[發明專利]一種支撐相控制膝關節支具

在審

• 申請號: 202010016748.6
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111084685A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 陸寅嘯;朱鈞;俞乾;王晨;耿翔;馬昕
• 申請（專利權）人: 復旦大學;珠海復旦創新研究院
• 主分類號: A61F5/00
• 分類號: A61F5/00;A61B5/11
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種支撐相控制膝關節支具，用于提供膝關節的輔助限位支撐，其特征在于，包括：

鞋墊，置于使用者的足下；

內側膝關節模塊，包括相互連接的小腿內側連桿和大腿內側連桿以及設置于所述小腿內側連桿的頂部表面用于限位的小腿內側連桿限位塊；

內側關節蓋板，一端連接于所述大腿內側連桿上，另一端連接于所述小腿內側連桿和所述大腿內側連桿的連接處；

外側膝關節模塊，包括相互連接的大腿外側連桿和大腿外側連桿以及設置于所述小腿外側連桿的頂部表面用于限位的小腿外側連桿限位塊；

外側關節蓋板，連接于所述大腿外側連桿上；

小腿前擋板，兩側分別連接于所述小腿內側連桿靠近足部的一端以及所述小腿外側連桿靠近足部的一端，用于支撐小腿；

大腿前擋板，兩側分別連接于所述大腿內側連桿靠近軀干的一端以及所述大腿外側連桿靠近軀干的一端，用于支撐大腿；

傳感器模塊，用于檢測使用者的步態行為，包括安裝于所述大腿外側連桿頂端的第一六軸加速度計、安裝于所述小腿外側連桿的下端的第二六軸加速度計、由所述小腿外側連桿頂部表面的磁頭以及與所述第二滑動軸承同軸并靠近所述磁頭的磁環組成的角速度傳感器以及多個設置于所述鞋墊表面并通過電線與所述第二六軸加速度計連接的壓力傳感器；以及

控制模塊，用于根據使用者的步態行為控制所述彈簧預緊單向棘輪組件的狀態，包括設置于所述大腿前擋板上的具有手動控制按鈕的并安裝有所述第一六軸加速度計的主控制器、與所述主控制器通過電線連接的電池組以及與所述主控制器通過電線連接的電磁致動器；

其中，所述外側膝關節模塊還包括設置于所述外側關節蓋板外內側的彈簧預緊單向棘輪組件，該彈簧預緊單向棘輪組件包括：

第一滑動軸承，設置于大腿外側連桿與所述關節外側蓋板之間；

第二滑動軸承，設置于小腿外側連桿與所述關節外側蓋板之間；

棘爪，套設于所述第一滑動軸承外圍，且所述棘爪的表面具有位于前部的第一外緣凸起以及位于后部的第二外緣凸起；

棘輪，套設于所述第二滑動軸承外圍；

預緊彈簧，一端固定于所述大腿外側連桿上的第一凸起上，另一端固定于所述棘爪的第一外緣凸起上，用于對所述棘爪施加第一預緊力，且該第一預緊力的方向為輔助所述棘爪與所述棘輪咬合的方向；

扭簧，嵌于所述棘輪內圈，用于給所述棘輪提供一個與咬合受力方向相反的第二預緊力；以及

棘爪滾輪，通過滾輪插銷安裝于所述棘爪上，所述棘爪滾輪的表面在所述棘爪與所述棘輪咬合時，與所述棘輪的齒面接觸，從而降低咬合時所述棘爪與所述棘輪之間的摩擦力，

所述棘爪與所述棘輪均在所述預緊彈簧的預緊力的作用下在咬合，從而使咬合面產生的交互力阻止膝關節彎曲的扭矩，在行走的支撐相進行單向鎖定，且在所述電磁致動器的作用下，使得所述棘爪在步態擺動相時克服所受的預緊力，從而完成所述棘輪與所述棘爪之間的解鎖動作，進而完成膝關節的彎曲。

2.根據權利要求1所述的支撐相控制膝關節支具，其特征在于，還包括：

防墜掛鉤帶，固定于所述大腿外側連桿靠近軀干段頂部一側；以及

防墜掛鉤，連接于所述防墜掛鉤帶頂部，用于掛在穿戴者的腰帶上。

3.根據權利要求1所述的支撐相控制膝關節支具，其特征在于：

其中，所述小腿前擋板上設置有用于綁縛小腿的且分別設于小腿前側和小腿后側的小腿前綁帶與小腿后綁帶。

4.根據權利要求1所述的支撐相控制膝關節支具，其特征在于：

其中，所述大腿前擋板上設置有用于綁縛大腿的且分別設于大腿前側和大腿后側的大腿前綁帶與大腿后綁帶。

5.根據權利要求1所述的支撐相控制膝關節支具，其特征在于：

其中，所述小腿內側連桿和所述大腿內側連桿的連接處的內側以及所述小腿外側連桿和所述大腿外側連桿的連接處的內側均固定有柔性護墊，

所述柔性護墊由填充物、包裹于所述填充物之外的外層織物以及一側與所述外層織物連接的帶有勾刺毛且另一側黏于所述小腿前擋板內側表面和所述大腿前擋板內側表面的魔術貼。