具有免荷功能的膝关节矫形器制造技术

一种膝关节矫形器，包括大腿骨架、小腿骨架和调节机构(31,32)。调节机构(31,32)使膝关节矫形器处于第一状态；处于第一状态的膝关节矫形器的大腿骨架紧束缚大腿，小腿骨架紧束缚小腿，大腿骨架对大腿施加沿股骨机械轴且背离小腿的方向的力，小腿骨架对小腿施加沿胫骨机械轴且背离大腿的方向的力。调节机构(31,32)还可以使膝关节矫形器处于第二状态；处于第二状态的膝关节矫形器的大腿骨架不对大腿施加沿股骨机械轴且背离小腿的方向的力，小腿骨架不对小腿施加沿胫骨机械轴且背离大腿的方向的力；并且大腿骨架松束缚大腿，小腿骨架松束缚小腿。膝关节矫形器由人体下肢驱动，可实现和人体的步态配合的自动地从第二状态到第一状态继而从第一状态到第二状态的转换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有免荷功能的膝关节矫形器
本专利技术涉及一种矫形器，尤其涉及一种具有免荷功能的膝关节矫形器。
技术介绍
人体下肢是指人体腹部以下部分，包括臀部、股部、膝部、小腿部和足部，其具有支撑身体站立、步行的重要功能，还可以使身体呈坐位、跪坐、卧位等多种姿势。其中，主要作用为支撑体重的下肢的骨骼，即下肢骨，分为下肢带骨和自由下肢骨两部分。下肢带骨即髋骨，自由下肢骨包括股骨、髌骨、胫骨、腓骨及7块跗骨、5块跖骨和14块趾骨。骨与骨之间连接的地方称为关节，人体下肢包括三大关节：髋关节、膝关节和踝关节，皆为承重关节。由于老化、生病或意外，人体的骨或关节会发生病变或退化，而人体下肢骨或下肢骨关节的病变或退化可能严重影响其承重功能，进而影响人体的站立、行走以及奔跑跳跃。对此，通常采用药物治疗、传统理疗及康复治疗，严重时采用手术治疗以恢复下肢骨或关节的功能。在康复治疗中，常常使用矫形器。矫形器(orthosis)又称支具(brace)，是用于人体四肢或其它部位以预防、矫正畸形，治疗骨、关节、神经、肌肉疾患并补偿其功能的体外装置，它通过限制或辅助身体运动，或改变身体力线等作用，以减轻四肢、脊柱、骨骼肌系统的功能障碍。根据适用部位不同，其可以分为上肢矫形器、脊柱矫形器以及下肢矫形器。其中，上肢矫形器主要用于补偿失去的肌力、扶持麻痹的肢体、保持或固定肢体与功能位、提供牵引力以防止挛缩和/或预防或矫正畸形；脊柱矫形器主要用于减轻局部疼痛、保护病变部位免受进一步损伤、支持麻痹的肌肉和/或预防、矫正畸形；下肢矫形器主要用于固定病变关节、预防或矫正畸形、代偿失去的肌肉功能、改善步态、避免肢体承重、促进骨折愈合和早期功能恢复。膝关节是人体下肢的重要承重关节之一，如图1所示，其连接于大腿股骨1和小腿胫骨2之间，其包括关节软骨4、内侧半月板5和外侧半月板6。图1中还显示了髌骨3和胫骨粗隆7。当膝关节软骨发生病变，例如骨性关节炎(OA)，将导致关节软骨逐渐变性、坏死、磨损，随后骨头(即股骨与胫骨)之间开始互相直接摩擦，由此引起膝关节疼痛，并影响患者的日常生活。另外，膝关节老化、膝关节损伤、遗传、肥胖或过度运动也会对膝关节造成的额外负重。对于这些膝关节问题，在康复治疗中提供能提供避免或减轻膝关节部分的肢体承重的，即具有免荷(或免载)功能的下肢矫形器是有利于减轻病患的痛苦并帮助患者的恢复的。免荷矫形器(Load-freeorthosis)的目标为减轻肢体某节段骨骼和/或关节的轴向负重，其可以是部分免荷的，也可以是完全免荷的，主要出现在下肢矫形器中。目前用于减少或免除胫骨中段以下，包括踝关节和足部的体重负荷的免荷矫形器有膑韧带承重(PTB)矫形器(图2)，用于对股骨、膝关节、胫骨等进行免荷的免荷矫形器有坐骨承重膝踝足矫形器(图3)，其皆具有足蹬部分(即皆为落地式矫形器)，因此使用不方便，且不美观。并且其包括了踝关节，不够灵活的辅具踝关节影响健康人体踝关节，带来极大地行动不便，且辅具结构复杂，尺寸过长，不易穿戴。美国专利US8292838B2公开的OSSUR的安陆德免荷一号矫形器(图4)和OttoBock的GenuArthro28K20/21矫形器并没有设计足蹬部分，这些非落地式膝关节免荷辅具都是通过三点力学原理施加内翻或外翻的力将受损一侧关节的间隙拉开，关节面压力得到卸载，从而阻止膝关节进一步磨损和局部症状的加重。但是人体在步态过程中产生的膝关节处的载荷是由双侧关节面及辅具一同承受，由于该类型的辅具侧向的大、小腿夹板没有分别固定于大腿和小腿上，不能限制夹板沿腿部轴线移动，即夹板不能帮助传递膝关节处沿力线方向的力，所以当受损一侧关节面的承载减小时，健康一侧的关节面的承载会相应增大来保证双侧关节面的承载总和不变。因此可见，其在减轻受损一侧的负载同时却大大增加了另一侧关节面所承受的载荷，这样反而加速了健康关节面软骨的磨损，最后导致膝关节两髁的骨关节炎。因此，它们皆不是真正意义上的免荷矫形器。因此，本领域的技术人员致力于开发一种具有免荷功能的膝关节矫形器，其不包括足蹬部分，并且能实现真正意义上的免荷功能。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种膝关节矫形器，通过紧束缚大腿和小腿并施加作用力使股骨和胫骨的骨头之间保有间隙，实现非落地地对膝关节免荷。为实现上述目的，本专利技术提供了一种膝关节矫形器，其特征在于，包括佩戴于大腿的大腿骨架和佩戴于小腿的小腿骨架；所述膝关节矫形器的工作状态包括第一状态；处于所述第一状态的所述膝关节矫形器的所述大腿骨架紧束缚所述大腿，所述小腿骨架紧束缚所述小腿，所述大腿骨架对所述大腿施加沿股骨机械轴且背离小腿的方向的力，所述小腿骨架对所述小腿施加沿胫骨机械轴且背离大腿的方向的力；所述大腿骨架与所述小腿骨架之间的间距为第一间距。进一步地，所述膝关节矫形器的工作状态还包括第二状态；处于所述第二状态的所述膝关节矫形器的所述大腿骨架不对所述大腿施加沿股骨机械轴且背离小腿的方向的力，所述小腿骨架不对所述小腿施加沿胫骨机械轴且背离大腿的方向的力；所述大腿骨架与所述小腿骨架之间的间距为第二间距；所述第二间距小于所述第一间距。进一步地，处于所述第二状态的所述膝关节矫形器的所述大腿骨架松束缚所述大腿，所述小腿骨架松束缚所述小腿。进一步地，所述膝关节矫形器还包括调节机构，所述调节机构设置在所述大腿骨架和/或所述小腿骨架上，或者设置在所述大腿骨架和所述小腿骨架之间，其使所述膝关节矫形器处于所述第一状态或所述第二状态。进一步地，当髋膝踝角与站立正位髋膝踝角之差小于第一状态转换角度时，所述调节机构使所述膝关节矫形器处于所述第一状态；当所述髋膝踝角与所述站立正位髋膝踝角之差大于第二状态转换角度时，所述调节机构使所述膝关节矫形器处于所述第二状态；所述第二状态转换角度大于或等于所述第一状态转换角度。进一步地，所述小腿骨架包括小腿托；处于所述第一状态的所述膝关节矫形器的所述小腿骨架的所述小腿托横向地在髌骨与胫骨粗隆之间的凹部处束缚所述小腿。进一步地，所述调节机构设置在所述大腿骨架和所述小腿骨架之间，与所述大腿骨架和所述小腿骨架分别相连。进一步地，所述大腿骨架能通过所述调节机构相对所述小腿骨架转动。可选地，通过手动驱动所述调节机构，使所述膝关节矫形器从所述第一状态进入所述第二状态，以及使所述膝关节矫形器从所述第二状态进入所述第一状态。可选地，通过电力驱动所述调节机构，使所述膝关节矫形器从所述第一状态进入所述第二状态，以及使所述膝关节矫形器从所述第二状态进入所述第一状态。进一步地，所述膝关节矫形器还包括电源、传感器、马达和控制单元。可选地，通过下肢驱动所述调节机构，使所述膝关节矫形器从所述第一状态进入所述第二状态，以及使所述膝关节矫形器从所述第二状态进入所述第一状态。进一步地，包括两个调节机构，其分布在所述下肢的膝关节的两侧。进一步地，所述转动的转动轴与所述膝关节的第一转动轴平行。进一步地，所述小腿骨架还包括两个小腿夹板和小腿绑带；所述两个小腿夹板分别贴合在所述小腿的两侧，所述两个小腿夹板的第一端分别连接到所述两个调节机构；所述小腿绑带横向地贴合在所述小腿的背面的中上部，其两端分别连接在所述两个小腿夹板上；所述小腿托为条状结构，其具有可本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.09 CN 2013103477658;2014.03.28 CN 201420141.一种膝关节矫形器，其特征在于，包括：佩戴于使用者大腿的大腿骨架；佩戴于所述使用者小腿的小腿骨架；以及设置在所述大腿骨架和所述小腿骨架之间的调节机构，其中，所述调节机构的数量为两个，分布在所述使用者的下肢的膝关节的两侧，所述调节机构包括与所述使用者的膝关节相对应的槽盘和滑块，所述槽盘与所述滑块可相互平动及转动，所述槽盘与所述大腿骨架和所述小腿骨架中的一个相连接，所述滑块与所述大腿骨架和所述小腿骨架中的另外一个相连接，所述膝关节矫形器的工作状态包括第一状态，处于所述第一状态的所述膝关节矫形器的所述大腿骨架紧束缚所述大腿，所述小腿骨架紧束缚所述小腿，所述大腿骨架对所述大腿施加沿股骨机械轴且背离小腿的方向的力，所述小腿骨架对所述小腿施加沿胫骨机械轴且背离大腿的方向的力；所述大腿骨架与所述小腿骨架之间的间距为第一间距，所述槽盘上具有呈弓形的弯曲的第一槽和第二槽，所述第一槽具有第一槽的第一弯曲部和第一槽的第二弯曲部，所述第二槽具有第二槽的第一弯曲部和第二槽的第二弯曲部，所述滑块上具有第一凸起部和第二凸起部，所述第一凸起部可在所述第一槽内滑动，所述第二凸起部可在所述第二槽内滑动，当所述使用者的下肢从屈曲状态变换到伸直状态，所述第一凸起部从所述第一槽的第二弯曲部滑动至所述第一槽的第一弯曲部，所述第二凸起部从所述第二槽的第二弯曲部滑动至所述第二槽的第一弯曲部，使得所述槽盘与所述滑块之间的相对运动被所述第一槽及所述第二槽限制而实现所述相互平动及转动，进一步使得所述大腿骨架与所述小腿骨架之间的所述间距增大。2.如权利要求1所述的膝关节矫形器，其中所述膝关节矫形器的工作状态还包括第二状态；处于所述第二状态的所述膝关节矫形器的所述大腿骨架不对所述大腿施加沿股骨机械轴且背离小腿的方向的力，所述小腿骨架不对所述小腿施加沿胫骨机械轴且背离大腿的方向的力；所述大腿骨架与所述小腿骨架之间的间距为第二间距；所述第二间距小于所述第一间距。3.如权利要求2所述的膝关节矫形器，其中处于所述第二状态的所述膝关节矫形器的所述大腿骨架松束缚所述大腿，所述小腿骨架松束缚所述小腿。4.如权利要求2所述的膝关节矫形器，其中所述调节机构使所述膝关节矫形器处于所述第一状态或所述第二状态。5.如权利要求4所述的膝关节矫形器，其中当髋膝踝角与站立正位髋膝踝角之差小于第一状态转换角度时，所述调节机构使所述膝关节矫形器处于所述第一状态；当所述髋膝踝角与所述站立正位髋膝踝角之差大于第二状态转换角度时，所述调节机构使所述膝关节矫形器处于所述第二状态；所述第二状态转换角度大于或等于所述第一状态转换角度。6.如权利要求5所述的膝关节矫形器，其中所述小腿骨架包括小腿托；处于所述第一状态的所述膝关节矫形器的所述小腿骨架的所述小腿托横向地在髌骨与胫骨粗隆之间的凹部处束缚所述小腿。7.如权利要求6所述的膝关节矫形器，其中所述调节机构与所述大腿骨架和所述小腿骨架分别相连。8.如权利要求7所述的膝关节矫形器，其中所述大腿骨架能通过所述调节机构相对所述小腿骨架转动。9.如权利要求6、7或8所述的膝关节矫形器，其中通过手动驱动所述调节机构，使所述膝关节矫形器从所述第一状态进入所述第二状态，以及使所述膝关节矫形器从所述第二状态进入所述第一状态。10.如权利要求6、7或8所述的膝关节矫形器，其中通过电力驱动所述调节机构，使所述膝关节矫形器从所述第一状态进入所述第二状态，以及使所述膝关节矫形器从所述第二状态进入所述第一状态。11.如权利要求10所述的膝关节矫形器，其中所述膝关节矫形器还包括电源、传感器、马达和控制单元。12.如权利要求8所述的膝关节矫形器，其中通过下肢驱动所述调节机构，使所述膝关节矫形器从所述第一状态进入所述第二状态，以及使所述膝关节矫形器从所述第二状态进入所述第一状态。13.如权利要求12所述的膝关节矫形器，其中所述大腿骨架和所述小腿骨架之间发生转动的转动轴与膝关节的第一转动轴平行，所述膝关节的所述第一转动轴为所述使用者的小腿绕所述使用者的膝关节发生前后向摆动时所绕的膝关节转动轴。14.如权利要求13所述的膝关节矫形器，其中所述小腿骨架还包括两个小腿夹板和小腿绑带；所述两个小腿夹板分别贴合在所述小腿的两侧，所述两个小腿夹板的第一端分别连接到所述两个调节机构；所述小腿绑带横向地贴合在所述小腿的背面的中上部，其两端分别连接在所述两个小腿夹板上；所述小腿托为条状结构，其具有可贴合所述凹部的内表面，所述小腿托的两端分别固定连接到所述两个小腿夹板；在所述小腿夹板上，所述小腿托与所述小腿夹板间的连接位置比所述小腿绑带与所述小腿夹板间的连接位置更接近所述小腿夹板的所述第一端。15.如权利要求14所述的膝关节矫形器，其中所述大腿骨架包括大腿托、两个大腿夹板和大腿绑带；所述两个大腿夹板分别分布在大腿两侧，所述两个大腿夹板的第二端分别连接到所述两个调节机构；所述大腿托为条状结构，其具有可横向地贴合所述大腿的正面的内表面，所述大腿托的两端分别连接到所述两个大腿夹板；所述大腿绑带可横向地贴合在所述大腿的背面，其两端分别连接在所述两个大腿夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗云，徐敏，甘云，
申请(专利权)人：罗云，
类型：发明
国别省市：上海;31