[實用新型]一種無動力髖關節儲能助行外骨骼

有效

• 申請號: 201820962669.2
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN209548333U
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 陳宏偉
• 申請（專利權）人: 陳宏偉
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種無動力髖關節儲能助行外骨骼，包括小腿托、小支腿、膝關節、大支腿、支腿組件、骨盆支架組件和背板組件，小支腿通過鉚接固定在小腿托上，小支腿通過膝關節與大支腿連接，大支腿上端與支腿組件通過螺栓連接，支腿組件上端與骨盆托組件鉸接，支腿組件可繞骨盆托組件旋轉，骨盆托組件與背板組件通過螺栓固定連接，其特征在于，骨盆托組件和支腿組件設置儲能元件。本實用新型在連接骨盆托和大支腿的髖關節端蓋中設置儲能元件，通過調節儲能元件預緊力儲存具有不同損傷情況的患者的骨盆和髖關節伸展產生的能量，在屈曲運動時釋放，降低患者重心前移的能量消耗。

技術領域

本實用新型涉及一種人工骨骼，尤其涉及一種無動力髖關節儲能助行外骨骼。

背景技術

助行外骨骼起源于軍事領域，用于增強士兵行走和負重能力，后來逐漸轉為民用，目的在于輔助截癱患者重建行走功能、為下肢運動功能減弱的老年人提供行走助力。截癱患者喪失了站立及行走功能，出現肌肉萎縮、痙攣、骨質疏松等并發癥，而行走功能是維持肌肉、骨骼與心肺功能的基本條件。因此，通過外骨骼幫助患者重新實現站立和行走對其身心康復和預防并發癥均有重要意義。

目前，臨床上被廣泛使用的無動力式外骨骼主要包括膝-踝-足矯形器(Kneeankle foot orthosis，KAFO)、內側連接式矯形器(Medial linkage orthosis，MLO)和往復式步行矯形器(Reciprocating gait orthosis，RGO)及其改良形式。

KAFO由小腿托、小腿支條、大腿托、大腿支條和膝關節鎖組成。膝關節鎖連接大腿和小腿支條，行走時處于鎖定狀態，防止因膝關節屈曲而導致患者摔倒等意外的發生。KAFO的設計理念非常簡單，即行走時增加人體下肢關節剛度，為其提供外部支撐。由于左右兩側結構獨立，且無骨盆和髖關節支撐結構的約束，因此行走時患者先將重心側向轉移到起支撐作用一側的下肢上，通過拐杖或助行架保持身體平衡，然后利用軀干肌群(和殘存的屈髖肌群)“甩”出對側處于擺動前期的下肢。

MLO是在KAFO基礎上采用不同形式的鉸鏈(如：人字鉸鏈、帶有滾動軸承的弧形滑動鉸鏈、齒輪鉸鏈等)將左右側在大腿內側根部連接起來，形成Walkabout、Moorong MLO和Araz MLO等具有交互形式的無動力外骨骼，目的在于將行走過程中支撐一側下肢蹬地時髖關節產生的力矩傳遞到對側髖關節，幫助對側髖關節完成屈曲運動。然而，臨床研究表明：相比KAFO，通過鉸鏈傳遞髖關節力矩的方式并沒有幫助患者降低行走時的能量消耗。

20世紀60年代，Motloch提出利用軀干伸展驅動下肢移動的概念。基于此概念，先后形成了LSU-RGO、改良式往復式截癱矯形器(Advanced reciprocating gait orthosis，ARGO)和等中心復式截癱矯形器(Isocentric reciprocating gait orthosis，IRGO)，利用鋼索或搖桿連接左右側髖關節。行走時患者首先將身體重心轉移至支撐一側的下肢上，然后伸展軀干使同側髖關節做過伸運動，通過鋼索或搖桿帶動對側髖關節做屈曲運動，實現了利用軀干在矢狀面的伸展形成交互行走的目的。上述三種往復式無動力外骨骼將患者的行走運動限制在矢狀面。相比KAFO，這三種無動力外骨骼僅提高了使用患者的損傷平面，并未降低具有相似損傷情況的患者行走時的能量消耗。

此后，仿生儲能式的截癱助行外骨骼問世，該外骨骼利用儲能元件模擬人體髂腰肌儲存截癱患者行走過程中髖關節伸展產生的能量，在屈曲運動中釋放，幫助患者完成擺腿動作。相比KAFO和RGO，仿生儲能式的截癱助行外骨骼在一定程度上降低了患者行走能量消耗，但該外骨骼僅回收了患者矢狀面的能量，忽視了冠狀面人體重心轉移過程中能量再利用問題。