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)一段時間了，并且現(xiàn)在被廣泛采用，因為這種類型的機(jī)構(gòu)同具有一個固定樞轉(zhuǎn)點的更傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)相比具有優(yōu)點。這些優(yōu)點包括，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動，在承受負(fù)載時，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)點可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇機(jī)構(gòu)中各個桿之間的相對尺寸和位置而實現(xiàn)。特別是當(dāng)多桿機(jī)構(gòu)被用于代替或輔助膝功能時，上述位置的選擇具有重要意義。這是因為，在邁步的初始階段，當(dāng)機(jī)構(gòu)伸展時，腳后跟與地面接觸且機(jī)構(gòu)承載著使用者的重量，此時希望機(jī)構(gòu)不要立即開始樞轉(zhuǎn)運動，因為這會導(dǎo)致使用者沒有任何支撐，從而會導(dǎo)致使用者跌倒。在單軸機(jī)構(gòu)中，只能通過使用復(fù)雜且相對較不可靠的制動機(jī)構(gòu)來防止這一點。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際旋轉(zhuǎn)點位于承受負(fù)載的兩個點(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，有可能實現(xiàn)下面的效果，即在邁出一步的最后階段時的實際旋轉(zhuǎn)點被這樣進(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)行向前擺動運動。在邁步的初始階段，可以獲得高的穩(wěn)定性，同時容易產(chǎn)生向后擺動運動，且在這兩個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現(xiàn)支撐關(guān)節(jié)的功能。
在此類的應(yīng)用當(dāng)中，運動學(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。此外，大腿被不自然地加長，使得在處于坐下的位置時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擺動；—如需要，具有初始的彎曲，使得對作用在假肢上的負(fù)載起到減振作用，進(jìn)而可以對作用在大腿殘端上的負(fù)載起到減振作用；—一個非常大的彎曲角度；—當(dāng)假肢彎曲90°時，假肢的加長非常小；—美觀的自然90°位置；以及
—簡單的設(shè)計及使用可靠。
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桿的運動學(xué)多桿機(jī)構(gòu)，所述多桿機(jī)構(gòu)可以在行走方向(L)上運動；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；—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。
根據(jù)本發(fā)明的此類裝置，提供了所需的功能和相對高的站立屈曲度，同時很容易地實現(xiàn)對運動的第二自由度的限制。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選實施例，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)明的裝置的另一個優(yōu)選實施例，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，因為這會使裝置的設(shè)計簡單且使用可靠。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個實施例中，所述可沿預(yù)定路徑移動的連接結(jié)構(gòu)的至少一個連接結(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)選實施例中，第六桿與和第三、第四桿之間的樞轉(zhuǎn)點分別距第三、第四桿的端部有一段距離。可以發(fā)現(xiàn)，以這樣的方法定位樞轉(zhuǎn)點，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)明的裝置的另一個優(yōu)選實施例中，該裝置包括布置在多桿機(jī)構(gòu)的兩個桿之間的彈簧裝置。使用該彈簧裝置，例如，可以在擺動階段的最后階段便利小腿向前運動。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階段消散掉，從而該裝置可以平穩(wěn)地運動到伸展位置。這也增加了使用者的舒服程度。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實施例中，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的位置，而第二位置是指該裝置可以獲得擺動屈曲度時的位置。
優(yōu)選地，這樣設(shè)計該裝置，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自然地行走。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個實施例中，所述裝置包括至少一個止動件，其用于阻止一個所述桿，以限定出所述第一停頓位置。優(yōu)選止動件可以調(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)明的實施例中，多桿中至少一個桿具有綜合設(shè)計結(jié)構(gòu)。這會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)明的裝置的第二實施例。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實施例。
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)計成膝關(guān)節(jié)1。膝關(guān)節(jié)1包含一個多桿機(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?，第三桿13和第四桿14的末端指的是位于所述端的樞轉(zhuǎn)點。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)中的一個桿上，在本例中，是連接到第四桿14上。
為了限制桿15的運行，安裝有止動件19。
根據(jù)本發(fā)明的膝關(guān)節(jié)1的操作將參照圖3a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固定不動且假腿可以開始起動這一步。
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的前方時的位置。優(yōu)選地，此位置對應(yīng)于豎直載荷B與人造腳4的前側(cè)相交時的情形。這對應(yīng)于使用者使用“拇趾球”站立時的情形。此時，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)入擺動階段。此時，人造腳4不再同地面接觸，假腿可以擺入對應(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的一個特定特征，采取這樣一個外形，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?？稍诿恳粋€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，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)點是，即使該機(jī)構(gòu)存在制造誤差仍然可以使用。實際上，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。不同于上述兩個實施例中膝關(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，同時槽部32、34由榫舌來代替。
圖7a和7d示意性地描述了對應(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。這里的四個圖顯示了包含止動部40和彈性元件41的彈性止動件的四個不同設(shè)置位置。如圖中所示，例如，該彈性止動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。
圖8a至8c顯示了彈性減振器的各個位置。在這種情況下，多桿機(jī)構(gòu)也對應(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桿的運動學(xué)多桿機(jī)構(gòu)，所述多桿機(jī)構(gòu)可以在行走方向(L)上運動，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；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。
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)定路徑移動的連接結(jié)構(gòu)的至少一個連接結(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)移動時，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止動件，其用于阻止一個所述桿，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桿具有綜合設(shè)計結(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桿的運動學(xué)多桿機(jī)構(gòu)，所述多桿機(jī)構(gòu)可以在行走方向(L)上運動；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。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。
文檔編號A61F2/64GK1635860SQ02807772
公開日2005年7月6日 申請日期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 申請人:奧托·博克奧地利有限公司