[发明专利]两段整形外科技术辅助器之间的摆动式连器

说明书

本发明涉及一种位于两段整形外科技术辅助器，例如，假肢之间的摆动式连器，具有可调的内在铰链-基础稳定性，它由一个平面运动链系构成，该铰链至少包括四个铰接件并呈现由平移和转动分量合成的多轴心摆动特性，至少有一个铰接件的摆动在至少一个摆动方向上受到一个第一摆动挡块的限制，铰接件可以制成单个的或者成对的。

这种类型的摆动式连接器例如可以用于假肢膝关节。其弯曲特性是通过由平移和转动分量合成的多轴心运动表征的，该运动相当于两条曲线相对滚动，其接触点构成了运动的瞬间旋转中心。每条这种所谓的极曲线均设在由多轴心摆动式连接器连在一起的假肢的一段上。这种多轴心膝关节可以根据其基本几何形状的不同设计提供比单轴心或单轴线膝关节结构更大的优点，除了坐位时的优点外主要是在行走时的站立阶段（从足跟触地直至足尖抬起）具有很大的优点。

单轴心假肢膝关节，在站立时的静力稳定仅靠向载荷线后部的后移位保证，由于足跟力的作用在行走直立阶段开始因载荷方向的改变而会失稳，所以截肢者必须产生一个伸髋力矩以防止因膝部弯折而跌倒。这一力矩的大小与膝关节后移的大小有关。截肢者的身体的用力可以通过一减小后移而减轻，但由于因此而带有的稳定度损失而必须采取补偿措施，例如要加装一个定位移定元件，其结构可以是个机械式制动器或液压阻尼器。

和单轴心关节相比，多轴心假肢膝关节当其伸直位置的瞬间旋转中心的位置相对较高时，它不仅在站立状态下，而且在有足跟力作用的行走直立阶段的开始均具有突出的内在稳定性，在伸直位置上无需伸髋力矩也能保持稳定。另一个优点就是可以通过适当的设计，在站立阶段终了时达到自然步态协调地过渡到随后的摆动阶段，为此，要由前足载荷产生一个膝部弯曲，采用后移式单轴心膝关节的假肢，不可能满足上述要求，因为一个普通的截肢者几乎不能持久地产生必要的伸髋力矩。然而带有上述多轴心膝关节设计的假肢和弯曲却只需要小得多的伸髋力矩，普通截肢者可以毫无疲劳地做出该力矩。但这一优点只有当伸直位置的瞬间旋转中心能调节到最佳位置时才能实现。

具有上述功能特征的多轴心假肢关节的优点通常还对应着一个缺点：其伸直状态下的突出的内在稳定性在极小的弯曲角度下即会丧失。因此迄今为止还未设计出一种假腿结构，能使截肢者除了具有佩带多轴心假肢关节所能达到的上述优点之外还可增加另一种可能，即以近似于自然步态的方式在行走的初始站立阶段使其在足跟载荷作用下产生一种弹性减震和/或缓冲的膝部弯曲，同时不产生稳定性的损失，这样一方面可以有效地吸震，另一方面又可以进一步改善步态和人体功率分布，使人体重心的垂直运动在整个站立阶段过程中平衡协调地进行。

本发明的任务是扩展多轴心摆动式连接器的功能。

上述任务的解决方案是，至少有一个铰接件的长度在外力的作用下可以改变。这一长度改变例如可以通过下述方式完成，即将两个铰接件连在一起的铰接点在载荷的作用下可以沿着一个或/和另一个铰接件的方向移动。

有时还可以为上述长度改变设置方向相反的阻力装置，例如一种可产生机械摩擦的装置、缓冲器或类似物。

当长度改变至少在一个铰接件上呈弹性方式时，是极为有利的。在该结构中长度的改变必须克服一个恢复力的作用。为此可以设置弹簧橡胶弹装置或气动装置等。原则上也可以用板簧作为长度可变的铰接件。

在本发明所述的设计实例中，通过两个相邻铰接点的距离可在载荷作用下缩短的方式使下部铰接件相对于上部铰接产生一个与载荷相关的向弯曲侧的摆动，在此同时，瞬间旋转中心沿一条朝弯曲侧倾斜的直线远离该摆动式连接器，上述直线与被摆动挡块限定在极限位置上的各铰接件的纵轴线相齐（成一行）。

这种与载荷相关的附加运动能够提高可调式内在的铰链一基础稳定性，并且由于本发明所述的结构能做简单的传动技术变化，从而可以以其他方式影响可调节的内在铰链一基础稳定：所发明的摆动式连接器的一般特点是，在一个外载荷作用下能够在预定方向上产生一个有限度的可控制的附加运动，并且同时使可调内在铰链一基础稳定性根据不同的结构设计有目的地单纯增加、保持不变或减小，或者将这种作用定性和定量地进行某种与附加运动相关的组合。

下文中只要与膝关节有关的部分均涉及一个实例，即涉及到所发明的摆动式连接器的一种极为有利的应用。

所发明的摆动式连接器作为膝关节使用第一次提供了一种可能，使膝部在足跟力作用下在行走的初始站立阶段中无任何限制地利用上述公知多轴心假肢膝关节的优点。因此所发明的假肢膝关节的功能明显地超出了以“弹性膝”而闻名的单轴心实例。