一种下肢缓冲减震护具的制作方法

本发明涉及到一种下肢外骨骼护具领域，尤其是一种下肢缓冲减震护具。

背景技术：

膝关节是人体最大且最复杂的关节，它负重多且运动量大，是下肢活动的枢纽，故其发病率也居所有关节之首，脚踝也是人类保持各种执行动作的关键部位，也是较敏感易扭伤的地方。而在步行过程中，双足摆动腿落地时与地面碰撞，来自地面的瞬时冲击力会造成整个身体自下而上产生一定程度的振动，且随着速度加快，冲击及振动将变得愈发剧烈，特别下台阶或剧烈运动时，地面对膝关节和踝关节的冲击力及振动将会对关节组织产生巨大伤害；另外，当身体各部分器官固有频率和传来的振动频率一致或接近时，就会引起器官的共振，此时对器官的影响和危害最大。所以，通过给下肢设计缓冲减震护具，减少对老年人或者患者下肢关节和器官的损害。

目前市面上存在的缓冲减振装置只针对足部或者踝关节，例如，中国专利授权号CN204501524U，授权日2015年7月29日，该实用新型专利的名称为一种外骨骼用三自由度柔性踝关节装置，通过足底支撑部的防震填充层、弹性支撑件、足侧支撑部的柔性转动副以及后阻尼器的设计来达到缓冲减震的效果，其不足之处在于该缓冲减震机构的减震效果一般，只能一次缓冲足底或踝关节处冲击力及振动，而对于已经传递上去的冲击力和振动不能进行二次衰减，还会造成膝关节损伤、磨损；其次整套装置的缓冲减震能力不可调节，不能适应各个使用者的具体要求。

技术实现要素：

本发明要解决的问题就是提供一种下肢缓冲减震护具，该护具能够两次缓冲减震且减震效果可调，穿戴舒适，质量轻便，且实用经济价值高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种下肢缓冲减震护具，包括上侧小腿护托、上侧绑带、衬垫、弹簧减震器、下侧小腿护托、下侧绑带和减震鞋；

所述上侧小腿护托为“U”型、两端铆接固定有上侧绑带，下侧小腿护托为“U”型、两端铆接固定有下侧绑带；上侧小腿护托两侧通过第一连接件与弹簧减震器的上端紧固连接，下侧小腿护托两侧通过第二连接件与弹簧减震器的下端紧固连接；第三连接件的上端与下侧小腿护托紧固连接，下端与减震鞋通过柔性铰链连接；所述衬垫可拆卸式的安装于上侧小腿护托和下侧小腿护托内侧。

优选的，所述的弹簧减震器包括下弹簧座、螺纹段、活塞杆组件、弹簧、上弹簧座和连接杆；

所述下弹簧座的一端与第二连接件连接、另一端与连接杆的一端螺纹连接，连接杆的另一端与活塞杆组件的一端连接，活塞杆组件的另一端与上弹簧座的一端连接，所述上弹簧座的另一端与第一连接件连接；所述弹簧套在连接杆和活塞杆组件外、且两端分别安装在下弹簧座和上弹簧座上。

优选的，所述的弹簧为复合橡胶弹簧，阻尼取值范围为：0.1<ξ<0.3。

优选的，所述的减震鞋包括鞋底、缓冲垫、鞋面和鞋带；

所述鞋底可采用橡胶材料，且鞋面缝合在鞋底上，鞋面的材质为帆布，缓冲垫由高弹性的果冻硅胶制成，其厚度为15～20mm，表面均布圆形透气孔，且紧密贴合在鞋底上，鞋带固定铆接在鞋面上。

优选的，所述的“U”型上侧小腿护托和下侧小腿护托均由PP塑料制成，且其表面均开有多个条形通气孔；所述的上侧绑带和下侧绑带采用亲肤绒面绑带。

优选的，所述的衬垫外侧以硬质皮革做面，内侧衬有柔软材料，且衬垫上均布多排圆形透气孔。

优选的，优选的，所述的第一连接件、第二连接件和第三连接件均采用碳纤维材质，内侧衬有衬套。

优选的，所述的第一连接件、弹簧减震器、第二连接件、第三连接件的中心轴线在竖直方向上重合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该护具的缓冲鞋垫和弹簧减震器能实现两次缓冲减震，最大化阻断冲击力和振动向上传播；使用者可根据自身需求调节弹簧的伸缩长度，改善减震的舒适度；该护具的小腿护托使用PP塑料制成，其最大优点是抗弯曲疲劳性，所以其可以与小腿紧密贴合，穿戴舒适，质量轻便；结合人体仿生学原理，该护具只在踝关节处设置一个自由度，结构简单，且能满足人们基本使用要求，适合工业生产和大规模推广。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明整体结构正视图；

图3是本发明整体结构侧视图；

图4是本发明弹簧减震器结构图；

图5是本发明减震鞋结构图。

图中：

1-上侧小腿护托、2-上侧绑带、3-衬垫、4-第一连接件、5-弹簧减震器、6-下侧小腿护托、7-下侧绑带、8-第二连接件、9-第三连接件、10-减震鞋、51-下弹簧座、52-螺纹段、53-活塞杆组件、54-弹簧、55-上弹簧座、56-连接杆、101-鞋底、102-缓冲垫、103-鞋面和104-鞋带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，在本实施例中，一种下肢缓冲减震护具，包括上侧小腿护托1、上侧绑带2、衬垫3、弹簧减震器5、下侧小腿护托6、下侧绑带7和减震鞋10。所述上侧小腿护托1为“U”型、且两端铆接固定有两条上侧绑带2，下侧小腿护托6为“U”型、且两侧铆接固定有下侧绑带7，“U”型上侧小腿护托1和下侧小腿护托6均由PP塑料即百折胶制成，其最大优点就是抗弯曲疲劳性，且PP塑料材料稳定性佳、韧性好，另外在其表面均开有多个条形通气孔，舒适透气，所述上侧绑带2和下侧绑带7采用亲肤绒面绑带，松紧可调。由于PP塑料的特殊性能，通过绑带的约束可以使上侧小腿护托1和下侧小腿护托6完美的贴合人体下肢，保证使用者在迈步过程中不发生上下滑移。

如图1和图3所示，所述上侧小腿护托1两侧通过第一连接件4与弹簧减震器5的上弹簧座55紧固连接，下侧小腿护托6两侧通过第二连接件8与弹簧减震器5的下弹簧座51紧固连接，此处均可采用螺栓固定连接；下侧小腿护托6与减震鞋10通过第三连接件9连接，且第三连接件9的上端与下侧小腿护托6紧固连接，而第三连接件9的下端与减震鞋10通过柔性铰链连接，此处设置本护具的唯一自由度。所述第一连接件4、第二连接件8和第三连接件9均采用碳纤维材质，其强度高，质量轻，不会因为冲击力和振动的影响产生变形，从而影响该护具与人体的耦合性及整套护具的稳定性，内侧衬有衬套，减小与人体的摩擦，提高舒适度。另外，所述的第一连接件4、弹簧减震器5、第二连接件8、第三连接件9的中心轴线在竖直方向上重合，避免在步行过程中产生额外的剪切力，对该护具的使用寿命造成影响，并影响其缓冲减震效果。

如图1、图2和图3所示，所述衬垫3为可拆卸式复合衬垫，可通过纽扣等可拆卸的方式安装在上侧小腿护托1和下侧小腿护托6内侧，衬垫3采用开放式设计，便于穿脱，外侧以硬质皮革做面为了提高使用寿命，内侧衬有柔软材料例如海绵，可以增加穿戴舒适度，且衬垫3上均布多排透气孔，长时间穿戴不闷热。

如图4所示，所述弹簧减震器5包括下弹簧座51、螺纹段52、活塞杆组件53、弹簧54、上弹簧座55和连接杆56。所述连接杆56外表面具有螺纹段52，下弹簧座51内表面具有螺纹。所述下弹簧座51的一端与第二连接件8连接、另一端与连接杆56一端的螺纹连接，连接杆56的另一端与活塞杆组件53的一端连接，活塞杆组件53的另一端与上弹簧座55的一端固定连接，所述上弹簧座55的另一端与第一连接件4连接；所述弹簧54位于下弹簧座51和上弹簧座55之间，且套在连接杆56和活塞杆组件53外、两端分别安装在下弹簧座51和上弹簧座55上。在本实施例中，考虑到冲击力和振动的大小，所述的弹簧54为复合橡胶弹簧，阻尼取值范围为：0.1<ξ<0.3，复合橡胶弹簧集金属弹簧和橡胶弹簧的优点于一体，克服了金属弹簧刚性大、工作噪音高及橡胶弹簧承重量小、形状及机械性能稳定性差等缺点。具有更高的载荷量和大变形量、减震降噪效果更好、工作平稳、共振区间短等优点。另外，使用者可根据自身情况，调节下弹簧座51的上下位置以改变减震的舒适度。

如图5所示，所述减震鞋10包括鞋底101、缓冲垫102、鞋面103和鞋带104。鞋底101可采用橡胶材料，且鞋面103缝合在鞋底101上，鞋面103的材质为帆布，缓冲垫102由高弹性的果冻硅胶制成，其厚度为15～20mm，且表面均布透气孔，紧密贴合在鞋底101上，鞋带104固定铆接在鞋面103上。

使用时，使用者可根据自身情况，通过螺纹预先调节好下弹簧座51的上下位置，选择一个合适的减震范围；然后将该护具穿戴于小腿上，用绑带绑紧上侧小腿护托1和下侧小腿护托6，使其在步行过程中不发生上下滑移，将脚穿在减震鞋10中，用鞋带104紧固绑定；在迈步或者下台阶过程中，足部向下的压力先使高弹性果冻胶材料的鞋垫产生形变，其能缓冲来自地面的冲击力和振动，此为第一级缓冲减震；未能被缓冲的冲击力和振动将从下向上传递，弹簧减震器5的弹簧54在冲击力的作用下产生弹性变形，其能缓冲来自足部向上传递的冲击力和振动，活塞杆组件53抑制弹簧54快速复位，衰减振动，增加运动舒适性，此为第二级缓冲减震。因此，经过两级缓冲减震，冲击力和振动对踝关节、膝关节和器官的损伤将降到最小，特别为老年人下楼梯、下山等日常活动提供可能性。

本发明的描述中，未作特殊解释的术语如“柔性连接”、“固定”以及“连接”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。