專利名稱：行走膝關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及鉸鏈或接頭設(shè)備，尤其涉及一種用于矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備的鉸鏈或接頭組件，其具有動(dòng)態(tài)緩沖，能在行走時(shí)支撐人體結(jié)構(gòu)，同時(shí)使人能進(jìn)行正常、或接近正常的行走運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
通常人體行走周期(即，步伐)的描述從跟部沖擊地面開始，接下來是垂直站立階段，此時(shí)腳的前部繞著落地跟部樞轉(zhuǎn)降低至地面。然后步伐轉(zhuǎn)換至足尖離地階段，在該階段跟部提起，伴隨腿部向前移動(dòng)以及身體處于腳和的腳趾上。最終，腳部完全從地面提起且在擺動(dòng)階段向前擺動(dòng)，以進(jìn)行下一次跟部沖擊。另外一只腳以一種大致協(xié)調(diào)的方式執(zhí)行同樣的運(yùn)動(dòng)周期以實(shí)現(xiàn)向前運(yùn)動(dòng)。
在這種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)中，各膝部從跟部沖擊時(shí)一種相對直立的伸展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換到足尖離地階段時(shí)一種后彎或彎曲狀態(tài)，并在最后的擺動(dòng)階段回復(fù)至伸展?fàn)顟B(tài)。在此周期中，膝部通過變換角度承受患者的體重。
人類的膝部系統(tǒng)可能受到多種病理，其影響患者承受體重和行走能力(疼痛或者不疼痛)。矯正膝部設(shè)備主要用來支撐和穩(wěn)定膝部，以響應(yīng)肌肉無力和/或關(guān)節(jié)不穩(wěn)。該設(shè)備支撐、引導(dǎo)和限制步伐周期內(nèi)膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。然而，傳統(tǒng)的矯正設(shè)備傾向于使移動(dòng)具有剛性，并且不能提供和健康正常的膝部類似的彎曲和伸展性能。例如，在正常行走運(yùn)動(dòng)中，膝部彎曲時(shí)存在一定程度的肌肉抵抗力，以及在跟部沖擊時(shí)四頭肌實(shí)現(xiàn)的一定程度緩沖，從而造成膝部彎曲且避免了透過腿部向上至臀部和背部的沖擊，如同發(fā)生在剛硬腿部加固步伐中的情形。
因此，矯正設(shè)備的一個(gè)目的在于提供基本的支撐，且同時(shí)附加提供盡可能多的運(yùn)動(dòng)樣式，類似正常的關(guān)節(jié)和肌肉功能，以吸收地面反作用力且將它們轉(zhuǎn)向向前運(yùn)動(dòng)。此外，一種與正常關(guān)節(jié)和肌肉運(yùn)動(dòng)非常類似的矯正設(shè)備能在較長的固定和/或康復(fù)期間過程中幫助防止某些肌肉和移動(dòng)的訓(xùn)練不到位，因此，該裝置決定補(bǔ)償抑制靈活性的肌肉使用和移動(dòng)，這最終需要更重更特定的設(shè)備以造成導(dǎo)致更明顯的跛行和不完全的步伐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備來協(xié)助或代替那些乏力或缺失的肌肉，并正?？刂萍胺乐瓜ゲ吭跀[動(dòng)伸展過程中滯后，以及防止在跟部沖擊到最終采用腳部的球狀物和腳趾站立時(shí)屈曲，及防止在從椅子坐-立時(shí)膝部屈曲。本發(fā)明的設(shè)備提供了伸展方向的受控多位置旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以防止通過棘齒步進(jìn)部件從坐姿起立時(shí)膝部屈曲。此外，通過彈性體彈簧提供了膝部彎曲的抵抗力，實(shí)現(xiàn)阻抑緩沖特性，該彈性體彈簧也協(xié)助擺動(dòng)階段的膝部從彎曲姿勢向直腿位置(伸展)運(yùn)動(dòng)，直腿位置剛剛在與地面初始接觸(跟部沖擊)之前。彈性體材料特性還使得能相對高站姿的控制力矩被有效地緩沖，以便使擺動(dòng)回程力矩和回程速率(或滯后)在大小和速度上更小，從而正常地模擬肌肉功能。
本發(fā)明提供了一種能在行走時(shí)支撐人體結(jié)構(gòu)的體重支承撐桿組件，同時(shí)使其連接到一條腿上以正常和自然行走方式彎曲。行走過程中，本發(fā)明提供跟部沖擊時(shí)的緩沖，以及加速或促進(jìn)能力，其從膝部彎曲向準(zhǔn)備接收跟部沖擊時(shí)的重量伸展的擺動(dòng)過程中向前移動(dòng)下放的腿部。阻尼、緩沖功能以及促進(jìn)能力或促進(jìn)力都是可調(diào)的，由于受到提供力的旋轉(zhuǎn)的力和角度大小可以適應(yīng)于滿足個(gè)人需求。本發(fā)明合并具備步進(jìn)特性安全性的正常和自然行走運(yùn)動(dòng)，確保了重量進(jìn)行伸展時(shí)膝部的支撐(例如，從坐姿站起)。該彈性體彈簧可通過改變彈性體彈簧的尺寸、形狀、和/或特性來改造成復(fù)制任何人體肌肉的壓力偏轉(zhuǎn)曲線。
本發(fā)明的原理和概念通?？捎迷阢q鏈和接頭組件中，可用于這里啟示和描述的矯正和/或康復(fù)實(shí)施例中、或者可用于被那些了解本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員所作的改進(jìn)修復(fù)實(shí)施例中。此外，除了通常用在接頭和鉸鏈組件中，本發(fā)明明顯可用于支撐諸如踝、肘或肩的任何柔性韌帶關(guān)節(jié)的設(shè)備，并且可用來模擬、協(xié)助和/或支撐任何肌肉或組織，其包括提供用來降低接頭和肌肉的剛性、攣縮，或用來處理痙攣狀態(tài)的可調(diào)糾正力或治療力。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，一種鉸鏈組件包括第一部件，其可移動(dòng)地連接到第二部件來允許第一部件相對于第二部件在伸展位置和彎曲位置之間角位移；以及至少一個(gè)彈性體彈簧，其與第一部件和第二部件連通，通過該彈性體彈簧的壓縮抑制從伸展位置向彎曲位置、或從彎曲位置向伸展位置的角位移，并通過該彈性體彈簧的解壓協(xié)助從彎曲位置向伸展位置、或從伸展位置向彎曲位置的角位移。所述彈性體彈簧適于在受壓時(shí)提供預(yù)定壓力偏轉(zhuǎn)曲線，在解壓時(shí)提供不受約束的回程滯后速率。所述彈性體彈簧可由氨基甲酸乙酯制成。
在本發(fā)明的另一方面，該鉸鏈組件包括第一部件，其可移動(dòng)地連接到第二部件的來允許第一部件相對于第二部件在伸展位置和彎曲位置之間角位移；以及至少一個(gè)彈簧，其與第一部件和第二部件連通，通過該彈簧的壓縮阻抑從伸展位置向彎曲位置、或從彎曲位置向伸展位置的角位移，并通過該彈簧的解壓促進(jìn)從彎曲位置向伸展位置、或從伸展位置向彎曲位置的角位移，其特征在于所述彈簧相應(yīng)某一壓力的壓縮時(shí)率快于由該壓力導(dǎo)致所述彈簧隨后的解壓時(shí)率。在這方面，所述的至少一個(gè)彈簧可以是彈性體彈簧或扭轉(zhuǎn)彈簧。
在本發(fā)明的另一方面，該鉸鏈組件適用于矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備，并且包括近端部件，其可移動(dòng)地連接到遠(yuǎn)端部件來允許該近端部件相對于該遠(yuǎn)端部件角位移；彈簧套，其與所述近端部件和遠(yuǎn)端部件連通，其中該彈簧套的移動(dòng)引導(dǎo)所述近端部件或遠(yuǎn)端部件其中之一的移動(dòng)，并被后一移動(dòng)引導(dǎo)；在這方面，該鉸鏈組件還包括至少一個(gè)與該彈簧套支承接合的彈性體彈簧，其中近端部件相對于遠(yuǎn)端部件沿第一方向的角位移壓縮該彈性體彈簧，以阻抑沿此第一方向的角位移，其中該彈性體彈簧的解壓促進(jìn)近端部件相對于遠(yuǎn)端部件沿第二方向角位移。該彈簧套包括一個(gè)槽道來保持各彈性體彈簧，各彈性體彈簧壓靠在槽道的內(nèi)壁上。
在本發(fā)明的另一方面，該鉸鏈組件還適用于矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備，并且包括近端部件，其可移動(dòng)地連接到遠(yuǎn)端部件來允許該近端部件相對于該遠(yuǎn)端部件在伸展位置和彎曲位置之間角位移；以及與所述近端部件和遠(yuǎn)端部件連通的圓盤和聯(lián)鎖滑片，所述聯(lián)鎖滑片和圓盤適于彼此接合。在這方面，所述聯(lián)鎖滑片和圓盤在第一預(yù)定范圍內(nèi)的接合阻止了近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲方向的角位移，且提供了朝向伸展方向的單向齒合步進(jìn)；此外，所述圓盤相對于該近端和遠(yuǎn)端部件在一個(gè)第二預(yù)定范圍內(nèi)的角位移提供了近端部件相對于該遠(yuǎn)端部件朝向彎曲和伸展方向的自由角位移，此自由角位移出現(xiàn)在整個(gè)第二預(yù)定范圍上，即便該聯(lián)鎖滑片定位為與該圓盤接合。
在本方面，所述第二預(yù)定范圍可在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲和伸展方向的大約0-30°自由角位移區(qū)間內(nèi)調(diào)整。所述第二預(yù)定范圍出現(xiàn)在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在大約150°至180°之間定位時(shí)。此外，所述第一預(yù)定范圍可在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲和伸展方向的大約90 °-120°角位移區(qū)間內(nèi)調(diào)整。所述第一預(yù)定范圍出現(xiàn)在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在大約60°至180°之間定位時(shí)。
在本方面，該鉸鏈組件還可以包括蝸輪，且所述圓盤包括多個(gè)蝸桿齒，該蝸輪和蝸桿齒接合定位，從而蝸輪的操作接合并轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿齒，將圓盤相對于近端和遠(yuǎn)端部件角位移以設(shè)定第一和第二預(yù)定范圍。所述聯(lián)鎖滑片還可以包括一個(gè)或多個(gè)滑齒，所述圓盤還包括多個(gè)盤齒，通過滑齒與盤齒的互鎖使聯(lián)鎖滑片與圓盤接合，所述各盤齒和蝸桿齒在相同平面上繞圓盤周邊布置。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備的纜索釋放機(jī)構(gòu)，并且包括繞軸線旋轉(zhuǎn)且可相對于支承面線性移動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有突出凸輪面以及第一和第二操作面，該凸輪面位于第一和第二操作面之間，凸輪面位于距軸線的距離大于距第二操作面的距離處，第二操作面位于距軸線的距離大于距第一操作面的距離處，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)與纜索和設(shè)備預(yù)定的第一可接合且可釋放移動(dòng)部件連通，第一可接合部件可釋放地移動(dòng)以接合該設(shè)備的第二可接合部件。
在這方面，將第一操作面靠所述定位纜索的支承面布置，以允許第一可接合部件去接合第二可接合部件；將第二操作面靠所述支承面布置，相對于支承面線性移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以致將纜索相對于第二可接合部件線性縮進(jìn)足夠使第一可接合部件從第二可接合部件上脫離的距離；最后，將凸輪面靠所述支承面布置，相對于支承面線性移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以致將纜索相對于第二可接合部件線性縮進(jìn)一段大于將第一或第二操作面的任何一面靠支承面定位所必需的距離，從而造成肘桿曲柄動(dòng)作和急動(dòng)，在纜索張緊時(shí)，當(dāng)從與支承面接合的凸輪面移到與支承面接合的第一或第二操作面的任何一個(gè)時(shí)，會(huì)向用戶提供該纜索釋放機(jī)構(gòu)的絕對和確定的定位。該纜索釋放機(jī)構(gòu)可適用于本發(fā)明的任何鉸鏈組件中。
在本發(fā)明的另一方面，提出一種矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備，包括近端部件，其通過鉸鏈組件可旋轉(zhuǎn)連接到遠(yuǎn)端部件，所述鉸鏈組件允許近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在伸展位置和彎曲位置之間來回角位移。在本發(fā)明中，該鉸鏈部件包括圓盤；適于與該圓盤接合的聯(lián)鎖滑片，其中，在第一預(yù)定范圍內(nèi)聯(lián)鎖滑片與圓盤的接合阻止了近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲方向的角位移，且提供了朝向伸展方向的單向齒合步進(jìn)。本發(fā)明的鉸鏈組件還包括在第二預(yù)定范圍內(nèi)與近端和遠(yuǎn)端部件連通的至少一個(gè)彈簧，以提供近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲方向角位移的阻抑作用，且提供朝向伸展方向角位移的促進(jìn)作用。所述的至少一個(gè)彈簧可以是扭轉(zhuǎn)彈簧或彈性體彈簧。
在這方面，所述鉸鏈組件可能還包括具有一個(gè)插銷的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)角向連通所述圓盤與所述近端和遠(yuǎn)端部件，其中聯(lián)鎖滑片嚙合在插銷內(nèi)方便了朝向彎曲方向角位移的阻抑作用，以及朝向伸展方向角位移的促進(jìn)作用。所述機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)彈簧套，該彈簧套具有一槽道用來保持每根彈簧，各彈簧壓在槽道壁上以阻抑朝向彎曲方向的角位移，從槽道壁上解壓以促進(jìn)朝向伸展方向的角位移。此外，至少一根桿柱可固定連接到所述圓盤并從圓盤的一面垂直延伸出，每根桿柱都延伸入彈簧套的相應(yīng)槽道內(nèi)，其中，每根桿柱強(qiáng)制地靠在相應(yīng)的彈簧上以將該彈簧壓靠在槽道壁上，且壓靠在圓盤面上以阻抑朝向彎曲方向的角位移，從各桿柱上解壓且強(qiáng)制移動(dòng)的彈簧促進(jìn)朝向伸展方向的角位移。該彈簧套的角位移引導(dǎo)所述近端部件或遠(yuǎn)端部件其中之一的角位移，并且也被該位移引導(dǎo)。
在這方面，作為一種替代具有插銷機(jī)構(gòu)的方案，所述鉸鏈組件可以包括具有至少一端齒的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子角向連通所述圓盤與近端和遠(yuǎn)端部件，其中所述聯(lián)鎖滑片與所述至少一端齒嚙合方便了朝向彎曲方向角位移的阻抑作用，以及朝向伸展方向角位移的促進(jìn)作用。在具有轉(zhuǎn)子的本方案中，該鉸鏈組件還可以包括彈簧套，該彈簧套具有用來保持每根彈簧的槽道，各彈簧壓在槽道壁上以阻抑朝向彎曲方向的角位移，從槽道壁上解壓以促進(jìn)朝向伸展方向的角位移。在具有轉(zhuǎn)子的本方案中，轉(zhuǎn)子的角位移造成轉(zhuǎn)子靠在各彈簧上，以強(qiáng)制性地將每根彈簧壓靠在槽道壁上。
在本發(fā)明的另一方面，近端部件相對于遠(yuǎn)端部件的角位移出現(xiàn)在繞單獨(dú)樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)。在本方面，所述圓盤可繞所述樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)以設(shè)定所述第一和第二預(yù)定范圍。在本方面，所述繞樞軸點(diǎn)的第一預(yù)定范圍可以大約為90°至120°，且可以出現(xiàn)在繞樞軸點(diǎn)展開的近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在60°至180°之間時(shí)。此外，所述繞樞軸點(diǎn)的第二預(yù)定范圍大約為0°至30°，且可以出現(xiàn)在繞樞軸點(diǎn)展開的近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在150°至180°之間時(shí)。在具有單獨(dú)樞軸點(diǎn)的本方案中，所述的至少一個(gè)彈簧可以是扭轉(zhuǎn)彈簧或彈性體彈簧。


結(jié)合附圖并閱讀前面的發(fā)明內(nèi)容及下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更好的理解本發(fā)明。為了說明本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的一些實(shí)施例。然而應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所示的精確布置和工具。在附圖中，幾幅圖中相同的標(biāo)號(hào)指定相同的元件。附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于右腿矯正膝形拉條；圖2示出圖1中膝形拉條的具有纜索釋放機(jī)構(gòu)的一個(gè)橫向右手鉸鏈組件以及伴隨的橫向撐桿；圖3a示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的橫向左手鉸鏈組件的上側(cè)或前側(cè)的透視分解圖；圖3b示出圖3a中鉸鏈組件的下側(cè)透視分解圖；
圖4a示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的纜索釋放機(jī)構(gòu)的前側(cè)透視分解圖；圖4b示出圖4a中纜索釋放機(jī)構(gòu)的背部或下側(cè)透視分解圖；圖5a示出圖1中鉸鏈組件處于完全彎曲位置時(shí)的主視圖，其聯(lián)鎖滑片的滑齒與關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍(ROM)盤的正齒嚙合，以提供趨于伸展旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的單向步進(jìn)齒合；圖5a也示出設(shè)定為30°關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的ROM盤，因彈簧柱位于不同槽道內(nèi)而導(dǎo)致彈性體彈簧部分壓縮(以提供預(yù)載荷)；圖5b示出圖1中鉸鏈組件處于充分伸展位置時(shí)的正視圖，此時(shí)滑齒與插銷在彈簧套內(nèi)嚙合，也示出設(shè)定為0°關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的ROM盤(也就是說，滑齒靠著ROM盤的最近端的正齒，這種緊靠阻止了朝向彎曲的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))；圖5c示出圖1中鉸鏈組件處于充分伸展位置時(shí)的正視圖，此時(shí)滑齒與插銷在彈簧套內(nèi)嚙合，也示出設(shè)定為30°關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍時(shí)的ROM盤，從而使得在30°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)阻抑朝向彎曲的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且促進(jìn)朝向伸展的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；圖5d示出圖1中鉸鏈組件處于使關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍最大為30°時(shí)的正視圖，圖5d示出彈簧被壓縮并阻抑朝向彎曲的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；圖5e示出圖1中鉸鏈組件處于完全彎曲位置時(shí)的正視圖，滑齒再次與正齒嚙合以提供朝向伸展的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的單向步進(jìn)齒合；圖5e也示出設(shè)定為30°關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍時(shí)的ROM盤，因彈簧柱位于不同槽道內(nèi)而導(dǎo)致彈性體彈簧不動(dòng)(沒有預(yù)載荷)。
圖6a示出前面圖形中的ROM盤，示出位于ROM盤周邊上的處于相同平面上的蝸桿齒和正齒；圖6a也示出用來接收彈簧柱的兩個(gè)孔；圖6b示出根據(jù)本發(fā)明的彈性體彈簧的一個(gè)實(shí)施例；圖7a示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的橫向左手替代鉸鏈組件的上側(cè)或前側(cè)透視分解圖；圖7b示出圖7a中鉸鏈組件的下側(cè)透視分解圖；圖8示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的替代纜索釋放機(jī)構(gòu)的前側(cè)透視分解圖；
圖9a示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例中采用了扭轉(zhuǎn)彈簧的鉸鏈組件的上側(cè)或前側(cè)透視圖；以及圖9b示出圖9a中鉸鏈組件的上側(cè)或前側(cè)透視分解圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一般是一種接頭或鉸鏈組件，更具體地是具有幾種實(shí)施例的行走膝關(guān)節(jié)，用來在提供便利康復(fù)性能的同時(shí)處理各種問題。本發(fā)明的實(shí)施例包括下面的一個(gè)或多個(gè)特征■初始接觸(即，跟部沖擊)時(shí)的動(dòng)態(tài)緩沖阻抑了地面反作用力和負(fù)載響應(yīng)，用于行走過程中膝部彎曲更柔和；■擺動(dòng)輔助以實(shí)現(xiàn)伸肌無力時(shí)充分的端部擺動(dòng)，由此確保跟部首先接觸地面(而不是腳中部或前部)；■對于那些從坐姿站起來有困難的人，通過單向步進(jìn)的齒合從完全彎曲(大約120°彎曲)到充分伸展，提供了從椅子站起來的坐-立支撐，其允許膝部伸展，但如果在到達(dá)站立姿勢前膝部開始彎曲則通過鎖定防止膝部屈曲；■可調(diào)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，在步行站立階段經(jīng)歷的典型彎曲角度之間可調(diào)的(例如，在當(dāng)前使用的實(shí)例中是0-30°)，通過使用由蝸輪調(diào)整的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍(ROM)盤調(diào)整，這種可調(diào)的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍界定了可變受控膝部彎曲(沒有膝部鎖定時(shí))以及行走或站立時(shí)伸展的工作范圍，ROM盤允許膝部彎曲，但是如果膝部屈曲(例如，由于四頭肌乏力)超過關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的設(shè)定值，它也阻止彎曲，由此避免摔倒；■彈性體彈簧提供可變的壓力偏轉(zhuǎn)曲線以模擬期望的肌肉響應(yīng)，提供彎曲的可變約束并輔助各種角度的彎曲和伸展；以及■桿鎖采用肘節(jié)凸輪來接合與脫離坐-立單向步進(jìn)齒合支承、具有彈性體彈簧緩沖和擺動(dòng)輔助的0-30°受控膝部彎曲/伸展、以及用于坐姿自由旋轉(zhuǎn)的釋放機(jī)構(gòu)(一個(gè)ROM盤代用部件)，一種適于用指節(jié)輕松“推擠”或由受損手的有爪手指“集推”的控制桿(例如，通過撞擊)接合和脫離。所述“推擠”或“集推”所需的手指力需要很小的感覺或技巧，因?yàn)橛玫搅苏麄€(gè)肘部的移動(dòng)，有爪手指維持在一種自然放松的位置，肘節(jié)和凸輪提供了鎖定適當(dāng)接合或脫離的視覺、感覺和聽覺反饋，控制桿組件在衣服下輕微動(dòng)作。肘節(jié)凸輪也提供了精細(xì)的調(diào)整以適當(dāng)張緊纜索釋放機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)接合和脫離。
本發(fā)明的示例性使用本發(fā)明可用在任何接頭或鉸鏈組件中，特別是那些受益于阻抑和/或抵抗兩部件彼此角向靠近、以及促進(jìn)和/或協(xié)助兩部件彼此角向遠(yuǎn)離的地方。此外，本申請也可用于任何肌肉適應(yīng)系統(tǒng)，例如在機(jī)器人中，因?yàn)閺椥泽w彈簧可用來模擬任何肌體組織和/或肌肉組織。另外，任何柔性韌帶接頭可以使用本發(fā)明來支撐和輔助(矯正術(shù))、康復(fù)或者替換(彌補(bǔ)術(shù))。
更特別地，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例滿足了撞擊患者的康復(fù)需求。撞擊患者的身體一側(cè)常受到局部的、臨時(shí)的或永久的麻痹。因此，肌肉力量、控制和協(xié)調(diào)性減弱。在康復(fù)過程中，患者被鼓勵(lì)盡可能多地行走以重新訓(xùn)練、控制和重復(fù)強(qiáng)化肌肉，來刺激大腦的神經(jīng)可塑性來重新學(xué)習(xí)行走。患者常常缺少必需的信心和力量而在行走中摔倒；這樣的一個(gè)患者可以配備根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的矯正膝形拉條。
在該實(shí)施例中，接頭初始將可能設(shè)定為具有0°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。同樣，膝部被鎖定在充分伸展位置，給予患者穩(wěn)定的姿勢，并給予他們不會(huì)因膝部屈曲而摔倒的信心。隨著康復(fù)的進(jìn)行，將允許有一些關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，然后逐步增加，因?yàn)楸景l(fā)明的鉸鏈組件可在0-30°彎曲范圍內(nèi)以不限定的角度增量調(diào)整?？祻?fù)過程中關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的逐步增加使得能重新恢復(fù)正常的步伐，同時(shí)，如果膝部無法防止膝部屈曲的話，其仍然提供支撐。
在另一個(gè)實(shí)施例以及或許在上述的矯正實(shí)施例中，膝部的伸展力矩協(xié)助步伐擺動(dòng)階段的肢體，由此幫助膝部到達(dá)充分伸展?fàn)顟B(tài)，以進(jìn)行肌肉的再教育、強(qiáng)化和皮層維持。這一實(shí)施例還可以包括彎曲抑制，在初始接觸(即，跟部沖擊時(shí))時(shí)提供動(dòng)態(tài)緩沖以阻抑地面反作用力和負(fù)載響應(yīng)，用于行走過程中使膝部彎曲更柔和，例如在引起膝部不穩(wěn)定和屈曲的加壓的肢體使用程序、沖擊康復(fù)、以及任何永久的伸肌乏力時(shí)。
這種拉條的另外潛在用途包括弱化伸肌機(jī)理的任何情形(神經(jīng)病學(xué)的或整形外科的)，避免患者在行走過程中達(dá)到充分伸展或者當(dāng)肢體承重站立時(shí)膝部屈曲。
接頭可裝配在傳統(tǒng)的金屬和皮革KAFO上，或者模制塑料或合成拉條上。裝配臺(tái)可垂直容納3/4×3/16或3/4×1/4的鋁或不銹鋼，或者與合成或模制拉條構(gòu)造成一起使用的其它類型接頭。
本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在具有彈性體彈簧阻抑系統(tǒng)的行走膝關(guān)節(jié)中加入了一鉸鏈組件，彈性體彈簧阻抑系統(tǒng)在行走過程中緩沖重載沖擊、在步伐擺動(dòng)階段阻抑彎曲且協(xié)助腿部的伸展。這種阻抑和擺動(dòng)輔助力矩在一定關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)起作用，這由一個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍(ROM)盤提供且決定于一個(gè)可調(diào)蝸輪機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施例中，關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍可設(shè)定在0到30°之間，基于患者的力量和需求而調(diào)節(jié)(即，當(dāng)患者變的強(qiáng)壯時(shí)，需要更少的支撐，并且通?？稍黾雨P(guān)節(jié)活動(dòng)范圍)。在該關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)的阻抑和擺動(dòng)輔助力也可以依個(gè)人的需求調(diào)整，以便在步伐的每個(gè)擺動(dòng)階段提供充足的力矩，并且提供緩沖來使行走更平緩，這是通過將力導(dǎo)向前進(jìn)的方向以減少患者行走時(shí)的能量消耗實(shí)現(xiàn)的。
請注意，盡管下面的示例性實(shí)施例示出一個(gè)第一、或者說是近端部件相對一個(gè)第二、或者說是遠(yuǎn)端部件繞樞軸點(diǎn)的角位移，且示出其它部件(例如，圓盤、彈簧組件)繞同一樞軸點(diǎn)的角向移動(dòng)能力，本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明包括且其特性適用于鉸鏈組件繞場合中心、偏心面、多心和多中心軸、多個(gè)凸輪面等的角向關(guān)節(jié)聯(lián)接。
此外，下面詳細(xì)描述的示例性實(shí)施例示出沿彎曲方向的角位移或關(guān)節(jié)聯(lián)接的阻抑作用，以及沿伸展方向角位移的促進(jìn)作用。本發(fā)明同樣不限于這種方向需求，本發(fā)明企圖在任何方向上進(jìn)行阻抑和協(xié)助。因此，本發(fā)明還包括且其特性適用于阻抑、限制或約束從彎曲位置向伸展位置的角位移，和/或輔助或促進(jìn)從伸展位置向彎曲位置的角位移。
圖1示出一種適于右腿(“右手”)的矯正膝形拉條10，該膝形拉條10含有本發(fā)明的一個(gè)接頭或鉸鏈組件實(shí)施例。該膝形拉條10包括右手橫向接頭組件12和一個(gè)右手中間接頭組件13。這些接頭組件功能類似，無論是右手中間橫向、右手中間、左手橫向、或是左手中間接頭組件，其區(qū)別僅在于各設(shè)備相對于其位置的方位，特別有效的是遠(yuǎn)端半接頭(下面描述)的方位。
圖2示出矯正膝形拉條10的右手橫向接頭組件12。該接頭組件12包括一個(gè)鉸鏈組件14、一個(gè)近端撐桿或稱上部桿件15、一個(gè)遠(yuǎn)端撐桿或稱低部桿件16、一個(gè)與纜索釋放機(jī)構(gòu)20一起的聯(lián)鎖滑片18。
圖3a和圖3b是鉸鏈組件14的分解圖，圖3a是上側(cè)或稱為前側(cè)透視分解圖，圖3b是底側(cè)或稱為下側(cè)分解透視圖。此外，圖3a和圖3b的分解圖實(shí)際上示出一個(gè)左手橫向鉸鏈組件。該鉸鏈組件14包括一個(gè)通過螺釘31固定連接到上部桿件15的近端半接頭30、一個(gè)通過螺釘33固定連接到低部桿件16的遠(yuǎn)端半接頭32、一個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍(ROM)盤34、彈性體彈簧36、以及一彈簧套38。某些鉸鏈組件14部件通過樞軸柱40和安全銷42可相互旋轉(zhuǎn)的固定，在這些部件的二者之間插入各種墊圈以方便旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)樞軸柱40和安全銷42厚度和長度的抗磨損和公差累積的消除。一個(gè)美觀的蓋43裝配在彈簧套38的凹槽內(nèi)，以蓋住安全銷42和拆卸鉸鏈的通道。
近端半接頭30容納聯(lián)鎖滑片組件18的部件，當(dāng)鉸鏈組件14從彎曲位置樞轉(zhuǎn)到伸展位置時(shí)，該聯(lián)鎖滑片組件18提供旋轉(zhuǎn)步進(jìn)特性。一聯(lián)鎖滑片44可移動(dòng)地容納在近端半接頭30的矩形凹槽46內(nèi)，并被聯(lián)鎖滑片蓋47固定在那里。聯(lián)鎖滑片44在矩形凹槽46內(nèi)線性移動(dòng)，通過一中心線導(dǎo)引向鉸鏈組件14的樞軸點(diǎn)并穿過它，樞軸點(diǎn)由樞軸柱40以及通常鉸鏈組件14部件圓形部分的中心界定。聯(lián)鎖滑片44在其遠(yuǎn)端包括一個(gè)或多個(gè)滑齒48。
遠(yuǎn)端半接頭32容納一個(gè)蝸輪50，其通過蝸輪螺釘52旋轉(zhuǎn)連接到遠(yuǎn)端半接頭32上。蝸輪50與蝸輪螺釘52互鎖，從而蝸輪螺釘52的軸向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為蝸輪50的軸向旋轉(zhuǎn)。
近端半接頭30在其下側(cè)包括一個(gè)凸出阻力板或稱擋板54(該擋板展開在向鉸鏈組件14的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)凸出的中心線上)。該擋板54與從遠(yuǎn)端半接頭32圓形部分周邊上徑向凸出的阻力板56接合。擋板54與徑向凸出阻力板56相對支撐或互鎖，以消除從彎曲位置樞轉(zhuǎn)到伸展位置時(shí)膝部的過伸(即，當(dāng)上部桿件與低部桿件相對180°時(shí)，擋板54與徑向凸出阻力板56互鎖或相對支撐)。遠(yuǎn)端半接頭32包括與近端半接頭30的后緣60對準(zhǔn)并靠在其上的傾斜肩部58，用作沿彎曲方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的阻力板，并由此界定鉸鏈組件14的最大彎曲程度，這出現(xiàn)在上部和低部桿件15、16之間大約為60°時(shí)。
ROM盤34包括沿其周邊的多個(gè)正齒62和多個(gè)蝸桿齒64，各位于在相同平面內(nèi)。各正齒62與一個(gè)或多個(gè)滑齒48幾何互補(bǔ)且可選擇地嚙合。正齒62與滑齒48的接合使聯(lián)鎖滑片44和ROM盤34互鎖，以阻止低部桿件16沿彎曲方向相對上部桿件15旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并使其從彎曲向伸展方向單向步進(jìn)齒合。如圖6a清楚顯示的，假如用戶后退，當(dāng)膝部屈曲時(shí)，正齒62被傾斜或變斜將互鎖的正齒62和滑齒48幾何保持在一起。后退用戶的體重引起向彎曲方向的旋轉(zhuǎn)，使正齒62與滑齒48對沖在一起。由于各齒的傾斜，用戶的體重進(jìn)一步使角度傾斜的幾何補(bǔ)充齒互鎖。
蝸桿齒64與蝸輪50嚙合布置，從而蝸輪50的運(yùn)行(繞蝸輪50的縱向軸向?qū)⑵滢D(zhuǎn)動(dòng))遞增地嚙合蝸桿齒64，使ROM盤34繞其軸線旋轉(zhuǎn)，因此，通過彈性體彈簧阻抑系統(tǒng)在行走過程中緩沖重量載荷沖擊、在步伐的擺動(dòng)階段輔助腿部伸展時(shí)調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。在本實(shí)施例中，關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍可繞樞軸柱40大約0-30°之間調(diào)整。
遠(yuǎn)端半接頭32還包括指示齒63，其與ROM盤34的凹槽65接合，提供由蝸輪50操作設(shè)定的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的簡單指示。當(dāng)ROM盤34繞其樞軸柱40旋轉(zhuǎn)，通過操作蝸輪50來調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，凹槽65與一定指示齒63的相鄰對準(zhǔn)將提供設(shè)定的一定關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的指示。例如，在圖3a和圖3b所示的實(shí)施例中，四個(gè)指示齒63的每一個(gè)將指示10°關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的變化(即，0°、10°、20°、30°)。這種特性有助于確保設(shè)定的橫向鉸鏈組件12關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，例如，該活動(dòng)范圍與相應(yīng)的中間鉸鏈組件13設(shè)定的范圍相同。
彈簧套38包括兩個(gè)凸?fàn)顖A柱形的槽道66，每一槽道66容納一個(gè)彈性體彈簧36。在本實(shí)施例中，各彈性體彈簧36都是氨基甲酸乙酯圓柱體。然而，可以使用其它彈性體材料，諸如硅、硅樹脂氨基甲酸乙酯、尼龍、聚甲醛樹酯，但是并不限于這些。根據(jù)阻抑和促進(jìn)應(yīng)用不同，可能需要各種具有從彈性到無彈性屬性的、具有各種程度回復(fù)原形的或滯后現(xiàn)象的彈性材料。每一氨基甲酸乙酯彈簧可以選擇性地設(shè)計(jì)尺寸、形狀和組成，以提供預(yù)定壓力偏轉(zhuǎn)曲線來匹配預(yù)期的緩沖特性，和/或提供預(yù)定滯后現(xiàn)象以改變彈性體材料回復(fù)到原始形狀(即，靜止?fàn)顟B(tài)或無荷載時(shí))的速率，以匹配預(yù)期的擺動(dòng)協(xié)助和節(jié)奏特性，如下面描述。
彈簧套38包括兩個(gè)徑向伸出阻止板68，在其間形成一插銷70，以接納鉸鏈組件14充分伸展時(shí)的聯(lián)鎖滑片44，因此在鉸鏈組件14后續(xù)彎曲時(shí)起阻抑作用，并在伸展時(shí)起協(xié)助作用。ROM盤34包括兩個(gè)彈簧操作柱72，各容納在ROM盤34上的柱孔73中，且從ROM盤34的外表面垂直向外延伸。定位各彈簧柱72，使其被彈簧套38的其中一個(gè)槽道66容納，并與相應(yīng)彈性體彈簧36的一端支撐接合，如圖5a所示。當(dāng)聯(lián)鎖滑片44固定在插銷70內(nèi)時(shí)，彈簧套38變得可相對于ROM盤34旋轉(zhuǎn)，從而鉸鏈組件14的后續(xù)彎曲引起各彈簧柱72將相應(yīng)的彈性體彈簧36壓入相應(yīng)槽道66內(nèi)，并靠在槽道66和ROM盤34上。隨著鉸鏈組件14彎曲的增加(即，上部桿件15移向低部桿件16)，容納相應(yīng)彈簧體彈簧36的槽道66的面積降低(由于彈簧套38相對于彈簧柱72移動(dòng))，引起相應(yīng)彈簧體彈簧36的限制持續(xù)增加。壓縮過程中，彈性體彈簧36提供鉸鏈組件14彎曲的阻力或阻抑作用，因此在行走過程中跟部沖擊和荷重轉(zhuǎn)換時(shí)給膝形拉條提供緩沖特性。因此，彎曲肢體上荷重的移除導(dǎo)致彈性體彈簧38的解壓力作用在彈簧套38的彈簧柱72上，由此促進(jìn)或協(xié)助從彎曲位置向伸展位置步伐擺動(dòng)階段中的膝部運(yùn)動(dòng)。當(dāng)聯(lián)鎖滑片44沒有固定在插銷70內(nèi)時(shí)，彎曲限制和伸展輔助特性都脫離，因?yàn)閺椈商?8相對于ROM盤34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)消除了。
現(xiàn)參考圖4a和圖4b，相關(guān)聯(lián)鎖滑片組件18的纜索釋放機(jī)構(gòu)20包括一控制桿74、一纜索釋放腔75、一肘節(jié)凸輪76、一纜索滑桿77、以及兩纜索78。兩纜索78各自容納在一根管79內(nèi)，每一根管79在其近端具有一殼套接頭80，其與各纜索78端部的帶螺紋的接線端81接合，將纜索滑桿77容納在纜索釋放腔75的凹槽內(nèi)。兩根纜索78的每一根操作一根相應(yīng)的聯(lián)鎖滑片組件18(一根作用在橫向接頭組件12，另一根作用在中間接頭組件13上)。
現(xiàn)參考圖3a、4a和4b，每根管79在其遠(yuǎn)端有一聯(lián)鎖滑片端部配件82，該配件與近端半接頭30接合限止聯(lián)鎖滑片組件18上的纜索釋放機(jī)構(gòu)20。位于纜索78遠(yuǎn)端的一球狀纜索配件83駐留在聯(lián)鎖滑片44的環(huán)形凹槽84內(nèi)。纜索78穿過駐留在近端半接頭30上彈簧凹槽86內(nèi)的末端偏壓彈簧85。當(dāng)聯(lián)鎖滑片蓋48連接到近端半接頭30上時(shí)，聯(lián)鎖滑片端部配件82被設(shè)置和固定在形成于近端半接頭30和聯(lián)鎖滑片蓋48內(nèi)的棘爪87內(nèi)。末端偏壓彈簧85使聯(lián)鎖滑片44的滑齒48偏向與ROM盤34的正齒62嚙合?；蛘呤孤?lián)鎖滑片44偏向與彈簧套38的插銷70嚙合，這取決于低部桿件16(或遠(yuǎn)端半接頭32)相對于上部桿件15(或近端半接頭30)的位置(彎曲或伸展位置)。牽拉纜索78來壓縮末端偏壓彈簧85和縮進(jìn)聯(lián)鎖滑片44，由此使聯(lián)鎖滑片44離開樞軸點(diǎn)并使聯(lián)鎖滑片44從ROM盤34的正齒62或彈簧套38的插銷70上脫離。當(dāng)聯(lián)鎖滑片44從彈簧套38和ROM盤34上脫離時(shí)，低部桿件16相對上部桿件15繞樞軸點(diǎn)在大約120°的范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)參考圖2、4a和4b，在上部桿件15的近端，纜索釋放腔75用固定螺絲釘固定連接到上部桿件15上。控制桿74用定位螺釘88固定連接到肘節(jié)凸輪76上。肘節(jié)凸輪76旋轉(zhuǎn)且可移動(dòng)地容納在纜索釋放腔75的凹槽內(nèi)，通過纜索滑桿77偏壓保持在那里以實(shí)現(xiàn)肘節(jié)凸輪76被繃緊纜索78保持在纜索釋放腔75內(nèi)。
肘節(jié)凸輪76設(shè)計(jì)有突出凸輪面90、一個(gè)第一壓扁面91、以及一個(gè)第二壓扁面92，凸輪面90與纜索釋放腔75上凹槽的底部75支撐相對。當(dāng)控制桿74繞定位螺釘88(在樞軸點(diǎn)″P″)樞轉(zhuǎn)時(shí)，與纜索釋放腔75上凹槽的底部75支撐相對的突出凸輪面90引起定位螺釘88和纜索滑桿77在纜索釋放腔75的凹槽內(nèi)線性移動(dòng)足夠的距離，從而纜索78縮進(jìn)相應(yīng)的聯(lián)鎖滑片44，使聯(lián)鎖滑片44從中間和橫向鉸鏈組件14的相應(yīng)彈簧套38或ROM盤34上脫離。凸出凸輪面90含有一個(gè)半徑“R”(相對于樞軸點(diǎn)P)，該半徑遠(yuǎn)大于其到第一或第二壓扁面91、92任一個(gè)的距離，這導(dǎo)致肘桿曲柄動(dòng)作和急動(dòng)，在纜索張緊時(shí)，當(dāng)從與底部93接合的凸輪面90移到與底部93接合的第一或第二壓扁面91、92的任何一個(gè)時(shí)，因此向用戶提供每個(gè)橫向和中間接頭組件12、13聯(lián)鎖滑片組件18的絕對和確定的位置(接合或脫離)。
因此，當(dāng)位于縮進(jìn)位置時(shí)，各纜索78獨(dú)立地施加一個(gè)遠(yuǎn)大于相應(yīng)末端偏壓彈簧85的力，以保證具有完全脫離聯(lián)鎖滑片44必需的力。由于凸輪面90的存在，肘節(jié)凸輪76線性移動(dòng)纜索78一段遠(yuǎn)大于將聯(lián)鎖滑片44從各鉸鏈組件14脫離所必需的距離，并且這樣做還不使相應(yīng)的纜索78過緊?？捎脕韰f(xié)助防止纜索過緊的附加部件在后面的纜索釋放機(jī)構(gòu)另一實(shí)施例的描述中詳細(xì)說明。
當(dāng)控制桿74被“傾斜”向上時(shí)(如圖4a和圖4b所示)，第二壓扁面92(其與樞軸點(diǎn)P的距離遠(yuǎn)大于第一壓扁面91與與樞軸點(diǎn)P的距離)適于將纜索夾持在“近拉”位置，以保持聯(lián)鎖滑片44相對于ROM盤34和彈簧套38處于完全脫離位置。當(dāng)控制桿74相對患者“轉(zhuǎn)動(dòng)”向下時(shí)，第一壓扁面91(其與樞軸點(diǎn)P的距離遠(yuǎn)小于第二壓扁面與樞軸點(diǎn)P的距離)適于使張緊纜索78處于更遠(yuǎn)定位，以保持聯(lián)鎖滑片44相對于ROM盤34或彈簧套38處于完全接合位置。
示例性實(shí)施例的操作描述圖5a-5e示出用在不同位置膝形拉條的鉸鏈組件14，各位置使用一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的特性。圖5a示出處于完全彎曲位置的鉸鏈組件，此時(shí)遠(yuǎn)端半接頭32的傾斜肩部58與近端半接頭30的后緣60支撐相對，此支撐關(guān)系用作彎曲方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的擋板。處于完全彎曲位置時(shí)，在上部和低部桿件15、16之間大約為60°。因此，大約120°界定了完全彎曲和充分伸展之間的整個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。
圖5a示出聯(lián)鎖滑片44與相應(yīng)的ROM盤34的正齒62接合，因此，對于那些從坐姿站起來有困難的人，通過單向步進(jìn)的齒合提供椅子上的坐-立支撐。如圖5a所示，朝向伸展的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起滑齒48在ROM盤34的正齒62上方遞增地前進(jìn)和齒合。這種單向步進(jìn)的齒合允許控制膝部伸展的同時(shí)防止膝部屈曲。如果在到達(dá)充分伸展前膝部開始彎曲運(yùn)動(dòng)(即，開始屈曲)，滑齒48與正齒62嚙合且鎖入正齒62。在充分伸展時(shí)，滑齒48從正齒62上脫離且遷出其附近。
圖5b示出處于充分伸展位置時(shí)的鉸鏈組件14，此時(shí)聯(lián)鎖滑片44固定在彈簧套38的插銷70內(nèi)。盡管與插銷70接合，該聯(lián)鎖滑片44(如圖5b所示)仍然與繞ROM盤34周邊布置的最近端正齒94緊靠，圖5b所示的最近端正齒94部分位于最遠(yuǎn)端徑向延伸阻力板68的后面(最遠(yuǎn)是因?yàn)閳D5b是右手橫向鉸鏈組件14的視圖)。在此位置，任何意圖彎曲移動(dòng)過程中聯(lián)鎖滑片44的至少一個(gè)滑齒48將與最近端正齒94支撐相對。因此，該鉸鏈組件14被鎖定在充分伸展位置。相應(yīng)地，圖5b示出ROM盤34定位為允許0°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，此關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍通過操作蝸輪50實(shí)現(xiàn)。同樣地，膝部鎖定在充分伸展位置，給予用戶穩(wěn)定站立的姿勢，以及不會(huì)因膝部屈曲而倒下的信心，但需要用戶使用僵硬的膝和相因而生的因此而生的加固步伐。撞擊患者可能在康復(fù)的早期使用0°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，其時(shí)可能缺少信心和力量。
圖5c示出處于充分伸展位置時(shí)的鉸鏈組件14，聯(lián)鎖滑片44固定在彈簧套38的插銷70內(nèi)，ROM盤34定位為允許30°關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，其可由蝸輪50的操作設(shè)定并且也可以由最近端正齒94和最遠(yuǎn)徑向延伸阻力板68之間的位置關(guān)系。在此30°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)，固定在插銷70內(nèi)的聯(lián)鎖滑片44向彎曲位置的移動(dòng)引起彈簧套38與近端半接頭30一起繞樞軸柱40旋轉(zhuǎn)，并且相對ROM盤34旋轉(zhuǎn)，從而向彎曲位置移動(dòng)的過程中各彈簧柱72都將彈性體彈簧36壓入相應(yīng)的槽道66和ROM盤34且與它們相對。
圖5d示出鉸鏈組件14，其中聯(lián)鎖滑片44固定在插銷70內(nèi)、ROM盤34定位為允許30°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍、并且彈性體彈簧36彎曲阻抑/伸展輔助機(jī)構(gòu)已接合。圖5d顯示達(dá)到了30°關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的最大值的鉸鏈組件14，此時(shí)聯(lián)鎖滑片44將與最近端正齒94緊靠以阻止進(jìn)一步彎曲，并由此防止膝部屈曲和假如用戶膝部無力時(shí)可能的摔倒。圖5d示出壓在相應(yīng)槽道66內(nèi)抑制彎曲的彈性體彈簧36，其在初始接合(即，中立時(shí)的跟部沖擊)時(shí)提供動(dòng)態(tài)緩沖，并減弱地面反作用力和負(fù)載響應(yīng)，將力導(dǎo)向前進(jìn)的方向以實(shí)現(xiàn)行走過程中更有效更柔和的膝部彎曲。因此，鉸鏈組件14的荷重支承力的釋放引起壓縮彈性體彈簧36促進(jìn)上部和低部桿件15、16退向伸展位置，從而協(xié)助用戶在伸肌無力的情況下實(shí)現(xiàn)充分的端部擺動(dòng)，并確保初始沖擊時(shí)腳后跟首先接合地面(而不是腳的中部或前部)。彈性體彈簧36的尺寸、類型和形狀可以變化，以提供寬的壓力偏轉(zhuǎn)曲線范圍，從而使本發(fā)明模擬各種預(yù)期的肌肉響應(yīng)，和/或沿關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的不同位置提供變化的彎曲抑制和伸展協(xié)助，如下面所述。
在操作過程中的任何位置，向近端移動(dòng)纜索78(即，向上“傾斜”控制桿74)將聯(lián)鎖滑片44從彈簧套38上脫離，以允許上部桿件15相對于低部桿件16自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。脫離聯(lián)鎖滑片44使得彎曲超過所述30°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍至預(yù)期坐立位置，直到且包括完全彎曲位置。完全彎曲位置時(shí)，再向下“轉(zhuǎn)動(dòng)”控制桿74使聯(lián)鎖滑片44與ROM盤34嚙合以實(shí)現(xiàn)單向步進(jìn)特征，如圖5e所示。圖5e還示出ROM盤34定位為允許30°的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，并且在彎曲阻抑/伸展輔助機(jī)構(gòu)脫離時(shí)彈性體彈簧36松弛。
彈性體彈簧的示例性實(shí)施例彈性體彈簧36被ROM盤34的彈簧柱72壓在槽道66內(nèi)。彈簧柱72在槽道66內(nèi)移動(dòng)，每個(gè)與彈性體彈簧36的一端支撐相對，通過該端開始的彈簧36傳遞非線性壓縮力。壓縮時(shí)，彈性體圓柱體長度減小、直徑膨脹，摩擦地環(huán)繞槽道66的內(nèi)壁和ROM盤34的外表面。相應(yīng)地，改變彈性體彈簧36的屬性和/或彈簧36對槽道66和ROM盤34的摩擦環(huán)繞特性，可以控制彈性體彈簧36的壓力偏轉(zhuǎn)和復(fù)原響應(yīng)速率。
在一個(gè)實(shí)施例中，彈性體彈簧的外徑小于或略小于槽道的內(nèi)徑。在此實(shí)施例中，根據(jù)期望的偏轉(zhuǎn)響應(yīng)，內(nèi)壁的形狀可以近似彈簧的外形，或可以在一定程度上改變。在本實(shí)施例的任何一種情況下，通過長度壓縮，彈簧的直徑必定膨脹一定程度，在彈簧摩擦環(huán)繞槽道和ROM盤的內(nèi)壁前。在另一個(gè)實(shí)施例中，彈簧的外壁可以與槽道的內(nèi)壁基本上相等(形狀和直徑)，從而產(chǎn)生更高的摩擦系數(shù)以立即吸收更多的能量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，彈性體彈簧可以有一個(gè)縱向鉆通的孔，該孔影響壓縮過程中彈簧直徑的膨脹，由于彈簧材料現(xiàn)在必定膨脹來填充該孔，因此該孔相應(yīng)地影響彈簧的摩擦系數(shù)。這一縱向孔以及該孔直徑的變化可用于上述的任一個(gè)彈簧直徑構(gòu)造。
在另一實(shí)施例中，定位螺釘或銷釘放置在槽道內(nèi)的預(yù)定位置以強(qiáng)化阻抑響應(yīng)。由于具有更小表面區(qū)域的槽道(由定位螺釘或銷釘?shù)奈恢么_定)提供給彈性體彈簧更小的膨脹空間，彈性體彈簧不久就會(huì)變得不可壓縮，從而增加了對彎曲的抵抗力。
在另一實(shí)施例中，圓柱形彈性體彈簧36被縱向分段為具有不同硬度或密度的部分，以改變鉸鏈組件的整個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)的約束力和回程速率?，F(xiàn)參考圖6b，示出一個(gè)具有三段的彈性體彈簧36，各段具有不同的密度，以便在關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的相應(yīng)部分上實(shí)現(xiàn)某一預(yù)期的壓力偏轉(zhuǎn)曲線。例如，第一段96可以具有相對低的硬度以及相應(yīng)的高彈性，從而提供更小的緩沖力矩，而提供步伐正常擺動(dòng)時(shí)典型的回程速率或伸展協(xié)助。第二段97可以具有適中的硬度以及適中的彈性，從而提供較大的約束力和緩沖，但提供較小的回程速率。第三段98可以包括具有高硬度和低彈性的致密材料，從而提供更大力的緩沖，但提供更慢的回程(速率)并由此不提供多少擺動(dòng)輔助。
在彈性體彈簧96的上述分段實(shí)施例中，第一區(qū)段96因其位置與彈簧柱72支撐相對，故在彎曲約束過程中首先作用或獲得壓縮力，且在伸展協(xié)助過程中最后作用或解壓。因此，希望一種具有高彈性和低硬度的材料來確保跟部沖擊和荷載響應(yīng)過程中一定的彎曲度，同時(shí)提供高回程速率或擺動(dòng)協(xié)助，以確保擺動(dòng)的最后部分或范圍內(nèi)具有適當(dāng)跟部沖擊(即，確保跟部首先沖擊地面)。由于第三段98是維持壓縮力的彈性體彈簧36的最后部分，且在彎曲過程中的整個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)提供彎曲約束，人們也可能希望將第三段98設(shè)計(jì)成具有高硬度的致密材料，以提供彎曲這個(gè)最后部分時(shí)具有高度的緩沖或彎曲約束，從而避免跟部沖擊和體重傳遞過程中接頭組件的“竭盡全力”(即，避免在達(dá)到最大關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍設(shè)定值(例如，30°)時(shí)彎曲的完全阻止)。
彈性體材料的滯后特性使得彈性體材料適合用于本發(fā)明。使用具有更大緩沖或彎曲約束的彈性體材料，受壓時(shí)不必與解壓時(shí)的回程速率或擺動(dòng)協(xié)助具有等量值。解壓時(shí)彈性體材料的回程速率慢于受壓時(shí)力的相應(yīng)響應(yīng)。這種特性類似于人體肌肉組織，例如，對于四頭肌而言，在跟部沖擊和站立時(shí)吸收或抵抗的力遠(yuǎn)大于步伐擺動(dòng)階段中隨后的回程力。這種特性使彈性體彈簧優(yōu)于回程迅速的扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧受載吸收很大的力，然后隨擺動(dòng)協(xié)助的回程力遠(yuǎn)大于用戶需要和預(yù)期的力。相應(yīng)地，彈性體彈簧響應(yīng)某一壓力壓縮的時(shí)間速率快于隨后由該壓力導(dǎo)致的彈性體彈簧解壓的時(shí)間速率。此外，結(jié)果是本發(fā)明的彈性體彈簧可用于在壓縮時(shí)提供預(yù)定的壓力偏轉(zhuǎn)曲線，并在解壓時(shí)提供獨(dú)立的回程滯后速率。
彈性體彈簧上述參考的替代方案和方面提供了很多特性排列，不同的排列可實(shí)現(xiàn)多個(gè)的壓力偏轉(zhuǎn)和滯后曲線。相應(yīng)地，可由本發(fā)明復(fù)制或模擬任何肌體組織或肌肉。例如，可在實(shí)驗(yàn)室對肌肉性能進(jìn)行評估并繪制壓力偏轉(zhuǎn)曲線。接著，彈性體彈簧可適用于通過選擇性地確定彈性體彈簧必需的尺寸、形狀、特征及特性來模擬繪制的壓力偏轉(zhuǎn)曲線。
鉸鏈組件和纜索釋放機(jī)構(gòu)的其它實(shí)施例圖7a和圖7b示出替代圖3a和3b所示實(shí)施例的鉸鏈組件14a。后一鉸鏈組件14a包括許多圖3a和圖3b的鉸鏈組件14的同樣部件和功能，但是至少一個(gè)改進(jìn)的彈簧套38和一個(gè)附加元件轉(zhuǎn)子100與之有異，如下面所述。
彈簧套38包括兩個(gè)凸起圓柱形的槽道66，每個(gè)槽道66容納一個(gè)彈性體彈簧36。在本實(shí)施例中，每個(gè)彈性體彈簧36都是氨基甲酸乙酯圓柱體。在彈簧套38內(nèi)與每一個(gè)槽道66相鄰的是一個(gè)繞孔104(樞軸柱40從其中穿過)居中容納轉(zhuǎn)子100的凹槽102。在凹槽102中，轉(zhuǎn)子100繞樞軸柱40旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子100包括一個(gè)或多個(gè)端齒106和兩個(gè)卡爪108。所述的一個(gè)或多個(gè)端齒106分別與一個(gè)或多個(gè)滑齒48幾何互補(bǔ)且可選擇地嚙合。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)端齒106與一個(gè)或多個(gè)滑齒48嚙合(發(fā)生在充分伸展時(shí))時(shí)，低部桿件16相對于上部桿件15向彎曲位置旋轉(zhuǎn)，引起轉(zhuǎn)子100的各卡爪與相應(yīng)的彈性體彈簧36支撐相對，并將彈簧36壓向其相應(yīng)的限制槽道66。壓縮過程中彈性體彈簧36提供了鉸鏈組件14a彎曲的抵抗力，和行走時(shí)跟部沖擊和荷重傳遞的緩沖特性。因此，從相應(yīng)的彎曲肢體上移去重力產(chǎn)生彈性體彈簧36作用在轉(zhuǎn)子100卡爪108上的解壓力，由此促進(jìn)或協(xié)助步伐的擺動(dòng)階段中由彎曲位置向伸展位置時(shí)膝部的移動(dòng)。
考慮彈性體彈簧36提供的壓力偏轉(zhuǎn)曲線，圖7a和7b中的鉸鏈組件14a功能上不同于圖3a和3b的鉸鏈組件14。通過操作蝸輪50旋轉(zhuǎn)ROM盤34來調(diào)整鉸鏈組件14a的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍(ROM)，確實(shí)不會(huì)影響轉(zhuǎn)子100或彈簧套38(即，在ROM調(diào)整時(shí)轉(zhuǎn)子100和彈簧套38保持靜止(不受影響))。相應(yīng)地，剛好在跟部沖擊之前時(shí)，不管ROM的設(shè)置如何，轉(zhuǎn)子100的卡爪108相對于相應(yīng)的彈性體彈簧36相同布置。
與圖3a和3b的鉸鏈組件14相比，連接到ROM盤34的彈簧柱72在ROM設(shè)置的改變過程中與ROM盤34一起旋轉(zhuǎn)。相應(yīng)地，彈性體彈簧36可以在松弛(即，未壓縮)時(shí)開始(即，剛好在跟部沖擊之前時(shí))，或者基于選定的ROM設(shè)置在壓縮的各階段開始(見圖5a，其中的彈簧36在壓縮下0°的ROM設(shè)置時(shí)開始，相對照的圖5c中彈簧36在基本松弛下30°的ROM設(shè)置時(shí)開始)。這種功能上的不同增加了上面已討論的不同彈簧排列，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多個(gè)壓力偏轉(zhuǎn)和滯后曲線。
圖8示出替代圖4a和4b所示實(shí)施例的纜索釋放機(jī)構(gòu)20a。后一纜索釋放機(jī)構(gòu)20a包括許多圖4a和4b的纜索釋放機(jī)構(gòu)20的同樣部件和功能，尤其是纜索78移動(dòng)和凸輪作用的線性度，該機(jī)構(gòu)線性地移動(dòng)纜索78一段大于脫離聯(lián)鎖滑片44必需的距離而不使相應(yīng)的纜索78過緊，提供了嚙合時(shí)確定的感覺和聽覺反饋(猛咬)，從而確保用戶在嚙合(鎖定)或脫離(解鎖)位置的任一位置完全起動(dòng)。后一纜索釋放機(jī)構(gòu)20a通過下述的不同部件、或相似部件的不同形式實(shí)現(xiàn)相似的功能。此外，引入的部件用來協(xié)助防止纜索過緊。這里描述的部件同樣適用在圖4a和4b的纜索釋放機(jī)構(gòu)20中。
圖8中的纜索釋放機(jī)構(gòu)20a包括一控制桿114、纜索控制桿腔116、纜索導(dǎo)向器117、兩根纜索78、近端頭119、近端壓縮彈簧120、防松螺母121、遠(yuǎn)端頭122、末端偏壓彈簧85以及球狀纜索配件83。
在上部桿件15的近端，控制桿腔116通過固定螺絲釘固定地連接到上部桿件15上?？刂茥U114通過將結(jié)合柱127穿過纜索控制桿腔116上的狹槽128而可旋轉(zhuǎn)移動(dòng)地連接到纜索控制桿腔126上，結(jié)合柱127還固定纜索78的近端，纜索78位于控制桿腔116的槽129內(nèi)，且在其中線性移動(dòng)。
和肘節(jié)凸輪76類似，控制桿114設(shè)計(jì)有一個(gè)突出凸輪面130、一個(gè)第一壓扁面131、以及一個(gè)第二壓扁面132，當(dāng)控制桿114繞狹槽128內(nèi)的結(jié)合柱127樞轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪面130與上部桿件15的近端133支撐相對。凸輪面130與上部桿件15的近端133支撐相對引起結(jié)合柱127在狹槽128內(nèi)線性移動(dòng)一段足夠長的距離，從而纜索78將相應(yīng)的聯(lián)鎖滑片44縮進(jìn)，使聯(lián)鎖滑片44與中間和橫向鉸鏈組件14、14a的彈簧套38或ROM盤34脫離。突出凸輪面含有一個(gè)半徑R(相對于控制桿樞軸點(diǎn)P)，其遠(yuǎn)大于樞軸點(diǎn)P到第一或第二壓扁面131、132任一個(gè)的距離，在纜索張緊時(shí)，當(dāng)從與近端133嚙合凸輪面130到與近端133嚙合的第一和第二壓扁面131、132的任何一個(gè)時(shí)，會(huì)引起肘桿曲柄動(dòng)作和急動(dòng)，從而提供給用戶橫向和中間鉸鏈組件14、14a每一個(gè)的聯(lián)鎖滑片組件18的絕對和確定的定位(嚙合或脫離)。
相應(yīng)地，當(dāng)縮進(jìn)定位時(shí)，每個(gè)纜索78獨(dú)立地施加遠(yuǎn)大于相應(yīng)的末端偏壓彈簧85(的纜索)上的力，以確保完全脫離聯(lián)鎖滑片44所必需的力。近端頭119、近端壓縮彈簧120、防松螺母121、遠(yuǎn)端頭122使得可以單獨(dú)調(diào)整纜索長度和纜索張緊度，從而允許了可單獨(dú)精細(xì)調(diào)整相應(yīng)的各纜索釋放機(jī)構(gòu)20a。
由于凸輪面130的存在，控制桿114線性移動(dòng)纜索一段遠(yuǎn)大于將聯(lián)鎖滑片44從各鉸鏈組件14、14a脫離所必需的距離，且這樣做還不會(huì)使相應(yīng)纜索78過緊。因?yàn)榻藟嚎s彈簧120的較大偏移允許過行程(over-travel)，由此避免了過緊。近端壓縮彈簧120也用來張緊各纜索78，以將第一或第二壓扁面131、132的其中一個(gè)保持(偏壓)向上部桿件15的近端133，從而向用戶提供嚙合時(shí)確定的感覺和聽覺反饋(猛咬)，并確保在嚙合(鎖定)或脫離(解鎖)位置時(shí)凸輪鎖定(cam-lock)特征的完全起動(dòng)。
當(dāng)控制桿114被向后“傾斜”時(shí)(如圖8所示)，第二壓扁面132(到樞軸點(diǎn)P的距離遠(yuǎn)大于第一壓扁面131到樞軸點(diǎn)P的距離)適于將纜索保持在一個(gè)“近拉”位，以將聯(lián)鎖滑片44相對于ROM盤34和彈簧套38保持在一個(gè)完全脫離的位置。近端壓縮彈簧120可調(diào)整來避免由于過度行程(excess travel)而出現(xiàn)的過緊。當(dāng)控制桿114被相對于患者向前“轉(zhuǎn)動(dòng)”時(shí)，第一壓扁面131(到樞軸點(diǎn)P的距離遠(yuǎn)小于第二壓扁面132到樞軸點(diǎn)P的距離)適于將張緊的纜索78在更遠(yuǎn)處定位，首先解壓近端壓縮彈簧120，然后使聯(lián)鎖滑片44相對于ROM盤34或彈簧套38維持在一個(gè)完全嚙合的位置。
圖9a和9b示出替代圖3a、3b、7a和7b所示實(shí)施例的鉸鏈組件14b。后一鉸鏈組件14b包括許多圖3a、3b，以及圖7a、7b的鉸鏈組件14、14a的同樣部件和功能的，但是至少在一個(gè)改進(jìn)的ROM盤34和一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧36a上不同，如下面所述。
參考圖9b，該鉸鏈組件14b包括扭轉(zhuǎn)彈簧36a、樞軸柱40、止銷140、遠(yuǎn)端半接頭32、近端半接頭30、ROM盤34、鉸鏈組件蓋142、安全銷42以及手柄144。在本實(shí)施例中，當(dāng)ROM盤34與近端、遠(yuǎn)端半接頭30、32居中對準(zhǔn)且放置在其頂部時(shí)，ROM盤34的頂面與近端半接頭30凸起部分的頂部處于同一平面內(nèi)。當(dāng)鉸鏈組件蓋142固定連接到近端半接頭30的凸起部分時(shí)，ROM盤34繞樞軸柱40的圓形部分旋轉(zhuǎn)固定(可自由旋轉(zhuǎn))。ROM盤包括設(shè)計(jì)來與聯(lián)鎖滑片44的滑齒48嚙合的正齒62(與上述的用于前述鉸鏈組件14、14的實(shí)施例相似)。
聯(lián)鎖滑片44、末端偏壓彈簧85、纜索接頭83和纜索78(聯(lián)鎖滑片組件18的部件)容納在近端半接頭30內(nèi)并與其接合，如上面描述的用于前述鉸鏈組件14、14a的實(shí)施例。然而，在本實(shí)施例中，使用一簡單的手柄144來操作聯(lián)鎖滑片組件18，而不是前述的纜索釋放機(jī)構(gòu)20、20a。
止銷140穿過遠(yuǎn)端半接頭32上多個(gè)止銷孔146(在本實(shí)施例中為2個(gè))中的其中一個(gè)，并且穿入ROM盤34上多個(gè)止銷孔148(在本實(shí)施例中為4個(gè))的其中一個(gè)，使ROM盤34和遠(yuǎn)端半接頭32如同一個(gè)整體一樣繞樞軸柱40旋轉(zhuǎn)。正如上述，止銷140的放置提供了一種可調(diào)整的彎曲擋板(即，最大的彎曲程度)，避免了膝部(在用在膝形拉條的情況下)超過一定角度時(shí)屈曲。圖9a和9b的實(shí)施例可調(diào)整為下面的角度范圍0-20°、0-40°或0-60°。
如前面描述的，聯(lián)鎖滑片組件18與ROM盤34接合(即，偏壓滑齒48與正齒62嚙合)以提供從預(yù)定彎曲位置向預(yù)定伸展位置(即，允許鉸鏈組件14b向充分伸展(180°)旋轉(zhuǎn)，但不允許向彎曲位置間歇旋轉(zhuǎn))的單向步進(jìn)(齒合)。如果用戶期待超過預(yù)設(shè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍的彎曲(例如，完全彎曲以獲得一種就座位置)，通過拉動(dòng)手柄144壓縮彈簧85移除聯(lián)鎖滑片44上的偏壓力以使滑齒48從正齒62上脫離。
樞軸柱40的一個(gè)六角形部分放置在遠(yuǎn)端半接頭32的12邊孔內(nèi)(一種與12點(diǎn)插座和六角頭螺釘完全相同的布置)。樞軸柱40的底部開狹槽以容納扭轉(zhuǎn)彈簧36a的桿端。扭轉(zhuǎn)彈簧36a的張力靠重新分度(重新調(diào)整)十二邊形內(nèi)樞軸柱40的六角強(qiáng)化。在扭轉(zhuǎn)彈簧36另一端的環(huán)或鉤與近端半接頭30或上部桿件15上的凸出阻力板接合。增長的張力增加了在跟部沖擊時(shí)緩沖的阻抑，并進(jìn)一步協(xié)助步伐擺動(dòng)階段時(shí)降低肢體。這種構(gòu)造同樣適于操作接頭穩(wěn)定和攣縮，因?yàn)槭褂门まD(zhuǎn)彈簧來調(diào)整軟組織的張緊是非常有效的。
對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，從前面的描述中看出本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。相應(yīng)地，那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明主要?jiǎng)?chuàng)造性思想的情況下可對上述實(shí)施例進(jìn)行變化或改進(jìn)。因此也應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明不限于這里描述的具體實(shí)施例，而是用來包括本發(fā)明范圍和精神的所有可能的變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種鉸鏈組件，包括第一部件，其可移動(dòng)地連接到第二部件來允許第一部件相對于第二部件在伸展位置和彎曲位置之間角位移；以及至少一個(gè)彈性體彈簧，其與第一部件和第二部件連通，通過該彈性體彈簧的壓縮抑制從伸展位置向彎曲位置、或從彎曲位置向伸展位置的角位移，并通過該彈性體彈簧的解壓協(xié)助從彎曲位置向伸展位置、或從伸展位置向彎曲位置的角位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉸鏈組件，其中至少一個(gè)彈性體彈簧適于在受壓時(shí)提供預(yù)定壓力偏轉(zhuǎn)曲線，在解壓時(shí)提供不受約束的回程滯后速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉸鏈組件，其中至少一個(gè)彈性體彈簧響應(yīng)一定壓力的壓縮時(shí)率快于由該一定壓力導(dǎo)致所述彈性體彈簧隨后的解壓時(shí)率。
4.一種鉸鏈組件，包括第一部件，其可移動(dòng)地連接到第二部件的一個(gè)來允許第一部件相對于第二部件在伸展位置和彎曲位置之間角位移；以及至少一個(gè)彈簧，其與第一部件和第二部件連通，通過該彈簧的壓縮阻抑從伸展位置向彎曲位置、或從彎曲位置向伸展位置的角位移，并通過該彈簧的解壓促進(jìn)從彎曲位置向伸展位置、或從伸展位置向彎曲位置的角位移，其中至少一個(gè)彈簧相應(yīng)某一壓力的壓縮時(shí)率快于由該壓力導(dǎo)致所述彈簧隨后的解壓時(shí)率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉸鏈組件，其中至少一個(gè)彈簧適于在受壓時(shí)提供預(yù)定壓力偏轉(zhuǎn)曲線，在解壓時(shí)提供不受約束的回程滯后速率。
6.用于矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備的一種鉸鏈組件，包括近端部件，其可移動(dòng)地連接到遠(yuǎn)端部件來允許該近端部件相對于該遠(yuǎn)端部件角位移；彈簧套，其與所述近端部件和遠(yuǎn)端部件連通，其中該彈簧套的移動(dòng)引導(dǎo)所述近端部件或遠(yuǎn)端部件其中之一的移動(dòng)，并被該移動(dòng)引導(dǎo)；以及至少一個(gè)與該彈簧套支承接合的彈性體彈簧，其中近端部件相對于遠(yuǎn)端部件沿第一方向的角位移壓縮該彈性體彈簧，以阻抑沿此第一方向的角位移，其中該彈性體彈簧的解壓促進(jìn)近端部件相對于遠(yuǎn)端部件沿第二方向角位移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉸鏈組件，其中至少一個(gè)彈性體彈簧相應(yīng)某一壓力的壓縮時(shí)率快于由該壓力導(dǎo)致所述彈簧隨后的解壓時(shí)率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉸鏈組件，其中彈簧套包括來保持各彈性體彈簧的槽道，各彈性體彈簧壓靠在槽道的內(nèi)壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉸鏈組件，其中至少一個(gè)彈性體彈簧選擇性地設(shè)計(jì)其尺寸、形狀和密度，以提供受壓時(shí)預(yù)定的壓力偏轉(zhuǎn)曲線和解壓時(shí)某一速率的回程滯后。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉸鏈組件，其中至少一個(gè)彈性體彈簧由氨基甲酸乙酯制成。
11.用于矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備的一種鉸鏈組件，包括近端部件，其可移動(dòng)地連接到遠(yuǎn)端部件的來允許該近端部件相對于該遠(yuǎn)端部件在伸展位置和彎曲位置之間角位移；以及圓盤和聯(lián)鎖滑片，其與所述近端部件和遠(yuǎn)端部件連通，所述聯(lián)鎖滑片和圓盤適于彼此接合；其特征在于所述聯(lián)鎖滑片和圓盤在一個(gè)第一預(yù)定范圍內(nèi)的接合阻止了近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲方向的角位移，且提供了朝向伸展方向的單向齒合步進(jìn)；并且所述圓盤相對于該近端和遠(yuǎn)端部件在第二預(yù)定范圍內(nèi)的角位移提供了近端部件相對于該遠(yuǎn)端部件朝向彎曲和伸展方向的自由角位移，此自由角位移出現(xiàn)在整個(gè)第二預(yù)定范圍上，即便該聯(lián)鎖滑片定位為與該圓盤接合。
12.權(quán)利要求11中所述的設(shè)備，其中聯(lián)鎖滑片具有一個(gè)或多個(gè)滑齒，圓盤具有多個(gè)盤齒，所述一個(gè)或多個(gè)滑齒各自與盤齒幾何互補(bǔ)且可選擇地嚙合，所述聯(lián)鎖滑片與圓盤的接合通過滑齒與盤齒的互鎖實(shí)現(xiàn)。
13.權(quán)利要求11中所述的設(shè)備，其中第二預(yù)定范圍可在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲和伸展方向的大約0-30°自由角位移區(qū)間內(nèi)調(diào)整。
14.權(quán)利要求11中所述的設(shè)備，其中第二預(yù)定范圍出現(xiàn)在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在大約150°至180°之間定位時(shí)。
15.權(quán)利要求11中所述的設(shè)備，其中鉸鏈組件還包括一蝸輪，且所述圓盤包括多個(gè)蝸桿齒，該蝸輪和蝸桿齒接合定位，從而蝸輪的操作接合并轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿齒，將圓盤相對于近端和遠(yuǎn)端部件角位移以設(shè)定第一和第二預(yù)定范圍。
16.權(quán)利要求15中所述的設(shè)備，其中聯(lián)鎖滑片具有一個(gè)或多個(gè)滑齒，所述圓盤還包括多個(gè)盤齒，聯(lián)鎖滑片與圓盤的接合通過滑齒與盤齒的互鎖實(shí)現(xiàn)，所述各盤齒和蝸桿齒在相同平面上繞圓盤周邊布置。
17.權(quán)利要求11中所述的設(shè)備，其中第一預(yù)定范圍可在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲和伸展方向的大約90°-120°角位移區(qū)間內(nèi)調(diào)整。
18.權(quán)利要求11中所述的設(shè)備，其中第一預(yù)定范圍出現(xiàn)在近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在大約60°至180°之間定位時(shí)。
19.權(quán)利要求11中所述的設(shè)備還包含一纜索釋放機(jī)構(gòu)，其包括繞一軸線旋轉(zhuǎn)且可相對于支承面線性移動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有突出凸輪面以及第一和第二操作面，該凸輪面位于第一和第二操作面之間，凸輪面位于距軸線的距離大于距第二操作面的距離處，第二操作面位于距軸線的距離大于距第一操作面的距離處；以及與該執(zhí)行機(jī)構(gòu)和聯(lián)鎖滑片連通的纜索；其特征在于將第一操作面靠所述定位纜索的支承面布置，以允許聯(lián)鎖滑片與圓盤接合；將第二操作面靠所述支承面布置，相對于支承面線性移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以致將纜索相對于鉸鏈組件線性縮進(jìn)足夠使聯(lián)鎖滑片從圓盤上脫離的距離；以及將凸輪面靠所述支承面布置，相對于支承面線性移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以致將纜索相對于鉸鏈組件線性縮進(jìn)一段大于將第一或第二操作面的任何一面靠支承面定位所必需的距離，從而造成肘桿曲柄動(dòng)作和急動(dòng)，在纜索張緊時(shí)，當(dāng)從與支承面接合的凸輪面移到與支承面接合的第一或第二操作面的任何一個(gè)時(shí)，會(huì)向用戶提供該纜索釋放機(jī)構(gòu)的絕對和確定的定位。
20.用于矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備的一種纜索釋放機(jī)構(gòu)，包括繞一軸線旋轉(zhuǎn)且可相對于支承面線性移動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有突出凸輪面以及第一和第二操作面，該凸輪面位于第一和第二操作面之間，凸輪面位于距軸線的距離大于距第二操作面的距離處，第二操作面位于距軸線的距離大于距第一操作面的距離處，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)與纜索和設(shè)備預(yù)定的第一可接合且可釋放移動(dòng)部件連通，第一可接合部件可釋放地移動(dòng)以接合該設(shè)備的第二可接合部件；其特征在于將第一操作面靠所述定位纜索的支承面布置，以允許第一可接合部件去接合第二可接合部件；將第二操作面靠所述支承面布置，相對于支承面線性移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以致將纜索相對于第二可接合部件線性縮進(jìn)足夠使第一可接合部件從第二可接合部件上脫離的距離；并且將凸輪面靠所述支承面布置，相對于支承面線性移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以致將纜索相對于第二可接合部件線性縮進(jìn)一段大于將第一或第二操作面的任何一面靠支承面定位所必需的距離，從而造成肘桿曲柄動(dòng)作和急動(dòng)，在纜索張緊時(shí)，當(dāng)從與支承面接合的凸輪面移到與支承面接合的第一或第二操作面的任何一個(gè)時(shí)，會(huì)向用戶提供該纜索釋放機(jī)構(gòu)的絕對和確定的定位。
21.一種矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備，包括近端部件，通過鉸鏈組件可旋轉(zhuǎn)連接到遠(yuǎn)端部件的，所述鉸鏈組件允許近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在伸展位置和彎曲位置之間來回角位移，該鉸鏈部件包括圓盤；適于與該圓盤接合的聯(lián)鎖滑片，其中，在第一預(yù)定范圍內(nèi)聯(lián)鎖滑片與圓盤的接合阻止了近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲方向的角位移，且提供了朝向伸展方向的單向齒合步進(jìn)；以及至少一個(gè)彈簧，其在第二預(yù)定范圍內(nèi)與近端和遠(yuǎn)端部件連通，以提供近端部件相對于遠(yuǎn)端部件朝向彎曲方向角位移的阻抑作用，且提供朝向伸展方向角位移的促進(jìn)作用。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)彈簧是扭轉(zhuǎn)彈簧。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)彈簧是彈性體彈簧。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，還包括具有一個(gè)插銷的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)角向連通所述圓盤與所述近端和遠(yuǎn)端部件，其中聯(lián)鎖滑片嚙合在插銷內(nèi)方便了朝向彎曲方向角位移的阻抑作用，以及朝向伸展方向角位移的促進(jìn)作用。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中機(jī)構(gòu)是一個(gè)彈簧套，該彈簧套具有用來保持每根彈簧的槽道，各彈簧壓在槽道壁上以阻抑朝向彎曲方向的角位移，從槽道壁上解壓以促進(jìn)朝向伸展方向的角位移。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中至少一根桿柱固定連接到所述圓盤并從圓盤的一面垂直延伸出，每根桿柱都延伸入彈簧套的相應(yīng)槽道內(nèi)，其中，每根桿柱強(qiáng)制地靠在相應(yīng)的彈簧上以將該彈簧壓靠在槽道壁上，且壓靠在圓盤面上以阻抑朝向彎曲方向的角位移，從各桿柱上解壓且強(qiáng)制移動(dòng)的彈簧促進(jìn)朝向伸展方向的角位移。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中該彈簧套的角位移引導(dǎo)所述近端部件或遠(yuǎn)端部件其中之一的角位移，并被該角位移引導(dǎo)。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，還包括具有至少一端齒的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子角向連通所述圓盤與近端和遠(yuǎn)端部件，其中所述聯(lián)鎖滑片與所述至少一端齒嚙合方便了朝向彎曲方向角位移的阻抑作用，以及朝向伸展方向角位移的促進(jìn)作用。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，還包括彈簧套，該彈簧套具有一槽道用來保持每根彈簧，各彈簧壓在槽道壁上以阻抑朝向彎曲方向的角位移，從槽道壁上解壓以促進(jìn)朝向伸展方向的角位移。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中轉(zhuǎn)子的角位移造成轉(zhuǎn)子靠在各彈簧上，以強(qiáng)制性地將每根彈簧壓靠在槽道壁上。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中近端部件相對于遠(yuǎn)端部件的角位移出現(xiàn)在繞單獨(dú)樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中圓盤繞所述樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)以設(shè)定所述第一和第二預(yù)定范圍。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中繞樞軸點(diǎn)的第一預(yù)定范圍大約為90°至120°。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中第一預(yù)定范圍出現(xiàn)在繞樞軸點(diǎn)展開的近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在60°至180°之間時(shí)。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中繞樞軸點(diǎn)的第二預(yù)定范圍大約為0°至30°。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中第二預(yù)定范圍出現(xiàn)在繞樞軸點(diǎn)展開的近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在150°至180°之間時(shí)。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中聯(lián)鎖滑片具有一個(gè)或多個(gè)滑齒，圓盤具有多個(gè)盤齒，所述一個(gè)或多個(gè)滑齒各自與盤齒幾何互補(bǔ)且可選擇地嚙合，所述聯(lián)鎖滑片與圓盤的接合通過滑齒與盤齒的互鎖實(shí)現(xiàn)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中鉸鏈組件還包括蝸輪，且所述圓盤包括多個(gè)蝸桿齒，該蝸輪和蝸桿齒接合定位，從而蝸輪的操作接合并轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿齒，將圓盤繞樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)以設(shè)定第一和第二預(yù)定范圍。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中各盤齒和蝸桿齒在相同平面上繞圓盤周邊布置。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)彈簧是扭轉(zhuǎn)彈簧。
41.一種矯正、修復(fù)或康復(fù)設(shè)備，包括近端部件，其通過鉸鏈組件可移動(dòng)連接到遠(yuǎn)端部件，該鉸鏈組件允許近端部件相對于遠(yuǎn)端部件在伸展位置和彎曲位置之間來回角位移，該鉸鏈部件包括具有多個(gè)盤齒和至少一根彈簧柱的一圓盤；可相對于近端或遠(yuǎn)端部件的其中一個(gè)線性移動(dòng)的聯(lián)鎖滑片，該聯(lián)鎖滑片具有一個(gè)或多個(gè)滑齒，所述一個(gè)或多個(gè)滑齒的每個(gè)與多個(gè)盤齒幾何互補(bǔ)且可選擇地嚙合，其中聯(lián)鎖滑片與圓盤的接合阻止朝向彎曲方向時(shí)近端部件相對遠(yuǎn)端部件的角位移，且提供了朝向伸展方向時(shí)單向齒合步進(jìn)；彈簧套，其角向連通所述圓盤以及近端和遠(yuǎn)端部件，所述彈簧套具有至少一個(gè)由壁面限定的槽道；以及至少一個(gè)彈性體彈簧，各彈簧容納在彈簧套的相應(yīng)槽道內(nèi)，每一彈簧與所述至少一根彈簧柱的其中一根制成接合，其中，近端部件相對遠(yuǎn)端部件朝向彎曲方向的角位移造成該彈簧柱將所述至少一個(gè)彈性體彈簧壓靠在相應(yīng)槽道壁上以阻抑朝向彎曲方向的角位移，其中，所述至少一個(gè)彈性體彈簧背對相應(yīng)彈簧柱的解壓促進(jìn)朝向伸展方向的角位移。
全文摘要
提供一種鉸鏈或接頭組件(12、13)，包括第一和第二部件，樞軸，其旋轉(zhuǎn)連接第一和第二部件且允許其在伸展位置和彎曲位置之間移動(dòng)，以及連通第一部件和第二部件的至少一個(gè)彈性體彈簧(36)，通過該彈性體彈簧的壓縮抑制這些部件朝向彎曲位置的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)，通過該彈性體彈簧的解壓協(xié)助朝向伸展位置的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)。該組件還包括圓盤(34)、以及聯(lián)鎖滑片(44)，該圓盤和聯(lián)鎖滑片各具有互補(bǔ)的齒形，在嚙合時(shí)提供朝向伸展方向的樞轉(zhuǎn)移動(dòng)的阻止作用。
文檔編號(hào)A61H3/00GK1662194SQ03814805
公開日2005年8月31日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月25日
發(fā)明者馬克·德哈德, 肯尼斯·A·帕特切爾, 托馬斯·沃特斯 申請人:阿爾特弗蘭克斯系統(tǒng)公司