專利名稱：用于可樞轉(zhuǎn)地連接矯形外科裝置中各部件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可樞轉(zhuǎn)地連接矯形外科裝置中各部件的裝置，特別是用于截除下肢者的假膝。
背景技術(shù)：
在矯形外科裝置中利用多桿機(jī)構(gòu)代替或輔助關(guān)節(jié)的功能已經(jīng)出現(xiàn)一段時(shí)間了，并且現(xiàn)在被廣泛采用，因?yàn)檫@種類型的機(jī)構(gòu)同具有一個(gè)固定樞轉(zhuǎn)點(diǎn)的更傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)相比具有優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括，同單軸機(jī)構(gòu)相比，能夠更好地跟隨或模仿肢體的自然運(yùn)動(dòng)，在承受負(fù)載時(shí)，該機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)且可以更加容易地控制，并且上述優(yōu)點(diǎn)可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇機(jī)構(gòu)中各個(gè)桿之間的相對(duì)尺寸和位置而實(shí)現(xiàn)。特別是當(dāng)多桿機(jī)構(gòu)被用于代替或輔助膝功能時(shí)，上述位置的選擇具有重要意義。這是因?yàn)?，在邁步的初始階段，當(dāng)機(jī)構(gòu)伸展時(shí)，腳后跟與地面接觸且機(jī)構(gòu)承載著使用者的重量，此時(shí)希望機(jī)構(gòu)不要立即開始樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致使用者沒有任何支撐，從而會(huì)導(dǎo)致使用者跌倒。在單軸機(jī)構(gòu)中，只能通過使用復(fù)雜且相對(duì)較不可靠的制動(dòng)機(jī)構(gòu)來防止這一點(diǎn)。相反，在多桿機(jī)構(gòu)中，可以通過例如以這樣的方式選擇幾何構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)這一功能，即在機(jī)構(gòu)的展開狀態(tài)，小腿或人造小腿的實(shí)際旋轉(zhuǎn)點(diǎn)位于承受負(fù)載的兩個(gè)點(diǎn)(腳跟和髖關(guān)節(jié))之間的連線的后面。
另外，通過適當(dāng)?shù)剡x擇多桿機(jī)構(gòu)的幾何構(gòu)造，有可能實(shí)現(xiàn)下面的效果，即在邁出一步的最后階段時(shí)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)點(diǎn)被這樣進(jìn)行設(shè)置，從而與單軸裝置相比，假肢或支具可以更容易地進(jìn)行向前擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在邁步的初始階段，可以獲得高的穩(wěn)定性，同時(shí)容易產(chǎn)生向后擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，且在這兩個(gè)功能之間有可能以一簡單的方式尋找到一好的折衷，所有的這些都使得多桿機(jī)構(gòu)特別適合于代替或輔助實(shí)現(xiàn)支撐關(guān)節(jié)的功能。
在此類的應(yīng)用當(dāng)中，運(yùn)動(dòng)學(xué)多桿機(jī)構(gòu)可以表現(xiàn)出初始的順應(yīng)性彎曲。這對(duì)于一些病人來說是需要的。
特別是在被稱為“膝關(guān)節(jié)斷離”(在關(guān)節(jié)處腿被切除)當(dāng)中，已有的裝置具有彎曲角度不夠的缺點(diǎn)。此外，大腿被不自然地加長，使得在處于坐下的位置時(shí)腿的形狀顯得不自然。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供這樣一種裝置，其具有以下的特征—可調(diào)節(jié)性，以便在需要的情況下，在腳后跟承受負(fù)載時(shí)獲得高的穩(wěn)定性；—在站立階段的最后階段，前腳承受負(fù)載的穩(wěn)定性下降，以使假肢可以容易地?cái)[動(dòng)；—如需要，具有初始的彎曲，使得對(duì)作用在假肢上的負(fù)載起到減振作用，進(jìn)而可以對(duì)作用在大腿殘端上的負(fù)載起到減振作用；—一個(gè)非常大的彎曲角度；—當(dāng)假肢彎曲90°時(shí)，假肢的加長非常?。弧烙^的自然90°位置；以及
—簡單的設(shè)計(jì)及使用可靠。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置包括具有至少四個(gè)桿的運(yùn)動(dòng)學(xué)多桿機(jī)構(gòu)，所述多桿機(jī)構(gòu)可以在行走方向(L)上運(yùn)動(dòng)；所述裝置包括—第一桿，其可被連接到所述矯形外科裝置的第一部件例如大腿支承臼上；—第二桿，其可被剛性地連接到所述矯形外科裝置的第二部件例如小腿部上；—第三桿，其相對(duì)于行走方向(L)布置在前部，并且可樞轉(zhuǎn)地連接著第一桿和可樞轉(zhuǎn)地連接著第二桿；和—第四桿，其相對(duì)于行走方向布置在第三桿的后面，并且以這樣的方式可樞轉(zhuǎn)地連接著第一桿和可樞轉(zhuǎn)地連接著第二桿，即第二桿和第四桿之間的連接結(jié)構(gòu)可沿一預(yù)定路徑移動(dòng)；—其中，位于第四桿的兩端之間的第四桿中央部分以這樣的方式連接到第三桿上，即第三桿和所述中央部分之間的連接結(jié)構(gòu)可沿一預(yù)定路徑移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的此類裝置，提供了所需的功能和相對(duì)高的站立屈曲度，同時(shí)很容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的第二自由度的限制。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置包含第五桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接著第四桿和第二桿。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置包含第六桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接著第四桿和第三桿。優(yōu)選使用第五桿和第六桿，因?yàn)檫@會(huì)使裝置的設(shè)計(jì)簡單且使用可靠。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個(gè)實(shí)施例中，所述可沿預(yù)定路徑移動(dòng)的連接結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)連接結(jié)構(gòu)是榫槽連接結(jié)構(gòu)。
在此情況下，如果合適的話，預(yù)定的路徑可以是圓形路徑。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，第六桿與和第三、第四桿之間的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)分別距第三、第四桿的端部有一段距離?？梢园l(fā)現(xiàn)，以這樣的方法定位樞轉(zhuǎn)點(diǎn)，可以獲得被用作膝關(guān)節(jié)的裝置的所需要的功能。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該裝置包括布置在多桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)桿之間的彈簧裝置。使用該彈簧裝置，例如，可以在擺動(dòng)階段的最后階段便利小腿向前運(yùn)動(dòng)。此外，彈簧裝置還可以包括減振裝置。這使得能量能夠在擺動(dòng)階段消散掉，從而該裝置可以平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)到伸展位置。這也增加了使用者的舒服程度。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例中，選擇多桿機(jī)構(gòu)的尺寸，使得該裝置可以在第一停頓位置和第二位置之間樞轉(zhuǎn)。第一停頓位置是指該裝置可以獲得站立屈曲度時(shí)的位置，而第二位置是指該裝置可以獲得擺動(dòng)屈曲度時(shí)的位置。
優(yōu)選地，這樣設(shè)計(jì)該裝置，使得在行走方向(L)上、在作用于該裝置的豎直載荷發(fā)生移位的過程中，該裝置樞轉(zhuǎn)從所述第一停頓位置移出而到達(dá)第二位置。這使得可以在使用該裝置時(shí)自然地行走。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置包括至少一個(gè)止動(dòng)件，其用于阻止一個(gè)所述桿，以限定出所述第一停頓位置。優(yōu)選止動(dòng)件可以調(diào)節(jié)。這使得可以調(diào)節(jié)所述裝置的作用和操作性能。
此外，根據(jù)本發(fā)明的裝置，可以包括彈簧裝置，該彈簧裝置至少在該裝置的停頓位置上、沿停頓位置的方向起作用，以便在該外科矯形裝置的第一部件和第二部件之間產(chǎn)生彈性作用。在此情況下，優(yōu)選止動(dòng)件由彈性材料制成。結(jié)果使得在停頓位置產(chǎn)生增加舒服程度的彈性作用。
最后，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，多桿中至少一個(gè)桿具有綜合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這會(huì)增加該裝置的抗扭剛度。


本裝置的這些及其他特征將參照附圖進(jìn)行更詳細(xì)地說明。
圖1是使用根據(jù)本發(fā)明的裝置的假腿的透視圖，所述裝置被設(shè)計(jì)成膝關(guān)節(jié)；圖2是圖1中膝關(guān)節(jié)的側(cè)視圖；圖3a-3c說明了在一步當(dāng)中膝關(guān)節(jié)的不同位置。
圖4a和4b用來顯示在坐下位置時(shí)圖1中的假腿。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施例。
圖7a-7d示意性地描述了在根據(jù)本發(fā)明的裝置中用于設(shè)置彈性止動(dòng)件的不同的位置。
圖8a-8c顯示了在根據(jù)本發(fā)明的裝置中用于設(shè)置彈性減振器的不同的位置。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了一種具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的假腿，所述裝置設(shè)計(jì)成膝關(guān)節(jié)1。膝關(guān)節(jié)1包含一個(gè)多桿機(jī)構(gòu)，在該多桿機(jī)構(gòu)中，在第一桿11上布置有用來固定到大腿上的器件，例如大腿支承臼2。帶有人造腳4的小腿部3布置在膝關(guān)節(jié)1的第二桿12上。
圖2詳細(xì)地顯示了根據(jù)本發(fā)明的膝關(guān)節(jié)1?？梢栽俅慰闯觯鄺U機(jī)構(gòu)的第一桿11連接到大腿支承臼2上，第二桿12連接到小腿部3上。在步行方向L上，第三桿13可樞轉(zhuǎn)地布置在第一桿11和第二桿12之間的前側(cè)。進(jìn)一步地講，從步行方向L上看，第四桿14和第五桿15布置在第三桿13的后側(cè)，所述第四桿14和第五桿15在一側(cè)可樞轉(zhuǎn)連接在一起，在另一側(cè)分別可樞轉(zhuǎn)連接到第一桿11和第二桿12上。
最后，第六桿16可樞轉(zhuǎn)地布置在第三桿13和第四桿14之間。第六桿的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)17和18分別距第三桿13和第四桿14的末端有一定距離?？梢岳斫鉃椋谌龡U13和第四桿14的末端指的是位于所述端的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)。進(jìn)一步地，在膝關(guān)節(jié)1中設(shè)有一減振器5，其通過活塞桿6連接到多桿機(jī)構(gòu)中的一個(gè)桿上，在本例中，是連接到第四桿14上。
為了限制桿15的運(yùn)行，安裝有止動(dòng)件19。
根據(jù)本發(fā)明的膝關(guān)節(jié)1的操作將參照?qǐng)D3a至3c詳細(xì)說明。
圖3a顯示了當(dāng)假腿處于邁步的初始階段時(shí)膝關(guān)節(jié)1的位置，也就是人造腳4處于另外一只腳的前方時(shí)的位置。從步行方向L上看，作用在膝關(guān)節(jié)1上的豎直載荷B位于膝關(guān)節(jié)1的后面。第五桿15，進(jìn)而整個(gè)機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在處于停頓位置，結(jié)果膝關(guān)節(jié)1固定不動(dòng)且假腿可以開始起動(dòng)這一步。
圖3b顯示了當(dāng)作用在膝關(guān)節(jié)1上的豎直載荷B改變到膝關(guān)節(jié)1的前方時(shí)的位置。優(yōu)選地，此位置對(duì)應(yīng)于豎直載荷B與人造腳4的前側(cè)相交時(shí)的情形。這對(duì)應(yīng)于使用者使用“拇趾球”站立時(shí)的情形。此時(shí)，第五桿15從圖3a所示的停頓位置樞轉(zhuǎn)出來，進(jìn)入了第二位置。
圖3c顯示的第五桿15處于第二位置，以使小腿部3可以進(jìn)入擺動(dòng)階段。此時(shí)，人造腳4不再同地面接觸，假腿可以擺入對(duì)應(yīng)于圖3a所示的位置。
圖4a和4b顯示了膝關(guān)節(jié)1處于坐下位置時(shí)的情形。在本裝置的坐下狀態(tài)，根據(jù)本發(fā)明的膝關(guān)節(jié)1的一個(gè)特定特征，采取這樣一個(gè)外形，使得帶有假肢的腿的外形等同于沒有假肢的正常腿的外形。從圖4b中可以很明顯地看出，膝關(guān)節(jié)1的第三桿13幾乎平行于小腿部3的前側(cè)延伸。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例20。該裝置與圖1中的膝關(guān)節(jié)1大體上相當(dāng)。因此，相同的部件采用了相同的附圖標(biāo)記。很明顯，第一桿11連接人造大腿，而第二桿12連接小腿部3。可在每一個(gè)末端被樞轉(zhuǎn)連接的第三桿13延伸在第一桿11和第二桿12之間。進(jìn)一步地，第四桿14可樞轉(zhuǎn)地位于第一桿11上，第四桿14的另外一端可樞轉(zhuǎn)連接著第五桿15，第五桿15反過來連接著第二桿12。同時(shí)，第六桿16延伸在第四桿14和第三桿13之間。
不同于圖1中所表示的裝置的區(qū)別之處在于，沒有使用樞軸銷釘，而是使用球窩關(guān)節(jié)21來可樞轉(zhuǎn)連接第五桿15和第六桿16。使用這些球窩關(guān)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是，即使該機(jī)構(gòu)存在制造誤差仍然可以使用。實(shí)際上，如果圖1所示的裝置1制造得不具有充分的精確度，就有可能整個(gè)機(jī)構(gòu)都不能使用。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施例。在這里，相同的部件也用相同的附圖標(biāo)記來表示。不同于上述兩個(gè)實(shí)施例中膝關(guān)節(jié)1和20的區(qū)別在于不具有第五桿和第六桿。相反地，第四桿14通過榫槽連接結(jié)構(gòu)連接第二桿12。榫槽連接結(jié)構(gòu)包括布置在第四桿14末端的榫舌31和布置在第二桿12上的弧形槽部32。
進(jìn)一步地，通過榫槽連接結(jié)構(gòu)，第四桿14連接第三桿13。為此，第二榫舌33位于第四桿14的中央部位，且延伸在位于第三桿13中的槽部34內(nèi)。
很明顯，在布置榫舌31和33的地方，可以由槽部代替，同時(shí)槽部32、34由榫舌來代替。
圖7a和7d示意性地描述了對(duì)應(yīng)于圖1所示的膝關(guān)節(jié)1的裝置。因而，相同的部件再次使用相同的附圖標(biāo)記來表示。這里的四個(gè)圖顯示了包含止動(dòng)部40和彈性元件41的彈性止動(dòng)件的四個(gè)不同設(shè)置位置。如圖中所示，例如，該彈性止動(dòng)件可以布置在第二桿12和第五桿15之間(圖7a)，或第四桿14和第六桿16之間(圖7b)，或第一桿11和第四桿14之間(圖7c)，或第三桿13和第六桿16之間(圖7d)。然而，優(yōu)選使用圖7a中的設(shè)計(jì)。
圖8a至8c顯示了彈性減振器的各個(gè)位置。在這種情況下，多桿機(jī)構(gòu)也對(duì)應(yīng)于圖1中所示的機(jī)構(gòu)的多桿機(jī)構(gòu)，因此，相同的部件也使用相同的附圖標(biāo)記來表示。彈性減振器示意性地可以由一減振元件42和一彈簧43來表示。減振元件42和彈簧43的組合，例如，可以放置在第二桿12和第五桿15之間(圖8a)，或第四桿14和第二桿12之間或固定地布置在小腿部3上且由小腿部3來定位(圖8b和8c)。圖8b顯示的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于圖1中的膝關(guān)節(jié)，因而優(yōu)選使用。
權(quán)利要求
1.一種用于可樞轉(zhuǎn)地連接矯形外科裝置中各部件的裝置，所述矯形外科裝置特別是指用于截除下肢者的假膝，該裝置包括具有至少四個(gè)桿的運(yùn)動(dòng)學(xué)多桿機(jī)構(gòu)，所述多桿機(jī)構(gòu)可以在行走方向(L)上運(yùn)動(dòng)，所述裝置包括第一桿，其可被連接到所述矯形外科裝置的第一部件例如大腿支承臼上；第二桿，其可被剛性地連接到所述矯形外科裝置的第二部件例如小腿部上；第三桿，其相對(duì)于行走方向(L)布置在前部，并且可樞轉(zhuǎn)地連接著第一桿和可樞轉(zhuǎn)地連接著第二桿；和第四桿，其相對(duì)于行走方向布置在第三桿的后面，并且以這樣的方式可樞轉(zhuǎn)地連接著第一桿和可樞轉(zhuǎn)地連接著第二桿，即第二桿和第四桿之間的連接結(jié)構(gòu)可沿一預(yù)定路徑移動(dòng)；其中，位于第四桿的兩端之間的第四桿中央部分以這樣的方式連接到第三桿上，即第三桿和所述中央部分之間的連接結(jié)構(gòu)可沿一預(yù)定路徑移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述裝置包含第五桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接著第四桿和第二桿。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述裝置包含第六桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接著第四桿和第三桿。
4.如權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于所述可沿預(yù)定路徑移動(dòng)的連接結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)連接結(jié)構(gòu)是榫槽連接結(jié)構(gòu)。
5.如前面的權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于所述預(yù)定路徑可以是圓形路徑。
6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于第六桿與和第三、第四桿之間的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)分別距第三、第四桿的端部有一段距離。
7.如前面的權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于所述裝置包括布置在多桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)桿之間的彈簧裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述彈簧裝置包括減振裝置。
9.如前面的權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于選擇多桿機(jī)構(gòu)的尺寸，使得所述裝置可以在第一停頓位置和第二位置之間樞轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于當(dāng)所述裝置的豎直載荷沿步行方向(L)移動(dòng)時(shí)，所述裝置樞轉(zhuǎn)從所述第一停頓位置移出而到達(dá)第二位置。
11.如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于所述裝置包括至少一個(gè)止動(dòng)件，其用于阻止一個(gè)所述桿，以限定出所述第一停頓位置。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述止動(dòng)件可以調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求9、10或11所述的裝置，其特征在于還包括彈簧裝置，所述彈簧裝置至少在所述裝置的停頓位置上、沿著其處在停頓位置時(shí)的方向起作用，以便在所述外科矯形裝置的第一部件和第二部件之間產(chǎn)生彈性作用。
14.如權(quán)利要求11和12所述的裝置，其特征在于所述止動(dòng)件包括彈性材料。
15.如前面的權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于所述各桿中至少一個(gè)桿具有綜合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于可樞轉(zhuǎn)地連接矯形外科裝置中各部件的裝置，特別是用于截除下肢者的假膝，該裝置包括具有至少四個(gè)桿的運(yùn)動(dòng)學(xué)多桿機(jī)構(gòu)，所述多桿機(jī)構(gòu)可以在行走方向(L)上運(yùn)動(dòng)；所述裝置包括第一桿，其可被連接到所述矯形外科裝置的第一部件例如大腿支承臼上；第二桿，其可被剛性地連接到所述矯形外科裝置的第二部件例如小腿部上；第三桿，其相對(duì)于行走方向(L)布置在前部，并且可樞轉(zhuǎn)地連接著第一桿和可樞轉(zhuǎn)地連接著第二桿；第四桿，其相對(duì)于行走方向布置在第三桿的后面，并且以這樣的方式可樞轉(zhuǎn)地連接著第一桿和可樞轉(zhuǎn)地連接著第二桿，即第二桿和第四桿之間的連接結(jié)構(gòu)可沿一預(yù)定路徑移動(dòng)。位于第四桿的兩端之間的第四桿中央部分以這樣的方式連接到第三桿上，即第三桿和所述中央部分之間的連接結(jié)構(gòu)可沿一預(yù)定路徑移動(dòng)。
文檔編號(hào)A61F2/64GK1635860SQ02807772
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2002年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者保羅·格哈德·范德芬 申請(qǐng)人:奧托·博克奧地利有限公司