專利名稱：腿支承器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種定做的腿支承器，以便使不穩(wěn)定的膝在各種活動時保持穩(wěn)定，并涉及用于制造這種腿支承器的方法，具體涉及一種比已有技術(shù)的腿支承器更輕、更堅固和更舒適地控制轉(zhuǎn)動或其它脛骨運動的腿支承器。
腿受傷之后，特別是膝受傷之后，建議的做法是使用如美國專利4620532所公開的支承器使膝保持穩(wěn)定并防止腿轉(zhuǎn)動。
已有技術(shù)的腿支承器實際上分成兩種形式。第一種，整個定制的支承器要求制造一個使用者腿的石膏模型，再把這個石膏模型送到工廠，之后，通過刮削修正(scratch)來制造腿支承器，這種支承器是適配于腿的模型定制的。這種方法是令人滿意的，然而，成本高，費時。另一種是能夠買到的“現(xiàn)用的”支承器，它有不同的尺寸，但不是為使用者的腿定制的。這種支承器也令人滿意，然而，盡管使用者能夠立即用上腿支承器，但它的適配性能可能不夠精確，因而這種類型的支承器不一定能夠為其使用者提供所需的保護。因此，需要提供一種如“現(xiàn)用的”支承器那樣的低成本的并且訂貨到交貨之間的時間短的、但還能提供諸如定制的支承器型式那樣的定制的適配的支承器。
已有技術(shù)的腿支承器，一般要使用很復(fù)雜且很重的系帶組件才能把支承器的結(jié)構(gòu)部份保持貼靠著膝或腿部。這種系帶組件一般包括多根鉚接到支承器的結(jié)構(gòu)部份外面的尼龍搭扣帶。然后，這些系帶以特定的方式圍繞使用者的腿交叉盤繞和纏繞，由此從支承器的外面朝使用者腿的方向推靠。這就導(dǎo)致支承器很笨重，因為每條系帶需要至少一個連接到支承器結(jié)構(gòu)部份外面的金屬鉚釘，以便將系帶連接到支承器上。此外，這種支承器還需要許多諸如框架墊、有鉤和套圈的系帶、系帶墊和底套等零件。還有，這種支承器的制造耗時且價高，這是因為每個鉚釘和系帶必須單個地連接到支承器上。此外，這些外保持機構(gòu)看起來不美觀。
已有技術(shù)的腿支承器常常是用熱固性材料和熱固方法成形的。這種制造支承器的方法需要復(fù)雜的制造步驟，包括在精確的溫度下正確地混合化學(xué)材料，而且，熱固過程的副產(chǎn)品是有毒的煙和化學(xué)副產(chǎn)品，它們是有害于環(huán)境的，或者是在處置上要求格外當心。
已有技術(shù)的腿和膝支承器是令人滿意的，然而，它們也存在許多缺陷。
已有技術(shù)的腿和膝兩者的支承器都是很重的。為了給支承器提供足夠的結(jié)構(gòu)完整性，以便可以防止腿或膝有不希望有的運動，所使用的材料是金屬或熱固性材料，它們都是很重的，由于其重量，后果是使使用者疲勞并限制了支承器使用者的運動。轉(zhuǎn)沉重的支承器易于沿使用者的腿往下移動，從而降低了支承器的效果。
其次，已有技術(shù)的腿和膝支承器不能充份地保護著脛骨使之不發(fā)生轉(zhuǎn)動。特別是在使用者已經(jīng)受了引起韌帶的不穩(wěn)定性的損傷、諸如前十字韌帶(ACL)撕傷(作為示例)后，脛骨不僅具有向前活動的趨向，而且還會轉(zhuǎn)動(在其它情況下，脛骨還可能朝其它方向活動)。然而，已有技術(shù)的腿支承器，為了限制前脛骨的運動，被設(shè)計成使用跨過使用者的腿的前面的橫向結(jié)構(gòu)件，所以，它不能解決與韌帶的不穩(wěn)定性有關(guān)的任何轉(zhuǎn)動或其它方向上的運動問題。此外，由于這個橫向結(jié)構(gòu)件只在一個位置上與脛骨接觸，任何施加到支承器上的力都將傳到脛骨的與橫向結(jié)構(gòu)件接觸的該位置上，由此引起使用者過份的疼痛，這就有可能使使用者不能充份地收緊支承器來提供所需的支承。提供一種剛性的但又很輕的、針對脛骨的向前運動和旋轉(zhuǎn)運動問題的、并且對使用者是舒適的這樣的腿支承器將是有益的。
所有支承器必須保持牢固地貼靠住使用者的腿才能有效。已有技術(shù)的支承器上的系帶沒有提供由使用者提高系帶的抓緊性能的任何機構(gòu)。給系帶提供提高抓緊性能來邦助使用者把支承器牢固地拉緊到使用者的腿上將是有利的。
最后，這種多系帶的系帶裝置(harness)系統(tǒng)通常要求使用者以特殊的方式疊放這些系帶以確保支承器的正確使用。然而，對于沒有使用這種支承器經(jīng)驗的人可能不正確地系住這些系帶，因此就降低了支承器的有效性。另外，使用者要花費相當長的時間才能正確地裝上支承器。由于系帶是連接到支承器的外面的，并且支承器是被推向腿上的，因此使用者可能感到不舒服，此外，支承器由于只有它的硬性的結(jié)構(gòu)部份通過位于支承器外面的系帶來保持貼靠在腿上，所以它可能移動。需要圍繞著使用者的腿戴上一個在支承器底下的套子又增加了不舒服的感覺。因此，希望提供一種能克服已有技術(shù)中的缺點的、不需要使用這種復(fù)雜的系帶系統(tǒng)的、而是使用一種簡單的系統(tǒng)來將支承器保持貼靠在腿上的腿支承器。此外，希望提供一種這樣的腿支承器，其系帶裝置系統(tǒng)不是鉚接在支承器的外面，而是鉚接在支承器的里面，使得支承器可以朝向腿上拉，并且能更可靠地保持在使用者的腿上，是系帶裝置而不是支承器的結(jié)構(gòu)部份與腿接觸，從而改善了支承器的貼合及舒適性，并且消除了任何在支承器底下的套子的需要。
一般地說，按照本發(fā)明，腿支承器設(shè)置來防止脛骨轉(zhuǎn)動或向前移動以及膝或腿的任何其它部份的移動。腿支承器包括一個框架，該框架由至少一種熱塑性材料制成并包括一個大腿套和一個小腿套。腿支承器還包括連接大腿套和小腿套并用于使大腿套能相對于小腿套樞轉(zhuǎn)的第一和第二鉸鏈件。腿支承器還使用一個固定到框架的大腿套上的大腿系帶裝置，大腿系帶裝置構(gòu)件在使用時保持鄰接著使用者的腿，小腿系帶裝置固定到框架的小腿套上，小腿系帶裝置在使用時保持鄰接著使用者的腿。腿支承器可以還設(shè)有脛骨限制部份，此部份由框架的下面部份的一部份組成。該脛骨限制部份設(shè)置成使之在使用時能夠沿著并基本上平行于使用者的脛骨的內(nèi)側(cè)干伸展，由此防止使用者的脛骨出現(xiàn)任何不希望有的移動和轉(zhuǎn)動。腿支承器可以還成形有三角形橫截面以提高其強度，系帶裝置可以設(shè)有成形在其內(nèi)的絎縫，以改進支承器的舒適性和吸濕能力。最后，框架可設(shè)有形成在其內(nèi)表面上的鉚接嵌入件，以便使系帶裝置可連接到框架的內(nèi)表面上。
本發(fā)明還包含用于成形這種支承器的方法，包含以下的步驟用一種熱塑性材料和發(fā)泡劑的混合物按支承器的大體形狀形成配合使用者的腿的支承器芯子，然后，放置由至少一種熱塑性材料和纖維材料組成的復(fù)合材料與芯子接觸。接下去把芯子和復(fù)合材料放入模具中，將模具加熱到足以使熱塑性材料熔融、使發(fā)泡劑膨脹并迫使復(fù)合材料貼靠到模腔內(nèi)壁上、并且使發(fā)泡劑使在芯子內(nèi)的熱塑性材料形成內(nèi)蜂窩狀結(jié)構(gòu)的溫度。此后把模具連同其內(nèi)裝材料一起冷卻。之后將腿支承器再加熱到足以使熱塑性材料變得具有可塑性、但不足以使之熔融以破壞腿支承器的結(jié)構(gòu)完整性的溫度，在此圍繞著使用者的腿或者其模型進行再成形，以提供一種符合定制的配合。這種方法可用于成形和再成形任何結(jié)構(gòu)件，并不限于制造腿支承器。
最后，用于腿支承器的系帶裝置系統(tǒng)成形有一個用于裝到腿支承器的內(nèi)表面上的圓形部份、至少一個具有第一端和第二端的接收臂(其第一端固定到圓形部份上)、以及至少一個與該至少一個的接收臂的第二端相關(guān)并固定到其上的連接件。還包括至少一個與該至少一個的連接件和該至少一個的接收臂相關(guān)的第一連接臂，該第一連接臂具有一個第一端和一個第二端，其第一端固定到圓形部份上。該至少一個的連接臂的第二端在使用時固定到與其相關(guān)的至少一個的連接件上，從而使系帶裝置和腿支承器保持貼靠在使用者的腿的一個固定位置上。最好是，每個臂包括一抓緊件以協(xié)助使用者收緊相關(guān)的臂并改進支承器的外觀美。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進的腿支承器。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種其中支承器的若干部份適配脛骨的內(nèi)側(cè)干從而防止了脛骨轉(zhuǎn)動或其它不希望有的運動的改進的腿支承器。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種由強度高、重量特輕的材料制成以防止使用者疲勞并把支承器保持在正確的位置上的腿支承器。
本發(fā)明的再進一步的目的在于提供一種這樣的腿支承器，這種腿支承器可以先加熱至成形成大體尺寸，然后可以再加熱以使之定制配合到使用者的腿上而不會破壞支承器的結(jié)構(gòu)完整性，從而可以提供定制的支承器。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種具有簡化的系帶裝置結(jié)構(gòu)的支承器。
本發(fā)明的又一個目的在于形成一種具有裝在支承器內(nèi)側(cè)而不是裝在其外側(cè)的系帶裝置系統(tǒng)、從而使支承器得以拉向腿部并且更易于保持就位的腿支承器。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種供腿支承器使用的、比常規(guī)的腿支承器的系帶組件更輕的、更易于使用的、具有較少另件的、更易于裝配的和更涼爽的系帶裝置系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種這樣的腿支承器，這種腿支承器的內(nèi)部系帶裝置系統(tǒng)從支承器的內(nèi)表面連接到支承器上，連接構(gòu)件保持在腿支承器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)。
還有，本發(fā)明的又一個目的在于提供一種使用對環(huán)境無害的材料和方法制造的支承器。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種使結(jié)構(gòu)件成形以及隨后再成形的方法。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點有些部份是很明顯的，有些部份從說明中可看清楚。
因此，本發(fā)明包含若干個步驟和這些步驟的一個或多個分別與其它步驟的每一個的關(guān)系，以及體現(xiàn)影響這些步驟的結(jié)構(gòu)特征、元件的組合和另件的配置的裝置，所有的這些例舉在下面的詳細描述中，本發(fā)明的保護范圍將在權(quán)利要求書中表明。
為了能更全面地了解本發(fā)明，下面將參照附圖作詳細的說明。在附圖中

圖1是按照本發(fā)明構(gòu)成的由使用者穿戴的腿支承器的前視圖；圖2是圖1的腿支承器的后視圖；圖3是圖1的腿支承器的側(cè)視圖；圖4是沿圖1的4-4線剖切的剖視圖；圖5是沿圖1的5-5線剖切的剖視圖；圖6是用于圖1的腿支承器的鉸鏈機構(gòu)的側(cè)視圖；圖7是沿圖6的7-7線剖切的剖視圖；圖8是圖1的腿支承器的大腿系帶裝置的仰視圖；圖9是圖1的腿支承器的大腿系帶裝置的俯視圖；圖10是沿圖9的10-10線剖切的剖視圖；圖11是沿圖8的11-11線剖切的剖視圖；圖12是圖1的腿支承器的小腿系帶裝置的仰視圖；圖13是圖1的腿支承器的小腿系帶裝置的俯視圖；圖14是沿圖13的14-14線剖切的剖視圖；以及圖15是表示用于生產(chǎn)按照本發(fā)明的腿支承器的各個步驟的流程圖。
先參照圖1、2和3，這些圖總的示出了腿支承器1，該支承器被設(shè)計成能保持使用者的大腿、小腿、膝和脛骨的相對定位。腿支承器1包括分成大腿套12和小腿套14的框架件10，以及小腿系帶裝置40和大腿系帶裝置30。
大腿套12包括一個沿使用者的腿的外側(cè)伸展的外側(cè)部份12a，以及一個沿使用者的腿100的內(nèi)側(cè)伸展以便對腿提供結(jié)構(gòu)支承的內(nèi)側(cè)部份12b。橫向部份12c從外側(cè)部份12a橫跨使用者的大腿102伸展到內(nèi)側(cè)部份12b以形成一個完整的大腿套12。橫向部份12c呈彎形以跟使用者大腿的曲線匹配。該橫向部份12c跨過使用者的大腿102以給腿支承器1提供結(jié)構(gòu)支承同時保持腿支承器1對使用者的腿100的相對定位。外側(cè)部份12a、內(nèi)側(cè)部份12b和橫向部份12c結(jié)合在一起通過牢固地固定住使用者的大腿102和膝101的相對定位來給使用者的腿101提供結(jié)構(gòu)支承。鉸鏈件20、21分別在外側(cè)部份12a和內(nèi)側(cè)部份12b處固定在大腿套12上。
如圖11所示，帶螺紋的嵌入件50插入大腿套12的面向使用者的大腿102的表面19上。嵌入件50在其內(nèi)圓周和外圓周上分別具有螺紋。大腿套12通過下面將要說明的大腿系帶裝置構(gòu)件30(圖4)與使用者的大腿102保持接觸。
圖8至圖10分別示出右大腿系帶裝置30的仰視圖、俯視圖和剖視圖。左大腿系帶裝置30與圖8至圖10所示的成鏡像關(guān)系。如圖8所示，大腿系帶裝置30成形有橢圓圓形部份31、第一和第二連接臂33a和33b、第一和第二接收臂34a和34b、以及第一和第二D形套圈件35a和35b。圓形部份31還在其內(nèi)形成有切口38。該切口在圓形部份31內(nèi)形成前臂36a和36b。
這種系帶裝置可以由足以保持貼靠住使用者的腿以保持支承器就位的任何彈性材料構(gòu)成。然而，在一個優(yōu)選的實施例中，如圖10和圖11所示，支承器是由三層材料組成。在一個優(yōu)選的實施例中，系帶裝置30，如圖10所示是由軟墊層37a、閉孔材料層37b和抗撕裂材料層37c組成。如圖所示，這三層材料是粘接在一起的，因此，形成一個單個的結(jié)構(gòu)疊層。此外，如圖10與圖9所示，軟墊層37a形成有若干個形成在其內(nèi)的、被浮凸部份33隔開的絎縫32。這些絎縫32使得系帶裝置更易于彎折以更有利于系帶裝置的形狀變化，使其可以更好地貼合到支承器上，并可防止在支承器固定到使用者的腿上時隆起。浮凸部份33幫助吸收來自使用者人體所散發(fā)的潮氣。層37b由閉孔材料制成，使其不能保持來自使用者或來自外界的水份。在一個優(yōu)選的實施例中，這種閉孔材料是一種EVA纖維，最好是成形成一層3/16英寸厚的材料。軟墊和抗撕裂材料可以由任何足以起到軟墊作用的材料構(gòu)成，只要在軟墊37a上能形成絎縫，抗撕裂材料在系帶裝置系統(tǒng)使用時具有足夠的可塑性來維持住并與閉孔結(jié)構(gòu)37b接觸就行。可在材料上加上其它的層以提高系帶裝置的性能。
圖8中還示出，大腿系帶裝置30還在其內(nèi)設(shè)置有鉚釘60。每個鉚釘成形有一個桿部62和一個垂直地連接到桿部上構(gòu)成鉚釘?shù)囊徊糠莸钠矫娌糠荨⒒蚪蓄^部61。每個鉚釘60的頭部61固定在圖10和圖11所示的層37b與37c之間，桿部62則伸展穿過層37c。桿部62還在其上形成有卡持片63。使用時，當鉚釘60和它的桿部62插入裝在框架10內(nèi)的卡持嵌入件50內(nèi)時，卡持片63通過與卡持嵌入件的螺紋51嚙合使鉚釘60卡持在卡持嵌入件50內(nèi)，如圖11所示。這些鉚釘60也可以插入在框架10內(nèi)鉆出的盲孔內(nèi)。
腿支承器1的框架10的小腿套14包括一個位于使用者的小腿103的外側(cè)的外側(cè)部份14a、一個位于使用者的小腿103的內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)部份14b，這些外側(cè)和內(nèi)側(cè)部份14a和14b為使用者的腿100的與其相連側(cè)提供了支承。小腿套14還設(shè)有一個從內(nèi)側(cè)部份14b伸展到使用者的腿100的脛骨(未示出)所在區(qū)域的橫向部份14c。該橫向部份14c成彎形來適配使用者的腿的形狀。類似于腿支承器1的框架10的大腿套12，腿支承器1的框架10的小腿套14固定到在外側(cè)部份14a和內(nèi)側(cè)部份14b上的第一和第二鉸鏈件20和21上。因此，當?shù)谝缓偷诙q鏈件20和21貼靠著使用者的膝101來設(shè)置時，框架10的小腿套14貼著使用者的小腿103定位以接觸脛骨。
小腿套14還設(shè)有一個脛骨限制部份15，該部份基本上在內(nèi)側(cè)方向上向下伸展并離開內(nèi)側(cè)部份14b彎向外側(cè)部份14a和橫向部份14c，并基本上平行于使用者的腿100的脛骨的內(nèi)側(cè)干來伸展以保持與其接觸。脛骨限制部份15以這樣的平行方式來設(shè)置，使之能夠卡持住脛骨，防止脛骨在前、后、內(nèi)側(cè)或外側(cè)方向上移動，同時限制脛骨的任何轉(zhuǎn)動，并且將任何施加到支承器上的力進一步分散到脛骨的廣闊范圍上。跟大腿套12一樣，嵌入件50設(shè)置在小腿套14的面向使用者的腿的表面19之內(nèi)(圖11)。
如上所述，已有技術(shù)的支承器并不裝有這種脛骨限制部份，而是橫向部份14c伸展完全跨過使用者的腿100的前面。由于在已有技術(shù)的支承器中的部份結(jié)構(gòu)件(橫向部份14c)基本上垂直于脛骨的方向，盡管這種橫向構(gòu)件可能足以阻止脛骨的任何向前運動，但沒有限制住脛骨的任何轉(zhuǎn)動，因為結(jié)構(gòu)件沒有在脛骨兩側(cè)鄰近脛骨設(shè)置的部份來限制這個轉(zhuǎn)動。此外，該橫向件只在一個位置上跨過脛骨。因此，施加到支承器上的任何力將會直接傳到脛骨的該位置上，從而導(dǎo)致使用者不舒服。
因此，按照本發(fā)明構(gòu)成、采用了脛骨限制部份15的腿支承器1，限制了脛骨的任何不希望有的運動，在穿戴這種支承器時減少了使用者的不舒適，并在使用者的大腿102、使用者的膝101和使用者的小腿103之間提供了足夠的剛性的和結(jié)構(gòu)的支承，以阻止使用者的大腿102或使用者的小腿103相對于使用者的膝101的任何不希望有的運動。腿支承器1的結(jié)構(gòu)件10的小腿套14通過下面將詳細說明的下系帶裝置40保持貼靠到使用者的腿100上。
小腿系帶裝置40固定到小腿套14上(圖5)以把使用者的小腿和脛骨牢固地保持在支承器內(nèi)。類似于系帶裝置30，系帶裝置40由如圖12-14所示的橢圓圓形部份41、第一和第二連接臂43a和43b、第一和第二接收臂44a和44b以及第一和第二連接件45a和45b組成。此外，在一個優(yōu)選的實施例中，系帶裝置40可以設(shè)有如圖14所示的軟墊層47a、閉孔材料層47b和抗撕裂材料層47c。軟墊層47a形成有若干個形成在其內(nèi)的、被浮凸起部份43隔開的絎縫42。具有桿部62、頭部61和卡持片63的鉚釘60設(shè)置在系帶裝置40的層47b與47c之間并取向成使卡持片63和桿部62可以容納在小腿套14內(nèi)的相應(yīng)的卡持嵌入件50內(nèi)。
框架10的大腿和小腿套12與14由結(jié)構(gòu)上剛性的重量輕的材料構(gòu)成。如圖11中的剖面所示，框架10設(shè)有剛性外層70和蜂窩狀芯子72。圖11還示出，框架10最好具有基本上三角形的橫截面，其頂角17背向使用者的腿，而其面向使用者的腿的并且系帶裝置系統(tǒng)(在下面討論)固定到其上的表面19構(gòu)成三角形的底。在一個優(yōu)選的實施例中，剛性外層可以由一種由纖維材料與熱塑性樹脂結(jié)合的熱塑性復(fù)合材料制成。這種熱塑性樹脂最好是聚丙烯，但也可以是任何種類的熱塑性樹脂。此外，纖維材料最好是玻璃纖維，但也可以是碳、凱夫拉、或其它纖維材料。內(nèi)芯具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，蜂窩的結(jié)構(gòu)元素也是由熱塑性材料構(gòu)成，最好是與復(fù)合材料所用的熱塑性材料相同。這種由雙層材料構(gòu)成的框架10由于其剛性的外部結(jié)構(gòu)而具有結(jié)構(gòu)完整性，而結(jié)構(gòu)完整性又由于由熱塑性材料構(gòu)成的內(nèi)蜂窩狀結(jié)構(gòu)和三角形的形狀而得以提高。此外，蜂窩狀的內(nèi)結(jié)構(gòu)使支承器比已有技術(shù)的支承器更輕，但仍保持了結(jié)構(gòu)的剛性。最后，框架10的三角形截面形狀也有助于給支承器提供結(jié)構(gòu)完整性。
這些大腿和小腿套12和14分別通過第一和第二鉸鏈件20和21彼此相連，如同在美國專利4,620,532中公開的那樣，或通過圖6示例的齒輪嚙合機構(gòu)連接。
這些第一和第二鉸鏈件20和21可以包括齒輪23和25，這些齒輪嚙合以使大腿套12和小腿套14可以相對運動，或者說使大腿套12和小腿套14兩者可以相對于第一和第二鉸鏈件20和21運動，而第一和第二鉸鏈件20和21相對于使用者的膝保持在它們的原始位置上。蓋板27保護著齒輪23、25。部份12a和14a成形有凹槽29、39以提供圍繞著蓋板27的間隙。第一和第二鉸鏈件20和21還包含有固定在各自的內(nèi)表面上的髁墊22，以給使用者的膝提供對第一和第二鉸鏈件20和21的襯墊。在一個優(yōu)選的實施例中，這些髁墊可以用鉤和掛鉤固定裝置固定在鉸鏈件上。然而，這些髁墊也可以用其它固定方式可拆卸地或永久性地固定到鉸鏈件20和21上(圖6和圖7)。
腿支承器1最好設(shè)計成使第一和第二鉸鏈件20和21卡持在使用者的膝軸線的高度上，使腿支承器1的框架件10的大腿套和小腿套12和14能夠與使用者的膝101的運動協(xié)調(diào)來圍繞膝樞轉(zhuǎn)。這樣，在腿運動時支承器1隨著腿運動，從而不會限制腿圍繞著膝來彎曲。將第一和第二鉸鏈件20和21定位在使用者的膝的部位上，腿支承器1的框架件10的大腿套12將因此鄰近使用者的大腿102來設(shè)置并且通過系帶裝置30可松開地固定在其上。
現(xiàn)在參照圖15所示的流程來說明用于制成腿支承器1的結(jié)構(gòu)件10的上、下部份12和14的步驟。如圖15所示，框架10在步驟200中成形，由熱塑性材料和發(fā)泡劑的混合物組成的支承器芯子成形成符合特定尺寸的腿的支承器的大體形狀。接下去在步驟202中制成由熱塑性樹脂和一種類型的纖維材料構(gòu)成的復(fù)合材料(如上所述)。之后，在步驟203中，該復(fù)合材料圍繞著由熱塑性材料和發(fā)泡劑制成的芯子來放置，形成一個套并此后形成一個“預(yù)制品”。在步驟204中，最終將成形成框架10的大腿套12的第一預(yù)制品和將成形成框架10的小腿套14的第二、亦即小腿套預(yù)制品都被放入模具內(nèi)。在步驟205中，給裝有大腿套和小腿套的預(yù)制品的模具加熱。在優(yōu)選實施例中，模具有基本上是三角形的截面形狀的模腔以給模制件提供基本上是三角形的橫截面。
在步驟206中，模具及裝入其中的另件被加熱到足以使包含在支承器芯子內(nèi)的發(fā)泡劑開始放氣和發(fā)泡的溫度。該溫度也足以使熱塑性材料熔融并開始流動。發(fā)泡劑的放氣和發(fā)泡接著在復(fù)合材料中產(chǎn)生壓力，而復(fù)合材料由于內(nèi)壓力而散開與型腔的內(nèi)壁相接觸。此外，由于發(fā)泡劑的發(fā)泡和放氣，熔融的熱塑性材料在復(fù)合材料套內(nèi)形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，同時與復(fù)合材料交纏形成固體結(jié)構(gòu)貼靠在型腔的內(nèi)壁上。隨著另件的溫度降低，復(fù)合材料和熱塑性材料以其當時的結(jié)構(gòu)形式硬化，產(chǎn)生一個結(jié)構(gòu)上完好的剛性外層70(原始的復(fù)合材料套)和蜂窩狀熱塑性材料內(nèi)芯72(圖11)。支承器現(xiàn)在成形成一個大體形狀和大小，但仍未按具體使用者的腿定做成形。盡管框架10的內(nèi)層是由泡沫材料構(gòu)成，三角形的截面給支承器提供了剛性，因此強度不會因減小了重量而受到損害；雖然形狀不一定需要是三角形的，但在本實施例中是優(yōu)選的。此外，在一個優(yōu)選的實施例中，最終將毗鄰鉸鏈20、21的部份12a、12b、14a、14b的剖面仍模制有曲線形的間隙以使套12、14能圍繞任何鉸鏈蓋板樞轉(zhuǎn)。
接下去在步驟207中，當需要將支承器按使用者的腿進行定制匹配時，支承器要再加熱到一個低于原先制作支承器時采用的溫度。因此，支承器再加熱到使熱塑性材料軟化以使套的形狀再成形、但不會使熱塑性材料轉(zhuǎn)變成完全熔融狀態(tài)并且不會影響支承器的結(jié)構(gòu)完整性的溫度。因此，當支承器被再加熱時，支承器按特定使用者的腿或其模型成形，由此提供了定制配合。之后在步驟208中，卡持嵌入件50可以擰入剛性外結(jié)構(gòu)層70的三角形部份的底部，而鉸鏈20和21可以擰入大腿套和小腿套12和14的部份12a、12b、14a、14b。這些嵌入件可在步驟209中用來固定大腿和小腿的系帶裝置30和40，這將在下面詳細說明。然而，如圖11所示，可清楚看到固定到上或下系帶裝置30或40(在圖11上是30)上的鉚釘件60插入到卡持嵌入件50內(nèi)，把上或下系帶裝置30或40卡持貼靠著結(jié)構(gòu)件10的剛性外結(jié)構(gòu)層70。
在另外一個實施例中，卡持嵌入件50可以在早一步驟中插入到支承器內(nèi)。具體來說，首先，卡持嵌入件可以與預(yù)制件和鉸鏈一起在步驟204中裝入模具內(nèi)，之后，當模具被加熱(步驟205)并且發(fā)泡劑迫使熱塑性材料和復(fù)合材料貼靠模具(步驟206)時，鉚釘可被淹沒，從而結(jié)合在支承器的結(jié)構(gòu)內(nèi)。另一種方案是，在步驟206與207之間，可以在支承器成形并冷卻之后、但在支承器為定制配合再加熱之前把卡持嵌入件50擰入支承器的結(jié)構(gòu)中。
此外，支承器的外面可以涂有不同的顏色。另外，顏色可以以兩種方式施加到支承器上。第一方式是，顏料可以在諸如玻璃纖維的復(fù)合纖維材料成形成復(fù)合材料之前加到復(fù)合纖維材料上。之后，這種材料將在成形成支承器時顯色。另一方式是，可將凝膠涂復(fù)顏料在預(yù)制件放入模具內(nèi)之前涂復(fù)在模具的內(nèi)表面上。之后，當模具被加熱(步驟205)并且預(yù)制件通過流動的熱塑性材料而成形在支承器內(nèi)(步驟206)時，凝膠涂復(fù)層將結(jié)合到支承器內(nèi)，因此顏色將在成形過程中施加到支承器上。此外，顏料可加在熱塑性薄膜上，此薄膜的樹脂跟復(fù)合材料所用的樹脂一樣。這種薄膜可以在模制之前包裹著預(yù)制件，在預(yù)制件隨后加熱時，薄膜就熔化在套的表面上，從此提供所需要的顏色。
最后，盡管前述的方法已經(jīng)說明可將鉸鏈擰入框架內(nèi)，但也能通過把鉸鏈20和21與預(yù)制件一起放入模具內(nèi)在步驟204中成形框架10的大腿套和小腿套12和14。通過加熱使流動的材料充份地包圍住鉸鏈20和21，把它們接合到部份12a、12b、14a和14b上以形成一個基本上是整體的單元而不會阻止鉸鏈的運動。
接下去是步驟209，系帶裝置部份的鉚釘件可以插入卡持嵌入件50內(nèi)，因而系帶裝置和鉚釘可固定到框架10的小腿套14上。鉚釘頭61在尺寸上大到足以把由支承器的任何拉力施加在其上的力分布開。此外，鉚釘頭61也大到足以使把小腿系帶裝置件40的比較大的一部份保持貼靠到結(jié)構(gòu)件10的小腿套14上。
在使用下系帶裝置件40時，第一和第二D形套圈件35a和35b分別永久性地固定到第一和第二接收臂34a和34b上。這些D形套圈件可按任何常規(guī)方式固定到接收臂上，并且可以是任何常規(guī)類型。然而，在一個優(yōu)選的實施例中，每個D形套圈件都成形成矩形件，每個接收臂穿過相關(guān)的D形套圈件圍繞該D形套圈件的一個邊形成一個圈，返回自身固定住，從而把相關(guān)的D形套圈件卡留在相關(guān)的接收臂的相關(guān)連接圈內(nèi)。當上系帶裝置件30與支承器一起使用時，橢圓部份31卡持在使用者的腿的前面部份，而第一和第二連接臂則包到使用者的腿的后面，然后分別連接到第一和第二連接件上。這種連接可以通過任何常規(guī)連接裝置實施，然而，在一個優(yōu)選的實施例中，采用了鉤和套圈型的固定裝置，固定裝置的兩個部份都固定到第一和第二連接臂33a和33b上。系帶裝置材料也能起固定裝置的套圈部份的功能，從而排除了進一步固定一個套圈部份的需要。具體來說，這種鉤和套圈型固定裝置永久性地固定到系帶裝置上，使使用者能夠合適地系接和解開支承器。在系接時，連接臂穿過各自的連接件的開孔送入，然后向自身反向折疊來將支承器固定在使用者的腿上。通過折疊使鉤和套圈型固定裝置接合，將系帶裝置系統(tǒng)卡持就位。系帶裝置40以同樣的方式系接。
如圖1至3所示，支承器和系帶裝置在步驟210中放置在使用者的腿的前部，在步驟211中，相關(guān)的連接臂和連接件連接以將支承器圍繞著使用者的腿固定住。如圖3所示，框架10通過牢固地系接到腿上與腿直接接觸的系帶裝置件30和40保持貼靠著使用者的腿。從圖1可看出，在圓形部份31和41內(nèi)的切口38和48分別放置在使用者的腿的前面部份上。隨著將前臂36a和36b、以及46a和46b通過固定裝置可放開地彼此固定住，以協(xié)助固定支承器的大小并把支承器保持在使用者的腿上。此外，前面的遠端系帶還協(xié)助控制脛骨，而前面的近端系帶以及所有其它系帶還協(xié)助防止離開膝的伸縮或運動。此外，如圖1至圖3所示，各個連接臂、接收臂和連接件用于將系帶裝置、因而將固定在其上的支承器按正確位置保持貼靠著使用者的腿的后面部份。由于系帶裝置件從支承器的里面固定到支承器的框架10上，因此系帶裝置件在系帶裝置放置在腿與支承件之間的情況下將支承器拉向腿上。因此，支承器穿戴起來是很舒服的，這是因為系帶裝置系統(tǒng)在與腿接觸時不會被支承器妨礙住。還有，不需要在支承器下面裝套，這是因為系帶裝置系統(tǒng)給使用者提供了足夠的舒適。支承器穿戴起來非常舒適，可容易地卡持在最佳位置上，并且可長時間穿載。
此外，由于鉚釘卡持在支承器的內(nèi)部而不是在外部，因此支承器看起來更悅目并且輕巧得多。此外，由于鉚釘裝在支承器內(nèi)，就不需要外加金屬附件來把任何系帶連接到支承器上或者把鉚釘連接到支承器上，支承器遠比已有技術(shù)的支承器要輕。
用熱塑性材料做框架10是有利的，它不象在已有技術(shù)中使用的熱固性材料，熱固性材料一經(jīng)固化后就不能再成形，而熱塑性材料可以如上所述地成形成支承器，隨后可以加熱到一個使支承器具有可塑性的較低的溫度，以使支承器能符合使用者的腿的定制配合要求，而不會破壞支承器的結(jié)構(gòu)完整性。此外，熱固性材料當它受到不適當?shù)膲毫蚱屏蚜Χ屏褧r將破碎，而本發(fā)明所采用的熱塑性材料不會碎裂得如此嚴重，而只會彎曲。因此，熱塑性材料用起來遠比熱固性材料安全。此外，熱塑性材料比熱固性材料更能吸收沖擊，因此這種支承器使使用者更感舒適。最后，在熱塑性材料的支承器成形期間，所產(chǎn)生的氣體對周圍環(huán)境是安全的、無毒的，而熱固性材料成形過程中所產(chǎn)生的氣體是有毒的，因而對環(huán)境是有不利影響的。結(jié)果是，當使用熱固性材料時，制造過程困難得多、時間費得多并且花費大得多，因為這些氣體必須正確地處理和排放。
通過提供按以上方式構(gòu)造的腿支承器，本發(fā)明的腿支承器克服了已有技術(shù)中的缺陷，按本發(fā)明的腿支承器是由重量輕、強度高的材料制成，這種材料可以加熱并再成形以適合定做配合的要求，每一個上和下系帶裝置由單件材料制成，從而簡化了連接手續(xù)，每個系帶裝置都連接到腿支承器的內(nèi)側(cè)，使支承器可以被拉向腿部并且能長時間地留在腿上，而且不需要穿戴圍繞在使用者腿上的在支承器下面的襯套。此外，本發(fā)明的支承器使穿戴者用起來更舒適，因為支承器的結(jié)構(gòu)部份不是直接卡持貼靠著使用者的腿，腿支承器包含專門針對脛骨運動而不會將不適當?shù)膲毫鞯矫劰巧系拿劰强ǔ旨?，支托系帶裝置的鉚釘保持在支承器內(nèi)部，使這些鉚釘不露出并可能小一些，因此不會給支承器增加顯著的額外重量。
還要注意到，雖然已經(jīng)描述了使用這種方法的腿支承器的成形，但這僅僅是示例的描述。包括再成形步驟的方法可以用于任何其它產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括但不限于其它人體部位的支承器、背支承器、運動設(shè)備、網(wǎng)球拍或任何其它產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)件。
因此應(yīng)該看到，在上面提出的目的、連同從前面的描述而清楚了的目的有效地達到了。由于一些改變可以在上述方法的實現(xiàn)中和上述構(gòu)造中做出而沒有超出本發(fā)明的精神和范圍，因此本申請的意圖是，包含在以上的描述中的和在附圖中所示的所有內(nèi)容應(yīng)理解成是說明性的而不是限制性的。
還應(yīng)理解，所附的權(quán)利要求書企圖覆蓋在此描述的本發(fā)明的所有的上位的和特殊的特征，并覆蓋對本發(fā)明范圍的所有陳述，在語言上，這些陳述可以說是介乎上位與特殊特征之間。
權(quán)利要求
1.一種腿支承器，包含一個由至少一種熱塑性材料制成的框架，該框架包括一個大腿套和一個小腿套；連接所述大腿套和小腿套的、并用于使該大腿套能相對于該小腿套樞轉(zhuǎn)的第一和第二鉸鏈裝置；一個固定到所述框架的所述大腿套上的大腿系帶裝置，所述的大腿系帶裝置在使用時保持鄰接著使用者的腿；以及一個固定到所述框架的所述下部的小腿系帶裝置，該小腿系帶裝置在使用時保持鄰接著使用者的腿。
2.按照權(quán)利要求1所述的腿支承器，其特征在于所述的大腿系帶裝置和小腿系帶裝置的至少一個連接到所述框架的在使用時面向使用者的腿的表面上。
3.按照權(quán)利要求2所述的腿支承器，其特征在于所述的框架設(shè)置有形成在其內(nèi)表面上的鉚接嵌入件，所述的大腿系帶裝置和小腿系帶裝置還含有多個插入所述鉚接嵌入件內(nèi)以將所述的系帶裝置保持貼靠著所述框架的內(nèi)表面。
4.按照權(quán)利要求1所述的腿支承器，其特征在于所述的小腿套包括一個脛骨限制部份，該脛骨限制部份設(shè)置成使其在使用者的腿放置在支承器內(nèi)時沿著并基本上平行于使用者的脛骨的內(nèi)側(cè)干伸展，從而防止使用者的脛骨有任何不希望有的運動或轉(zhuǎn)動。
5.一種腿支承器，包含一個具有一個大腿套和一個小腿套的框架；一個脛骨限制部份，該脛骨限制部份設(shè)置成使其在使用者的腿放置在支承器內(nèi)時沿著并基本上平行于使用者的脛骨的內(nèi)側(cè)干伸展，從而防止使用者的脛骨有任何不希望有的運動或轉(zhuǎn)動，以及連接所述框架的所述大腿套和小腿套的第一和第二鉸鏈件，所述鉸鏈件用于使所述的小腿套能圍繞著鉸鏈相對于大腿套樞轉(zhuǎn)。
6.一種腿支承器，包含一個由至少一種熱塑性材料制成的框架；一個固定到所述的結(jié)構(gòu)件的內(nèi)表面上的系帶裝置件，該系帶裝置件在使用時保持鄰接著使用者的腿；以及框架包括一個脛骨限制部份，該脛骨限制部份設(shè)置成使其沿著并平行于放置在支承器內(nèi)的使用者的脛骨的內(nèi)側(cè)干伸展，從而，防止使用者的脛骨有任何不希望有的運動或轉(zhuǎn)動。
7.一種生產(chǎn)腿支承器的方法，包含如下步驟用一種熱塑性材料和發(fā)泡劑的混合物按配合使用者的腿的支承器的大致形狀成形支承器芯子；放置一種復(fù)合材料與所述的芯子接觸，所述的復(fù)合材料由至少一種熱塑性材料和一種纖維材料構(gòu)成；將所述的芯子和所述的復(fù)合材料放入一個模具內(nèi)；把所述的模具加熱到一個足以使所述的熱塑性材料熔融、使所述的發(fā)泡劑膨脹并迫使所述的復(fù)合材料貼靠到所述的模具的內(nèi)壁上、并使所述的發(fā)泡劑使在所述的芯子內(nèi)的熱塑性材料形成內(nèi)蜂窩狀結(jié)構(gòu)的溫度；冷卻所述的模具；把所述的腿支承器再加熱到足以使所述的熱塑性材料具可塑性、但不足以使所述的熱塑性材料熔融并破壞所述腿支承器的結(jié)構(gòu)完整性的溫度；使所述的腿支承器再成形。
8.一種生產(chǎn)結(jié)構(gòu)件的方法，包含如下步驟用一種熱塑性材料和發(fā)泡劑的混合物成形一個芯子；放置一種復(fù)合材料與所述的芯子接觸，所述的復(fù)合材料由至少一種熱塑性材料和一種纖維材料構(gòu)成；將所述的芯子和所述的復(fù)合材料放置入模具內(nèi)；把所述的模具加熱到一個足以使所述的熱塑性材料熔融、使所述的發(fā)泡劑膨脹并迫使所述的復(fù)合材料貼靠到所述的模具的內(nèi)壁上、并使所述的發(fā)泡劑使在所述芯子內(nèi)的熱塑性材料形成內(nèi)蜂窩狀結(jié)構(gòu)的溫度；冷卻所述的模具；把所述的構(gòu)件再加熱到足以使所述的熱塑性材料具可塑性、但不足以使所述的熱塑性材料熔融并破壞所述構(gòu)件的結(jié)構(gòu)完整性的溫度；并且把所述的結(jié)構(gòu)件再成形成所要求的形狀。
9.一種用于腿支承器的系帶裝置系統(tǒng)，包含一個用于連接到腿支承器的內(nèi)表面的圓形部份；至少一個具有第一和第二端的接收臂，所述的第一端固定到所述的圓形部份上；至少一個與接收臂相連并固定到所述的至少一個的接收臂的所述第二端的連接件；至少一個與所述至少一個的連接件和所述的至少一個的接收臂相連的并且具有第一和第二端的第一連接臂，所述的第一端固定到所述的圓形部份上；所述的至少一個的連接臂的所述第二端在使用時固定到所述的相連的至少一個的連接件上，從而使所述的系帶裝置和所述的腿支承器保持貼靠在使用者的腿的一個固定位置上。
10.一種用于把彈性材料連接到剛性框架上的系統(tǒng)，包含一個熱塑框架，所述的框架由剛性外層和蜂窩狀內(nèi)層組成；固定在所述的熱塑框架內(nèi)的鉚接嵌入件，所述的嵌入件設(shè)置在所述框架的一個表面上；和插入所述的鉚接嵌入件內(nèi)的鉚釘，所述的鉚釘卡留在所述的鉚釘嵌入件內(nèi)，所述的彈性材料在所述的鉚釘嵌入所述的鉚接嵌入件內(nèi)時設(shè)置在所述的鉚釘與所述的框架之間。
全文摘要
腿支承器包括一框架及固定于其上的系帶裝置，系帶裝置使用時與腿鄰近，還設(shè)有一個使用時大致平行于使用者脛骨的內(nèi)側(cè)干伸展以防脛骨有非期望運動的脛骨限制部分。支承器按如下步驟成型由熱塑性材料和發(fā)泡劑的混合物制成支承器芯子，將芯子和復(fù)合材料在模具內(nèi)加熱以使熱塑性材料熔融、使發(fā)泡劑膨脹并迫使復(fù)合材料貼靠到型腔內(nèi)壁上形成熱塑蜂窩狀芯子，冷卻后把腿支承器再加熱以使熱塑性材料具可塑性，然后，腿支承器按定制配合再成型。
文檔編號A61F5/00GK1163095SQ9612148
公開日1997年10月29日 申請日期1996年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月6日
發(fā)明者J·B·派斯, J·斯特恩斯 申請人:多比-辛普雷克斯公司倫諾克斯希爾分公司