动态生物功能腿部护具制造技术

一种动态生物功能腿部护具，包括基于膝部的肌腱韧带及肌肉的结构位置和走向、及人体运动过程中的生物力学特征设置的生物力学保护带，生物力学保护带包括十字韧带保护带、髌骨肌腱保护带、大腿肌肉群保护带、小腿肌肉群保护带；十字韧带保护带和髌骨肌腱保护带的弹性模量基于膝部弯曲导致的面料拉伸比例而发生阶段性变化，阶段性变化包括随着膝角的减小而逐步过渡的初始拉伸低模量阶段、拉伸突变阶段和拉伸高模量阶段。本发明专利技术为运动员做屈膝动作提供舒适的弹性保护，根据不同的运动屈膝幅度所造成的膝角大小相应地自动调节膝部材料的弹性模量，在小膝角及高运动量下都能提供健康舒适的弹力保护，且热舒适区可利于排汗，加固防滑带可防止护具滑移。

Dynamic biological function leg protector

A dynamic biological function of leg protector, including biomechanical protection setting structure position and direction, biomechanical characteristics of knee ligament and muscle tendon and in the process of human motion based on the band, including biomechanical protection with cruciate ligament protection belt, patella tendon protective belt, thigh muscle group, calf muscle group protection belt protection belt; elastic modulus cruciate ligament protection with patellar tendon protection with knees bent due to stretching of the fabric based on the proportion and the occurrence of phase change, including phase change with decreasing knee angle and the gradual transition of the initial stage, the tensile modulus of low tensile and tensile modulus of high mutation stage stage. The invention provides a comfortable elastic protection for athletes do knee action, elastic modulus under different motion amplitude caused by the angle of knee flexion to automatically adjust the size of the corresponding knee material, can provide a healthy and comfortable elastic protection in the small angle of knee and high amount of exercise, and the thermal comfort zone can be conducive to sweat, reinforcement slip belt can prevent the sliding gear.

【技术实现步骤摘要】
动态生物功能腿部护具
本专利技术涉及运动安全护具领域，尤其涉及一种在运动状态下提供腿部和膝关节的保护与舒适健康的动态生物功能腿部护具。
技术介绍
全腿护具，包括小腿，膝关节和大腿部分，是运动员在运动过程中用于保护膝关节和腿部肌肉群，避免运动伤害的护具。全腿护具一般分为以下几个部分：弹性套筒，支撑构件，上下边缘构件等。参考图1，膝关节由股骨内、外侧髁和胫骨内、外侧髁以及髌骨构成，为人体最大且构造最复杂，损伤机会亦较多的关节。膝关节的稳定性主要依靠韧带和肌肉，内外侧副韧带以及十字韧带都对人体正常活动非常重要。位于膝关节内的十字韧带，又称交叉韧带，包括前、后十字韧带，连接股骨于胫骨。膝关节无论伸直或屈曲，前后十字韧带均呈紧张状态，在运动过程中，若肌肉保护不够会引起十字韧带的受伤。髌骨肌腱，又称髌腱，是连接髌骨和胫骨之间的肌腱。髌骨肌腱的过度使用或过度负荷都有可能引发髌骨肌腱炎，利用护具提供压力支撑是治疗的有效方法。髂胫束下端附着于胫骨外侧髁、腓骨头和膝关节囊。鹅足肌腱是缝匠肌、股薄肌、半腱肌三块肌肉之腱性部分在胫骨近段内侧的附着点，外形类似鹅足，故称鹅足。在屈膝过程中，主要的屈肌是大腿后肌群股二头肌，另外屈肌还有大腿肌群的股薄肌，缝匠肌和小腿肌群的腘肌和腓肠肌。主要的伸肌是大腿前肌群的股四头肌。当运动员在深蹲过程中，参与的主要腿部肌肉包括股四头肌和大腿后肌群，另外还有大腿内收肌，和小腿肌群的比目鱼肌和腓肠肌。在进行运动健身的过程中，当运动员进行下蹲屈膝时，只有在大腿肌肉，尤其是股四头肌产生足够承受肌力时，才能维持下蹲姿势，而不会跌倒；再往下蹲使屈膝角度变得更小，力臂会相对地增加，但杠臂并没有改变，因此肌力必须增加；最大幅度屈膝需要比重心大4-5倍的肌力方可维持。保护的方法是不要屈膝太低太深，特别是额外载荷和高速中刹停。参考现有的弓步动作要领，如郝妍和张君楠在世界高尔夫(2013/08，P.91)中报道的成弓步姿势时，在前面的腿要保证大腿与小腿之间成直角，且膝盖不能超过脚尖。同时，宋清华在体育教学(2013/05，P.62)中报道，在做弓步压腿练习的过程中，应始终保持大小腿的夹角大于等于90度，这样膝关节就不会出现明显的伸展或前后杵动，最大限度的减少了关节头在关节窝间的滚动或滑动摩擦，可使大腿内侧韧带充分拉伸和受力，并避免膝关节关节面软骨在受力状态下造成的磨损。刘世同在中华武术(2000/09，P.41)中报道，膝关节屈曲小于90°时，仅股四头肌的股直肌起主要伸膝作用，其肌力较弱；超过90°以后，其他三肌逐渐参与伸膝功能。在专利检索中发现，目前国内外已专利技术的腿部和膝关节护具专利亦旨在减少运动员在运动过程中肌肉的摆动，增加膝关节稳定性，减少疲劳的腿部护具或膝部护具，且多集中为利用实施不同编织组合等以提供束缚压力功能的小腿或膝部护具，其中中国专利(No.201180062979.X)，及(No.201180003748.1)就是利用不同织物结构弹性分别提高小腿腓肠肌和膝关节的压力，专利技术了两款不同类型的小腿护具和膝关节护具。前者在实现运动时对利用筒状针织物对小腿腓肠肌强支撑作用的同时可达到有效地抑制腓肠肌过度摆动和减少小腿疲劳感效果；后者运动时能够减轻膝盖腱施加的负荷，提高膝关节稳定性，减少疲劳。No.201180062979.X利用套袜式松紧带和环形软垫迫紧髌骨，使得髌骨在运动时，不会左右摇动移位，维护髌骨安全。在美国专利USP7749181B2中利用髌股关节的绑带加强紧固作用，专利技术了一种髌骨支撑护膝。在美国专利US8118765B2中利用柔软的材料构成一个筒状主体，该主体根据膝关节设计了一个曲线缝合系统，在不同的区域使用不同弹性的材料提供不同的拉伸性能。美国专利US7517331B2及US8579843B2等均为弹性织物膝关节运动护具，其中US7517331B2利用特殊形状的包围髌骨的弹性嵌入物，在运动过程中固定髌骨位置，同时减少对髌骨的压力；专利US8579843B则使用弹性织物覆盖了从大腿中部到小腿中部的护膝，通过椭圆形的嵌入物固定髌骨，进而在腿部弯曲过程中，提供膝关节保护。上述多件公开专利所述的降低运动过程中膝关节伤害的护具中，主要通过利用织物弹性、织物结构及膝关节特殊部位设计等实现髌骨固定和保护功能。人体腿部在运动时肌肉会产生不同程度的拉伸，单一的织物弹性保护不仅不能提供可靠的保护，而且大大降低了运动过程中的舒适度。另外，现有的护具，汗液容易囤积，造成舒适度下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种动态生物功能腿部护具。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种动态生物功能腿部护具，紧贴佩戴者的体表并覆盖于佩戴者的大腿、膝部和小腿，包括基于膝部的肌腱韧带及肌肉的结构位置和走向及人体运动过程中的生物力学特征设置的生物力学保护带，所述生物力学保护带包括：十字韧带保护带、髌骨肌腱保护带、大腿肌肉群保护带、小腿肌肉群保护带；其中，所述十字韧带保护带和髌骨肌腱保护带的弹性模量基于佩戴者膝部弯曲导致的面料拉伸比例而发生阶段性变化，所述阶段性变化包括随着膝角的减小而逐步过渡的初始拉伸低模量阶段、拉伸突变阶段和拉伸高模量阶段。在本专利技术所述的动态生物功能腿部护具中，所述十字韧带保护带，为沿所述护具的长度方向自护具的一端往另一端延伸形成的条状区域，该条状区域紧覆盖于佩戴者的腿部前方，覆盖小腿胫骨、髌骨肌腱、髌骨、膝关节、韧带和股四头肌；所述髌骨肌腱保护带，自所述十字韧带保护带的膝盖部位的两侧开始，分别在膝盖外侧沿外侧副韧带和髂胫束斜向上并在膝盖内侧沿内侧副韧带和鹅足肌腱斜向上延伸并止于大腿侧部，呈大致U字形状实现加固；所述大腿肌肉群保护带：包括交叉加固部和/或圈状加固部，所述交叉加固部为自所述髌骨肌腱保护带的两个延伸末端开始，分别沿大腿后部靠近对侧方向斜向上延伸并汇合形成的“人”字形结构，覆盖大腿后部肌肉群；所述圈状加固部呈环形环绕紧固于大腿上，且圈状加固部位于大腿前部的下边缘与所述十字韧带保护带衔接或部分重叠，圈状加固部位于大腿后部的下边缘与所述交叉加固部衔接或部分重叠，所述圈状加固部覆盖前方的股四头肌以及后方的大腿肌肉群；所述小腿肌肉群保护带：与所述十字韧带保护带的两侧以及所述髌骨肌腱保护带的下边缘连接并包绕小腿后部或有X型交叉状加固部分，覆盖小腿肌肉群。在本专利技术所述的动态生物功能腿部护具中，所述阶段性变化包括：膝部弯曲导致面料拉伸比例为0-T1时，保护带处于初始拉伸低模量阶段，弹性模量在第一弹性模量以内，所述第一弹性模量小于E1；膝部弯曲导致面料拉伸比例为T1-T2，保护带进入拉伸突变阶段，在拉伸突变所对应的时间内，弹性模量从第一弹性模量开始，随着拉伸比例的变化非线性增加到第二弹性模量，第二弹性模量大于E2；膝部弯曲导致面料拉伸比例为T2以上，保护带进入拉伸高模量阶段，弹性模量大于第二弹性模量；其中，T1<T2，T1为20％±2，T2为25％±2，E1≥0.5MPa,E2≥5×E1。在本专利技术所述的动态生物功能腿部护具中，所述护具还包括具有动态排汗功能的热舒适区，所述热舒适区呈筒状、展开呈扇形，且自小腿腓肠肌下方位置延伸至大腿肌肉群位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态生物功能腿部护具，紧贴佩戴者的体表并覆盖于佩戴者的大腿、膝部和小腿，其特征在于，包括基于膝部的肌腱韧带及肌肉的结构位置和走向及人体运动过程中的生物力学特征设置的生物力学保护带(A)，所述生物力学保护带(A)包括：十字韧带保护带(A‑1)、髌骨肌腱保护带(A‑2)、大腿肌肉群保护带(A‑3)、小腿肌肉群保护带(A‑4)；其中，所述十字韧带保护带(A‑1)和髌骨肌腱保护带(A‑2)的弹性模量基于佩戴者膝部弯曲导致的面料拉伸比例而发生阶段性变化，所述阶段性变化包括随着膝角的减小而逐步过渡的初始拉伸低模量阶段、拉伸突变阶段和拉伸高模量阶段。

【技术特征摘要】
1.一种动态生物功能腿部护具，紧贴佩戴者的体表并覆盖于佩戴者的大腿、膝部和小腿，其特征在于，包括基于膝部的肌腱韧带及肌肉的结构位置和走向及人体运动过程中的生物力学特征设置的生物力学保护带(A)，所述生物力学保护带(A)包括：十字韧带保护带(A-1)、髌骨肌腱保护带(A-2)、大腿肌肉群保护带(A-3)、小腿肌肉群保护带(A-4)；其中，所述十字韧带保护带(A-1)和髌骨肌腱保护带(A-2)的弹性模量基于佩戴者膝部弯曲导致的面料拉伸比例而发生阶段性变化，所述阶段性变化包括随着膝角的减小而逐步过渡的初始拉伸低模量阶段、拉伸突变阶段和拉伸高模量阶段。2.根据权利要求1所述的动态生物功能腿部护具，其特征在于，所述十字韧带保护带(A-1)，为沿所述护具的长度方向自护具的一端往另一端延伸形成的条状区域，该条状区域紧覆盖于佩戴者的腿部前方，覆盖小腿胫骨、髌骨肌腱、髌骨、膝关节、韧带和股四头肌；所述髌骨肌腱保护带(A-2)，自所述十字韧带保护带(A-1)的膝盖部位的两侧开始，分别在膝盖外侧沿外侧副韧带和髂胫束斜向上并在膝盖内侧沿内侧副韧带和鹅足肌腱斜向上延伸并止于大腿侧部，呈大致U字形状实现加固；所述大腿肌肉群保护带(A-3)：包括交叉加固部和/或圈状加固部，所述交叉加固部为自所述髌骨肌腱保护带(A-2)的两个延伸末端开始，分别沿大腿后部靠近对侧方向斜向上延伸并汇合形成的“人”字形结构，覆盖大腿后部肌肉群；所述圈状加固部呈环形环绕紧固于大腿上，且圈状加固部位于大腿前部的下边缘与所述十字韧带保护带(A-1)衔接或部分重叠，圈状加固部位于大腿后部的下边缘与所述交叉加固部衔接或部分重叠，所述圈状加固部覆盖前方的股四头肌以及后方的大腿肌肉群；所述小腿肌肉群保护带(A-4)：与所述十字韧带保护带(A-1)的两侧以及所述髌骨肌腱保护带(A-2)的下边缘连接并包绕小腿后部或有X型交叉状加固部分，覆盖小腿肌肉群。3.根据权利要求1所述的动态生物功能腿部护具，其特征在于，所述阶段性变化包括：膝部弯曲导致面料拉伸比例为0-T1时，保护带处于初始拉伸低模量阶段，弹性模量在第一弹性模量以内，所述第一弹性模量小于E1；膝部弯曲导致面料拉伸比例为T1-T2，保护带进入拉伸突变阶段，在拉伸突变所对应的时间内，弹性模量从第一弹性模量开始，随着拉伸比例的变化非线性增加到第二弹性模量，第二弹性模量大于E2；膝部弯曲导致面料拉伸比例为T2以上，保护带进入拉伸高模量阶段，弹性模量大于第二弹性模量；其中，T1<T2，T1为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翼，林颖蕾，孙舒，韩笑，周金云，曹旭勇，郭月萍，焦姣，吕如，叶青，
申请(专利权)人：香港纺织及成衣研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81