CN113081698B - 多层增压驱动的踝关节步态增稳*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多层增压驱动的踝关节步态增稳***，包括腿部紧固构件、腿脚连接组件、多层增压构件、压力传递构件以及脚部紧固构件，所述腿部紧固构件可拆卸的穿戴在人体的小腿部，所述脚部紧固构件可拆卸的穿戴在人体的脚踝部并缠绕后脚掌的底部，人体的前脚掌延伸到脚部紧固构件的外部并能够自由活动；所述腿脚连接组件的下端连接脚部紧固构件，所述腿脚连接组件的上端通过多层增压构件连接腿部紧固构件，当脚处于支撑相时，压力传递构件不允许腿脚连接组件的两端活动，当脚处于摆动相时，所述腿脚连接组件的两端分别与脚部紧固构件、多层增压构件活动配合，本发明结构简单，成本低廉，使用便捷，实用性强。

Description

多层增压驱动的踝关节步态增稳***

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地，涉及一种多层增压驱动的踝关节步态增稳***。

背景技术

中风是全世界范围内致死率和致残率最高的疾病之一。我国中风发病率处于上升阶段，近年来每年新发病近300万人，给个人和社会造成巨大负担。中风幸存者绝大部分存在行走功能障碍，尤其是脚踝功能障碍，例如推进无力、内外翻不稳定等，从而导致行走速度下降、能量消耗增加和跌倒风险增加等问题，极大地影响了患者的生活质量。

目前常用的踝关节步态康复设备主要有：踝足矫形器、大型平台式康复机器人和外骨骼机器人。这些设备对患者的步态康复起到了一定的作用，但也存在诸多问题。踝足矫形器会限制踝关节正常运动；大型平台式康复机器人不能移动且成本高；外骨骼机器人踝关节助力功能仅考虑推进助力，未考虑踝关节内外翻增稳。因此，一款成本低廉且有效的踝关节步态增稳***将为中风患者乃至其他踝关节功能障碍的人群的生活带来极大的便利。

专利文献CN 206809370U公开了一种基于3D打印的固定式轻量化踝足矫形器，包括小腿支撑部、踝关节支撑部和脚掌支撑部，小腿支撑部、踝关节支撑部和脚掌支撑部采用3D打印一体成型，该踝足矫形器上设有捆绑装置，脚掌支撑部的两侧设有侧翼，踝关节支撑部的踝骨部被切除，且踝关节支撑部靠近踝骨部的位置和小腿支撑部靠近腓肠肌下部的位置壁厚加厚，小腿支撑部靠近内外腓肠肌后侧的位置设置有若干镂空孔洞，但该设计会限制踝关节正常运动。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多层增压驱动的踝关节步态增稳***。

根据本发明提供的一种多层增压驱动的踝关节步态增稳***，包括腿部紧固构件、腿脚连接组件、多层增压构件、压力传递构件以及脚部紧固构件；

所述腿部紧固构件可拆卸的穿戴在人体的小腿部，所述脚部紧固构件可拆卸的穿戴在人体的脚踝部并缠绕后脚掌的底部，人体的前脚掌延伸到所述脚部紧固构件的外部并能够自由活动；

所述腿脚连接组件的下端连接所述脚部紧固构件，所述腿脚连接组件的上端通过多层增压构件连接所述腿部紧固构件，当脚处于支撑相时，所述压力传递构件不允许所述腿脚连接组件的两端活动，当脚处于摆动相时，所述腿脚连接组件的两端分别与所述脚部紧固构件、多层增压构件活动配合。

优选地，所述压力传递构件包括腿部左气囊、腿部右气囊、左导管、右导管、脚底气囊、左限位外壳以及右限位外壳；

所述脚底气囊安装在所述脚部紧固构件上并位于所述后脚掌的下方，所述左限位外壳、右限位外壳分别安装在所述腿部紧固构件的左侧、右侧，所述腿部左气囊、腿部右气囊分别安装在所述左限位外壳、右限位外壳内且分别连接所述多层增压构件，所述腿部左气囊、腿部右气囊分别通过左导管、右导管与所述脚底气囊连通；

当脚处于支撑相时，所述脚底气囊被脚掌挤压进而使腿部左气囊、腿部右气囊涨大挤压所述多层增压构件进而不允许所述腿脚连接组件与所述多层增压构件活动配合，当脚处于所述摆动相时，所述腿部左气囊、腿部右气囊回缩进而允许所述多层增压构件与所述腿脚连接组件活动配合。

优选地，所述多层增压构件包括左侧片组结构以及右侧片组结构；

所述左侧片组结构包括左移动片以及左固定片，其中，所述左侧片组结构的内外两端分别为左固定片，且以每两个所述左固定片之间设置一个左移动片的方式布置；

右侧片组结构包括右移动片以及右固定片，其中，所述右侧片组结构的内外两端分别为右固定片，且以每两个所述右固定片之间设置一个右移动片的方式布置。

优选地，当脚处于所述摆动相时，所述左移动片与左固定片滑动配合，所述右移动片与所述右固定片之间滑动配合。

优选地，所述腿脚连接组件包括左腿脚连接组件以及右腿脚连接组件；

所述左腿脚连接组件设置在小腿的左侧且所述左腿脚连接组件的两端分别与所述多层增压构件、脚部紧固构件活动配合；

所述右腿脚连接组件设置在小腿的右侧且所述右腿脚连接组件的两端分别与所述多层增压构件、脚部紧固构件活动配合。

优选地，所述压力传递构件内部形成密封空间，所述密封空间形成的密封环境通过防水布热封实现。

优选地，所述密封空间中填充有空气、油或者水。

优选地，当脚处于支撑相时，所述左限位外壳、右限位外壳的内壁分别对所述腿部左气囊、腿部右气囊形成相抵的挤压进而能够使所述腿部左气囊、腿部右气囊挤压所述多层增压构件。

优选地，所述左固定片安装在所述压力传递构件上所具有的左限位外壳上，所述左移动片通过左连接件与所述左固定片活动配合；

所述右固定片安装在所述压力传递构件上所具有的右限位外壳上，所述右移动片通过右连接件与所述右固定片活动配合；

其中，在所述支撑相时，所述左移动片、右移动片均不能移动；在所述摆动相时，所述左移动片、右移动片均能够在所述腿脚连接组件的驱使下相对于所述左固定片、所述右固定片上下滑动。

优选地，所述腿部紧固构件、脚部紧固构件均通过魔术贴实现穿戴。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本项目通过在脚底添加压力气囊，使***在人行走过程中在支撑相时利用自身重力自然获得压力的增加；通过压力传递构件将压力增加传递至腿部；在腿部设置多层增压构件，利用多层结构将压力成倍放大，使得多层结构在压力作用下无法移动而稳定，同时在摆动相时又能够解除对踝关节的束缚。支撑相时多层结构稳定不动限制腿脚连接组件运动，从而限制踝关节内外翻转动实现踝关节内外翻增稳，特别是对于路面不是很平的情况，可以减小行走能量消耗，降低踝关节内外翻拉伸风险，降低走路摔倒的风险。

2、本发明专利可应用于踝关节周围肌肉力量不足的人群如老年人、中风患者等进行步态康复，具有实际应用价值。

3、本发明采用全新的踝关节内外翻稳定***设计，无须额外传感器或开关，也无须额外能量输输入提供动力，利用人体自身重力作为压力来源，使得结构简单且节约能源。

4、本发明在腿部设置多层增压构件，利用多层结构将压力成倍放大，使得多层结构在压力作用下无法移动而稳定；多层结构稳定不动限制腿脚连接组件运动，从而限制踝关节内外翻转动实现踝关节内外翻增稳通过多层薄片相互挤压成倍放大摩擦力，实现对薄片间相对运动的限制，从而实现踝关节内外翻增稳。

5、本发明可以轻松的穿戴在脚和小腿上，质量轻，对人体步态过程进行增稳辅助，不受环境和场地的限制。

6、本发明综合考虑成本性、便捷性、有效性和持久性，针对现有辅助设备存在的问题进行设计，有助于推进相关产品的研发与应用，提高现有的踝关节功能障碍人群的生活能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图。

图中示出：

腿部紧固构件1 右腿脚连接组件9

腿部左气囊2 左移动片10

腿部右气囊3 右移动片11

左导管4 左固定片12

右导管5 右固定片13

脚底气囊6 左限位外壳14

脚部紧固构件7 右限位外壳15

左腿脚连接组件8

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种多层增压驱动的踝关节步态增稳***，如图1所示，包括腿部紧固构件1、腿脚连接组件、多层增压构件、压力传递构件以及脚部紧固构件7，所述腿部紧固构件1可拆卸的穿戴在人体的小腿部，所述脚部紧固构件7可拆卸的穿戴在人体的脚踝部并缠绕后脚掌的底部，人体的前脚掌延伸到所述脚部紧固构件7的外部并能够自由活动，所述腿部紧固构件1、脚部紧固构件7均优选采用通过魔术贴实现穿戴，穿脱操作方便。

进一步地，所述腿脚连接组件的下端连接所述脚部紧固构件7，所述腿脚连接组件的上端通过多层增压构件连接所述腿部紧固构件1，人走路分为脚踩在地上的支撑相和脚在空中的摆动相，支撑相需要踝关节增稳，摆动相踝关节需要自由活动。当脚处于支撑相时，所述压力传递构件不允许所述腿脚连接组件的两端活动，当脚处于所述摆动相时，所述腿脚连接组件的两端分别与所述脚部紧固构件7、多层增压构件活动配合。

本发明无须额外传感器或开关，也无须额外能量输入。在脚底设置脚底气囊，脚踩在地上时自然由人体重力产生压力。该压力通过两侧导管传递到两侧腿部气囊，腿部气囊由于限位外壳的限制，将压力压在多层薄片上。由于多层会使总的摩擦力成倍增加，使得多层移动片无法相对多层固定片移动。这样则固连在多层移动片上的腿脚连接组件无法移动，由于腿脚连接组件无法拉伸，则脚部紧固构件无法转动，从而限制踝关节内外翻转动实现踝关节内外翻增稳。当脚在空中时，脚底气囊不产生压力，则两侧腿部气囊也无压力，没有压力作用于多层增压结构，各层间摩擦力很小，多层薄片可以相对移动，不影响踝关节正常内外翻运动。

具体地，所述压力传递构件包括腿部左气囊2、腿部右气囊3、左导管4、右导管5、脚底气囊6、左限位外壳14以及右限位外壳15，所述脚底气囊6安装在所述脚部紧固构件7上并位于所述后脚掌的下方，所述左限位外壳14、右限位外壳15分别安装在所述腿部紧固构件1的左侧、右侧，所述腿部左气囊2、腿部右气囊3分别安装在所述左限位外壳14、右限位外壳15内且分别连接所述多层增压构件，所述腿部左气囊2、腿部右气囊3分别通过左导管4、右导管5与所述脚底气囊6连通，当脚处于支撑相时，所述脚底气囊6被脚掌挤压进而使腿部左气囊2、腿部右气囊3涨大挤压所述多层增压构件进而不允许所述腿脚连接组件与所述多层增压构件活动配合，当脚处于所述摆动相时，所述腿部左气囊2、腿部右气囊3回缩进而允许所述多层增压构件与所述腿脚连接组件活动配合。

进一步地，***无需额外提供动力，仅利用人体自身重力产生压力挤压脚底气囊6，两侧导管与两侧腿部气囊相互联通，形成密封环境，可在密封环境中加入水或油进一步增加可传递到腿部气囊的压力。

具体地，当脚处于支撑相时，所述左限位外壳14、右限位外壳15的内壁分别对所述腿部左气囊2、腿部右气囊3形成相抵的挤压进而能够使所述腿部左气囊2、腿部右气囊3挤压所述多层增压构件。脚底气囊6用于获取脚踩在地上时由于人体自身重力而产生的压力，导管传递压力到腿部气囊，腿部气囊挤压多层薄片增压构件，使其无法移动，从而限制腿脚连接组件移动，实现踝关节内外翻增稳，多层薄片结构受到压力时总摩擦力按层数成倍增大，当脚踩在地上时，气囊压力使薄片之间无法产生相对移动，使踝关节内外翻稳定。当脚在空中摆动时，气囊无压力，多层薄片可以相对移动，不影响踝关节正常内外翻运动。

具体地，所述多层增压构件包括左侧片组结构以及右侧片组结构，所述左侧片组结构包括左移动片10以及左固定片12，当脚处于所述摆动相时，所述左移动片10与左固定片12滑动配合，所述右移动片11与所述右固定片13之间滑动配合。其中，所述左侧片组结构的内外两端分别为左固定片12，且以每两个所述左固定片12之间设置一个左移动片10的方式布置；右侧片组结构包括右移动片11以及右固定片13，其中，所述右侧片组结构的内外两端分别为右固定片13，且以每两个所述右固定片13之间设置一个右移动片11的方式布置。

进一步地，左移动片10、右移动片11、左固定片12、右固定片13均优选采用薄片结构，使得在不增加体积的情况下能够依次布置多片，增加相互挤压之后的摩擦力。具体地，多层固定片和多层移动片之间形成滑动副连接，可移动的薄片与腿脚连接组件固连，腿脚连接组件与脚部紧固构件7形成转动副连接。由于腿脚连接组件不可拉伸，脚踩在地上时由于腿部气囊和限位外壳的挤压，多层薄片之间无法相对移动，可将限制多层薄片滑动转换为限制踝关节内外翻转动。

具体地，所述腿脚连接组件包括左腿脚连接组件8以及右腿脚连接组件9，所述左腿脚连接组件8设置在小腿的左侧且所述左腿脚连接组件8的两端分别与所述多层增压构件、脚部紧固构件7活动配合；所述右腿脚连接组件9设置在小腿的右侧且所述右腿脚连接组件9的两端分别与所述多层增压构件、脚部紧固构件7活动配合。

具体应用中，多层增压构件中的多层移动薄片头部打孔，在完全穿过多层固定片后将所有孔拴住，防止移动片在固定片相对移动中被拉出，失去多层增压效果。

脚部紧固构件与脚(鞋子外面)贴合，通过魔术贴将脚背和脚后跟固定使其固定在脚上。脚部紧固构件还为与腿脚连接组件连接提供转动副，通过在腿脚连接组件上打孔，在脚部紧固构件上***销可以实现。具体地，所述左固定片12安装在所述压力传递构件上所具有的左限位外壳14上，所述左移动片10通过左连接件与所述左固定片12活动配合，所述右固定片13安装在所述压力传递构件上所具有的右限位外壳15上，所述右移动片11通过右连接件与所述右固定片13活动配合；其中，所述左连接件、右连接件优选采用弹性绳，弹性绳一方面可以防止左移动片10、右移动片11分别从左固定片12、右固定片13上脱落，另一方面还有利于左移动片10、右移动片11上下滑动，一定程度上起到弹力引导左移动片10、右移动片11的滑动方向。

进一步地，在所述支撑相时，所述左移动片10、右移动片11分别受到左固定片12、右固定片13的挤压进而由于之间的摩擦力增大因而均不能移动；在所述摆动相时，所述左移动片10、右移动片11均能够在所述腿脚连接组件的驱使下相对于所述左固定片12、所述右固定片13上下滑动。

腿部紧固构件在小腿(衣服外面)左右两侧贴合，通过魔术贴缠绕在小腿肌肉最突出处上下两侧，使其固定在小腿上。腿部紧固构件为多层固定片提供安装位置，在腿部紧固构件上固定螺丝，通过在固定片两边缘打孔，将固定片套在螺丝上；腿部紧固构件还为限制腿部气囊移动的限位外壳提供安装位置，可继续利用套装固定片的螺丝，在限位外壳上打孔，穿过螺丝后通过螺母紧固。固定外壳的安装高度以不影响脚在空中时踝关节自由内外翻转动和脚在地上时可限制踝关节内外翻为标准。

腿脚连接组件与脚部紧固构件通过转动副连接(如孔和销)；与多层移动片固连，在一个优选例中，通过在腿脚连接组件两侧加压板夹住多层移动片，并通过螺丝固定，进而与腿部紧固构件形成滑动副，形成多层移动片在多层固定片间可以上下滑动形成滑动副。当踝关节内外翻时，脚部紧固构件会转动，带动腿脚连接组件上下滑动，使得多层移动片在多层固定片间上下滑动。

压力传递构件中的脚底气囊6、两侧导管和两侧腿部气囊相互联通，形成密封环境。整个密封环境可通过防水布热封实现，导管插在防水布内部用于支撑，防止气路(水路或油路)阻塞。在密封环境中加入水或油进一步增加可传递到腿部气囊的压力。

多层增压构件包括多层固定片，多层移动片。多层移动片穿插在多层固定片中间，两种薄片交错叠放。最顶上和最底下均为固定片。当多层增压构件受到来自腿部气囊的压力时，移动薄片上下滑动会受限。

本发明的工作原理如下：

人走路分为脚踩在地上的支撑相和脚在空中的摆动相。支撑相需要踝关节增稳，摆动相踝关节需要自由活动。本发明利用脚底气囊，脚踩在地上时自然由人体重力产生压力。该压力通过两侧导管传递到两侧腿部气囊，腿部气囊由于限位外壳的限制，将压力压在多层薄片上。由于多层薄片受到挤压后总的摩擦力成倍增加，使得多层移动片无法相对多层固定片移动，则固连在多层移动片上的腿脚连接组件无法移动，由于腿脚连接组件无法拉伸，则脚部紧固构件无法转动，从而限制踝关节内外翻转动实现踝关节内外翻增稳。当脚在空中时，脚底气囊不产生压力，则两侧腿部气囊也无压力，没有压力作用于多层增压结构，各层薄片间摩擦力很小，多层薄片可以相对移动，不影响踝关节正常内外翻运动。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，包括腿部紧固构件(1)、腿脚连接组件、多层增压构件、压力传递构件以及脚部紧固构件(7)；

所述腿部紧固构件(1)可拆卸的穿戴在人体的小腿部，所述脚部紧固构件(7)可拆卸的穿戴在人体的脚踝部并缠绕后脚掌的底部，人体的前脚掌延伸到所述脚部紧固构件(7)的外部并能够自由活动；

所述腿脚连接组件的下端连接所述脚部紧固构件(7)，所述腿脚连接组件的上端通过多层增压构件连接所述腿部紧固构件(1)，当脚处于支撑相时，所述压力传递构件不允许所述腿脚连接组件的两端活动，当脚处于摆动相时，所述腿脚连接组件的两端分别与所述脚部紧固构件(7)、多层增压构件活动配合；

所述压力传递构件包括腿部左气囊(2)、腿部右气囊(3)、左导管(4)、右导管(5)、脚底气囊(6)、左限位外壳(14)以及右限位外壳(15)；

所述脚底气囊(6)安装在所述脚部紧固构件(7)上并位于所述后脚掌的下方，所述左限位外壳(14)、右限位外壳(15)分别安装在所述腿部紧固构件(1)的左侧、右侧，所述腿部左气囊(2)、腿部右气囊(3)分别安装在所述左限位外壳(14)、右限位外壳(15)内且分别连接所述多层增压构件，所述腿部左气囊(2)、腿部右气囊(3)分别通过左导管(4)、右导管(5)与所述脚底气囊(6)连通；

当脚处于支撑相时，所述脚底气囊(6)被脚掌挤压进而使腿部左气囊(2)、腿部右气囊(3)涨大挤压所述多层增压构件进而不允许所述腿脚连接组件与所述多层增压构件活动配合，当脚处于所述摆动相时，所述腿部左气囊(2)、腿部右气囊(3)回缩进而允许所述多层增压构件与所述腿脚连接组件活动配合。

2.根据权利要求1所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，所述多层增压构件包括左侧片组结构以及右侧片组结构；

所述左侧片组结构包括左移动片(10)以及左固定片(12)，其中，所述左侧片组结构的内外两端分别为左固定片(12)，且以每两个所述左固定片(12)之间设置一个左移动片(10)的方式布置；

右侧片组结构包括右移动片(11)以及右固定片(13)，其中，所述右侧片组结构的内外两端分别为右固定片(13)，且以每两个所述右固定片(13)之间设置一个右移动片(11)的方式布置。

3.根据权利要求2所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，当脚处于所述摆动相时，所述左移动片(10)与左固定片(12)滑动配合，所述右移动片(11)与所述右固定片(13)之间滑动配合。

4.根据权利要求1所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，所述腿脚连接组件包括左腿脚连接组件(8)以及右腿脚连接组件(9)；

所述左腿脚连接组件(8)设置在小腿的左侧且所述左腿脚连接组件(8)的两端分别与所述多层增压构件、脚部紧固构件(7)活动配合；

所述右腿脚连接组件(9)设置在小腿的右侧且所述右腿脚连接组件(9)的两端分别与所述多层增压构件、脚部紧固构件(7)活动配合。

5.根据权利要求1所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，所述压力传递构件内部形成密封空间，所述密封空间形成的密封环境通过防水布热封实现。

6.根据权利要求5所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，所述密封空间中填充有空气、油或者水。

7.根据权利要求1所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，当脚处于支撑相时，所述左限位外壳(14)、右限位外壳(15)的内壁分别对所述腿部左气囊(2)、腿部右气囊(3)形成相抵的挤压进而能够使所述腿部左气囊(2)、腿部右气囊(3)挤压所述多层增压构件。

8.根据权利要求2所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，所述左固定片(12)安装在所述压力传递构件上所具有的左限位外壳(14)上，所述左移动片(10)通过左连接件与所述左固定片(12)活动配合；

所述右固定片(13)安装在所述压力传递构件上所具有的右限位外壳(15)上，所述右移动片(11)通过右连接件与所述右固定片(13)活动配合；

其中，在所述支撑相时，所述左移动片(10)、右移动片(11)均不能移动；在所述摆动相时，所述左移动片(10)、右移动片(11)均能够在所述腿脚连接组件的驱使下相对于所述左固定片(12)、所述右固定片(13)上下滑动。

9.根据权利要求1所述的多层增压驱动的踝关节步态增稳***，其特征在于，所述腿部紧固构件(1)、脚部紧固构件(7)均通过魔术贴实现穿戴。

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