CN113271905A - 用于将人腿连接至运动机构的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将人腿连接至运动机构(30)的装置(1)，其至少包括：保持元件(11)和用于将人腿固定至保持元件(11)的固定装置(13)，其中保持元件(11)具有用于将保持元件(11)直接地连接至运动机构(30)的至少一个连接元件(111)。根据本发明的装置(1)有利地允许使用者和装置(1)之间、以及与使用者一起的装置(1)和运动机构(30)之间的简单且快速的连接。装置易于第三方和使用者本人操作，易于清洁和消毒，并且为使用者提供高水平的佩戴舒适度。根据本发明的装置(1)还确保从运动机构(30)特别是到使用者腿部的运动的受控传递，并且此外可以成本有效地生产。

Description

用于将人腿连接至运动机构的装置
本发明涉及一种用于将人腿连接至运动机构的装置。
近年来已经开发了大量的机器人辅助运动机构用于人类四肢的自动化运动(特别是在动员治疗或康复措施的情况下或者在运动导向的训练期间)，这使得例如以受控的方式自动地移动人的腿和/或脚成为了可能。例如，DE102015117596B3公开了一种用于长期卧床的患者的康复机构、一种用于控制所述康复机构的方法、以及一种包括该康复机构的床。WO00/61059A1公开了一种用于运动治疗的装置和方法，在该治疗中患者被保持在站立台上，并且通过由用于每条腿的膝盖部分和足部部分组成的驱动机构来执行自动腿部运动。驱动机构的膝盖部分在此处位于患者的相应腿下方，特别是相应膝关节下方，并且通过膝盖部分垂直于站立台的平面的伸展或回缩而升高或降低腿。最后，WO97/00661A1公开了一种锻炼设备和锻炼方法，其允许患者腿部进行受控的锻炼和支撑等。为此，特别公开了一种膝盖矫形器，可以以治疗取决的方式来控制该矫形器的运动自由度。
这种自动运动训练成功的决定性因素之一是自动运动机构与相应人员的物理连接，其中，除了训练人员或患者的舒适性之外，培训人员、物理治疗师和/或护理人员的简单操作，以及由运动机构预设的运动受控地传递给人(特别是外部四肢例如腿或手臂)的可能性，都起着重要的作用。特别是在长期卧床的重症监护患者的情况下，这种动员措施与其他医疗需要的治疗设备(例如导管或诊断设备的测量线)的兼容性也很重要。由于通常复杂的装配，从现有技术中已知的用于相应目的的腿部矫形器不允许使用者通过考虑相应患者的医疗情况的方式快速连接到相应的运动机构。
以此为出发点，本发明的目的是提供一种用于连接人腿到运动机构的装置，该装置相对于现有技术进行了改进特别是简化，并且使用者本人和第三方在卫生条件下易于操作该装置。该装置还提供高水平的舒适度并且在确保从运动机构特别是到人的腿部的运动的受控传递的同时，可以成本有效地生产。
该目的通过具有独立权利要求1的特征的用于将人腿连接到运动机构的装置来实现。可以单独使用或相互组合使用的其它有利实施例和改进是从属权利要求的主题。
根据本发明的装置包括至少一个保持元件，其中保持元件具有用于将保持元件直接连接至运动机构的至少一个连接元件，以及用于将人腿固定到保持元件的固定装置，并且其特征在于，连接元件被设计成允许保持元件相对于连接元件的纵向轴线的旋转。
根据本发明的装置有利地允许使用者与装置之间，以及与使用者一起的装置与运动机构之间的简单且快速的连接。该装置易于第三方和使用者本人操作，易于清洁和消毒，并且为使用者提供高水平的佩戴舒适度。根据本发明的装置还确保从运动机构特别是到使用者的腿部的运动的受控传递，并且此外可以成本有效地生产。可旋转性有利地在使用者和运动机构之间的连接中产生额外的自由度，因此可以减少在使用者的腿部或者膝盖上的不期望的外力，这有利地引起提高的佩戴舒适度和减少的受伤风险。此外，该装置因此可以更好地适应使用者腿部的形状(特别是大腿)，并且通过该装置施加的压力和/或引入的力可以特别地均匀地分布在大腿的整个表面上。这再次有利地提高了佩戴舒适度并且减少了出现在使用者皮肤上的压力点的机会。
在本发明的优选实施例中，保持元件可以被设计为至少部分为带弧形的弧形形状，该弧形反向于连接元件的延伸开放，其中保持元件的近端纵向侧和远端纵向侧的开口半径(Rp；Rd)可以相等或者不等。保持元件设计为至少部分为弧形形状可以有利地适应人的腿部(特别是大腿)的解剖形状。特别优选的是，第一保持元件的近端纵向侧的开口半径(Rp)和远端纵向侧的开口半径(Rd)不同(即用两个不同的半径进行限定)，特别是以保持元件具有圆锥形状的方式，优选地在远端方向上逐渐变窄，从而很好地适应大腿的通常的解剖形状。
在本发明的另一实施例中，保持元件可以优选地由相对较硬的材料制成，特别是塑料。
因此由相对较硬材料制成的保持元件有利地允许患者腿部的稳定保持，以及通过装置从康复机构到患者腿部(特别是大腿)在相对较大的表面区域上分布的力的受控传递。所施加的力在较大的表面区域上的分布有利地增强了使用者的训练舒适度。塑料的使用，特别是适合工业生产(例如塑料注射成型或3D打印技术)的塑料或者塑料混合物，有利地允许即使不同的尺寸(不同的长度、宽度、弧形半径等)的相对便宜的生产，优选地通过3D打印的方法。此外，由塑料制成的保持装置有利地具有相对较小的重量、足够的强度、坚固性及因此而来的耐久性，并且有利地易于清洁或消毒。
另外优选的是，保持装置至少部分经表面处理，特别是表面涂覆。表面处理(特别是表面涂覆)有利地提高了保持装置的简单且快速的清洁或消毒，使得即使在具有最高的卫生要求的领域中，保持装置也可以在不同的使用者的连续使用之间有利地与运动机构保持连接。特别有利的是，表面涂覆包括减少细菌的物质，特别是银和/或铜离子，从而表面涂覆本身具有减少细菌的效果。
在本发明的另一优选实施例中，连接元件可以相对于上侧，特别是相对于保持元件的近端纵向侧和远端纵向侧和/或相对于横向侧，居中地布置在保持元件的上侧。保持装置的居中布置有利地允许从运动机构到使用者腿部的力的均匀引入。
另外证明有利的是，保持元件在其上侧具有用于固定装置的保持器。此处特别有利的是，提供至少两个保持器直接地或间接地(特别是通过紧固装置)连接至保持元件，其中保持器设计为可相对于保持元件的纵向轴线和/或保持元件的上侧的法线枢转；和/或其中保持器设计为可相对于保持元件的横向轴线和/或保持元件的上侧的法线旋转。通过这种保持器而连接至保持元件的固定装置有利地考虑了各个使用者的解剖结构(不同的大腿角度/直径等)，其中该装置特别适合于通过形成自身的锥形以适应锥形的腿或锥形的大腿，并且适合于通过形成自身的圆柱形来适应圆柱形的腿或圆柱形的大腿。
在另一实施例中，已经证明有利的是，固定装置由柔性材料制成和/或具有至少一个封闭件。柔性的固定装置有利地允许了使用者和保持元件之间、或使用者和设备之间并因此和运动机构之间的简单且舒适的连接。特别地，封闭件的提供有利地允许连接至医疗导管的使用者容易地连接至装置从而连接至运动机构。此外，以这种方式设计的固定装置有利地允许柔性材料适应使用者大腿，这又通过允许力在较大的表面区域传递到使用者的腿部或者大腿而有利地提高使用的便利性。另外，此类固定装置可以有利地提高佩戴舒适度，并且还可以确保保持元件和使用者的卫生分离，其中固定装置可以保持在使用者身上直到训练或治疗完成，并且可以有利地单独清洁或消毒。
此外，优选的实施例中固定装置可以通过其横向侧中的至少一个可逆地连接到保持元件。可逆的连接可以通过至少一个的钩环封闭件和/或按扣的提供和/或至少一个的磁性封闭件或类似物来优选地实现，并且有利地允许装置的简单扣紧或解扣，特别是考虑到重症监护患者使用时的任何医疗情况，例如考虑到医疗导管连接。此外，可逆的连接有利地允许固定装置被替换，特别是由不同长度和/或不同类型的另一固定装置替换，因此有利地提高了对相应使用者的适应性。
本发明的实施例被证明有利的是，在设计上优选地对应于保持元件，特别是对应于保持元件的下侧的第一衬垫元件可以布置在保持元件的下侧上，并且可以通过至少一个连接装置直接地或间接地可逆连接至保持元件。第一衬垫元件可以有利地提高佩戴舒适度并且还确保保持元件和使用者的卫生分离，其中第一衬垫元件保持在使用者身上直到训练或治疗结束，并且可以有利地单独清洁或消毒。替代地，第一衬垫元件也可以由相对刚性的芯(特别是塑料)和相对柔软的覆盖层(特别是硅树脂或类似物)制成。
同样有利的是，第一衬垫元件(特别是其连接装置)包括至少一个锁定件，特别是按扣形式和/或磁性锁定件。因此，第一衬垫元件可以快速且容易地固定于保持元件以及从保持元件再次松开。在磁性锁定件的情况下，可以优选地使用塑料包裹的扁平磁贴，这通过其允许的无缝结构的优点提供卫生优势。
在另一优选实施例中，特别是至少部分弧形的、第二衬垫元件可以布置在固定装置上。第二衬垫元件可以额外地稳定使用者并且可以通过放置固定装置切入大腿或摩擦大腿或通过减少大腿下侧的压力负荷来有利地提高使用者的佩戴舒适度。
同样有利的是，第二衬垫元件可相对于固定装置的纵向侧移动和/或可逆地连接到固定装置，特别是通过由引导槽和/或通道构成的或设计为尼龙搭扣的保持器。这可以有利地提高设备对各个用户的解剖结构的可调节性和适应性，并且允许以最小可能的尺寸可变性进行生产设备，同时覆盖更大范围的解剖尺寸关系。
最后，本发明的实施例已经被证明有利的是，第一衬垫元件和第二衬垫元件完全地或部分地由弹性材料制成；其中，第二衬垫元件可以额外的包括由刚性材料(特别是塑料)制成的支撑元件，优选地由与保持元件相同的塑料制成。弹性材料的使用有利地为使用者的腿部或大腿提供了额外的衬垫，从而额外地提高佩戴舒适度。与其在(柔性)固定装置上简单布置相比，刚性材料的使用有利地允许第二衬垫元件更好的固定(尺寸稳定性)。替代地，第二衬垫元件也可以由相对刚性的芯(特别是塑料)和相对柔软的覆盖层(特别是硅树脂或类似物)制成。
下面基于优选的说明性实施例并结合附图描述本发明的其他细节和进一步的优点，但本发明不限于这些实施例。
示意性地示出了：
图1根据本发明的装置的实施例的侧视图；
图2a用于固定装置的保持器的实施例的正视图；
图2b图2a中的保持器的侧视图；
图3a沿保持元件的实施例的纵向轴线的截面图；
图3b图3a中的保持元件的俯视图；
图4a第一衬垫元件的实施例的俯视图；
图4b图4a中第一衬垫元件的侧视图；和
图5第二衬垫元件的实施例的俯视图。
在本发明的优选实施例的以下描述中，相同的附图标记表示相同或类似的部件。
图1示出了根据本发明的装置1的实施例的侧视图。根据本发明的用于将人腿连接至运动机构30的装置1包括至少一个保持元件11和用于将人腿固定于保持元件11的固定装置13，其中保持元件11具有用于将第一保持元件11直接连接至运动机构30的至少一个连接元件111。
连接元件111可以优选地相对于上侧117，特别是相对于保持元件11的近端纵向侧114和远端纵向侧115和/或相对于横向侧116，居中地布置在保持元件11的上侧117上。根据本发明，将连接元件111设计为允许保持元件11相对于连接元件111的纵向轴线1111旋转的方式。在图1所示的本发明的实施例中，连接元件111设计为例如销，其可被引导穿过保持元件11中的开口并且可旋转地安装在保持元件11上或固定地布置在其上。连接元件111可以由塑料制成，特别是由与保持元件11相同的塑料制成，但是优选地由金属制成，因为由金属制成的连接元件111(特别是金属销)能够承受更大的力。为了将装置1快速连接到运动机构30或将装置1从运动机构30快速移除，连接元件111可以另外优选地设计为对应于运动机构30上的速动紧固件。
保持元件11可以设计为带弧形119的至少部分弧形形状，并且弧形119反向于连接元件11的延伸开放。弧形119由两个开口半径Rp和Rd限定，其中保持元件11的近端纵向侧114的开口半径Rp和远端纵向侧115的开口半径Rd可以相等或者不等。保持元件11可以由相对硬的材料(特别是塑料)制成，其有利地具有足够的稳定性以允许使用者腿部的稳定保持且允许尽可能均匀的力分布，同时仍然足够柔性以确保保持元件11能够弯曲到一定程度并且因此能够额外地适应使用者的腿部(特别是大腿)。此外，可优选对保持元件11的至少部分进行表面处理，特别是表面涂覆。
从图1还可看出，保持元件11可以优选地在其上侧117具有用于固定装置13的保持器112。
图2a和2b以正视图(图2a)和侧视图(图2b)示出了这种用于固定装置13的保持器112的实施例。保持器112可以优选地由与保持元件11相同的材料制成，并且以用于制造根据本发明的装置1的3D打印方法制成，因此可以有利地与保持元件11一起生产并且已经连接至保持元件11。从图2b可以看出，保持器112可以有利地为轻微弯曲，以便当布置在保持元件11的表面117上时从保持元件11的表面117轻微突出。为此，轻微弯曲的保持器112可以优选地连接至保持元件11，使得保持器112的凸面远离保持元件11的表面。
图3a示出了沿着保持元件11的实施例的纵向轴线LA的截面，并且图3b示出了来自图3a的保持元件11的俯视图。
如图所示，如果提供直接或间接地(特别是通过紧固装置113)连接至保持元件11的至少两个保持器112是有利的。保持器112可以设计为可相对于保持元件11的纵向轴线LA和/或保持元件11的上侧117的法线N枢转。替代地或另外地，保持器112可以设计为可相对于保持元件11的横向轴线QA和/或保持元件11的上侧117的法线N旋转。在图3a和3b中，此处所示的两个保持器112的灵活性由枢转角度SW1(图3b)和SW1(图3a)表示。由两个枢转角度SW1和SW2表示的枢转和/或旋转运动的任何期望的组合有利地为每个保持器112在所有三个空间方向产生运动自由度。在此处所示的本发明的实施例中，通过在保持元件11的上侧117布置孔眼形的紧固装置113(其优选地由与保持元件11相同的材料制成)在技术上实现这种活动性，这有利地同样在保持元件的3D打印期间完成。每个保持器112可以随后优选地具有设计为对应这些孔眼形的紧固装置113的至少一个开口，并且保持器112通过该开口可以连接至保持元件11。
一般而言，以这种方式设计的可枢转和/或可旋转地安装的保持器有利地允许对于使用者腿部(特别是大腿)的解剖学形状的适应，并且例如有利地允许由保持元件11和固定装置13组成的锥形形状的构造。保持元件11的近端纵向侧114的相对较宽的开口半径Rp和保持元件11的远端纵向侧115的相对较窄的开口半径Rd的组合，特别如图3b中所示的朝向远端纵向侧115逐渐变窄的横向侧116(通过与保持器112对比清楚可见)，可以有利地支持适应腿部或大腿的锥形形状的形成，并因此提高佩戴舒适度。
固定装置13可以优选地由柔性材料形成(例如由柔性的钩环带制成)，由此简化使用者和保持元件11之间的连接。替代地或除此之外，如图1所示，紧固装置113可以具有至少一个封闭件131(优选地为钩环封闭件或磁性封闭件)，这可进一步简化连接，特别是当使用者为长期卧床的患者，特别是昏迷的患者，患者将在运动机构30的帮助下活动。通常通过导管为这些患者提供药物，并且在将患者连接至运动机构30的时候必须考虑这些导管。如图1所示，固定装置13可以优选地通过其横向侧132中的至少一个可逆地连接至保持元件11。然而，紧固装置113也因此可以通过其两个横向侧132，优选通过保持器112可逆地连接至保持元件11，并且特别地可以具有两个封闭件131。
此外，在设计上优选对应于保持元件11，特别是对应于保持元件11的下侧118的第一衬垫元件14可以布置在保持元件11的下侧118上，并且可以直接地或通过至少一个连接装置141间接地可逆连接至保持元件11。
图4a和4b以俯视图(图4a)和侧视图(图4b)示出了第一衬垫元件14的实施例。如图所示，第一衬垫元件14，特别是其连接装置141，有利地包括至少一个锁定件1411，特别是按扣形式和/或磁性锁定件。
图1还示出了(特别是至少部分弧形的)第二衬垫元件15可以布置在固定装置13上，并且在装置1的使用期间，其可以同样相对于连接元件111的纵向轴线1111基本上轴向对称地布置，如第一衬垫元件14。
最后，图5示出了这种第二衬垫元件15的实施例的俯视图。此处有利的是，第二衬垫元件15可相对于固定装置13的纵向侧133移动和/或可逆地连接至固定装置13，特别是通过由导向槽和/或通道构成的或是设计为尼龙搭扣的保持器151。此外，第一衬垫元件14或者第二衬垫元件15可以有利地全部或部分地由弹性材料制成；其中第二衬垫元件15可以另外包括由刚性材料(特别是塑料，优选为与保持元件11相同的塑料)制成的支撑元件152。特别可以从图4b中看出，第一衬垫元件14和第二衬垫元件15可以最终具有圆形边缘，以进一步提高佩戴舒适度。
根据本发明的装置1有利地允许使用者和装置1之间、以及使用者一起的装置1和运动机构30之间的简单且快速的连接。装置易于第三方和使用者本人操作、易于清洁和消毒，并且为使用者提供高水平的佩戴舒适度。根据本发明的装置1还确保从运动机构30特别是到使用者腿部的运动的受控传递，并且此外可以成本有效地制造。
参考符号列表
1 装置
11 保持元件
111 连接元件
1111 连接元件111的纵向轴线
112 用于固定装置13的保持器
113 用于保持器112的紧固装置
114 保持元件11的近端纵向侧
115 保持元件11的远端纵向侧
116 保持元件11的横向侧
117 保持元件11的上侧
118 保持元件11的下侧
119 弧形
13 固定装置
131 封闭件
132 固定装置13的横向侧
133 固定装置13的纵向侧14 第一衬垫元件
141 连接装置
1411 锁定件
142 表面
143 第一衬垫元件14的纵向侧
144 第一衬垫元件14的横向侧
15 第二衬垫元件
151 用于固定装置13的保持器
152 用于第二衬垫元件的支撑元件
30 运动机构
LA 装置1的纵向轴线
QA 装置1的横向轴线
N 保持元件11的上侧116的法线
Rp 保持元件11的近端纵向侧114的开口半径
Rd 保持元件11的远端纵向侧115的开口半径
SW1 第一枢转角度
SW2 第二枢转角度

Claims (15)

1.一种用于将人腿连接至运动机构(30)的装置(1)，所述装置(1)至少包括：
保持元件(11)，
其中保持元件(11)具有至少一个连接元件(111)，所述连接元件(111)用于将保持元件(11)直接地连接至运动机构(30)，
固定装置(13)，其用于将人腿固定至保持元件(11)；
其特征在于，
连接元件(111)设计为允许保持元件(11)相对于连接元件(111)的纵向轴线(1111)的旋转。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述保持元件(11)设计为带弧形(119)的至少部分弧形形状，所述弧形(119)反向于连接元件(11)的延伸开放，其中保持元件(11)的近端纵向侧(114)和远端纵向侧(115)的开口半径(Rp；Rd)可以相等或者不等。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，所述保持元件(11)由相对较硬的材料制成，特别是塑料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述保持元件(11)至少部分进行表面处理，特别是表面涂覆。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于，所述连接元件(111)相对于保持元件(11)的上侧(117)，特别是相对于保持元件(11)的近端纵向侧(114)和远端纵向侧(115)和/或横向侧(116)，居中地布置在保持元件(11)的上侧(117)。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于，所述连接元件(111)设计为销，所述销优选地被引导通过保持元件(11)中的开口，并且可旋转地安装在保持元件(11)上或者固定地布置在其上。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于，保持元件(11)在上侧(117)具有用于固定装置(13)的保持器(112)。
8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，提供至少两个保持器(112)，所述保持器(112)直接地或间接地，特别是通过紧固装置(113)，连接至保持元件(11)，
-其中，保持器(112)设计为可相对于保持元件(11)的纵向轴线(LA)和/或保持元件(11)的上侧(117)的法线(N)枢转；和/或
-其中，保持器(112)设计为可相对于保持元件(11)的横向轴线(QA)和/或保持元件(11)的上侧(117)的法线(N)旋转。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于，所述固定装置(13)由柔性材料制成和/或具有至少一个封闭件(131)。
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于，所述固定装置(13)通过其横向侧(132)中的至少一个可逆地连接至保持元件(11)。
11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于，在设计上优选地对应于保持元件(11)，特别是对应于保持元件(11)的下侧(118)的第一衬垫元件(14)可以布置在保持元件(11)的下侧(118)，并且直接地或通过至少一个连接装置(141)间接地可逆连接至保持元件(11)。
12.根据权利要求11所述的装置(1)，其特征在于，第一衬垫元件(14)，特别是其连接装置(141)，包括至少一个锁定件(1411)，特别是按扣形式和/或磁性锁定件。
13.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置(1)，其特征在于，特别是至少部分弧形形状的、第二衬垫元件(15)布置在固定装置(13)上。
14.根据权利要求13所述的装置(1)，其特征在于，第二衬垫元件(15)可相对于固定装置(13)的纵向侧(133)移动和/或可逆地连接至固定装置(13)，特别是通过由导向槽和/或通道构成的保持器(151)或是设计为尼龙搭扣的保持器(151)。
15.根据权利要求13或14所述的装置(1)，其特征在于，第一衬垫元件(14)或第二衬垫元件(15)
-全部地或部分地由弹性材料制成；其中
-第二衬垫元件(15)可以另外地包括支撑元件(152)，所述支撑元件(152)由刚性材料制成，特别是塑料，优选地由与保持元件(11)相同的塑料制成。
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