双向阻尼和辅助单元的制作方法
【专利说明】双向阻尼和辅助单元
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2013年4月 10号提交的题为"Bi-Directional Dampening/Assisting Unit"的美国临时申请61/810, 412号的优先权。上述相关申请在此通过引用的方式并入本 文。 发明领域
[0003] 本发明通常涉及一般意义上的铰链或关节装置，并且更具体地说，涉及在踝关节、 腕关节、膝关节或踝关节处的铰链或关节组件，其适于在人体关节处施加双向力以便在实 现正常或接近正常的行走运动时提供动态减震和复位助力。
【背景技术】
[0004] 为了治疗弯曲和伸展挛缩，开发出弹簧偏压夹板单元来提供横穿人体关节的力。 这些夹板装置提供与弯曲或伸展挛缩相反作用的张力并且因此不仅在存在肌无力的情况 下提供支撑，还加强复原。通常，治疗涉及使短肌伸长并且减少由导致关节运动限制的各种 病理所引起的软组织挛缩。在一个实例中，两个撑杆枢转地互连并且在两者之间包括弹簧 偏压单元以便在互连撑杆的枢轴点处施加可调节的力。
[0005] 对于有用的背景信息，DeHarde的US 5, 658, 241包括扭转动力单元、多功能动态 夹板、弹簧偏压调节机构、运动范围限制器和早期双向功能的总体现有技术教导。由于其各 种组件部件、它们的相互作用和功能的有用的详细描述，在这里通过引用的方式将DeHarde 的US 5, 658, 241并入本文，所有这些为本发明提供了更好的理解和背景。更具体地说，US 5, 658, 241教导使用在第一和第二撑杆之间固定的双向扭转动力单元来选择性地传递与伸 展或弯曲相反的力。在US 5, 658, 241中，所述动力单元围绕铰接销安装并且可围绕所述铰 接销在两个位置之间旋转。在第一位置中，相对于第一撑杆锁住动力单元并且扭转弹簧与 在第一方向上的第二撑杆的相对移动相反。围绕铰接销旋转到第二位置，相对第二撑杆锁 住动力单元。在第二位置中，扭转弹簧使第一撑杆相对于第二撑杆的移动反向，从而提供与 第一位置的扭转在相反方向上的扭转。 发明概要
[0006] 本发明为提供具有从其延伸的撑杆的动态通用平台的铰链组件，所述铰链组件具 有附接到其的双向扭转动力单元以便选择性地传递与伸展或弯曲相反的力。所述动力单元 包括扭转弹簧，例如环形片状弹簧。在本发明中，所述动力单元可被轻易翻转以便通过简单 翻转所述动力单元并且将所述动力单元卡扣回到在平台上的位置来提供用于任何人体关 节的弯曲或伸展力。动力单元安装在平台的铰接销（花键）上并且也附接到与所述撑杆中 的一个连接的突出物、销或卡锁。
[0007] 本发明铰链组件（动态平台和动力单元的组合）提供具有更强功能和更适合的扭 矩特征的更薄、更轻、更小轮廓的设计。例如，本发明可为用于矫形、假体或复原装置的铰链 组件；或大体上为用于施加横穿人体关节的力的铰链式夹板类型的装置。
[0008] 此外，本发明提供具有唯一蜗轮式运动范围（ROM)限制器的平台，所述限制器能 够无限地限制对于相当于或超过所期望的人体关节运动所需的任何角度的关节移位。蜗轮 式ROM限制器可与弧形槽中的硬止件结合工作。在各个实施方案中，可在平台上使用一个 或两个蜗轮来限制运动范围。在任何实施方案中，本发明的平台可针对人体肘、膝、踝或腕 关节容易地设定。鉴于此，可在两个方向一伸展或弯曲方向上设定运动范围上（在针对相 应人体关节的通常运动范围内）的任何限制。此外，所述平台可向任何7. 5度的运动或任何 15度的运动提供闭锁特征，而且为了便于穿上和脱下关联的矫形支架而提供不受限制的运 动选项。在本发明的另一个方面中，两种平台尺寸（和两种动力单元组件）可帮助任何人 体关节，其中有完整的运动范围和各种扭矩阻力/助力。
[0009] 如上所述，可通过翻转动力单元而实现将伸展扭矩调换成弯曲扭矩。在平台和动 力单元之间的花键接口允许用户通过本发明使期望的人体关节所需的运动范围成为可能。 因此，可将期望的人体关节的运动范围与对于动力单元可能的完全弹簧变位以便在相同的 运动范围上产生扭矩从而提供期望的弯曲或伸展力。平台的花键传送来自动力单元的扭矩 以便旋转平台（即，成角度地相对于彼此移动撑杆）和附接到其的关联支架以便产生期望 的临床效益。
[0010] 在本发明的一个方面中，动力单元允许150度的扭矩抵抗/辅助并且花键将这种 扭矩抵抗/辅助的运动范围定向成平台的期望范围。每个花键齿部可改换15度的运动范围 从而使这种有利特征称为可能。花键连接（即，安装在平台的花键上的动力单元）可用于 将任何力产生机构（即，动力单元）传送到具有撑杆布置的接合处（即，平台）以便控制、 辅助或阻抑撑杆，因此控制、辅助或阻抑相应人体关节的任何移动。
[0011] 在本发明的一个通用实施方案中，铰链组件包括在枢轴点处枢转地附接到彼此的 第一撑杆和第二撑杆。花键通常在第一方向上垂直延伸穿过所述第一撑杆和第二撑杆而且 充当所述枢轴点。花键可相对于第一撑杆和第二撑杆中的一个旋转固定，第一撑杆和第二 撑杆中的另一个具有位于枢轴点的径向上、在第一方向上延伸的单个卡子。还包括具有第 一端和第二端的扭转弹簧，其中所述扭转弹簧的第一端可移除地附接到延伸的花键并且所 述扭转弹簧的第二端可移除地附接到所述延伸的单个卡子。
[0012] 扭转弹簧在两个相反方向中的第一个上施加与在第一和第二撑杆之间的相对枢 轴移动相反的偏向力，并且在所述相反方向中的第二方向上辅助枢转移动。扭转弹簧可从 延伸的花键和延伸的单个卡子上拆卸、翻转并且重新附接。重新附接涉及再次将扭转弹簧 的第一端连接到延伸的花键并且将扭转弹簧的第二端连接到延伸的单个卡子。随后连同在 所述相反方向中的第一方向上枢转移动的助力，在所述相反方向中的第二个上施加与在第 一和第二撑杆之间的相对枢轴移动相反的偏向力。
[0013] 铰链组件还可包括围绕枢轴点安装并且可相对于花键旋转固定的齿状张紧轮，以 及可轴向旋转但却固定的、围绕所述张紧轮的周边定位的蜗轮，所述蜗轮与所述张紧轮螺 纹连接以便预加载所述张紧轮。
[0014] 在本发明的另一个实施方案中，铰链式装置用于施加横穿人体关节的力，所述人 体关节包括具有第一撑杆、第二撑杆的平台和具有在其枢轴点处的螺纹花键的关节组件。 所述螺纹花键可运转地固定到第一撑杆或第二撑杆中的一个一第一撑杆或第二撑杆中的 另一个具有位枢轴点的径向上的卡子，第一撑杆和第二撑杆相对于彼此围绕枢轴点旋转。
[0015] 铰链式装置还包括具有扭转弹簧的动力单元和具有居中定位在所述动力单元的 各个相反外壳侧面上的内螺纹承接狭孔。所述承接狭孔可运转地附接到扭转弹簧的第一 端。所述外壳还具有类似地位于动力单元的各个相反外壳侧面上的卡子接收部，所述卡子 接收部可运转地附接到扭转弹簧的第二端。
[0016] 在这个实施方案中，当第一外壳侧面远离并且相对于所述平台暴露时，动力单元 附接到平台以便在两个相反方向中的第一个上施加与第一和第二撑杆之间的相对枢转移 动相反的偏压力，并且在所述相反方向中的第二个上辅助枢转移动。当第二外壳侧面远离 并且相对于所述平台暴露时，动力单元附接到平台以便在所述相反方向中的第二个上施加 与第一和第二撑杆之间的相对枢转移动相反的偏压力，并且在所述相反方向中的第一个上 辅助枢转移动。
[0017] 在不使用工具的情况下，动力单元可被拆卸、翻转并且重新附接到平台（被颠 倒）。动力单元从远离和相对于平台暴露第一外壳侧面翻转成远离和相对于平台暴露第二 外壳侧面。不用拆卸弹簧外罩或无需拆除弹簧装置即可完成在平台上的动力单元的颠倒。 颠倒在平台上的动力单元（颠倒力的方向）无需使用不同的弹簧或在平台上的不同的孔中 或不同的连接点（附接点）处重新安装弹簧。
[0018] 在本发明中，在动力单元和平台之间的附接点可仅由在动力单元的各个外壳侧面 上的一个居中定位的承接狭孔、平台的一个花键、在动力单元的各个外壳侧面上类似轴向 定位的一个卡子接收部和位于枢轴点的径向上的平台上的一个卡子组成。
[0019] 在另一方面，本发明的铰链式装置还可包括可轴向平移的手柄，所述手柄使用齿 状物啮合围绕枢轴点居中的齿轮以便阻止第一撑杆相对于第二撑杆的枢转移动。动力单元 还可包括围绕扭转弹簧的周边定位的外螺纹弹簧箍圈，其中围绕枢轴点居中并且可运转地 附接到扭转弹簧的第二端，和可轴向旋转但却固定的、围绕所述弹簧箍圈的周边定位的预 加载蜗轮，所述预加载蜗轮与所述弹簧箍圈螺纹连接以便预加载扭转弹簧。所述扭转弹簧、 弹簧箍圈和蜗轮可定位在相同平面上。
[0020] 本发明的装置的卡子可从相应的撑杆处垂直延伸而且包括在所述撑杆的远端处 朝枢轴点垂直延伸的唇缘，所述卡子内弹簧偏压向枢轴点并且可沿相应撑杆的纵轴线性平 移。卡子接收部可为在动力单元的各个外壳侧面上类似并且相反定位的孔口。在动力单元 附接到平台时，弹簧偏压式卡子可使得所述唇缘卡扣连接到所述孔口。如果还包括可轴向 平移的手柄，所述卡子可