CN115120473B - 截瘫患者助行外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种截瘫患者助行外骨骼，包括下肢外骨骼组件和躯干外骨骼组件。下肢外骨骼组件有两个，两个下肢外骨骼组件呈左右分布；每个下肢外骨骼组件包括在矢状面上转动相连的髋关节三角形组件和腿支条；躯干外骨骼组件包括绳索‑弹簧串联结构，绳索‑弹簧串联结构有两个，其中一个绳索‑弹簧串联结构的下端与左侧的髋关节三角形组件相连且上端用于安装到右侧的肩部，其中另一个绳索‑弹簧串联结构的下端与右侧的髋关节三角形组件相连且上端用于安装到左侧的肩部，髋关节三角形组件相对于对应的绳索‑弹簧串联结构能自由调整方向。本发明可以减轻截瘫患者在行走过程中腰腹部等薄弱肌群的负担，减少行走时的能量消耗。

Description

截瘫患者助行外骨骼

技术领域

本发明涉及截瘫患者助行器械技术领域，尤其是涉及一种截瘫患者助行外骨骼。

背景技术

由脊髓损伤引起的下肢运动功能障碍或运动功能丧失会严重影响患者的运动能力。统计数据显示，全球现有脊髓损伤患者的数量为2700万，助行外骨骼作为辅助截瘫患者重获运动能力的一种重要康复装备，它的应用对截瘫患者的身心康复和预防并发症均有重要意义，使用助行外骨骼进行站立和步行能防止肌肉萎缩和痉挛、增强心肺功能、减少骨质疏松等并发症。

截瘫助行外骨骼主要分为外动力驱动的动力截瘫助行外骨骼和无外动力驱动的无动力截瘫助行外骨骼两大类型。目前受康复成本因素和医疗器械配置等影响，国内临床上主要采用无外动力驱动的无动力截瘫助行外骨骼。相较于外动力驱动的动力截瘫助行器，无动力外骨骼利用患者自身的体能驱动，结合助行架或拐杖的辅助，通过外置机械结构使截瘫患者代偿性行走，主要是腰腹部肌群承担原下肢肌肉需要在行走中承担的功能，优点是不需要外部提供动力，没有驱动装置、结构简单。

目前无动力外骨骼包括交互式截瘫步行矫形器、改进交互式截瘫步行矫形器等，适合不同损伤情况的患者，但他们都各自仍存在一定的问题。第一、交互式截瘫步行矫形器和改进交互式截瘫步行矫形器可使患者产生交替的迈步，但其本身并不提供储能助力的功能，因此在使用交互式截瘫步行矫形器和改进交互式截瘫步行矫形器行走中需要消耗较多的能量，对患者的心肺功能要求较高。第二、传统矫形器往往关注于下肢与骨盆的力学关系而忽略了截瘫患者与常人不同的步态以及肩部和胸部肌群在截瘫患者运动中的参与。第三、由于交互式截瘫步行矫形器连接左右髋关节的背板、摇板和改进交互式截瘫步行矫形器连接左右髋关节的钢索均位于身体背部一侧，造成穿戴困难，患者无法独立完成穿戴。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种截瘫患者助行外骨骼，可以减轻截瘫患者在行走过程中腰腹部等薄弱肌群的负担，减少行走时的能量消耗，并且截瘫患者可以独立完成穿戴。

根据本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼，包括：

下肢外骨骼组件，所述下肢外骨骼组件有两个，两个所述下肢外骨骼组件呈左右分布；每个所述下肢外骨骼组件包括自上而下依次相连的髋关节三角形组件、腿支条和足托，其中，所述髋关节三角形组件在矢状面上与所述腿支条转动相连；

躯干外骨骼组件，所述躯干外骨骼组件包括绳索-弹簧串联结构，所述绳索-弹簧串联结构有两个，其中一个所述绳索-弹簧串联结构的下端与左侧的所述髋关节三角形组件相连且上端用于安装到右侧的肩部，其中另一个所述绳索-弹簧串联结构的下端与右侧的所述髋关节三角形组件相连且上端用于安装到左侧的肩部，所述髋关节三角形组件相对于对应的所述绳索-弹簧串联结构能自由调整方向。

根据本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼，利用截瘫患者与常人不同的步态，通过设置绳索-弹簧串联结构连接截瘫患者一侧的髋关节三角形组件和截瘫患者另外一侧的肩部，一方面，可以使肩部胸部肌群的力量作用于髋关节，调节全身肌肉的能耗情况，减轻腰腹部等薄弱肌群的负担；另一方面，可以减少用于停止身体侧前倾运动的拮抗肌的能量消耗，从而减少截瘫患者运动的能量消耗，增加运动的稳定性；再一方面，绳索-弹簧串联结构会将因身体侧前倾运动而损失的一部分重力势能存储在绳索-弹簧串联结构中，当截瘫患者从向一侧跨步过渡到向另外一侧跨步的过程中，绳索-弹簧串联结构中的弹性势能会被释放，帮助截瘫患者提高身体重心，减少截瘫患者的能量消耗。此外，本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼舍弃了骨盆背板，减小了截瘫患者穿戴难度，使得截瘫患者可以独立完成穿戴。

根据本发明的一些实施例，每个所述绳索-弹簧串联结构包括绳索和弹簧，所述绳索的下端与所述弹簧的上端相连，所述弹簧的下端通过方向调整球及固定基与所述髋关节三角形组件相连，其中，所述方向调整球与所述弹簧的下端相连，所述方向调整球与所述固定基球铰接，所述固定基固定在所述髋关节三角形组件的外侧。

根据本发明的一些实施例，所述固定基位于所述髋关节三角形组件的前角部处。

根据本发明的一些实施例，所述躯干外骨骼组件还包括错位滑轮组，所述错位滑轮组与两个所述绳索-弹簧串联结构中的所述绳索相连并使两个所述绳索-弹簧串联结构中的所述绳索彼此错开。

根据本发明的一些实施例，所述绳索的上端连接有肩部护具。

根据本发明的一些实施例，所述绳索的上端通过分成不同长度的子绳连接至所述肩部护具的不同部位处。

根据本发明的一些实施例，所述髋关节三角形组件的内侧面为与人体髋部相贴合的曲面。

根据本发明的一些实施例，所述腿支条包括依次相连的大腿支条和小腿支条，其中，大腿支条的上端与所述髋关节三角形组件的下角部相连；所述大腿支条的下端与所述小腿支条的上端相连，所述小腿支条的下端与所述足托的外侧部相连。

根据本发明的一些实施例，所述腿支条还包括膝关节，所述膝关节的上端与所述大腿支条的下端相连，所述膝关节的下端与所述小腿支条的上端相连。

根据本发明的一些实施例，所述膝关节上设置有膝关节锁，所述膝关节锁打开时能够屈曲，所述膝关节锁关闭时不能屈曲。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼的结构示意图。

图2为本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼中下肢外骨骼组件的结构示意图。

图3为本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼中躯干外骨骼组件的结构示意图。

图4为本发明实施例的错位滑轮组的结构示意图。

图5为本发明实施例的肩部护具的结构示意图。

图6为本发明实施例的绳索的结构示意图。

附图标记：

截瘫患者助行外骨骼1000

下肢外骨骼组件1

髋关节三角形组件101  腿支条102  大腿支条1021  小腿支条1022

套管1023  竖杆1024  足托103  膝关节104  膝关节锁1041

躯干外骨骼组件2

绳索-弹簧串联结构201  绳索2011  弹簧2012  子绳2013

方向调整球202  固定基203  错位滑轮组204  外壳2041

第一滑轮2042  第二滑轮2043  肩部护具205

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图6来描述本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000。

如图1至图6所示，根据本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000，包括下肢外骨骼组件1和躯干外骨骼组件2。其中，下肢外骨骼组件1有两个，两个下肢外骨骼组件1 呈左右分布；每个下肢外骨骼组件1包括自上而下依次相连的髋关节三角形组件101、腿支条102和足托103，其中，髋关节三角形组件101整体上呈倒三角形状，髋关节三角形组件101在矢状面上与腿支条102转动相连；躯干外骨骼组件2包括绳索-弹簧串联结构201，绳索-弹簧串联结构201有两个，其中一个绳索-弹簧串联结构201的下端与左侧的髋关节三角形组件101相连且上端用于安装到右侧的肩部，其中另一个绳索-弹簧串联结构201的下端与右侧的髋关节三角形组件101相连且上端用于安装到左侧的肩部，髋关节三角形组件101相对于对应的绳索-弹簧串联结构201能自由调整方向。

具体地，下肢外骨骼组件1有两个，两个下肢外骨骼组件1呈左右分布，以分别与截瘫患者的两条腿一一对应固定。每个下肢外骨骼组件1包括自上而下依次相连的髋关节三角形组件101、腿支条102和足托103，其中，髋关节三角形组件101整体上呈倒三角形状，将髋关节三角形组件101设置成倒三角形状，有利于使得髋关节三角形组件 101与髋关节贴合固定，截瘫患者髋关节运动时可以带动髋关节三角形组件101运动。髋关节三角形组件101在矢状面上与腿支条102转动相连；矢状面是指将人体分切为左右两部分后的左右切面，髋关节三角形组件101在矢状面上与腿支条102转动相连，也就是说，髋关节三角形组件101与腿支条102可以在某一个矢状面内相对转动，从而髋关节可以通过髋关节三角形组件101带动腿支条102甩动，进而带动截瘫患者腿部甩动，以达到跨步的目的。腿支条102用于使截瘫患者腿部保持直立状态，但当截瘫患者需要弯曲腿部时，腿支条102也可以跟随发生弯曲。

躯干外骨骼组件2包括绳索-弹簧串联结构201，绳索-弹簧串联结构201有两个，其中一个绳索-弹簧串联结构201的下端与左侧的髋关节三角形组件101相连且上端用于安装到右侧的肩部，其中另一个绳索-弹簧串联结构201的下端与右侧的髋关节三角形组件101相连且上端用于安装到左侧的肩部，髋关节三角形组件101相对于对应的绳索-弹簧串联结构201能自由调整方向。也就是说，两个绳索-弹簧串联结构201交叉设置。当截瘫患者将本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000穿戴在身上时，绳索-弹簧串联结构201设置在截瘫患者的背部，两个下肢外骨骼组件1分别均设置在截瘫患者双腿的外侧。髋关节三角形组件101相对于对应的绳索-弹簧串联结构201能自由调整方向，这样，当腰腹部肌群发力使得髋关节做转头运动，同时肩胸部肌群发力拉伸绳索-弹簧串联结构 201，使得髋关节三角形组件101前角沿绳索-弹簧串联结构201方向做旋转运动，带动髋关节进一步转头运动时，髋关节三角形组件101前角向背侧和上侧的力的方向经过调整后可以与髋关节三角形组件101前角处的旋转切线方向一致，从而达到提高肩部和胸部肌肉做功的效率的目的。

与单独利用交互式外骨骼即可行走的截瘫患者不同，本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000需要和助行架配合使用，针对的实际上是利用助行架与手接触点为力点“步行”的截瘫患者。这样的截瘫患者例如想跨出右脚时，首先需要将身体侧前倾，侧前倾运动使得股骨头高度上升，带动整个右侧下肢竖直高度上升，以增大脚部和地面的距离，使脚部抬起；然后在腰腹部的力量带动下，使右腿甩动达到跨步的目的。

截瘫患者在利用本发明的截瘫患者助行外骨骼1000步行的过程中，由于两个绳索- 弹簧串联结构201的上端均安装在截瘫患者两侧的肩部，因此，在截瘫患者身体向一侧侧前倾时，截瘫患者身体会受到连接在一侧肩部的绳索-弹簧串联结构201的约束，连接在一侧肩部的绳索-弹簧串联结构201会被拉伸，产生与身体运动方向相反的作用力，从而减少用于停止身体侧前倾运动的拮抗肌的能量消耗，同时，绳索-弹簧串联结构201也会将因身体侧前倾重心降低而损失的一部分重力势能，存储在连接在一侧肩部的绳索-弹簧串联结构201中。完成身体侧前倾运动后，腿部需要被甩动，实现跨步。此时，腰腹部肌群发力使得髋关节做转头运动，即股骨相对于盆骨发生转动，同时肩部胸部肌群发力通过绳索-弹簧串联结构201，使得髋关节三角形组件101做旋转运动，带动髋关节进一步转头运动，从而使截瘫患者腿部向前甩动实现跨步。由于截瘫患者腰腹部肌群往往功能较弱，本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000通过利用绳索-弹簧串联结构201，使得肩部胸部肌群可以分担腰腹部肌群负担，在患者适应后重新分配各部分肌群的能耗负担，减轻了腰腹部等薄弱肌群的负担。

截瘫患者从向一侧跨步过渡到向另外一侧跨步的过程中，中轴骨回到矢状面前需要提高身体的重心，重力势能增加，此时储存在绳索-弹簧串联结构201中的弹性势能会和肩胸部肌群一起提供能量以提升重力势能，从而本发明通过设置绳索-弹簧串联结构201可以减少截瘫患者在运动过程中的能量消耗。

根据本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000，利用截瘫患者与常人不同的步态，通过设置绳索-弹簧串联结构201连接截瘫患者一侧的髋关节三角形组件101和截瘫患者另外一侧的肩部，一方面，可以使肩部胸部肌群的力量作用于髋关节，调节全身肌肉的能耗情况，减轻腰腹部等薄弱肌群的负担；另一方面，可以减少用于停止身体侧前倾运动的拮抗肌的能量消耗，从而减少截瘫患者运动的能量消耗，增加运动的稳定性；再一方面，绳索-弹簧串联结构201会将因身体侧前倾运动而损失的一部分重力势能存储在绳索-弹簧串联结构201中，当截瘫患者从向一侧跨步过渡到向另外一侧跨步的过程中，绳索-弹簧串联结构201中的弹性势能会被释放，帮助截瘫患者提高身体重心，减少截瘫患者的能量消耗。此外，本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000舍弃了骨盆背板，减小了截瘫患者穿戴难度，使得截瘫患者可以独立完成穿戴。

根据本发明的一些实施例，如图3所示，每个绳索-弹簧串联结构201包括绳索2011和弹簧2012，绳索2011的下端与弹簧2012的上端相连，弹簧2012的下端通过方向调整球202及固定基203与髋关节三角形组件101相连，其中，方向调整球202与弹簧2012的下端相连，方向调整球202与固定基203球铰接，固定基203固定在髋关节三角形组件101的外侧。具体而言，绳索2011的上端固定在截瘫患者的肩部，当截瘫患者的身体侧前倾时，截瘫患者的重心降低，位于一侧的肩膀会通过绳索2011拉动弹簧 2012，使得弹簧2012被拉长，以将因身体侧前倾而损失的一部分重力势能转化为弹性势能存储起来，同时由于弹簧2012被拉长，弹力增大，因此绳索-弹簧串联结构201可以起到阻止患者身体进一步侧前倾的作用，从而可以减少用于停止身体侧前倾运动的拮抗肌的能量消耗；并且在截瘫患者身体的中轴骨回到矢状面的过程中提高身体的重心时，弹簧2012会释放弹性势能，为截瘫患者提高身体重心助力，进而减少截瘫患者在行走过程中的能量消耗。弹簧2012的下端通过方向调整球202及固定基203与髋关节三角形组件101相连，从而使得绳索-弹簧串联结构201相对于对应的髋关节三角形组件101能自由调整方向，从而当腰腹部肌群发力使得髋关节做转头运动，同时肩部胸部肌群发力拉伸绳索2011和弹簧2012，使得髋关节三角形组件101前角沿弹簧2012方向做旋转运动，带动髋关节进一步转头运动时，髋关节三角形组件101前角向背侧和上侧的力的方向经过方向调整球202调整后与髋关节三角形组件101前角处的旋转切线方向一致，以提高肩部和胸部肌肉做功的效率。固定基203固定在髋关节三角形组件101的外侧，从而不影响髋关节三角形组件101与截瘫患者的髋关节的贴合效果。

具体地，方向调整球202具有凹球面，固定基203具有凸球面，凸球面与凹球面配合，实现方向调整球202与固定基203的球铰接。

根据本发明的一些实施例，如图2和图3所示，固定基203位于髋关节三角形组件101的前角部处。这样可以增大绳索-弹簧串联结构201带动髋关节三角形组件101运动的力矩，有利于实现胸部肩部肌肉力量的高效传递。

根据本发明的一些实施例，如图1至图4所示，躯干外骨骼组件2还包括错位滑轮组204，错位滑轮组204与两个绳索-弹簧串联结构201中的绳索2011相连并使两个绳索-弹簧串联结构201中的绳索2011彼此错开。可以理解的是，错位滑轮组204用于避免两个绳索-弹簧串联结构201中的绳索2011发生摩擦，同时错位滑轮组204还可以使两个绳索-弹簧串联结构201中绳索2011与截瘫患者的衣物分离，避免绳索2011与截瘫患者衣物发生摩擦。

具体的，如图4所示，错位滑轮组204包括外壳2041、第一滑轮2042和第二滑轮2043，外壳2041具有第一板和第二板，第一板和第二板间隔开设置且相互连接，第一板上安装有第一滑轮2042，第二板上安装有第二滑轮2043，第一滑轮2042和第二滑轮 2043的中心轴线呈一定角度交叉设置，两个绳索-弹簧串联结构201中的绳索2011分别对应间隔开地支撑在第一滑轮2042和第二滑轮2043上。

优选的，如图4所示，第一板呈平板状，第二板呈U型，第一板的两端与第二板的两端分别对应连接。进一步地，第二滑轮2043为两个直径小于第一滑轮2042的小滑轮，两个小滑轮的中心轴线相互平行，两个小滑轮的中心轴线均与第一滑轮2042的中心轴线垂直。采用两个小滑轮代替使用直径较大的第二滑轮2043，可以使外壳2041的整体高度不用做的太高，并可以减少绳索2011方向的改变。

根据本发明的一些实施例，如图1和图3所示，绳索2011的上端连接有肩部护具205。设置肩部护具205用于使绳索-弹簧串联结构201的上端可以方便地安装到截瘫患者的肩部，截瘫患者的肩部在运动时可以高效地通过肩部护具205将力传递至绳索-弹簧串联结构201上。需要说明的是，肩部护具205是软性护具，可以与截瘫患者肩部很好地贴合固定，佩戴也更加舒适。

根据本发明的一些实施例，如图5所示，绳索2011的上端通过分成不同长度的子绳2013连接至肩部护具205的不同部位处。具体而言，如图6所示，绳索2011由若干根子绳2013螺旋缠绕而成，在将绳索2011的上端和肩部护具205连接时，首先将绳索 2011上端的子绳2013分离开，并根据绳索2011上端设计的设置位置将子绳2013截成不同的长短，然后将不同的子绳2013连接至肩部护具205的不同位置。但不限于此，例如还可以直接在绳索2011的上端连接多个长度不同的子绳2013，然后再将子绳2013与肩部护具205的不同部位处相连。由于肩部护具205是软性护具，且截瘫患者肩部移动方向随机性大，因此通过将绳索2011的上端分成不同长度的子绳2013连接至肩部护具 205的不同部位处，以保证肩部在任意方向都有较大的位移都可传递至下方的绳索-弹簧串联结构201。

可选的，如图6所示，绳索2011为7股子绳2013组成的复合绳索，其中6股子绳 2013围合形成六边形，1股小绳位于中心。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，髋关节三角形组件101的内侧面为与人体髋部相贴合的曲面，从而使髋关节三角形组件101可以稳定地贴合固定在截瘫患者髋关节上，不易发生脱落或者偏移。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，腿支条102包括依次相连的大腿支条1021和小腿支条1022，其中，大腿支条1021的上端与髋关节三角形组件101的下角部相连；大腿支条1021的下端与小腿支条1022的上端相连，小腿支条1022的下端与足托103的外侧部相连。在穿戴时，将足托103与截瘫患者的足部固定，将小腿支条1022 和大腿支条1021均设置在截瘫患者腿部的外侧，小腿支条1022与截瘫患者的小腿固定，大腿支条1021与截瘫患者的大腿固定，从而使得腿支条102与截瘫患者的腿结构相适配，以配合截瘫患者的腿部进行相应运动，例如使腿支条102可以辅助截瘫患者保持双腿直立，或者发生折叠弯曲。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，腿支条102还包括膝关节104，膝关节104的上端与大腿支条1021的下端相连，膝关节104的下端与小腿支条1022的上端相连。大腿支条1021和小腿支条1022通过膝关节104连接，使得腿支条102可以发生弯曲，以适应截瘫患者腿部不同的活动情况。

根据本发明的一些实施例，膝关节104上设置有膝关节锁1041，膝关节锁1041打开时能够屈曲，膝关节锁1041关闭时不能屈曲，从而在膝关节锁1041关闭时，保证膝关节保持锁定状态，不干扰行走；膝关节锁1041打开时，截瘫患者的腿部可以弯曲，以适应截瘫患者不同的动作状态。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，大腿支条1021可伸长或缩短，例如，大腿支条1021包括套管1023和可滑动地设置在套管1023中的竖杆1024，使用时可以通过调节竖杆1024和套管1023之间的相对位置，然后固定竖杆1024和套管1023之间的相对位置即可完成大腿支条1021长度的调整。

下面用一个具体的例子来说明本发明的截瘫患者助行外骨骼1000。

在该具体的例子中，如图1至图6所示，截瘫患者助行外骨骼1000包括下肢外骨骼组件1和躯干外骨骼组件2。下肢外骨骼组件1有两个，两个下肢外骨骼组件1呈左右分布；每个下肢外骨骼组件1包括自上而下依次相连的髋关节三角形组件101、腿支条 102和足托103，其中，髋关节三角形组件101在矢状面上与腿支条102转动相连；腿支条102包括依次相连的大腿支条1021和小腿支条1022，其中，大腿支条1021的上端与髋关节三角形组件101的下角部相连；大腿支条1021的下端与小腿支条1022的上端相相连，小腿支条1022的下端与足托103的外侧部相连。腿支条102还包括膝关节104，膝关节104的上端与大腿支条1021的下端相连，膝关节104的下端与小腿支条1022的上端相连。膝关节104上设置有膝关节锁1041，膝关节锁1041打开时能够屈曲，膝关节锁1041关闭时不能屈曲。髋关节三角形组件101的内侧面为与人体髋部相贴合的曲面。

躯干外骨骼组件2包括绳索-弹簧串联结构201，绳索-弹簧串联结构201有两个，其中一个绳索-弹簧串联结构201的下端与左侧的髋关节三角形组件101相连且上端用于安装到右侧的肩部，其中另一个绳索-弹簧串联结构201的下端与右侧的髋关节三角形组件101相连且上端用于安装到左侧的肩部，髋关节三角形组件101相对于对应的绳索-弹簧串联结构201能自由调整方向。每个绳索-弹簧串联结构201包括绳索2011和弹簧 2012，绳索2011的下端与弹簧2012的上端相连，弹簧2012的下端通过方向调整球202 及固定基203与髋关节三角形组件101相连，其中，方向调整球202与弹簧2012的下端相连，方向调整球202与固定基203球铰接，固定基203固定在髋关节三角形组件101 的外侧。固定基203位于髋关节三角形组件101的前角部处。躯干外骨骼组件2还包括错位滑轮组204，错位滑轮组204与两个绳索-弹簧串联结构201中的绳索2011相连并使两个绳索-弹簧串联结构201中的绳索2011彼此错开。绳索2011的上端连接有肩部护具205。绳索2011的上端通过分成不同长度的子绳2013连接至软肩部护具205的不同部位处。

下面给出穿戴该具体实施例的截瘫患者助行外骨骼1000时，截瘫患者的步态周期分析。

当截瘫患者利用助行架从坐姿转化为站姿时，

首先进入足跟着地期，由于足跟触底有冲击惯性力，此时双腿伸直，身体重心高度降低；

站立前期，手部肌肉发力，体重一部分转移至助行架，肩关节上升，整体重心升高，身体轻度前倾和侧倾为下一步态调整合适姿态；

当截瘫患者开始行走时，

站立后期，手部肌肉继续发力，体重大部分转移至助行架，整体重心不变或轻微上升，手部肌肉发力提供重心上移的重力势能的同时，身体躯干部在前倾侧倾的过程中消耗部分重力势能，此时身体在借助站立前期惯性进一步前倾侧倾时，受到肩部护具205 和绳索2011的约束，将一部分重力势能转换为弹性势能储存在弹簧2012中；

推离期，为使得身体平稳前移，腿部受到腰腹部肌群的拉伸有一定程度外摆，腰腹部肌群发力使得髋关节做转头运动，同时肩胸部肌群发力拉伸绳索2011和弹簧2012，使得髋关节三角形组件101前角沿弹簧2012方向做旋转运动，带动髋关节进一步转头运动，这样髋关节三角形组件101前角向背侧和上侧的力的方向经过方向调整球202调整后与髋关节三角形组件101前角处的旋转切线方向一致，提高了肩部和胸部肌肉做功的效率，同时患者由于腰腹部肌群往往功能较弱，利用绳索-弹簧串联结构201便于肩部和胸部肌群分担腰腹部肌群负担，在患者适应后重新分配各部分肌群的能耗负担；

缓冲期，此时身体向与站立后期相反的方向倾斜，缓冲前期中轴骨回到矢状面前提高重心，提供重力势能的是肩胸部肌群和站立后期储存在弹簧2012中的弹性势能，缓冲后期由于中轴骨已经回到矢状面，弹性势能耗尽，此时进一步侧倾重心下降，出现与站立后期相同的情况，即在手部肌肉发力提供重心上移的重力势能的同时，躯干部在侧前倾的过程中消耗部分重力势能，此时身体在借助站立前期惯性进一步侧前倾时受到肩部护具205和绳索2011的约束，将一部分重力势能转换为弹性势能储存在弹簧2012中，并且减少原来用于停止侧前倾运动的拮抗肌能耗。

摆动期，髋关节做转头运动，出现与推离期相同的情况，即为使得身体平稳前移，腿部收到腰腹部肌群的拉伸有一定程度外摆，腰腹部肌群发力使得髋关节做转头运动，同时肩胸部肌群发力拉伸绳索2011和弹簧2012，使得髋关节三角形组件101前角沿弹簧2012方向做旋转运动，带动髋关节进一步转头运动。

根据该具体例子的截瘫患者助行外骨骼1000，利用截瘫患者与常人不同的步态，通过设置绳索-弹簧串联结构201连接截瘫患者一侧的髋关节三角形组件101和截瘫患者另外一侧的肩部，一方面，可以使肩部胸部肌群的力量作用于髋关节，调节全身肌肉的能耗情况，减轻腰腹部等薄弱肌群的负担；另一方面，可以减少用于停止身体侧前倾运动的拮抗肌的能量消耗，从而减少截瘫患者运动的能量消耗，增加运动的稳定性；再一方面，绳索-弹簧串联结构201会将因身体侧前倾运动而损失的一部分重力势能存储在绳索 -弹簧串联结构201中，当截瘫患者从向一侧跨步过渡到向另外一侧跨步的过程中，绳索 -弹簧串联结构201中的弹性势能会被释放，帮助截瘫患者提高身体重心，减少截瘫患者的能量消耗。此外，本发明实施例的截瘫患者助行外骨骼1000舍弃了骨盆背板，减小了截瘫患者穿戴难度，使得截瘫患者可以独立完成穿戴。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，包括：

下肢外骨骼组件，所述下肢外骨骼组件有两个，两个所述下肢外骨骼组件呈左右分布；每个所述下肢外骨骼组件包括自上而下依次相连的髋关节三角形组件、腿支条和足托，其中，所述髋关节三角形组件为倒三角结构，所述腿支条的上端在矢状面上与所述髋关节三角形组件的下角部转动相连；

躯干外骨骼组件，所述躯干外骨骼组件包括绳索-弹簧串联结构，所述绳索-弹簧串联结构有两个，其中一个所述绳索-弹簧串联结构的下端与左侧的所述髋关节三角形组件的前角部处可转动相连且上端用于安装到右侧的肩部，其中另一个所述绳索-弹簧串联结构的下端与右侧的所述髋关节三角形组件的前角部处可转动相连且上端用于安装到左侧的肩部。

2.根据权利要求1所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，每个所述绳索-弹簧串联结构包括绳索和弹簧，所述绳索的下端与所述弹簧的上端相连，所述弹簧的下端通过方向调整球及固定基与所述髋关节三角形组件相连，其中，所述方向调整球与所述弹簧的下端相连，所述方向调整球与所述固定基球铰接，所述固定基固定在所述髋关节三角形组件的外侧。

3.根据权利要求2所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，所述躯干外骨骼组件还包括错位滑轮组，所述错位滑轮组与两个所述绳索-弹簧串联结构中的所述绳索相连并使两个所述绳索-弹簧串联结构中的所述绳索彼此错开。

4.根据权利要求2所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，所述绳索的上端连接有肩部护具。

5.根据权利要求4所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，所述绳索的上端通过分成不同长度的子绳连接至所述肩部护具的不同部位处。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，所述髋关节三角形组件的内侧面为与人体髋部相贴合的曲面。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，所述腿支条包括依次相连的大腿支条和小腿支条，其中，大腿支条的上端与所述髋关节三角形组件的下角部相连；所述大腿支条的下端与所述小腿支条的上端相连，所述小腿支条的下端与所述足托的外侧部相连。

8.根据权利要求7所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，所述腿支条还包括膝关节，所述膝关节的上端与所述大腿支条的下端相连，所述膝关节的下端与所述小腿支条的上端相连。

9.根据权利要求8所述的截瘫患者助行外骨骼，其特征在于，所述膝关节上设置有膝关节锁，所述膝关节锁打开时能够屈曲，所述膝关节锁关闭时不能屈曲。

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