CN106535833B - 膝关节矫形器 - Google Patents

Abstract

一种膝关节矫形器，包括用于佩戴在下肢的大腿上的大腿骨架(20)和用于佩戴在小腿上的小腿骨架(10)，大腿骨架(20)连接到小腿骨架(10)，且能绕通过两者的连接位置的第一轴线相对于小腿骨架(10)发生在第一位置和第二位置之间的转动；大腿骨架(20)在第一位置时，膝关节矫形器适应于处于站立正位的下肢；大腿骨架(20)还能发生相对于小腿骨架(10)的第二相对转动，第一轴线与第二相对转动的转动平面的夹角在0到15°的范围内。大腿骨架(20)和小腿骨架(10)之间的连接结构包括调节机构(31)和连接铰链(41)，大腿骨架(20)通过调节机构(31)发生上述转动，通过连接铰链(41)发生上述的第二相对转动。上述膝关节矫形器通过设计连接铰链(41)和调节机构(31)，适应了人体下肢在运动中的大腿相对小腿的内、外旋，更符合人体工学及运动学。

Description

膝关节矫形器

技术领域

本发明涉及一种矫形器，尤其涉及一种膝关节矫形器。

背景技术

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***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***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***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。从人体运动学角度分析，人体下肢在屈曲到伸直时，膝关节内部存在多种运动。例如：小腿前后摆动时，其被动弯曲状态下屈曲角范围是0-140度；同时大腿能绕小腿长轴轴线旋转一定角度，称为膝关节内、外旋运动(internal rotation and external rotation)，通常主动旋转状态下，该角度约为30度。

由于膝关节在外力冲击或退化病变等原因引起内部结构受损，例如韧带损伤，软骨退化及半月板磨损，最终导致病患膝关节疼痛及运动障碍。为解决上述问题，针对不同病变或损伤的膝关节辅具由此产生。例如针对交叉韧带损伤的PCL、ACL辅具，及针对膝骨性关节炎的免载辅具(矫形器)等。目前绝大多数的膝关节辅具(矫形器)均具有旋转平面平行的两个侧向铰链连接大腿骨架和小腿骨架，并未考虑到适应大腿与小腿在屈曲到伸直时的内收外展运动，由此此类辅具只能沿侧向铰链的旋转平面发生旋转运动。当患者佩戴此类辅具时，其大腿与小腿的内收外展运动将受到辅具的限制，从而改变了膝关节内部的力学平衡。法国奥德拉(Odra)膝关节辅具设计了能够主动内旋的辅具(参见其网站http://odra.ca/en/)，如图2所示。但是其内旋角度固定，并不一定同所有人的内旋角度相同，并且其侧向铰链同膝关节间的空隙太大，贴合程度低，外观差，极大地影响了用户在使用辅具时的接受度。

另外，目前在大部分需要对小腿正向施加压力以被固定在小腿上的辅具中，多采用柔性绑带或弧形刚性结构的小腿托压迫小腿。但由于小腿胫骨处将承受较大的压力，且正前向位置处的软组织层较薄，其对压力的感受更是敏感，因而现有的这类辅具的舒适性是很差的。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种膝关节矫形器，其能顺应的膝关节部分的运动，且提高小腿部分的佩戴舒适性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种膝关节矫形器，通过布置具有两个转动自由度的连接结构实现其顺应的膝关节部分的运动，并通过设计组合型的小腿托结构，提高小腿部分的佩戴舒适性。

为实现上述目的，本发明提供了一种膝关节矫形器，包括用于佩戴在下肢的大腿上的大腿骨架和用于佩戴在所述下肢的小腿上的小腿骨架，所述大腿骨架连接到所述小腿骨架，且能绕通过两者的连接位置的第一轴线相对于所述小腿骨架发生在第一位置和第二位置之间的转动；所述大腿骨架在所述第一位置时，所述膝关节矫形器适应于处于站立正位的所述下肢；其特征在于，所述大腿骨架还能发生相对于所述小腿骨架的第二相对转动，所述第一轴线与所述第二相对转动的转动平面的夹角在0到15°的范围内。

进一步地，所述膝关节矫形器还包括设置在所述大腿骨架和所述小腿骨架之间的连接结构，所述连接结构包括相连的调节机构和连接铰链，所述大腿骨架通过所述调节机构发生所述转动，所述大腿骨架通过所述连接铰链发生所述第二相对转动；所述连接位置在所述调节机构处。

进一步地，所述调节机构包括可以相对于彼此转动的槽盘和滑块，所述槽盘和所述滑块中的一个通过所述连接铰链与大腿骨架相连，另一个固定连接到所述小腿骨架。

进一步地，所述大腿骨架包括两个用于贴合所述大腿的彼此并立的大腿支条，所述膝关节矫形器包括两个所述连接结构，两个所述连接结构的所述连接铰链与两个所述大腿支条分别地相连；所述连接铰链包括可以相对于彼此转动的第一铰链部分和第二铰链部分，所述第一铰链部分与所述大腿骨架固定连接，所述第二铰链部分与所述调节机构相连；当所述大腿骨架在所述第一位置时，两个所述连接铰链的所述第一铰链部分相对于所述第二铰链部分转动的转动轴与所述第一轴线的夹角为90°±30°，更优选地，两个所述连接铰链的所述第一铰链部分相对于所述第二铰链部分转动的转动轴与所述第一轴线的夹角为90°±20°。

进一步地，所述两个大腿支条为用于贴合所述大腿的内侧的第一大腿支条和用于贴合所述大腿的外侧的第二大腿支条；两个所述连接结构用于分别贴合膝关节的两侧。

进一步地，所述第二铰链部分固定连接到所述调节机构；对于一个所述大腿支条和与其相连的连接铰链和调节机构，所述调节机构的所述槽盘和所述滑块的所述相对转动的转动平面为第一转动平面，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的相对转动的转动平面为第二转动平面；当所述大腿骨架在所述第一位置时，所述第一转动平面与所述第二转动平面的夹角为90°±25°，更优选地，所述第一转动平面与所述第二转动平面的夹角为90°±10°。

进一步地，所述第二铰链部分通过铆钉或螺钉固定连接到所述调节机构。

可选地，所述第二铰链部分可转动地连接到所述调节机构；对于一个所述大腿支条和与其相连的连接铰链和调节机构，所述调节机构的所述槽盘和所述滑块的所述相对转动的转动平面为第一转动平面，所述第二铰链部分与所述调节机构的相对转动的转动平面为第三转动平面；当所述大腿骨架在所述第一位置时，所述第二转动平面与所述第三转动平面的夹角为90°±40°，更优选地，所述第二转动平面与所述第三转动平面的夹角为90°±30°。

进一步地，所述第二铰链部分通过销轴连接到所述调节机构，所述第二铰链部分与所述调节机构的所述相对转动绕所述销轴进行。

进一步地，在所述大腿骨架从所述第一位置转向所述第二位置时，所述大腿骨架向外扩展；在所述大腿骨架从所述第二位置转向所述第一位置时，所述大腿骨架向内收缩；所述大腿骨架通过所述连接铰链发生所述收缩和所述扩展。

进一步地，所述调节机构的所述槽盘和所述滑块的所述相对转动的转动平面为第一转动平面，所述连接铰链包括可以相对于彼此转动的第一铰链部分和第二铰链部分，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的相对转动的转动平面为第二转动平面，所述第二铰链部分可转动地连接到所述调节机构，所述第二铰链部分与所述调节机构的相对转动的转动平面为第三转动平面；当所述大腿骨架在所述第一位置时，所述第二转动平面与所述第三转动平面的夹角为90°±40°，更优选地，所述第二转动平面与所述第三转动平面的夹角为90°±30°。

进一步地，所述第一转动平面与所述第一轴线之间的夹角为55°-75°。

进一步地，所述大腿骨架包括两个用于贴合所述大腿的彼此并立的大腿支条，所述膝关节矫形器包括两个所述连接结构，两个所述连接结构的所述连接铰链的所述第一铰链部分分别与一个所述大腿骨架固定连接；当所述大腿骨架在所述第一位置时，两个所述连接铰链的所述第一铰链部分相对于所述第二铰链部分转动的转动轴与所述第一轴线的夹角为90°±30°，更优选地，两个所述连接铰链的所述第一铰链部分相对于所述第二铰链部分转动的转动轴与所述第一轴线的夹角为90°±20°。

进一步地，所述两个大腿支条为用于贴合所述大腿的内侧的第一大腿支条和用于贴合所述大腿的外侧的第二大腿支条；两个所述连接结构用于分别贴合膝关节的两侧，两个所述调节机构的所述槽盘和所述滑块的所述相对转动的转动平面之间的夹角为30°-70°。

进一步地，对于一个所述大腿支条和与其相连的连接铰链和调节机构，当所述大腿骨架在所述第一位置时，所述第一转动平面与所述第二转动平面的夹角为90°±25°，更优选地，所述第一转动平面与所述第二转动平面的夹角为90°±10°。

进一步地，所述第二铰链部分通过销轴连接到所述调节机构，所述第二铰链部分与所述调节机构的所述相对转动绕所述销轴进行。

进一步地，所述第二铰链部分通过第二销轴连接到所述第一铰链部分，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的所述相对转动绕所述第二销轴进行，所述第二销轴垂直于所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的接触面。

可选地，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分具有一个接触面，所述销轴依次经过至少部分的所述第一铰链部分与至少部分的所述第二铰链部分。

可选地，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分具有多个接触面，所述销轴依次经过交替的至少部分的所述第一铰链部分与至少部分的所述第二铰链部分。

进一步地，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分中的一个具有沿垂直于所述第二转动平面的方向向外延伸的凸起，另一个具有与所述凸起匹配的导槽，通过所述导槽接纳所述凸起并允许所述凸起在其中转动实现所述第二铰链部分与所述调节机构的所述相对转动。

进一步地，所述大腿骨架还包括用于横向地贴合在所述大腿正面的大腿托，两个所述大腿支条远离所述小腿支条的端部与所述大腿托相连；所述大腿托为弯曲的柔性结构，其曲率半径在所述大腿骨架向内收缩时变小，在所述大腿骨架向外扩展时变大。

进一步地，所述大腿支条可绕其与所述大腿托的连接点转动。

进一步地，所述大腿托的内表面具有衬垫，所述衬垫的表面为网状的硅胶层。

进一步地，所述第一铰链部分与所述大腿支条之间设置有第二调节机构，用于调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

可选地，所述第二调节机构包括开设在所述第一铰链部分的第一组孔、开设在所述大腿支条端部处的多组用于与所述第一组孔配合的第二组孔和连接件；通过选择一组所述第二组孔与所述第一组孔对准并使用连接件将所述第一铰链部分与所述大腿支条固定，实现调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

可选地，所述第二调节机构包括设置在所述第一铰链部分的第一组齿、设置在所述大腿支条端部处的用于与所述第一组齿配合的第二组齿和连接件；通过调节所述第一组齿和所述第二组齿的咬合位置并使用连接件将所述第一铰链部分与所述大腿支条固定，实现调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

可选地，所述第二调节机构包括设置在所述第一铰链部分的凹槽、设置在所述大腿支条端部处的用于与所述凹槽配合的凸出部分和从两侧穿过所述第一铰链部分直到所述凹槽的两个紧定螺丝；通过调节所述两个紧定螺丝使其抵触在所述凹槽中的所述凸出部分的位置，实现调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

进一步地，所述小腿骨架包括用于横向贴合所述小腿的中部的小腿托，所述小腿托包括两端分别相连的曲率不同的第一部分和第二部分，所述第二部分为柔性结构，所述第一部分的柔度小于所述第二部分，其被布置在所述第二部分之外。

进一步地，所述第一部分和所述第二部分的两端通过子母钉连接。

进一步地，所述小腿骨架还包括用于贴合小腿上部的蝶形的小腿支条，所述小腿支条包括中间部分和从所述中间部分延伸的四个翼，所述小腿支条上部两翼向上弯曲地延伸，其两个端部分别连接所述两个调节机构，下部两翼横向延伸，其两个端部分别与第一小腿绑带的两端相连，所述第一小腿绑带用于在所述下肢的腘窝处横跨所述小腿的背面；所述小腿支条的中间部分与所述第一部分相连。

进一步地，所述第二部分的所述两端与第二小腿绑带的两端相连，所述第二小腿绑带用于横跨所述小腿肚。

进一步地，所述第二部分的内表面具有衬垫，所述衬垫的表面为网状的硅胶层。

在一个较佳的实施例中，本发明的膝关节矫形器包括大腿骨架和小腿骨架，其中，大腿骨架佩戴于大腿，小腿骨架佩戴于小腿。大腿骨架通过连接铰链和调节机构与小腿骨架相连，大腿骨架和小腿骨架的连接位置在调节机构处。调节机构包括能够发生相对彼此转动的部分，这两部分分别与大腿骨架和小腿骨架相连，由此实现大腿骨架与小腿骨架之间的相对转动，跟随大腿相对小腿的伸直屈曲运动。大腿骨架能相对于小腿骨架发生在第一位置和第二位置之间的转动，其中大腿骨架在第一位置时，膝关节矫形器适应于处于站立正位的下肢，即大腿骨架和小腿骨架处于伸直状态，两者间夹角～180°；大腿骨架在第二位置时，膝关节矫形器适应于处于最大屈曲的下肢，即大腿骨架和小腿骨架之间夹角～30°-40°。

分布在膝关节内外两侧的两个调节机构的转动平面(第一转动平面：调节机构的一部分相对于另一部分发生相对转动的平面，或垂直于其旋转轴的平面)不平行，平面向前形成夹角。佩戴本发明的膝关节矫形器时，两个调节机构与膝关节的相对位置关系为：在上-下的方向上，调节机构处在胫骨平台附近；在左-右的方向上，调节机构处在髌骨两侧的胫骨近端位置附近；在前-后的方向上，调节机构处在膝关节前后方向厚度上约前1/3处。通常两个调节机构的旋转平面呈30-70°夹角，在本发明的一个较佳的设计中，两个调节机构的旋转平面的夹角α(如图15所示)为50°。人体膝关节的横截面呈由于膝关节的横断面前后窄，中间宽，近似椭圆形状，因此呈该范围的夹角的两个调节机构更能与人体下肢的贴合程度，使其更加轻便隐形。

在一个较佳的实施例中，两个连接铰链向上分别连接两个大腿支条，向下分别连接两个调节机构。连接铰链由可发生相对转动的第一铰链部分和第二铰链部分构成，其中第一铰链部分与第二铰链部分的相对转动的转动平面为第二转动平面；连接铰链可以固定于调节机构，也可以可转动地连接于调节机构。通过第一铰链部分和第二铰链的相对转动，大腿骨架能发生相对于小腿骨架的第二相对转动，该转动的转动平面基本平行于通过大腿骨架和小腿骨架的连接位置的第一轴线(如图15中所示的轴线EF)，通常第一轴线与该转动平面的夹角在0到15°的范围内。

当连接铰链固定于调节机构，较佳地，当大腿骨架在所述第一位置时，两个连接铰链的第一铰链部分相对于第二铰链部分转动的转动轴与第一轴线的夹角为90°±30°，更优选地，两个连接铰链的第一铰链部分相对于第二铰链部分转动的转动轴与第一轴线的夹角为90°±20°；第一转动平面与第二转动平面的夹角为90°±25°，更优选地，第一转动平面与第二转动平面的夹角为90°±10°。当连接铰链可转动地连接于调节机构，第二铰链部分与调节机构的相对转动的转动平面为第三转动平面。较佳地，大腿骨架在第一位置时，两个连接铰链的第一铰链部分相对于第二铰链部分转动的转动轴与第一轴线的夹角为90°±30°，更优选地，两个连接铰链的第一铰链部分相对于第二铰链部分转动的转动轴与第一轴线的夹角为90°±20°；第二转动平面与所述第三转动平面的夹角为90°±40°，更优选地，第二转动平面与第三转动平面的夹角为90°±30°；第一转动平面与第二转动平面的夹角为90°±25°，更优选地，第一转动平面与第二转动平面的夹角为90°±10°。这里的角度范围是为了适应不同人体下肢的形状，例如O型腿、X型腿等。

该设计保证了大腿骨架具有足够的自由度和柔性特点，使得大腿骨架不仅能够与小腿骨架发生屈曲和伸直运动，同时其能够绕大腿骨架的轴的方向发生一定角度的旋转，即背景技术中提到的内、外旋运动。

此外，由于大腿的截面轮廓会随屈曲状态发生变化，具体体现为：大腿屈曲相对伸直时其截面轮廓宽度更大，尤其是在下蹲时，大腿软组织收到挤压，宽度明显变大，由此为进一步提高辅具与肢体的贴合程度就需要大腿骨架两侧宽度随屈曲角度变化而变化。由于两个调节机构的旋转平面向后张开，因此，当大腿骨架相对小腿骨架屈曲角增大时，大腿骨架两侧与调节机构的连接点的宽度也随之增大，因而带动大腿骨架两侧宽度变大，适应了下蹲时大腿轮廓宽度变大的现象。具体地为，在大腿骨架转向小腿骨架的同时(即当大腿骨架相对小腿骨架屈曲角增大时)，大腿骨架向外扩展(即其两侧宽度变大)；在大腿骨架转离小腿骨架的同时(即当大腿骨架相对小腿骨架屈曲角减小时)，大腿骨架向内收缩(即其两侧宽度变小)。由此，该设计适应于人体下肢膝关节的实际生物力学运动，即包含屈曲运动和沿大腿轴向的内收外展运动。若反之，在佩戴上只考虑屈曲运动的辅具后，下肢的内收外展运动将会被抑制。

在一个较佳的实施例中，为适应不同的佩戴者腿的粗细程度及站立态髋膝踝角不同，提高矫形器对不同佩戴者的适应性，大腿支条与连接铰链之间设置有第二调节机构，对两者的相对角度进行调整并在完成调节后固定。

在一个较佳的实施例中，小腿骨架包括小腿支条、小腿托和小腿绑带，小腿支条的两个端部分别连接两个调节机构，中部连接小腿托。

小腿托由刚性的第一部分和柔性的第二部分构成，类似弓弦的结构，其中第二部分(小腿托弦)的两端固定并张紧在第一部分(小腿托弓)上，小腿托弦与小腿托弓中部保有一定间隙。小腿托弦与小腿接触，因此虽然小腿托横跨于小腿，但在小腿上的主要承载位置有效地避开了胫骨。整个小腿托横跨于小腿上，小腿托弦与小腿接触，其中部压于胫骨位置，小腿托弓的刚性部分压于胫骨两侧的软组织位置。因此，对在佩戴矫形器时，矫形器与小腿之间的力分布能合理的分配：主要通过小腿托弓与小腿两侧的软组织承担，并且间接地通过小腿托弦均匀地施加在软组织上；其次，片状小腿托弦的中部压于小腿胫骨上，其承受较小的压力，柔性的小腿托弦能够将力均有地施加在小腿胫骨上，不会出现压力过大情况，从而大大提高了小腿的舒适性。此外，大腿托及小腿托弦的内表面均附有一层透气且防滑衬垫，以增强矫形器的承载能力和防止矫形器在佩戴时下滑，较佳地为具有网状硅胶滴胶涂层的复合衬垫。此外，还可以在小腿支条的上部中与胫骨接近的位置布置缓冲垫，以保证小腿支条即使在冲击状态下也不会对损伤小腿。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是人体膝关节的解剖结构示意图。

图2显示了奥德拉的膝关节辅具。

图3是一个较佳的实施例中，本发明的膝关节矫形器正视图。

图4是图3示出的膝关节矫形器的后视图。

图5是图3所示的膝关节矫形器的侧视图。

图6示出了图3所示的膝关节矫形器的连接铰链的一种结构。

图7示出了连接铰链的另一种结构。

图8示出了连接铰链的又一种结构。

图9示出了连接铰链与大腿支条的一种连接方式，可以对连接铰链与大腿支条间的夹角进行离散调节。

图10示出了连接铰链与大腿支条的另一种连接方式，可以对连接铰链与大腿支条间的夹角进行无级调节。

图11示出了图3所示的膝关节矫形器的大腿支条与大腿托的连接。

图12示出了图3所示的膝关节矫形器的小腿骨架。

图13是图12所示的小腿骨架的小腿托的***图。

图14示出了图12所示的小腿骨架的小腿托的横截面。

图15示出了图3所示的膝关节矫形器的调节机构的结构及其与小腿支条的连接。

具体实施方式

如图3-5所示，本发明的膝关节矫形器包括大腿骨架20和小腿骨架10，大腿骨架20佩戴于大腿，小腿骨架10佩戴于小腿。其中，大腿骨架20包括大腿托21、两个大腿支条22和23以及两个大腿绑带24和25；小腿骨架10包括小腿托11、小腿支条16(参见图12)以及两个小腿绑带14和15；大腿支条22通过连接铰链41和调节机构31连接到小腿支条16，大腿支条23通过连接铰链42和调节机构32连接到小腿支条16。其中，连接铰链41和调节机构31构成大腿骨架20和小腿骨架10之间的连接结构。

本发明的膝关节矫形器的工作状态包括第一状态和第二状态，随着佩戴了本发明的膝关节矫形器的使用者的下肢从屈曲状态到伸直状态，调节机构使膝关节矫形器从第二状态进入第一状态，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；而随着佩戴了本发明的膝关节矫形器的使用者的下肢从伸直状态到屈曲状态，调节机构使膝关节矫形器从第一状态进入第二状态，处于第二状态的膝关节矫形器的大腿骨架松束缚大腿，小腿骨架松束缚小腿，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。这是与中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)的膝关节矫形器的工作状态相同的，本发明引用包含中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中的这些描述内容。

本发明的膝关节矫形器中的调节机构与中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中的调节机构相同，皆由可相互转动及平动的槽盘和滑块构成，本发明引用包含中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中关于调节机构的描述内容。以调节机构31为例，其中的槽盘与小腿支条固定连接(与中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中的调节机构的槽盘和小腿夹板的固定连接相同，在此不赘述)，滑块310通过连接铰链41连接到大腿支条22。

在本发明中，调节机构31和32的旋转平面(即平面滑块与槽盘发生相对转动的平面，或者垂直于滑块与槽盘的旋转轴的平面，本实施例中为滑块与槽盘的接触平面)不平行，平面向前形成夹角。具体地如图15所示，调节机构31和32的旋转平面的夹角α较佳地呈30-70°夹角，更优选地，夹角α为50°。

图6示出了连接铰链的一种结构及其与调节机构的滑块的连接方式。如图6所示，连接铰链41包括第一铰链部分411和第二铰链部分412，第一铰链部分411用于同大腿支条22的端部相连，两者可以通过螺钉等方式实现固定连接；滑块310的端部具有通孔，其穿设在第二铰链部分412的销轴414上；第一铰链部分411和第二铰链部分414上设有配合销轴413的孔，第一铰链部分411上还设有与销415配合的孔；销轴413的一个端部具有凸出的外缘，其上套设弹簧，销轴413的另一个端部上具有与销415配合的孔，销轴413依次穿过第二铰链部分412和第一铰链部分411，销415依次穿过第一铰链部分411和销轴413，由此完成连接铰链41的组装。连接铰链41具有两个自由度：其相对于滑块310可发生绕轴线AB的转动，即其相对于滑块310的转动平面为经过两者的接触点并垂直于轴线AB的平面；其第一铰链部分411和第二铰链部分412可发生相对于彼此的绕轴线CD的转动，即第一铰链部分411相对于第二铰链部分412的转动平面为经过两者的接触点并垂直于轴线CD的平面。

图7示出了连接铰链的另一种结构，与前一种结构相比，本结构中的第一铰链部分4411和第二铰链部分4412也是通过沿轴线CD的销轴(未图示)连接，第二铰链部分4412也是通过沿轴线AB的销轴与调节机构相连，在此不赘述。与前一种结构不同的是，本结构中的第一铰链部分4411和第二铰链部分4412具有多于一个的平行于两者间相对转动的转动平面的接触面，如图7中示出了3个这样的接触面。即第一铰链部分4411和第二铰链部分4412具有彼此嵌入对方的部分，又具有彼此接合对方的部分。如，第一铰链部分4411具有凸出部44111，第二铰链部分4412具有凸出部44121；第一铰链部分4411具有用于接合凸出部44121的凹槽，第二铰链部分4412具有用于接合凸出部44111的凹槽。当将第一铰链部分4411和第二铰链部分4412的凸出部与对应的凹槽配合后完成两者的组装，由于通过轴线CD的销轴依次经过部分的第一铰链部分4411、部分的第二铰链部分4412、部分的第一铰链部分4411和部分的第二铰链部分4412。可以看到相对于前一个示例中的只有一个接触面的第一铰链部分411和第二铰链部分412的配合，在本示例中，承受垂直于其轴向的力的销轴的部分更长，其上为多点受力，这具有抗弯曲效果更好的优点，从而装配后的连接铰链扣合精密不易松脱。

图8示出了连接铰链的另一种结构及其与调节机构的滑块的连接方式。如图8所示，连接铰链141包括第一铰链部分1411和第二铰链部分1412，第一铰链部分1411用于同大腿支条22的端部相连，两者可以通过螺钉等方式实现固定连接(图中示出了用于连接两者的螺钉)；第二铰链部分1412用于同滑块1310的端部相连，两者可以通过螺钉等方式实现固定连接(图中示出了用于连接两者的螺钉)；第一铰链部分1411的端部与第二铰链部分1412通过球铰连接。第一铰链部分1411具有一个的球头杆的凸起1415，凸起1415包括球头部及杆部；第二铰链部分1412具有导槽1414，导槽1414的下方是与凸起1415的球头部配合的球腔，球腔在导槽1414的底面上开口；凸起1415的球头部嵌入到球腔内，杆部被限制在导槽1414内。第一铰链部分1411与第二铰链部分1412相对于彼此能发生两个方向的转动：绕凸起1415的杆部的轴线方向的旋转，即第一铰链部分1411相对于第二铰链部分1412的转动平面为经过两者的接触点并垂直于杆部的轴线的平面；在经过凸起1415的球头部的中心且平行于导槽1414的延伸方向的旋转平面内的旋转，即第一铰链部分1411相对于第二铰链部分1412的转动平面为经过两者的接触点并平行于导槽1414的延伸方向的平面。

除了上述的第一铰链部分同大腿支条的端部间的固定的连接方式，第一铰链部分同大腿支条间还可以设置第二调节机构，用于调节并设定第一铰链部分与大腿支条的相对位置，即第一铰链部分同大腿支条间为是能发生相对转动的连接，可以调节第一铰链部分同大腿支条的相对位置(夹角)，从而适应于不同的使用者的需求。图9示出了可对连接铰链与大腿支条间的夹角进行离散调节的结构，图10示出了可对连接铰链与大腿支条间的夹角进行无级调节的结构。

如图9所示，第一铰链部分2411与大腿支条222的端部通过子母螺丝2413连接，大腿支条222的端部与第一铰链部分2411具有相互匹配的棘齿。在调节两者间的相对位置时，先松开子母螺丝2413，调节两组棘齿的齿间错位至需要的角度，最后旋紧子母螺丝2413以固定第一铰链部分2411与大腿支条222。如图10所示，第一铰链部分3411与大腿支条322的端部通过子母螺丝3413连接，两者间可以发生相对于彼此的转动，大腿支条322的端部有一个凸出部分，第一铰链部分3411上具有比该凸处部分略宽的凹槽，该凸处部分***到该凹槽中，凹槽两侧各有一个紧定螺丝3414和3415，紧定螺丝3414和3415从两侧顶住并夹紧大腿支条322的凸出部分。在调节第一铰链部分3411与大腿支条322间的相对位置时，通过旋转紧定螺丝3414和3415，控制大腿支条322的凸出部分的移动以控制大腿支条322相对于第一铰链部分3411转动至需要的角度。

另外，第二调节机构还可以采用连接件与选择的连接孔配合的方式实现。例如，在第一铰链部分开设第一组孔、在大腿支条端部处开设的多组用于与第一组孔配合的第二组孔，通过选择一组第二组孔与第一组孔对准并使用连接件穿过彼此对准的孔来将第一铰链部分与所述大腿支条固定，就能实现调节并设定第一铰链部分与大腿支条的相对位置。

如图11所示，大腿骨架20包含大腿支条22和23、大腿托21及衬垫26。其中，两个大腿支条22和23呈弯曲的L形状，其上端连接大腿托21，较佳的连接方式为铰链连接，大腿支条和大腿托之间可以发生相对转动，转动的角度范围在30°以内，较佳地为10°以内。本实施例中，大腿支条和大腿托之间通过子母螺丝实现连接，如子母螺丝27穿过大腿支条22和大腿托21上的通孔，实现大腿支条22和大腿托21之间的连接。大腿托21为柔性材料制作而成，如较佳的一个实施例中为65度的硅胶材质。因此大腿托21的曲面轮廓可顺应屈曲与伸直过程中大腿的轮廓形状的变化。

大腿支条22、23与大腿托21的连接点靠近大腿托21的中部，同时两个连接点之间保持一定距离，较好的为0-50mm的距离，本实施例中，该间距为25mm。衬垫26是防滑衬垫，其可以增强大腿托21的承载能力并能防止佩戴的本发明的膝关节矫形器下滑，本实例中为具有网状硅胶滴胶涂层的复合衬垫。

如图12-13所示，小腿骨架10包括小腿支条16、小腿托11和衬垫17。其中，小腿支条16呈蝶形，其上部的两翼分别连接调节机构31、32的槽盘，其下部的两翼连接小腿绑带14；小腿支条16为刚性结构，小腿托11固定连接在小腿支条16上，小腿托11在小腿支条16的下方，两者的中部固定连接。小腿托11包括第一部分110和第二部分113，第一部分110刚性较大，其呈条状，其中部固定连接到小腿支条16；第二部分113为条状柔性片，在接近其两个端部的位置上分别设有一个凸起111和112，凸起111和112与第二部分113之间构成两个盲孔，用于分别容纳第一部分110的两个端部，如盲孔1121。如图14所示的小腿托11的横截面，小腿托11呈弓弦结构，其第一部分110和第二部分113在两端相连，中间部分分离，本实施例中，两者的中部的间隙为8mm。衬垫17是防滑衬垫，其可以增强小腿托11的承载能力并能防止佩戴的本发明的膝关节矫形器下滑，本实例中为具有网状硅胶滴胶涂层的复合衬垫。小腿托11用于横向贴合小腿正面的中部，小腿绑带14用于在腘窝处横跨小腿的背面，小腿绑带15用于横跨小腿肚。

大腿绑带24、25以及小腿绑带14、15的结构和材质与中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中的大腿绑带以及小腿绑带的结构和材质相同，本发明引用包含中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中关于大腿绑带以及小腿绑带的描述内容。大腿绑带24、25与大腿支条22、23的连接方式以及小腿绑带14、15与小腿支条16和小腿托11的连接方式与中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中的大腿绑带与大腿夹板的连接方式以及小腿绑带与大腿夹板的连接方式相同，本发明引用包含中国专利申请“具有免荷功能的膝关节矫形器”(申请号：201310347765.8)中的这部分描述内容。另外，大腿绑带24、25与大腿支条22、23的连接方式以及小腿绑带14、15与小腿支条16和小腿托11的连接方式还可以与中国专利申请“关节辅具的快速绑带”(申请号：201420149171.6)中的绑带和固定架之间的连接方式相同，本发明引用包含中国专利申请“关节辅具的快速绑带”(申请号：201420149171.6)中这部分描述内容。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (29)

1.一种膝关节矫形器，包括用于佩戴在下肢的大腿上的大腿骨架、用于佩戴在所述下肢的小腿上的小腿骨架以及连接所述大腿骨架和所述小腿骨架的连接结构，所述大腿骨架能绕通过两者的连接位置的第一轴线相对于所述小腿骨架发生在第一位置和第二位置之间的转动；所述大腿骨架在所述第一位置时，所述膝关节矫形器适应于处于站立正位的所述下肢；其特征在于，所述大腿骨架还能发生相对于所述小腿骨架的第二相对转动，所述第一轴线与所述第二相对转动的转动平面的夹角在0到15°的范围内，

所述连接结构包括调节机构和连接铰链，

所述连接铰链包括可以相对于彼此转动的第一铰链部分和第二铰链部分，所述第一铰链部分与所述大腿骨架固定连接，所述第二铰链部分可转动地连接到所述调节机构，使得所述大腿骨架与所述小腿骨架之间能够通过所述调节机构发生所述转动、通过所述第一铰链部分与所述第二铰链部分之间的相对转动发生所述第二相对转动，并通过所述第二铰链部分与所述调节机构之间的相对转动发生相对转动。

2.如权利要求1所述的膝关节矫形器，其中所述调节机构包括可以相对于彼此转动的槽盘和滑块，所述槽盘和所述滑块中的一个通过所述连接铰链与大腿骨架相连，另一个固定连接到所述小腿骨架。

3.如权利要求2所述的膝关节矫形器，其中所述大腿骨架包括两个用于贴合所述大腿的彼此并立的大腿支条，所述膝关节矫形器包括两个所述连接结构，两个所述连接结构的所述连接铰链与两个所述大腿支条分别地相连；当所述大腿骨架在所述第一位置时，两个所述连接铰链的所述第一铰链部分相对于所述第二铰链部分转动的转动轴与所述第一轴线的夹角为90°±30°。

4.如权利要求3所述的膝关节矫形器，其中所述两个大腿支条为用于贴合所述大腿的内侧的第一大腿支条和用于贴合所述大腿的外侧的第二大腿支条；两个所述连接结构用于分别贴合膝关节的两侧。

5.如权利要求3或4所述的膝关节矫形器，其中对于一个所述大腿支条和与其相连的连接铰链和调节机构，所述调节机构的所述槽盘和所述滑块的相对转动的转动平面为第一转动平面，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的相对转动的转动平面为第二转动平面，所述第二铰链部分与所述调节机构的相对转动的转动平面为第三转动平面；当所述大腿骨架在所述第一位置时，所述第二转动平面与所述第三转动平面的夹角为90°±40°。

6.如权利要求5所述的膝关节矫形器，其中所述第二铰链部分通过销轴连接到所述调节机构，所述第二铰链部分与所述调节机构的相对转动绕所述销轴进行。

7.如权利要求2所述的膝关节矫形器，其中在所述大腿骨架从所述第一位置转向所述第二位置时，所述大腿骨架向外扩展；在所述大腿骨架从所述第二位置转向所述第一位置时，所述大腿骨架向内收缩；所述大腿骨架通过所述连接铰链发生所述收缩和所述扩展。

8.如权利要求7所述的膝关节矫形器，其中所述调节机构的所述槽盘和所述滑块的相对转动的转动平面为第一转动平面，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的相对转动的转动平面为第二转动平面，所述第二铰链部分可转动地连接到所述调节机构，所述第二铰链部分与所述调节机构的相对转动的转动平面为第三转动平面；当所述大腿骨架在所述第一位置时，所述第二转动平面与所述第三转动平面的夹角为90°±40°。

9.如权利要求8所述的膝关节矫形器，其中所述第一转动平面与所述第一轴线之间的夹角为55°-75°。

10.如权利要求9所述的膝关节矫形器，其中所述大腿骨架包括两个用于贴合所述大腿的彼此并立的大腿支条，所述膝关节矫形器包括两个所述连接结构，两个所述连接结构的所述连接铰链的所述第一铰链部分分别与一个所述大腿骨架固定连接；当所述大腿骨架在所述第一位置时，两个所述连接铰链的所述第一铰链部分相对于所述第二铰链部分转动的转动轴与所述第一轴线的夹角为90°±30°。

11.如权利要求10所述的膝关节矫形器，其中所述两个大腿支条为用于贴合所述大腿的内侧的第一大腿支条和用于贴合所述大腿的外侧的第二大腿支条；两个所述连接结构用于分别贴合膝关节的两侧，两个所述调节机构的所述槽盘和所述滑块的相对转动的转动平面之间的夹角为30°-70°。

12.如权利要求11所述的膝关节矫形器，其中对于一个所述大腿支条和与其相连的连接铰链和调节机构，当所述大腿骨架在所述第一位置时，所述第一转动平面与所述第二转动平面的夹角为90°±25°。

13.如权利要求12所述的膝关节矫形器，其中所述第二铰链部分通过销轴连接到所述调节机构，所述第二铰链部分与所述调节机构的相对转动绕所述销轴进行。

14.如权利要求3、4、6、8-13中任何一个所述的膝关节矫形器，其中所述第二铰链部分通过第二销轴连接到所述第一铰链部分，所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的相对转动绕所述第二销轴进行，所述第二销轴垂直于所述第一铰链部分与所述第二铰链部分的接触面。

15.如权利要求14所述的膝关节矫形器，其中所述第一铰链部分与所述第二铰链部分具有一个接触面，所述销轴依次经过至少部分的所述第一铰链部分与至少部分的所述第二铰链部分。

16.如权利要求14所述的膝关节矫形器，其中所述第一铰链部分与所述第二铰链部分具有多个接触面，所述销轴依次经过交替的至少部分的所述第一铰链部分与至少部分的所述第二铰链部分。

17.如权利要求6、8-13中任何一个所述的膝关节矫形器，其中所述第一铰链部分与所述第二铰链部分中的一个具有沿垂直于所述第二转动平面的方向向外延伸的凸起，另一个具有与所述凸起匹配的导槽，通过所述导槽接纳所述凸起并允许所述凸起在其中转动实现所述第二铰链部分与所述调节机构的相对转动。

18.如权利要求3、4、8-13中任何一个所述的膝关节矫形器，其中所述大腿骨架还包括用于横向地贴合在所述大腿正面的大腿托，两个所述大腿支条远离所述小腿支条的端部与所述大腿托相连；所述大腿托为弯曲的柔性结构，其曲率半径在所述大腿骨架向内收缩时变小，在所述大腿骨架向外扩展时变大。

19.如权利要求18所述的膝关节矫形器，其中所述大腿支条可绕其与所述大腿托的连接点转动。

20.如权利要求18所述的膝关节矫形器，其中所述大腿托的内表面具有衬垫，所述衬垫的表面为网状的硅胶层。

21.如权利要求3、4、8-13中任何一个所述的膝关节矫形器，其中所述第一铰链部分与所述大腿支条之间设置有第二调节机构，用于调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

22.如权利要求21所述的膝关节矫形器，其中所述第二调节机构包括开设在所述第一铰链部分的第一组孔、开设在所述大腿支条端部处的多组用于与所述第一组孔配合的第二组孔和连接件；通过选择一组所述第二组孔与所述第一组孔对准并使用连接件将所述第一铰链部分与所述大腿支条固定，实现调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

23.如权利要求21所述的膝关节矫形器，其中所述第二调节机构包括设置在所述第一铰链部分的第一组齿、设置在所述大腿支条端部处的用于与所述第一组齿配合的第二组齿和连接件；通过调节所述第一组齿和所述第二组齿的咬合位置并使用连接件将所述第一铰链部分与所述大腿支条固定，实现调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

24.如权利要求21所述的膝关节矫形器，其中所述第二调节机构包括设置在所述第一铰链部分的凹槽、设置在所述大腿支条端部处的用于与所述凹槽配合的凸出部分和从两侧穿过所述第一铰链部分直到所述凹槽的两个紧定螺丝；通过调节所述两个紧定螺丝使其抵触在所述凹槽中的所述凸出部分的位置，实现调节并设定所述第一铰链部分与所述大腿支条的相对位置。

25.如权利要求3、4、8-11中任何一个所述的膝关节矫形器，其中所述小腿骨架包括用于横向贴合所述小腿的中部的小腿托，所述小腿托包括两端分别相连的曲率不同的第一部分和第二部分，所述第二部分为柔性结构，所述第一部分的柔度小于所述第二部分，其被布置在所述第二部分之外。

26.如权利要求25所述的膝关节矫形器，其中所述第一部分和所述第二部分的两端通过子母钉连接。

27.如权利要求25所述的膝关节矫形器，其中所述小腿骨架还包括用于贴合小腿上部的蝶形的小腿支条，所述小腿支条包括中间部分和从所述中间部分延伸的四个翼，所述小腿支条上部两翼向上弯曲地延伸，其两个端部分别连接所述两个调节机构，下部两翼横向延伸，其两个端部分别与第一小腿绑带的两端相连，所述第一小腿绑带用于在所述下肢的腘窝处横跨所述小腿的背面；所述小腿支条的中间部分与所述第一部分相连。

28.如权利要求27所述的膝关节矫形器，其中所述第二部分的所述两端与第二小腿绑带的两端相连，所述第二小腿绑带用于横跨所述小腿肚。

29.如权利要求27所述的膝关节矫形器，其中所述第二部分的内表面具有衬垫，所述衬垫的表面为网状的硅胶层。