雙向阻尼和輔助單元的制作方法
【專利說明】雙向阻尼和輔助單元
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求2013年4月 10號提交的題為"Bi-Directional Dampening/Assisting Unit"的美國臨時申請61/810, 412號的優先權。上述相關申請在此通過引用的方式并入本 文。 發明領域
[0003] 本發明通常涉及一般意義上的鉸鏈或關節裝置，并且更具體地說，涉及在踝關節、 腕關節、膝關節或踝關節處的鉸鏈或關節組件，其適于在人體關節處施加雙向力以便在實 現正常或接近正常的行走運動時提供動態減震和復位助力。
【背景技術】
[0004] 為了治療彎曲和伸展攣縮，開發出彈簧偏壓夾板單元來提供橫穿人體關節的力。 這些夾板裝置提供與彎曲或伸展攣縮相反作用的張力并且因此不僅在存在肌無力的情況 下提供支撐，還加強復原。通常，治療涉及使短肌伸長并且減少由導致關節運動限制的各種 病理所引起的軟組織攣縮。在一個實例中，兩個撐桿樞轉地互連并且在兩者之間包括彈簧 偏壓單元以便在互連撐桿的樞軸點處施加可調節的力。
[0005] 對于有用的背景信息，DeHarde的US 5, 658, 241包括扭轉動力單元、多功能動態 夾板、彈簧偏壓調節機構、運動范圍限制器和早期雙向功能的總體現有技術教導。由于其各 種組件部件、它們的相互作用和功能的有用的詳細描述，在這里通過引用的方式將DeHarde 的US 5, 658, 241并入本文，所有這些為本發明提供了更好的理解和背景。更具體地說，US 5, 658, 241教導使用在第一和第二撐桿之間固定的雙向扭轉動力單元來選擇性地傳遞與伸 展或彎曲相反的力。在US 5, 658, 241中，所述動力單元圍繞鉸接銷安裝并且可圍繞所述鉸 接銷在兩個位置之間旋轉。在第一位置中，相對于第一撐桿鎖住動力單元并且扭轉彈簧與 在第一方向上的第二撐桿的相對移動相反。圍繞鉸接銷旋轉到第二位置，相對第二撐桿鎖 住動力單元。在第二位置中，扭轉彈簧使第一撐桿相對于第二撐桿的移動反向，從而提供與 第一位置的扭轉在相反方向上的扭轉。 發明概要
[0006] 本發明為提供具有從其延伸的撐桿的動態通用平臺的鉸鏈組件，所述鉸鏈組件具 有附接到其的雙向扭轉動力單元以便選擇性地傳遞與伸展或彎曲相反的力。所述動力單元 包括扭轉彈簧，例如環形片狀彈簧。在本發明中，所述動力單元可被輕易翻轉以便通過簡單 翻轉所述動力單元并且將所述動力單元卡扣回到在平臺上的位置來提供用于任何人體關 節的彎曲或伸展力。動力單元安裝在平臺的鉸接銷（花鍵）上并且也附接到與所述撐桿中 的一個連接的突出物、銷或卡鎖。
[0007] 本發明鉸鏈組件（動態平臺和動力單元的組合）提供具有更強功能和更適合的扭 矩特征的更薄、更輕、更小輪廓的設計。例如，本發明可為用于矯形、假體或復原裝置的鉸鏈 組件；或大體上為用于施加橫穿人體關節的力的鉸鏈式夾板類型的裝置。
[0008] 此外，本發明提供具有唯一蝸輪式運動范圍（ROM)限制器的平臺，所述限制器能 夠無限地限制對于相當于或超過所期望的人體關節運動所需的任何角度的關節移位。蝸輪 式ROM限制器可與弧形槽中的硬止件結合工作。在各個實施方案中，可在平臺上使用一個 或兩個蝸輪來限制運動范圍。在任何實施方案中，本發明的平臺可針對人體肘、膝、踝或腕 關節容易地設定。鑒于此，可在兩個方向一伸展或彎曲方向上設定運動范圍上（在針對相 應人體關節的通常運動范圍內）的任何限制。此外，所述平臺可向任何7. 5度的運動或任何 15度的運動提供閉鎖特征，而且為了便于穿上和脫下關聯的矯形支架而提供不受限制的運 動選項。在本發明的另一個方面中，兩種平臺尺寸（和兩種動力單元組件）可幫助任何人 體關節，其中有完整的運動范圍和各種扭矩阻力/助力。
[0009] 如上所述，可通過翻轉動力單元而實現將伸展扭矩調換成彎曲扭矩。在平臺和動 力單元之間的花鍵接口允許用戶通過本發明使期望的人體關節所需的運動范圍成為可能。 因此，可將期望的人體關節的運動范圍與對于動力單元可能的完全彈簧變位以便在相同的 運動范圍上產生扭矩從而提供期望的彎曲或伸展力。平臺的花鍵傳送來自動力單元的扭矩 以便旋轉平臺（即，成角度地相對于彼此移動撐桿）和附接到其的關聯支架以便產生期望 的臨床效益。
[0010] 在本發明的一個方面中，動力單元允許150度的扭矩抵抗/輔助并且花鍵將這種 扭矩抵抗/輔助的運動范圍定向成平臺的期望范圍。每個花鍵齒部可改換15度的運動范圍 從而使這種有利特征稱為可能。花鍵連接（即，安裝在平臺的花鍵上的動力單元）可用于 將任何力產生機構（即，動力單元）傳送到具有撐桿布置的接合處（即，平臺）以便控制、 輔助或阻抑撐桿，因此控制、輔助或阻抑相應人體關節的任何移動。
[0011] 在本發明的一個通用實施方案中，鉸鏈組件包括在樞軸點處樞轉地附接到彼此的 第一撐桿和第二撐桿。花鍵通常在第一方向上垂直延伸穿過所述第一撐桿和第二撐桿而且 充當所述樞軸點。花鍵可相對于第一撐桿和第二撐桿中的一個旋轉固定，第一撐桿和第二 撐桿中的另一個具有位于樞軸點的徑向上、在第一方向上延伸的單個卡子。還包括具有第 一端和第二端的扭轉彈簧，其中所述扭轉彈簧的第一端可移除地附接到延伸的花鍵并且所 述扭轉彈簧的第二端可移除地附接到所述延伸的單個卡子。
[0012] 扭轉彈簧在兩個相反方向中的第一個上施加與在第一和第二撐桿之間的相對樞 軸移動相反的偏向力，并且在所述相反方向中的第二方向上輔助樞轉移動。扭轉彈簧可從 延伸的花鍵和延伸的單個卡子上拆卸、翻轉并且重新附接。重新附接涉及再次將扭轉彈簧 的第一端連接到延伸的花鍵并且將扭轉彈簧的第二端連接到延伸的單個卡子。隨后連同在 所述相反方向中的第一方向上樞轉移動的助力，在所述相反方向中的第二個上施加與在第 一和第二撐桿之間的相對樞軸移動相反的偏向力。
[0013] 鉸鏈組件還可包括圍繞樞軸點安裝并且可相對于花鍵旋轉固定的齒狀張緊輪，以 及可軸向旋轉但卻固定的、圍繞所述張緊輪的周邊定位的蝸輪，所述蝸輪與所述張緊輪螺 紋連接以便預加載所述張緊輪。
[0014] 在本發明的另一個實施方案中，鉸鏈式裝置用于施加橫穿人體關節的力，所述人 體關節包括具有第一撐桿、第二撐桿的平臺和具有在其樞軸點處的螺紋花鍵的關節組件。 所述螺紋花鍵可運轉地固定到第一撐桿或第二撐桿中的一個一第一撐桿或第二撐桿中的 另一個具有位樞軸點的徑向上的卡子，第一撐桿和第二撐桿相對于彼此圍繞樞軸點旋轉。
[0015] 鉸鏈式裝置還包括具有扭轉彈簧的動力單元和具有居中定位在所述動力單元的 各個相反外殼側面上的內螺紋承接狹孔。所述承接狹孔可運轉地附接到扭轉彈簧的第一 端。所述外殼還具有類似地位于動力單元的各個相反外殼側面上的卡子接收部，所述卡子 接收部可運轉地附接到扭轉彈簧的第二端。
[0016] 在這個實施方案中，當第一外殼側面遠離并且相對于所述平臺暴露時，動力單元 附接到平臺以便在兩個相反方向中的第一個上施加與第一和第二撐桿之間的相對樞轉移 動相反的偏壓力，并且在所述相反方向中的第二個上輔助樞轉移動。當第二外殼側面遠離 并且相對于所述平臺暴露時，動力單元附接到平臺以便在所述相反方向中的第二個上施加 與第一和第二撐桿之間的相對樞轉移動相反的偏壓力，并且在所述相反方向中的第一個上 輔助樞轉移動。
[0017] 在不使用工具的情況下，動力單元可被拆卸、翻轉并且重新附接到平臺（被顛 倒）。動力單元從遠離和相對于平臺暴露第一外殼側面翻轉成遠離和相對于平臺暴露第二 外殼側面。不用拆卸彈簧外罩或無需拆除彈簧裝置即可完成在平臺上的動力單元的顛倒。 顛倒在平臺上的動力單元（顛倒力的方向）無需使用不同的彈簧或在平臺上的不同的孔中 或不同的連接點（附接點）處重新安裝彈簧。
[0018] 在本發明中，在動力單元和平臺之間的附接點可僅由在動力單元的各個外殼側面 上的一個居中定位的承接狹孔、平臺的一個花鍵、在動力單元的各個外殼側面上類似軸向 定位的一個卡子接收部和位于樞軸點的徑向上的平臺上的一個卡子組成。
[0019] 在另一方面，本發明的鉸鏈式裝置還可包括可軸向平移的手柄，所述手柄使用齒 狀物嚙合圍繞樞軸點居中的齒輪以便阻止第一撐桿相對于第二撐桿的樞轉移動。動力單元 還可包括圍繞扭轉彈簧的周邊定位的外螺紋彈簧箍圈，其中圍繞樞軸點居中并且可運轉地 附接到扭轉彈簧的第二端，和可軸向旋轉但卻固定的、圍繞所述彈簧箍圈的周邊定位的預 加載蝸輪，所述預加載蝸輪與所述彈簧箍圈螺紋連接以便預加載扭轉彈簧。所述扭轉彈簧、 彈簧箍圈和蝸輪可定位在相同平面上。
[0020] 本發明的裝置的卡子可從相應的撐桿處垂直延伸而且包括在所述撐桿的遠端處 朝樞軸點垂直延伸的唇緣，所述卡子內彈簧偏壓向樞軸點并且可沿相應撐桿的縱軸線性平 移。卡子接收部可為在動力單元的各個外殼側面上類似并且相反定位的孔口。在動力單元 附接到平臺時，彈簧偏壓式卡子可使得所述唇緣卡扣連接到所述孔口。如果還包括可軸向 平移的手柄，所述卡子可