CN112399838A - 具有脚件、小腿件和大腿件的矫形技术装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矫形技术装置，其具有脚件(10)、小腿件(20)和大腿件(30)，脚件(10)通过踝关节(15)能绕着第一摆动轴(12)摆动地与小腿件(20)连接，小腿件(20)通过膝关节(25)能绕着第二摆动轴(23)摆动地与大腿件(30)连接，脚件(10)通过力传递装置(40)与大腿件(30)连接，其中，力传递装置(40)在第一膝屈曲角度范围内膝屈曲时引起脚件(10)的背屈并且在超过膝屈曲极限角(α_Lim)之后在继续膝屈曲时引起脚件(10)的跖屈。

Description

具有脚件、小腿件和大腿件的矫形技术装置

技术领域

本发明涉及一种矫形技术装置，其具有脚件、小腿件和大腿件，其中，脚件通过踝关节能绕着第一摆动轴摆动地与小腿件连接，并且小腿件通过膝关节能绕着第二摆动轴摆动地与大腿件连接。此外，脚件通过力传递装置与大腿件连接。所述矫形技术装置特别是构造为假体或矫形器。在作为假体的构型中，大腿件优选地构造为用于接收残肢的大腿筒或假体膝关节上部分，所述假体膝关节上部分能够与所述大腿筒连接。在矫形技术装置作为矫形器的构型中，在大腿件上布置至少一个固定装置，大腿件、例如大腿夹板或大腿护套能够通过所述固定装置安置在患者的大腿上。

背景技术

矫形器的任务在于，引导或支持存在的肢体的运动或者支撑并且支持肢体。用于下肢的矫形器以不同的实施方式已知。所谓的KAFO(knee ankle foot orthosis，膝踝足矫形器)不仅支撑脚而且支撑踝关节和膝关节。脚通常安置在脚踏板上，一个或多个小腿夹板平行于小腿延伸，并且矫形器膝关节大致设置在自然的膝盖轴线的区域中。用于将矫形器固定在大腿上的固定装置安置在一个或多个大腿夹板上。固定装置同样可以设置在小腿件或脚踏板上，以便可以将矫形器固定在相应地要服务的腿上。

带有假体膝关节的假体具有作为脚件的假足，所述假足通过作为小腿件的小腿管与假体膝关节连接。在假体膝关节轴的近端设置用于假体的固定装置，以便将假体固定在大腿残肢上。可以使用不同的构型、例如单轴的假体膝关节、具有阻尼装置的多中心的膝关节或者由计算机控制的并且驱动的主动式假体膝关节作为假体膝关节。

由DE 10 2012 023 023 A1已知了一种用于通过膝关节矫形地或借助假体地服务患者的矫形技术装置，所述膝关节具有近端的上部分和能绕着膝盖轴线摆动地布置在该上部分上的、远端的下部分。此外设置踝关节，其具有踝关节轴和布置在踝关节远端的、能绕着踝关节轴摆动的脚件。在踝关节和膝关节之间布置小腿件。为了在尽可能小的结构耗费的情况下引起膝关节和踝关节之间的耦合并且实现利用用于踝运动的膝运动能量，由此实现近似自然的步态，而使膝关节的上部分通过力传递装置与脚件耦合，在所述力传递装置中在膝屈曲时引起脚件的跖屈。由此在出现膝屈曲的起立阶段结束时进行跖屈，以便在膝弯曲时延长腿长度。由此延长脚件的接触地面的持续时间并且使身体重心的竖直运动减小到最小程度。

由US 2008/0269913 A1已知了一种人造腿，其具有假体膝关节和假足。连接杆在膝关节轴之前固定在假体膝关节上，从而在膝屈曲时连接杆在小腿中的导向装置中移动。通过牵拉元件将运动被引导到假足，从而脚趾在膝屈曲时被抬起。

EP 0 041 052 B1涉及一种用于下肢的假体，其中，大腿筒和小腿通过齿关节彼此耦合。弹簧加载的活塞杆在膝屈曲时抬起脚趾。

DE 47 53 03 B1涉及一种人造腿，其中，小腿件与大腿件通过两个铰接杆彼此连接，以便在假体膝关节弯曲时引起背屈。

在膝屈曲时进行背屈的耦合，以便使人造腿易于摆动。如果脚趾在背屈的范围内在摆动阶段期间未被抬起，则出现脚趾在地板上打滑并且保持悬着的危险。这通过不自然的步态多次补偿，其中发生环转。

用于下肢的矫形技术装置的使用者必须除了规避在行走时的挑战以外也规避在坐着、坐下和起立时的挑战，因为在下肢的矫形技术装置的使用者中肌肉在其功能上受限或者肌肉就不存在。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种矫形技术装置，通过所述矫形技术装置使坐下和起立变得容易。

根据本发明，该任务通过一种具有独立权利要求的特征的装置来解决。本发明的有利的构型和进一步方案在从属权利要求、说明书以及附图中已公开。

一种根据本发明的矫形技术装置，其具有脚件、小腿件和大腿件，其中，脚件通过踝关节能绕着第一摆动轴摆动地与小腿件连接，小腿件通过膝关节能绕着第二摆动轴摆动地与大腿件连接，并且脚件通过力传递装置与大腿件连接，该矫形技术装置设置，力传递装置在第一膝屈曲角度范围内膝屈曲时引起脚件的背屈并且在超过膝屈曲极限角之后在继续膝屈曲时引起脚件的跖屈。如果矫形技术装置的使用者坐下，则大腿件绕着膝关节轴运动。身体重心同样在绕着膝关节轴的圆周运动的范围内摆动，这导致身体重心非常快地从脚件的支持面的区域向外运动。身体重心然后位于支持面之后，这导致整个身体向后倾斜。这必须由矫形技术装置的使用者通过健康的腿或者通过支持装置的辅助措施或手臂补偿。由于脚件的强制背屈发生小腿件绕着踝关节轴向前转动，从而膝关节轴向前运动。所述运动导致，身体重心在一定的膝屈曲范围内向前移动到脚件的支持面下方，从而抑制或者至少减小向后倾斜的趋势。在超过可确定的膝屈曲极限角之后，在继续膝屈曲时引起脚件的跖屈。所述跖屈在坐下过程中导致继续抬高的脚件，以使得小腿件相对于脚件沿着相反方向摆动运动、即向后摆动，由此由于膝关节轴的摆动运动使身体重心继续向后移动。

此外跖屈在此有助于患者可以这样坐下，以使得该患者在期望的位置上与座面接触并且不落座在座面的前边缘上。在坐下时膝屈曲期间在越来越大地膝屈曲时、即在步行方向上在后的大腿侧和小腿侧之间围成的角度减小时通过在小腿件绕着踝关节轴达到膝屈曲极限角时的运动逆转而依次进行两个彼此相反的运动。首先发生小腿件绕着踝关节轴沿着步行方向、即向前摆动，由此使膝关节轴沿着步行方向向前移动，在达到膝屈曲极限角之后使绕着踝关节的摆动运动逆转，并且膝关节轴和由此身体重心也反向于步行方向、即向后移动。

力传递装置可以构造为液压***或者传递拉力和压力的机械耦合装置。在作为传递拉力和压力的机械耦合装置的构型中实现了低结构耗费和容易的可改装性的优点。传动比可以通过长度改变被容易地调节。通过具有缸和活塞、管路和转换阀的液压***可以实现从膝关节至脚件的节省空间的、容易的力传递。运动逆转可以通过转换阀进行，所述转换阀可以机械地和/或电地控制。

在力传递装置作为机械耦合装置的构型中，第一支承部位可以与摆动轴隔开间距地支承在脚件上并且第二支承部位与隔开间距地第二摆动轴支承在大腿件，其中，在达到膝屈曲极限角时第一支承部位占据最大远端或近端位置。通过在达到膝屈曲极限角时确定第一支承部位的最大远端或近端位置的位置来确定耦合装置的运动逆转的位置。根据机械耦合装置在脚件上、即在步行方向上在踝关节轴之前或之后的布置引起通过绕着膝关节轴摆动的不同运动。第一支承部位实施绕着膝关节轴的圆周运动并且在确定的膝屈曲极限角下达到轨迹的最大的或远端的顶点。在继续的膝屈曲中，这导致朝向踝关节的方向或者原理该踝关节的运动逆转，从而在超过膝屈曲极限角之后实施跖屈。如果处于例如具有最大膝盖角度的初始位置，第二支承部位在步行方向上处于膝关节轴之前，则第一支承部位在脚件上同样在步行方向上处于踝关节轴之前，从而在达到膝屈曲极限角时第二支承部位定位最大近端处。与此相应地，第二支承部位最大程度地远离踝关节轴，并且踝关节角度或跖屈角度是最小的。然后在继续膝屈曲时屈曲角度进一步减小并且由于第二支承部位的圆形轨迹运动或近似的圆形轨迹运动而使耦合装置又朝向踝关节的方向移动，这导致跖屈。与此相应地，在达到最大膝屈曲角度时第一支承部位也处于最大近端处，从而出现最大背屈，该背屈在继续屈曲时相反地转变成跖屈。如果第二支承部位在膝关节的伸展的位置中位于膝关节轴之后，则第一支承部位同样布置在踝关节轴之后，从而这两个支承部位处于膝关节轴和踝关节轴之间的连接线之后。如果通过膝屈曲运动使第二支承部位处于最大远端位置，则第一支承部位也处于最大远端位置中并且脚件处于最大背屈位置。当第二支承部位处于膝关节轴和踝关节轴之间的连接线上时，则第二支承部位占据最大远端位置，当第二支承部位在踝关节和膝关节轴之间的连接线上处于膝关节轴的近端处时，则第二支承部位占据最大近端位置。

在本发明的一个进一步方案中，所述支承部位中的至少一个支承部位的位置是可调节的，以便调节背屈或跖屈的程度，即以便可以调节杠杆比。此外，支承部位的位置可以关于其角度位置被调节，以便例如调节膝屈曲极限角。如果例如第二支承部位能够绕着膝关节轴转动并且能够固定在确定的、可选的位置中，则可以对此调节膝屈曲极限角，即下述角度，从该角度起将膝关节轴的向前移动逆转为向后移动。调节也可以通过改变力传递装置的长度实现。

支承部位可以在圆形轨迹上被引导，取而代之可能的是，设置支承部位的滑槽导向装置，从而可以调节膝盖角度曲线与踝角度曲线几乎任意的对应关系。

支承部位可以能取下地固定在脚件和/或大腿件上，以便可以改装已经存在的假体膝关节或矫形器膝关节，其具有与其连接的脚件。这在力传递装置的机械构型中能容易地实现。如果用于耦合元件的支承部位已经布置或构造在脚件或大腿上，则可以单独地加装还缺少的支承部位，以便可以由不具有坐下和起立辅助装置的已经存在的矫形技术装置制造根据本发明的装置。

在所述支承部位之间的耦合装置的长度能够被调节，以便可以进行与相应患者的个别的适配。

膝屈曲极限角优选地处于50°和80°之间的范围内，特别是处于60°和80°之间的范围内，尤其是75°。

本发明的一个进一步方案设置，在小腿件和大腿件之间布置蓄能器和/或阻尼装置。由此可能的是，一方面阻尼坐下时的运动，以便防止身体过快下降。另一方面，在具有蓄能器、例如弹簧的装置中提供起立支持，通过所述起立支持使患者易于起立。如果蓄能器在坐下时被蓄能，则可以通过运动逆转使所述蓄能器释放能量，以便提供起立支持。

在本发明的一个实施方式中，为了在坐下时控制膝弯曲而在矫形技术装置中布置阻尼元件。由此在越来越大地膝屈曲时产生用于使身体重心受控地下降的支持。在本发明的一个进一步方案中，阻尼元件可以构造为递增地作用的阻尼元件，所述阻尼元件在越来越大的膝弯曲角度下、即在越来越大地膝屈曲时具有产生的力递增地增大。随着越来越大地膝屈曲由此增大由阻尼元件施加的阻尼力。阻尼力的递增的程度可以通过阻尼装置的机械构型实现，在所述机械构型中，活塞和/或缸和/或旁路的轮廓在越来越大地屈曲角度下增大流动阻力或者通过机电地控制用于改变液压阻力的阀、例如调节阀或可调节的节流阀来实现。阻尼装置在此具有在伸直的、即最大伸展的膝关节的情况中相对低的初始阻力并且在70°和90°之间的膝弯曲角度范围内增大到非常大的阻力。优选地，连续地递增。阻尼水平的程度是能调节的，由此可以使该装置与不同的患者体重适配。阻尼水平的适配和调节可以通过能手动调节的阀或节流阀或者通过对机电地控制的阀的编程实现。

阻尼元件也可以用于在行走或站立时完全锁止膝关节抵抗膝关节的不期望的弯曲，以便防止膝关节不期望的或不受控的弯曲。在液压的阻尼元件中，从伸展腔溢流到屈曲腔中或者相反情况被阻止，从而完全阻止膝屈曲。膝屈曲的锁止的切断并且然后随之出现弯曲阻力的减小或者减小的用于坐下的弯曲阻尼可以通过手动的开关或者对坐下过程的机电的识别实现，例如通过基于运动的控制或通过下述控制实现，该控制通过负荷传感器识别何时进行坐下运动。

起立同样可以通过在运动逆转时液压地实现的锁止过程、类似于机械解决方案的棘轮机构来支持，其方式是，在伸展运动中断之后再次的屈曲和膝弯曲在起立期间被锁止。由此对于矫形技术装置的使用者可能的是，负荷转移到弯曲的假体或矫形器上并且由此以多个步骤进行起立过程。从20°至30°的屈曲角度、即20°至30°的剩余的伸展角度起直至最大伸展的伸直位置又可以关闭所述液压的棘轮机构。所述机构或所述关闭可以机械地通过液压装置的构型或者机电地通过基于传感器数据与运动相关地关闭所述阀实现。液压装置此外可以构造为，在达到机械伸展止挡之前、即在达到机械地预给定的最大伸展之前存在伸展阻尼的增大，以便在起立时阻尼到伸展止挡上的硬挡靠，以便提高对于患者的舒适度。伸展挡靠阻尼可以机械地通过活塞几何形状或弹性体元件或者机电地通过与角度相关地控制所述阀实现。

在达到用于坐着通常所需的屈曲角度或膝弯曲角度之后可以减小、必要时取消屈曲阻尼，以便在抬起假体或矫形器之后引起小腿或下部分自由地摆动。由此，矫形技术装置的患者或使用者可以在坐着时容易地将小腿带至期望的位置中。

相应的关节装置可以被配置蓄能器，以便例如在坐下时储存能量并且又输出所述能量用于支持起立运动。此外可以给蓄能器配置闭锁装置，该闭锁装置阻止已存储的能量例如在坐着时在错误的时间点被释放。闭锁装置可以手动地或者通过传感器控制的执行器被开启，以便在期望的时间点支持起立。由此可能的是，在起立时或为了起立释放一次存储的能量，以便支持起立运动。

可以给踝关节和/或膝关节配置能操纵的锁止装置，该锁止装置阻止关节的弯曲并且实现通过僵硬的腿可靠地行走。为了坐下，该锁止装置手动地或者通过传感器和执行器解锁。阻止膝关节屈曲的锁止装置能实现通过假体腿行走，而不产生弯曲或屈曲的风险。

附图说明

下面根据附图详细地说明本发明的实施例。附图中：

图1示出在伸展位态中的呈假体形式的矫形技术装置的侧视图；

图2示出在膝屈曲极限角下的弯曲位态中的视图；

图3示出在坐着位置中的侧视图；

图4示出根据图2以角度给出的视图；

图5示出踝角度关于膝盖角度的图表；

图6示出坐下过程的两个过程图；

图7以局部截面图示出具有阻尼器和锁止装置的一个变体；

图8示出具有蓄能器的装置的一个变体；

图9示出本发明的一个另外的变体；以及

图10示出在膝屈曲极限角下的弯曲位态中的、图9的一个变体；

图11示出图7的细节图；

图12示出在打开位态中的、根据图11的本发明的一个变体，以及

图13示出具有在蓄能器上的锁止装置的、本发明的一个变体；

图14示出用于力传递的液压***的示意图；

图15示出图14的一个变体；以及

图16示出液压***的一个变体的示意图。

具体实施方式

在图1中以侧视图示出呈下肢的假体形式的矫形技术装置，其具有脚件10、小腿件20和大腿件30。大腿件30构造为具有安置的用于与假体膝关节的上部分连接的管件的假肢筒。小腿件20具有小腿管和假体膝关节的下部分并且能绕着第二摆动轴23摆动地与大腿件30连接。具有假足的脚件10能绕着第一摆动轴12摆动地与小腿件20连接，该假足放入鞋中。矫形技术装置处于伸直的、最大伸展的位态中。第一支架11刚性地固定在脚件10上。第一摆动轴12在支架11内延伸，从而当脚件10平地踏在地板上时，小腿件20可以相对于脚件10绕着第一摆动轴12摆动。第一支架11可以构造为能松开地固定在脚件10上并且能固定在所述脚件上。由此可能的是，支架11也随后安置到已制造的矫形技术装置、例如假体或矫形器。在所示的实施例中，第一支承部位41在正面方向上与第一摆动轴12隔开间距地构造在第一支架11上，所述第一支承部位在正常的步行方向上位于摆动轴12之前。呈机械耦合元件形式的力传递装置40布置在第一支承部位41上，所述力传递装置在近端方向上延伸。耦合元件40在长度上是可调节的。为此，耦合元件40两件式地构造并且在近端的部分中具有长孔导向装置，远端部分可以沿着所述长孔导向装置移动。通过拧紧则可以在相应地期望的位置中将第一部分固定在第二部分上。耦合元件40的近端端部固定在第二支承部位42上，所述第二支承部位构造在第二支架33上，所述第二支架固定在上部分30上。第二支架33可以同样能松开地固定在大腿件30或假体膝关节的上部分上，以便实现改装。第二支承部位42在矫形技术装置的所示的伸展的位态中在步行方向上处于第二摆动轴23之前，从而这两个支承部位41，42在踝关节和膝关节上处于这两个摆动轴12，23之间的连接线之前。与第一支承部位41相对于第一摆动轴12的位置相比，第二支承部位42更靠近于第二摆动轴23。通过长度关系、即通过支承部位41，42与相应的摆动轴12，23的间距可以实现传动比。第二支承部位42与第二摆动轴23的间距越短，则圆形轨迹上的经过的路程越少并且小腿件12相对于静止的脚件10的摆动角度越小。第一支承部位41处于与第一摆动轴12共同的平面上，该平面基本上平行于平坦的地面延伸，第二支承部位42定位在第二摆动轴23之后，即以相对于水平的角度逆时针地摆动。如果大腿件30绕着第二摆动轴23逆时针地摆动，大腿件30的背侧和小腿件20的背侧之间围成的角度、也即膝盖角度减小。所述摆动运动是膝屈曲。第二支承部位42实施在绕着第二摆动轴23的圆形轨迹上的运动，由此除了水平分量以外在第二支承部位42的运动中产生竖直分量。由于刚性的耦合以及第一支承部位41和第二支承部位42之间的保持相等的间距实现脚件逆时针地绕着第一摆动轴12的摆动运动。脚上侧或脚背朝向小腿件30的方向的抬高、即脚趾绕着摆动轴12朝向小腿件20的方向的运动称为背屈，相反的运动称为跖屈，在该相反的运动中脚掌或脚趾朝向地面的方向运动。在跖屈时，脚件10的上侧和小腿件20的前侧之间的角度增大，在背屈时该角度减小。

在图2中示出在屈曲位态中的根据图1的假体的构型，在所述屈曲位态中大腿件30占据膝屈曲极限角。在小腿件20和大腿件30之间布置假体膝关节，所述假体膝关节例如也可以具有蓄能器和/或阻尼装置。在图2的位态中，力传递装置40与在上方的支承部位42和摆动轴23之间的连接线对齐并且实现小腿件20最大的向前转动。

在图3中示出在一个另外的屈曲位态中的根据图2的矫形技术装置，也就是说，大腿件30继续朝向小腿件20的方向绕着第二摆动轴23逆时针地摆动。第二支承部位42在圆形轨迹上绕着第二摆动轴23继续逆时针地运动。由于圆形轨迹的指向脚件10的运动分量而将压力施加给耦合元件40，从而在膝屈曲超过在根据图2的位态中示出的膝屈曲极限角时发生力方向逆转并且由此也发生下部分20相对于脚件10绕着第一摆动轴12的摆动运动的运动逆转。在越来越大地膝屈曲时在达到膝屈曲极限角之后，小腿件20逆时针地绕着第一摆动轴12摆动。脚件10保持在地面上，并且膝关节轴23描述了绕着第一摆动轴12的轨迹曲线并且由于摆动轴12，23彼此相对大的间距而基本上在水平方向上向后、即反向于步行方向移动。第二摆动轴23在到达最大向前运动的位态之后在膝屈曲极限角下又向后移动。该运动由于相对小的远端运动距离在达到顶点之后在膝屈曲极限角下而是相对小的，从而在基本上相应于坐着位置的所示位置中，膝关节轴23在脚件10平地放置时相对于矫形技术装置的伸展位态容易地向前移动，从而小腿件20在坐着时容易地向前倾斜。

在图4中示出根据图2的具有对应角度关系的位态。示出了延伸通过摆动轴12的竖直线或垂直线与摆动轴12，23之间的连接线之间的踝角度β，所述摆动轴在图1中列出，其中，通过在脚件10和小腿件20之间的摆动轴12的垂直线的视图表示至小腿件20的最短路径。膝盖角度α在摆动轴12，23的连接线和大腿件30的在背侧上的纵向延伸部之间被提供，膝屈曲极限角α_Lim是膝盖角度α的补角并且与所述膝盖角度共同得出180°。在图4的位态中达到膝屈曲极限角α_Lim，在所述膝屈曲极限角下达到最大踝角度β。第二支承部位42处于与第一摆动轴12的最大距离处。

图5示出两个角度变化曲线，其中一个角度变化曲线用于健康的腿并且另一个用于根据本发明的矫形技术装置，其中，用于矫形技术装置的变化曲线以实线示出，并且用于健康的腿的变化曲线以虚线示出。纵坐标表示踝关节角度从在膝关节的最大伸展位态中的最小踝关节角度β起的角度改变量Δβ。横坐标示出膝盖角度α从最大伸展位态起的改变量，在所述最大伸展位态中膝盖角度α为大约180°。由图5看出，在坐下和起立时从最大膝盖角度α增大至踝关节角度β的膝盖角度极限值。膝盖角度改变量Δα表示，在膝盖角度α在大约75°范围内减小时、即在弯曲大约75°时从伸展位态起达到膝屈曲极限角α_Lim。在该膝屈曲极限角α_Lim下踝关节角度β是最大的，也就是说，踝关节改变量Δβ是最大的。在所示的结合图4的实施例中，小腿件20从初始位态向前、即沿着步行方向摆动大约18°。在膝关节继续屈曲直至大腿件30的几乎水平的位态中，在所述水平的位态中膝盖角度α减小大约90°，在坐下时或者在起立时发生小腿件20的返回摆动、即小腿件20绕着第一摆动轴12沿着向后方向的移动，直至从初始位置起对于踝关节角度β的5°至10°的摆动角度。也就是说，当脚不处于坐下中时，在通常的坐着位置中自然的踝关节进行5°至10°的背屈。由此相对地，以实线示出踝关节角度β的改变量关于膝关节角度α的改变量的变化曲线。该变化曲线实质上相应于以虚线示出的健康的腿的变化曲线。矫形技术装置的曲线的略微不同的、较平缓的变化曲线可以矫形技术装置的脚或脚件的变形来补充，从而结果与自然的变化曲线近似或者甚至一致。也在矫形技术装置中在膝屈曲极限角α_Lim下达到最大背屈，该膝屈曲极限角基本上与健康的腿的膝屈曲极限角一致。在所示的实施例中，背屈为14°。紧接着膝屈曲极限角α_Lim，在继续弯曲时踝关节角度β又减小，即小腿件20又绕着第一摆动轴12沿着向后方向摆动，从而在坐下期间并且也在起立期间可以达到小腿件20和膝关节的几乎自然的位置并且由此达到大腿件30的几乎自然的位置。

在图6中示出坐下的彼此两个不同的过程阶段。在上方的过程图中示出在无根据本发明的矫形技术装置的情况中从站立位置直至坐着位置坐下的六个阶段，在下方的序列中示出在借助根据本发明的装置的情况中坐下的六个阶段。从左向右从伸直的、最大伸展的位态起在膝关节中进行弯曲和膝屈曲，在膝屈曲中小腿件20在脚件平地放置时保持基本上垂直。患者的身体重心绕着膝关节轴在圆形轨迹上运动并且已经在第三运动阶段中离开通过脚的支持面。由此整个身体向后倾斜，并且矫形技术装置的使用者必须通过手支撑。在第四视图中从左边示出所述支撑阶段，大腿在此具有大约70°的角度。整个重量必须由无需照料的腿和手臂承受。然后矫形技术装置的使用者会落到椅子中并且又直起身体。

在下方视图中对应地示出六个阶段。在第二视图中从左边可以看到，已经在矫形技术装置容易地膝屈曲时小腿件向前摆动，从而身体重心继续保持在脚的支持面上方。在第三运动阶段中踝关节角度β继续减小，膝关节轴继续向前运动并且身体重心与在膝屈曲和背屈继续之间未耦合的运动相比在前处于脚的支持面的区域中。在第四运动阶段中基本上使坐下变得容易，使用者不是以其骨盆落入靠背中，而是基本上较前地坐到座面上。在完全下降的位置中，小腿件20此外处于易于倾斜的位态中，该位态基本上相应于小腿的自然的位置。

在图7中示出本发明的一个变体，其中，阻尼装置60布置在小腿件20中。通过与第二摆动轴23隔开间距地安装活塞杆而将绕着摆动轴23的摆动运动转换成活塞在缸中的线性运动。在阻尼装置60内部也可以布置蓄能器装置，从而实现由阻尼装置和蓄能器构成的组合。

在图8中示出根据图7的变体的截面图，在该截面图中可以看到，小腿件20模块化地构造并且由小腿管和关节下部分构成，在所述关节下部分中布置蓄能器50。呈弹簧形式的蓄能器50通过膝屈曲而蓄能，在膝屈曲时上部分或大腿件30绕着第二摆动轴23沿着屈曲方向运动。活塞支承在第二摆动轴23的背侧、即在摆动轴23之后，通过所述活塞可以将绕着摆动轴23的摆动运动转换成线性运动以压缩蓄能器50。蓄能器50可以配备有锁止装置，以便可选地将已存储的能量又释放给活塞，以便实现或者支持伸展运动。

在图7和8所示的实施例中给膝关节配置呈止动爪形式的锁止装置70，所述锁止装置将膝关节锁定在伸展位态中抵抗绕着摆动轴23屈曲。锁止装置70手动地或由马达能操纵地构造并且在图11和12中详细描述。止动爪70支承在下部分或小腿件20中并且与上部分或大腿件30中的凹进部配合，以便锁止膝关节。为了实现绕着摆动轴23屈曲，止动爪70摆动并且与上部分或大腿件30解除配合。

在图9中示出在相应于图1的位态中的、本发明的一个变体。与根据图1的构型不同地，在图9的实施例中第二支承部位42不是构造在单独的支架33上，而是构造在大腿件30或膝关节的上部分上。由此实现集成的产品，所述产品已经完成装配。第一支承部位12可以构造在单独的支架11上或者在脚件10自身上。

图10示出矫形技术装置的位态，在该位态中大腿件30进行绕着第二摆动轴23直到膝屈曲极限角的屈曲运动。大腿件30逆时针地摆动，第二支承部位42处于最大近端位态中、即在轨迹曲线的顶点上。脚件10此外全面地放在地面上。由于第一支承部位41和第二支承部位42之间的刚性耦合以及拉力传递使小腿件20绕着摆动轴12顺时针地摆动。第二摆动轴23由此沿着向前方向、即沿着正常的步行方向向前移动，从而第二摆动轴23处于第一摆动轴12之前，在所示的位态中大致处于第一支承部位41的高度上。膝盖角度在所示的位置中达到膝屈曲极限角，从膝屈曲极限角起在继续屈曲时、即在大腿件30绕着摆动轴23逆时针方向继续摆动时进行小腿件20绕着第一摆动轴12的运动逆转。由于第二支承部位42的圆形轨迹运动的沿着远端方向作用的运动分量而在大腿件30继续屈曲时通过机械的耦合元件40将压力从第二支承部位42施加到第一支承部位41。由此小腿件20在继续摆动时逆时针地绕着第一摆动轴12摆动。替代通过支架33固定耦合元件40，该支架随后固定在上部分上，在图10的变体中耦合元件40布置在支承部位42上，该支承部位集成在大腿件30或假体膝关节的上部分中。假体构造用于固定耦合元件40，所需的固定部位在部件的设计和制造中被考虑。

图11示出图7的具有假体膝关节的细节图，所述假体膝关节具有上部分或大腿件35和下部分20，所述上部分或大腿件和下部分绕着摆动轴23能摆动地支承在彼此上。假体膝关节处于伸展位态中。呈止动爪形式的锁止装置70在下部分20上能绕着摆动轴摆动地支承在摆动栓77上。止动爪70以近端端部与上部分或大腿件30中的凹进部35配合并且阻止绕着摆动轴23的屈曲。假体膝关节在所示的位态中通过锁止装置70保持，从而不能进行屈曲。不能发生假体膝关节不期望的弯曲。

在图12中示出根据图11的在解锁、释放的、伸展的位态中的假体膝关节。例如通过借助绳索传动装置或杠杆机械地操纵使止动爪或锁止装置70绕着栓77逆时针地移动，从而使锁止装置70的具有凸出部75的近端端部与凹进部35解除配合。替代纯手动地操纵锁止装置70可以由马达实现所述操纵，例如通过可转换的磁体、电动马达或者类似装置实现所述操纵。所述操纵可以由传感器控制地实现或者通过布置在假体上的操纵开关实现，或者可以通过在布置在另一个部位上的操作元件上的运程操作实现。在根据图12的位置中，假体膝关节被解锁并且可以沿着屈曲方向和沿着伸展方向移动。

图13示出根据图8的、本发明的一个变体，其中，替代纯阻尼装置60，在上部分和下部分之间布置蓄能器50。蓄能器50以能伸缩的弹簧的形式构造。给蓄能器50配置锁止装置170，所述锁止装置如同沿着箭头方向所示地可以与蓄能器装置50形状配合地连接。如果例如作为蓄能器装置50的弹簧被压缩并且锁止装置170进入到自由空间中并且阻止弹簧50松弛，则阻止或阻碍能量的回收利用，因为弹簧50不能或者仅仅部分地松弛。在锁止装置170松开之后才释放弹簧50并且可以松弛，以便释放已存储的能量并且支持伸展。用于膝关节的锁止装置70可以与用于蓄能器50的锁止装置170耦合并且能单独地操纵地设置在假体或矫形器上。

图14示出矫形技术装置的示意图，所述矫形技术装置具有脚件10、小腿件20和大腿件30，所述脚件、小腿件和大腿件通过相应的关节、即通过踝关节15和膝关节25彼此能摆动地连接。替代机械力传递装置在第一支架11上布置第一活塞-缸-单元16，所述第一活塞-缸-单元通过活塞杆163与第一支承部位41上的支架11连接。活塞-缸-单元16的壳体能摆动地支承在小腿侧的支承部位41'上。活塞-缸-单元16通过活塞分成两个腔。这两个腔通过管路17与阀体44流体技术地连接。在所示的实施例中，阀体44具有三通阀，所述三通阀通过设置有控制装置的执行器45耦合。通过执行器45能够使三通阀处于不同的位置中，以便管路17彼此不同地耦合。阀体44具有输出管路17，所述输出管路通到第二活塞-缸-单元16，所述第二活塞-缸-单元对应于第一活塞-缸-单元16构造。第二活塞-缸-单元16以其壳体能摆动地耦合在小腿侧的支承部位42'上。活塞杆163能摆动地支承在第二支承部位42上，所述第二支承部位布置在第二支架33上。第二活塞-缸-单元16也通过活塞分成两个腔。

不仅在膝关节25上而且在踝关节15上布置或构造角度传感器24，14，所述角度传感器通过未示出的线路或者无线地与控制装置45耦合。原则上也可能的是，仅仅通过膝盖角度传感器24实现期望的功能并且执行所述方法。根据大腿件30相对于小腿件20的角度位置可以基于存储在控制装置45中的极限值或阈值引起转换阈体44。在阈体44的所示位态中，在膝屈曲时，当大腿件30逆绕着第二摆动轴23时针地摆动时，与第二支架33连接的活塞-缸-单元16的活塞被向下压并且相应的缸腔在其体积上被减小。由此，液压液通过管路17被引导到阀体44。示出的阀位置设置，液压液从上方的活塞-缸-单元16的下方的或远端的腔被引导到与第一支架11耦合的活塞-缸-单元的下方的或远端的腔。由此，下方的活塞-缸-单元16的活塞向上或者向近端移动，这导致脚件10背屈。如果达到并且超过膝屈曲极限角，则三通阀在阀体44中移动，从而实现管路17在阀体44中并联地耦合。液体由此从上方的活塞-缸-单元16的下方的远端的腔被引导到下方的、远端的活塞-缸-单元16的上方的、近端的腔中，这导致将活塞杆163从远端的活塞-缸-单元16压出。所述压出引起不仅第一支架11而且整个脚件10绕着第一摆动轴12摆动并且由此引起跖屈。

为了使大腿件30相对于小腿件20的屈曲与脚件10相对于小腿件20的运动脱耦，可以使阀体44移动到第三位态中，在所述第三位态中这两个活塞-缸-单元16流动技术地彼此分开。这两个相应地通过活塞分隔开的腔则通过短接管路彼此耦合。如果可调节的阀存在于短接管路中，则可以根据例如角度传感器或者然而另外的传感器例如力、力矩、空间位置、加速度、压力和/或温度传感器的传感器值独立地调节阻尼。

在图15中示出具有液压的力传递装置的、矫形技术装置的一个变体，其中，替代由传感器控制地驱动阈体44而设置机械的驱动。通过与从近端的活塞-缸-单元16的壳体引导出的活塞杆163耦合的杠杆18，通过转向元件进行在阀体44中的机械转换，这仅仅示意性地示出。通过滑移件或者通过转动装置则进行相应活塞-缸-单元16的远端和近端的腔的配置关系的相应转换，以便在达到或超过膝屈曲角度时实现从脚件10的背屈转换到跖屈。

图16示出具有多个阀431，432，433，434，435，436的液压连接的示意图，所述阀可以单独地基于传感器14，24的传感器数据、特别是根据膝盖角度传感器24然而也根据上述的另外的传感器类型来控制。这两个活塞-缸-单元16具有从壳体伸出的活塞杆163，活塞160固定在所述活塞杆上。活塞160将缸分成两个腔161，162。活塞杆163的伸出的端部固定在支架11，33。另一个端部可以自由地从壳体伸出，由此可以避免用于液压液的补偿容积，或者终止于活塞160。液压管路17将这两个活塞-缸-单元16的相应地远端和近端的缸腔161，162连接。对角线管路17将远端的缸腔162与近端的缸腔161连接。在所述液压管路17中的每个液压管路中布置至少一个阀431，432，433，434，435，436，以便可以实现不同的连接。如果例如阀433，434，435被开启并且其余阀431，432，436被关闭，则实现并联连接，所述并联连接引起，上方的活塞160向右的移动导致下方的活塞160向右的移动。为了产生相反的运动，这两个缸-活塞-单元16必须交叉地彼此连接，为此阀431，434，435被关闭，而阀432，433，436保持开启。

如果阀433，434，436被关闭，则这导致例如近端的活塞-缸-单元16与远端的活塞-缸-单元16脱耦。通过部分地关闭已开启的阀431，432，435可能的是，调节抵抗移动所谓阻力。如果仅仅上方的阀431被开启，则例如踝关节15保持刚直的，而膝关节25可以被弯曲。抵抗弯曲的阻力通过开启的阀431的液压阻力实现。当阀432，435被开启并且其余阀保持关闭时，则能实现刚直的膝关节25和运动的踝关节15。

Claims (11)

1.一种矫形技术装置，其具有脚件(10)、小腿件(20)和大腿件(30)，所述脚件(10)通过踝关节(15)能绕着第一摆动轴(12)摆动地与所述小腿件(20)连接，所述小腿件(20)通过膝关节(25)能绕着第二摆动轴(23)摆动地与所述大腿件(30)连接，所述脚件(10)通过力传递装置(40)与所述大腿件(30)连接，其特征在于，所述力传递装置(40)在第一膝屈曲角度范围内膝屈曲时引起所述脚件(10)的背屈以及在超过膝屈曲极限角(α_Lim)之后在继续膝屈曲时引起所述脚件(10)的跖屈。

2.根据权利要求1所述的矫形技术装置，其特征在于，所述力传递装置(40)构造为液压***或者传递拉力和压力的机械耦合装置。

3.根据权利要求1或2所述的矫形技术装置，其特征在于，所述机械耦合装置在第一支承部位(41)处与所述第一摆动轴(12)隔开间距地支承在所述脚件(10)上并且在第二支承部位(42)处与所述第二摆动轴(23)隔开间距地支承在所述大腿件(30)上，并且在达到所述膝屈曲极限角(α_Lim)时所述第一和第二支承部位(41，42)占据最大远端或近端位置。

4.根据权利要求3所述的矫形技术装置，其特征在于，所述支承部位(41，42)中的至少一个支承部位的位置能够被调节。

5.根据权利要求3或4所述的矫形技术装置，其特征在于，所述支承部位(41，42)在圆形轨迹上被引导。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的矫形技术装置，其特征在于，所述支承部位(41，42)能取下地固定在所述脚件(10)和/或所述大腿件(30)上。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的矫形技术装置，其特征在于，所述耦合装置的长度能够被调节。

8.根据前述权利要求中任一项所述的矫形技术装置，其特征在于，所述膝屈曲极限角(α_Lim)处于50°和80°之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的矫形技术装置，其特征在于，在所述脚件(10)和所述小腿(20)之间和/或在所述小腿件(20)和所述大腿件(30)之间布置一蓄能器(50)和/或一阻尼装置(60)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的矫形技术装置，其特征在于，给所述踝关节(12)和/或所述膝关节(23)配置一能操纵的锁止装置(70)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的矫形技术装置，其特征在于，所述矫形技术装置构造为矫形器或假体。

Images