【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域涉及具有可变铰链刚度的假肢或矫形器。具体实施方式涉及与用于对人或动物主体的肢体进行功能辅助、增强和/或替代、或用于增强人或动物主体的身体或身体的一部分的假肢或矫形器相关的事项。
技术介绍
1、在现有的假肢或矫形器中，再现人和动物中自然发生的关节运动仍然是一项复杂的技术挑战。实际上，人体例如在行走时使用周期序列的肢体运动来向前移动身体并保持姿势的稳定性。这是通过被称为双摆的过程实现的。虽然行走是迄今为止生活中最基本和最常见的事情，但它涉及非常复杂的机制，包括能量储存、传递和返回，这些机制依赖于高度复杂的解剖学上的骨骼、肌肉和肌腱结构。主要的机械挑战在于在由肢体运动引起的周期序列的不同阶段之间准确转换，以便假肢或矫形器的用户在使用过程中具有更舒适的体验。然而，每个人都有具有不同转换时间的周期序列，这些转换时间影响关节运动过程中施加的力。对于同一个人，在由肢体运动引起的周期序列的不同阶段期间，需要对力做出不同的响应，以更接近自然运动。
2、在现有技术方案中，为了解决上述问题，通过铰链关节系统中复杂的机械特征完成周期序列转换，由此显著增加了假肢或矫形器的生产成本，并使对个体用户的适用性更加复杂。因此，需要一种包括铰链关节系统的假肢或矫形器，允许更容易机械适应于个体用户，并且能够使在肢体运动引起的周期序列的不同阶段期间的响应发生变化。
技术实现思路
1、本专利技术实施方式的目的在于提供一种假肢或矫形器，其包括铰链关节系统，该铰链关节系统允许简单的用户可定制性，同时
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种假肢或矫形器，其包括铰链关节系统，用于在功能上辅助、增强和/或替换人或动物主体的铰链关节系统。该铰链关节系统包括：第一构件；可枢转地附接到第一构件的第二构件；连接到所述第一构件的连杆元件或致动器；柔性构件，柔性构件在第一端部连接到第二构件并且在第二端部连接到连杆元件或致动器；至少一个接触加强元件，至少一个接触加强元件配置成与柔性构件接触或进入与柔性构件接触，并且配置成沿柔性构件的长度提供杠杆作用。至少一个接触加强元件允许第一构件和第二构件之间的铰链刚度发生变化。
3、铰链刚度是指对引起第一构件相对于第二构件枢转的围绕第一构件和第二构件之间的枢转轴线的扭矩的阻力。
4、根据实施方式，至少一个接触加强元件可以是附着在假肢或矫形器的结构上的单独的机械部件，或者可以整合(即制成一体)成假肢或矫形器的结构的一部分。
5、通过提供至少一个接触加强元件，根据柔性构件的工作方向，由于至少一个接触加强元件与柔性构件接触而产生的强制拐点，设置杠杆作用允许增加铰链刚度。通过调节柔性构件相对于至少一个接触加强元件的外表面的距离，可以调谐被替换或辅助的肢体运动过程中杠杆作用影响铰链运动的时间。通过调节至少一个接触加强元件相对于柔性构件的长度的位置，可以调谐铰链刚度的增加。
6、在假肢或矫形器中，第一构件和第二构件可对应于铰接的肢体的部位，铰链关节系统可对应于相应关节，例如踝关节。例如，在足部假肢或矫形器的情况下，在背屈和跖屈时，负载将在第一构件和柔性构件之间传递。负载在第一构件和柔性构件之间传递，意味着施加到第一构件的力直接转换为作用在柔性构件上的正负的负载，并储存为能量，反之，柔性构件中储存的能量作为负载直接施加到第一构件，转换为力。由于第二构件与柔性构件固定，施加到第二构件的力也可能以第一构件和柔性构件之间的负载传递而结束。
7、然后，由于柔性构件安装在假肢或矫形器的机械结构中以对围绕第一轴线的旋转起作用，以及由于连杆元件或致动器安装在第一构件和柔性构件之间，在第一构件和第二构件之间会产生扭矩。除其他因素之外，该扭矩可能取决于连杆元件或致动器的传动变化、施加到第一构件的外力、施加到第二构件的外力、柔性构件的机械特性和/或连杆元件或致动器施加到柔性构件的其他力。
8、由于柔性构件一方面固定在第二构件上，另一方面固定在连杆元件或致动器上，而且由于第二构件可枢转地联接到第一构件，因此围绕第一轴线在第一构件和第二构件之间产生扭矩，从而实现了第二构件相对于第一构件围绕第一轴线的旋转。
9、当向第二构件施加力时，实现柔性构件相对于第一构件的旋转。该旋转可能由柔性构件的恢复力引起，该恢复力然后作用于第二构件相对于第一构件围绕第一轴线的旋转。此外，由于柔性构件，佩戴假肢或矫形器的主体施加的负载可以被储存和释放，从而提高假肢或矫形器的能效。
10、连杆元件可以具有固定长度。致动器可包括额外的有源或无源元件，以便为第一构件相对于第二构件的运动提供能量。有源元件的示例包括线性或旋转机动致动器。无源元件的示例包括弹性元件，储存因施加负载而产生的能量。
11、根据实施方式，至少一个接触加强元件可以设置在柔性构件的屈曲和/或伸展的一侧。另外，可以向同一侧在沿着柔性构件的长度的不同位置处并且以相对于柔性构件的相同或不同距离提供一个以上的接触加强元件。
12、需要说明的是，接触加强元件与柔性构件之间的接触可以是接触点、接触线或接触表面。
13、优选地，至少一个接触加强元件中的至少一个配置成在第一构件相对于第二构件的屈曲或伸展中进入与柔性构件接触。
14、屈曲和伸展是在矢状面内发生的运动，涉及身体或肢体的前后运动。在四肢中，屈曲会减小骨骼之间的角度(关节弯曲)，而伸展会增加角度并使关节伸直。
15、通过作用于在矢状面内发生的运动，利用至少一个接触加强元件来处理肢体的最重要的运动。本领域技术人员将理解，同样的原理可以应用于四肢的扭转运动。
16、根据优选实施方式，至少一个接触加强元件中的至少一个包括由第一材料制成的芯部和由第二材料制成的围绕芯部的包层，其中，第二材料具有比第一材料更大的弹性。
17、以这种方式，由于第二材料的较高的弹性，使得至少一个接触加强元件中的接触加强元件进入与柔性构件接触时所引起的铰链刚度的变化会变得平滑。在实施方式中，芯部可以由金属制成，优选由钢制成，包层可以由硅酮或橡胶制成。
18、优选地，芯部具有圆柱形形状，以在柔性构件的宽度上提供接触线。包层可设计成具有期望的轮廓，以便当柔性构件和至少一个接触加强元件中的一个进一步进入彼此接触时，进一步调谐铰链刚度的变化率。
19、在其他实施方式中，芯部可以具有椭圆形、三角形或矩形的轮廓。
20、本领域技术人员将理解，包层可包括具有与第一材料和第二材料不同的弹性的第三材料，以进一步调谐接触期间铰链刚度的变化率。
21、根据示例性实施方式，至少一个接触加强元件中的至少一个联接到第二构件。额外或者可替代地，至少一个接触加强元件中的至少一个联接到第一构件。
22、以这种方式，可以以动态方式或静态方式实现至少一个接触加强元件中的一个接触加强元件与柔性构件之间的接触。由于柔性构件连接至第二构件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种假肢或矫形器，包括铰链关节系统，用于功能上辅助、增强和/或替换人或动物主体的铰链关节系统，所述铰链关节系统包括：
2.根据权利要求1所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个配置成在所述第一构件(10)相对于所述第二构件(20)的屈曲或伸展中与所述柔性构件(40)接触或进入与所述柔性构件(40)接触。
3.根据权利要求1或2所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个包括由第一材料制成的芯部(51)和由第二材料制成的围绕所述芯部的包层(52)，其中，所述第二材料具有比所述第一材料更大的弹性。
4.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个联接到所述第二构件(20)；和/或，其中所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个联接到所述第一构件(10)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)包括叶片弹簧，并且所述至少一个接触加强元件中的至少一个配置成提供在所述柔性构件(40)的宽度上延伸的
6.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个以可拆卸的方式安装。
7.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个可移动至多个接触位置，以沿所述柔性构件(40)的长度提供相应的多个杠杆作用。
8.根据权利要求7所述的假肢或矫形器，其中，可移动的所述至少一个接触加强元件(50)配置成通过机动定位致动器从所述多个接触位置的第一接触位置移动到所述多个接触位置的第二接触位置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)在前部部分(40a)连接到所述第二构件(20)并且在后部部分(40c)连接到所述连杆元件或致动器(30)。
10.根据权利要求9所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)包括所述前部部分(40a)、中间部分(40b)和所述后部部分(40c)；并且
11.根据权利要求9或10所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)的所述前部部分(40a)和所述后部部分(40c)各自设有至少一个孔，所述至少一个孔配置成与联接装置配合。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)一体制成。
13.根据权利要求12所述的假肢或矫形器，其中，沿着所述柔性构件(40)的长度方向观察，所述柔性构件(40)具有恒定厚度。
14.根据权利要求12或13所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)为平坦的。
15.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)包括板状元件或由板状元件构成。
16.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述第二构件(20)由刚性材料制成。
17.根据权利要求16所述的假肢或矫形器，其中，所述第二构件(20)由底部面板(21)和/或顶部面板和两个侧翼(22)限定，所述底部面板(21)和/或顶部面板与所述两个侧翼(22)互相连接；
18.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件还包括配置成接触所述至少一个接触加强元件的缓冲构件，所述缓冲构件优选由弹性材料制成。
19.一种用于使假肢或矫形器适应用户的方法，包括：
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：在安装所述柔性构件之前，基于所获取的总体重和/或身高调谐所述柔性构件。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述调谐包括：基于所获取的总体重和/或身高，从所述柔性构件的中间部分去除一定量的材料和/或向所述柔性构件的中间部分添加一定量的材料。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，还包括：
23.根据前述权利要求所述的方法，其中，安装所述至少一个接触加强元件包括以下中的至少一种：调整所述至少一个接触加强元件的形状、调整所述至少一个接触加强元件的组成材料、调整所述至少一个接触加强元件的横向定位、调整所述至少一个接触加强元件的数量、调整所述至少一个接触加强元件与所述柔性构件在休息位置中的相对距离。
24.根据权利要求22或23所述的方法，还包括为所述柔性构件提供缓冲构件，所述缓冲构件配置成用于接触所述至少一个接触加强元件，其中，可选地，所述缓冲构件根据所获取的总体重和/或身高来选择或设计。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种假肢或矫形器，包括铰链关节系统，用于功能上辅助、增强和/或替换人或动物主体的铰链关节系统，所述铰链关节系统包括：
2.根据权利要求1所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个配置成在所述第一构件(10)相对于所述第二构件(20)的屈曲或伸展中与所述柔性构件(40)接触或进入与所述柔性构件(40)接触。
3.根据权利要求1或2所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个包括由第一材料制成的芯部(51)和由第二材料制成的围绕所述芯部的包层(52)，其中，所述第二材料具有比所述第一材料更大的弹性。
4.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个联接到所述第二构件(20)；和/或，其中所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个联接到所述第一构件(10)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)包括叶片弹簧，并且所述至少一个接触加强元件中的至少一个配置成提供在所述柔性构件(40)的宽度上延伸的杠杆轴线。
6.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个以可拆卸的方式安装。
7.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述至少一个接触加强元件(50)中的至少一个可移动至多个接触位置，以沿所述柔性构件(40)的长度提供相应的多个杠杆作用。
8.根据权利要求7所述的假肢或矫形器，其中，可移动的所述至少一个接触加强元件(50)配置成通过机动定位致动器从所述多个接触位置的第一接触位置移动到所述多个接触位置的第二接触位置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)在前部部分(40a)连接到所述第二构件(20)并且在后部部分(40c)连接到所述连杆元件或致动器(30)。
10.根据权利要求9所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)包括所述前部部分(40a)、中间部分(40b)和所述后部部分(40c)；并且
11.根据权利要求9或10所述的假肢或矫形器，其中，所述柔性构件(40)的所述前部部分(40a)和所述后...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·菲利普·谢丽尔，费力皮·戈麦斯，朱利安·德穆特，吉尔·劳沃斯，
申请(专利权)人：阿克勒斯仿生学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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