[发明专利]具有反馈的修复或矫形装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及诸如矫形和修复装置的可穿戴装置，且更具体地，涉 及在一组条件接近可接受范围的极限或预定基准之外时向用户或实践者 提供反馈的矫形或修复装置。

背景技术

整形外科矫形器作为预防性辅助工具来防止由关节的超出该关节的 生物力学极限的运动或定位引起的关节损伤是有用的。整形外科矫形器在 关节损伤或对关节进行手术之后促进关节的康复也是有用的。

膝部矫形器特别广泛地用来治疗各种膝部疾病。这种矫形器可以构造 为在膝关节周围的肢体部分上施加力或起杠杆作用，以减轻膝关节部分内 的压力，或减小膝部该部分上的负载。而且，如果膝部韧带脆弱、不坚固， 则膝部矫形器可以稳定、保护、支撑或修复该膝部。

膝部被认为是人体中最脆弱的关节之一，并且用作大腿和小腿肌肉群 之间的连接关节。膝部主要通过小且有力的韧带保持在一起。源于软骨损 伤、韧带扭伤和其它原因的膝部不稳定性是相对普遍的，因为膝关节几乎 在任何一种要求使用腿部的物理活动的过程中承受巨大的负载。

重要的是，膝部中的韧带撕裂也经常发生，并且通常需要外科手术， 用于发生合适的康复。根据美国矫形外科学会(AAOS)，超过80％的韧带 损伤是由于胫骨相对于大腿骨过渡扭转发生的，因此引起韧带撕裂。大多 数这些扭转损伤出现在从放松姿态开始的个别运动时，或者出现在人们没 有利用或激起他们的肌肉时。

现有的矫形装置的限制是，没有任何装置容易用来有效地指示用户这 种潜在伤害情况的存在。因此，需要一种在关节正处于“不协调状态”且 因此处于容易受伤的危险境地时监测关节并警告用户的装置。

刚架矫形器可以用来通过在外科手术前或外科手术后稳定膝关节来 减少这种损伤的发生。然而，刚架矫形器由许多不足。这种矫形器倾向于 大体积，且倾向于增加用户腿部的实际重量。而且，韧带支柱中的刚架设 计容易降低运动员的成绩，并且众多医生不赞成将这种韧带矫形器用于他 们的患者。

此外，在在诸如足球、篮球和英式足球之类的接触或偶然接触运动中 使用刚架矫形器会带来对与开始与穿戴这种矫形器的运动员接触的运动 员的伤害。这种伤害可以包括撞伤、刺伤、甚至骨骼断裂。

而且，刚架矫形器经常是刚性的，并且不变地为关节提供支撑，即使 不需要这种支撑时。在极端例子中，在腿部使用刚架矫形器以防止活动期 间的损伤类似于在车辆中使气囊膨胀，扣上安全带，且随后试图驱动车辆。

因此，需要一种矫形装置，如膝部矫形器，用于警告用户关节处于“不 协调(out of phase)”状态，并用于防止韧带和其它肌肉组织受伤，而不降 低佩戴者的成绩或重复刚架矫形器设计的其它缺点。这种装置可以构造为 用来防止人体的任何关节，包括髋关节和背关节的受伤。在其它变形例中， 这种装置的报警系统的使用可以以下述方式利用，即锻炼用户和/或用户的 肌肉，使得他们保持正确的关节定位，以避免关节损伤。在其它变形例中， 报警系统的使用可以用来训练被截肢者，例如，以利用更有效的、有用的 生物力学运动实现正确的步法动力学。

发明内容

公开了一种可佩戴的具有反馈特性的装置，用于以合适的生物力学运 动和/或关节定位训练使用者，和/或用于防止关节受伤，其在关节的生物 力学运动处于预定正常界限(标准)内期间，在非启动状态中保持反馈或响 应机构，并且一旦关节的生物力学运动接近可接受预定界限的极限或在预 定界限之外，其进一步启动反馈或响应机构。

这种反馈或响应机构可以包括任意数量的适合的装置或系统，如可选 择性膨胀气囊、形状记忆元件、可变硬度材料、可变粘性流体，向使用者 提供选择性的刺激，或任何其它适合的反馈或响应机构。

选择性刺激可以设置为向使用者提供电刺激、电击、热变化、脉冲、 振动、音频和/或可见警报或任何其它适合的刺激。选择性刺激可以单独使 用，或与任何其它反馈或响应机构结合使用。选择性刺激与另一反馈或响 应机构结合使用，则一旦关节的生物力学运动在第一预定正常范围之外时 选择性刺激就可以启动，以警告使用者潜在的有害情况。而且，一旦关节 的生物力学运动在第二预定正常范围之外，其它反馈或响应机构可以启 动，以防止关节受伤。