帶與腿部綁定時需要盡量保證支撐桿與腿部的連接效果，可以用高彈性護腿或綁帶，也可以用特制緊身褲。鞋底支持機構(gòu)包括與小腿支撐桿連接的鞋底及綁帶。用綁帶將鞋底與鞋固定，鞋底與小腿支撐桿剛性連接將力傳遞到地面。關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制裝置包括關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制基本系統(tǒng)及助力系統(tǒng)，二者可以同時安裝，也可以僅選擇其一。關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制基本系統(tǒng)比較簡單，膝部關(guān)節(jié)鉸鏈與人體關(guān)節(jié)一樣僅可以單方向轉(zhuǎn)動(膝蓋只可向前彎)，可采用扭簧14對轉(zhuǎn)動進行控制，而髖部關(guān)節(jié)鉸鏈在橫、縱兩個方向單方向轉(zhuǎn)動(大腿分別向身體側(cè)、前方轉(zhuǎn)動)，分別采用扭簧8與10控制轉(zhuǎn)動?；颊咧绷r扭簧不受力，走路或上樓梯時，抬腿扭簧蓄力，腿受力伸直過程中扭簧可提供力偶，在緊固帶的共同作用下，使助行器有適當剛度，以實現(xiàn)分擔載荷的效果?；颊咦飨露讋幼?例如下樓梯或如廁)時，腳下受力，膝蓋與胯部會自然彎曲，扭簧幫助肌肉對彎曲程度進行控制。扭簧剛度應根據(jù)體重合理選擇。這種設(shè)計簡單可靠，可以起到鍛煉肌肉的效果，但做腿部彎曲角度較大的動作(尤其是腿不受力時)會感到比較費力。此外，患者坐下時需要將扭簧脫開，以便關(guān)節(jié)鉸鏈自由彎曲。關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制助力系統(tǒng)是采用鋼絲繩及滑輪系統(tǒng)把腳踏地面的力轉(zhuǎn)化為膝、髖部縱向運動所需力矩(圖2)。鑒于日?；顒又畜y部關(guān)節(jié)鉸鏈橫向轉(zhuǎn)動較少，仍采用扭簧控制髖部關(guān)節(jié)鉸鏈橫向轉(zhuǎn)動。鞋底由腳前半部分的鞋底35和腳后半部分的雙層支撐結(jié)構(gòu)組成(圖3)，后者包括雙層支撐板24、32、二力桿件38、39、鋼絲繩29、輪子26、27、彈簧33與滑輪36、37。上部鉸鏈25固定，下部輪子26、27可沿鞋底運動，輪軸28、34上繞著鋼絲繩29。輪軸的活動范圍被限位裝置31所限制。鞋底后半部分的層間24、32采用金屬片加固，不易變形，便于傳力。小腿支撐桿下端30與金屬片24牢固連接或用單向鉸鏈加扭簧連接以便傳力。鞋底后半部分上下表面及鞋底前半部分35都采用橡膠材料，受力時會適當變形，同時穿著也較為舒適。鋼絲繩通過滑輪36、37變換方向后穿過中空的小腿支撐桿及大腿支撐桿，繞過髖部關(guān)節(jié)鉸鏈處突出部位上的滑輪21與膝部關(guān)節(jié)鉸鏈處突出部位上的滑輪22，最后帶鋼絲繩長度調(diào)節(jié)器19的鋼絲繩20與側(cè)腰支架相連。鞋底受力時，鞋跟高度變小，輪軸間距加大，鋼絲繩拉緊，帶動膝部與髖部關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動，使腿伸直，而鞋底不受力時，由于彈簧33的作用，鞋跟高度恢復。這種設(shè)計的優(yōu)點就是省力，腳下受力時鋼絲繩拉緊可提供腿伸直的力偶，使助行器有適當剛度，而坐下后只要令腳跟不受力，腿的彎曲程度會使鋼絲繩的松緊有少許變化，帶動鞋跟高度有少許變化，對關(guān)節(jié)活動影響不大。
[0005]
【附圖說明】
圖1為下肢骨關(guān)節(jié)病患者穿戴式助行器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制的鋼絲繩及滑輪系統(tǒng)示意圖。圖3為鞋底鋼絲繩及滑輪系統(tǒng)示意圖。
[0006]
【具體實施方式】
使用時，老年骨關(guān)節(jié)病患者將穿戴式助行器側(cè)腰支架4緊貼側(cè)腰，將腰部用緊固帶5固定，將臀部軟座6由胯下穿過并固定于支架4，旋轉(zhuǎn)腋下支撐件長度精確調(diào)節(jié)器2至長度合適。若只用單側(cè)助行器，可以不連臀部軟座。穿上鞋底支撐17，將大腿支撐桿12、小腿支撐桿15分別與大腿、小腿用緊固帶固定在一起，注意腿伸直時膝部鉸鏈上下支撐桿要在一條直線上，另外緊固帶不要過緊，以免影響血液循環(huán)。分別旋轉(zhuǎn)長度精確調(diào)節(jié)器11、16調(diào)節(jié)大腿支撐桿、小腿支撐桿的長度，越長則助行器承擔的身體重量百分比越大，調(diào)到站立時感到舒適的長度即可。如果采用的是扭簧控制關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動，則站立時連上轉(zhuǎn)角扭簧8、10、14，即可行走；將各處扭簧脫開，關(guān)節(jié)鉸鏈自由活動，即可坐下。如果采用的是鋼絲繩及滑輪關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動的控制系統(tǒng)，可在腳跟不受力情況下調(diào)鋼絲繩與側(cè)腰支架相連處19，調(diào)節(jié)鋼絲繩長度調(diào)節(jié)器至松緊合適。
【主權(quán)項】
1.下肢骨關(guān)節(jié)病患者穿戴式助行器，其特征是由上身支撐件、大腿支持機構(gòu)、小腿支持機構(gòu)、鞋底支持結(jié)構(gòu)及關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制裝置各部分組成，可視病情自由組合，既可以雙側(cè)使用，也可以單側(cè)使用。2.如權(quán)利要求1所述的“上身支撐件”，其特征在于包括帶長度精確調(diào)節(jié)器(2)的支架(3)及夾于腋下的軟墊(1)，側(cè)腰支架(4)、腰部緊固帶(5)及臀部彈性軟座(6)，與長度精確調(diào)節(jié)器螺紋連接的兩側(cè)桿之螺紋方向相反，可選擇是否安裝臀部軟座或腋下支撐件。3.如權(quán)利要求1所述的“大腿支持機構(gòu)”，其特征在于包括兩個方向的髖部單向鉸鏈(7)與(9)、帶長度精確調(diào)節(jié)器(11)的大腿支撐桿(12)及與大腿支撐桿連接的彈性緊固帶，髖部關(guān)節(jié)鉸鏈(7)與(9)在橫、縱兩個方向單方向轉(zhuǎn)動分別對應大腿向身體側(cè)、前方的轉(zhuǎn)動。4.如權(quán)利要求1所述的“小腿支持機構(gòu)”，其特征在于包括膝部單向鉸鏈(13)、帶長度精確調(diào)節(jié)器(16)的小腿支撐桿(15)及與小腿支撐桿連接的彈性緊固帶，膝部鉸鏈(13)的彎曲方向?qū)ドw向前彎，長度精確調(diào)節(jié)器可通過螺紋精調(diào)長度，小腿支撐桿腳踝處可選擇增加或不加單向踝部鉸鏈加扭簧(18)。5.如權(quán)利要求1所述的“鞋底支持結(jié)構(gòu)”，其特征在于包括支撐鞋底及綁帶，支撐鞋底與小腿支撐桿固定，綁帶將鞋底與鞋固定。6.如權(quán)利要求1所述的“關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制裝置”，其特征在于包括關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制基本系統(tǒng)及關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制助力系統(tǒng)，二者可以同時安裝，也可以僅選擇其一。7.如權(quán)利要求6所述的“關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制基本系統(tǒng)”，其特征在于采用扭簧(14)對膝部關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動進行控制；采用扭簧(8)與(10)對髖部關(guān)節(jié)橫、縱方向轉(zhuǎn)動進行控制。8.如權(quán)利要求6所述的“關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制助力系統(tǒng)”，其特征在于包括雙層支撐鞋底、腿部關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制助力裝置。9.如權(quán)利要求8所述的“雙層支撐鞋底”，其特征在于包括腳前半部分的鞋底(35)、腳后半部分中內(nèi)層采用金屬片加固的鞋底支撐板(24、32)、二力桿件(38、39)、固定在支撐板(24)上的鉸鏈(25)、輪軸(28、34)、鋼絲繩(29)、可沿鞋底運動的輪子(26、27)與滑輪(36、37)，鋼絲繩(29)繞在輪軸(28、34)上，并通過滑輪(36、37)變換方向，而小腿支撐桿下端(30)與金屬片(24)連接。10.如權(quán)利要求8所述的“腿部關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制助力裝置”，其特征在于包括鋼絲繩(20)、髖部關(guān)節(jié)縱向鉸鏈處突出部位上的滑輪(21)、膝部關(guān)節(jié)鉸鏈處突出部位上的滑輪(22)與鋼絲繩長度調(diào)節(jié)器(19)，鋼絲繩穿過中空的大腿支撐桿及小腿支撐桿，繞過膝部與髖部關(guān)節(jié)鉸鏈處突出部位上的滑輪與側(cè)腰支撐件相連。
【專利摘要】本發(fā)明針對骨關(guān)節(jié)病人特點進行設(shè)計，穿戴于人體，僅釆用機械裝置分擔關(guān)節(jié)受力，而關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動主要靠自身肌肉帶動，也可以輔之以鋼絲繩及滑輪系統(tǒng)，把腳踏地面的力轉(zhuǎn)化為膝、髖部縱向運動所需力矩。本發(fā)明由上身支撐件、大腿支持機構(gòu)、小腿支持機構(gòu)、鞋底支持結(jié)構(gòu)及關(guān)節(jié)鉸鏈轉(zhuǎn)動控制裝置各部分組成。這種設(shè)計不需要用電，成本低、簡單輕便，解放雙手，病人活動自由。視病情既可以雙側(cè)使用，也可以只用單側(cè)。本助行器的支撐可分擔原本由下肢關(guān)節(jié)所承受的大部分人體重量，在緩解疼痛的同時還可以鍛練肌肉，防止長期缺少運動導致的肌肉萎縮。
【IPC分類】A61F2/60
【公開號】CN105326588
【申請?zhí)枴緾N201410402808
【發(fā)明人】張楷穎
【申請人】張楷穎
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2014年8月17日