专利名称：腿支承器的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及一种定做的腿支承器，以便使不稳定的膝在各种活动时保持稳定，并涉及用于制造这种腿支承器的方法，具体涉及一种比已有技术的腿支承器更轻、更坚固和更舒适地控制转动或其它胫骨运动的腿支承器。
腿受伤之后，特别是膝受伤之后，建议的做法是使用如美国专利4620532所公开的支承器使膝保持稳定并防止腿转动。
已有技术的腿支承器实际上分成两种形式。第一种，整个定制的支承器要求制造一个使用者腿的石膏模型，再把这个石膏模型送到工厂，之后，通过刮削修正(scratch)来制造腿支承器，这种支承器是适配于腿的模型定制的。这种方法是令人满意的，然而，成本高，费时。另一种是能够买到的“现用的”支承器，它有不同的尺寸，但不是为使用者的腿定制的。这种支承器也令人满意，然而，尽管使用者能够立即用上腿支承器，但它的适配性能可能不够精确，因而这种类型的支承器不一定能够为其使用者提供所需的保护。因此，需要提供一种如“现用的”支承器那样的低成本的并且订货到交货之间的时间短的、但还能提供诸如定制的支承器型式那样的定制的适配的支承器。
已有技术的腿支承器，一般要使用很复杂且很重的系带组件才能把支承器的结构部份保持贴靠着膝或腿部。这种系带组件一般包括多根铆接到支承器的结构部份外面的尼龙搭扣带。然后，这些系带以特定的方式围绕使用者的腿交叉盘绕和缠绕，由此从支承器的外面朝使用者腿的方向推靠。这就导致支承器很笨重，因为每条系带需要至少一个连接到支承器结构部份外面的金属铆钉，以便将系带连接到支承器上。此外，这种支承器还需要许多诸如框架垫、有钩和套圈的系带、系带垫和底套等零件。还有，这种支承器的制造耗时且价高，这是因为每个铆钉和系带必须单个地连接到支承器上。此外，这些外保持机构看起来不美观。
已有技术的腿支承器常常是用热固性材料和热固方法成形的。这种制造支承器的方法需要复杂的制造步骤，包括在精确的温度下正确地混合化学材料，而且，热固过程的副产品是有毒的烟和化学副产品，它们是有害于环境的，或者是在处置上要求格外当心。
已有技术的腿和膝支承器是令人满意的，然而，它们也存在许多缺陷。
已有技术的腿和膝两者的支承器都是很重的。为了给支承器提供足够的结构完整性，以便可以防止腿或膝有不希望有的运动，所使用的材料是金属或热固性材料，它们都是很重的，由于其重量，后果是使使用者疲劳并限制了支承器使用者的运动。转沉重的支承器易于沿使用者的腿往下移动，从而降低了支承器的效果。
其次，已有技术的腿和膝支承器不能充份地保护着胫骨使之不发生转动。特别是在使用者已经受了引起韧带的不稳定性的损伤、诸如前十字韧带(ACL)撕伤(作为示例)后，胫骨不仅具有向前活动的趋向，而且还会转动(在其它情况下，胫骨还可能朝其它方向活动)。然而，已有技术的腿支承器，为了限制前胫骨的运动，被设计成使用跨过使用者的腿的前面的横向结构件，所以，它不能解决与韧带的不稳定性有关的任何转动或其它方向上的运动问题。此外，由于这个横向结构件只在一个位置上与胫骨接触，任何施加到支承器上的力都将传到胫骨的与横向结构件接触的该位置上，由此引起使用者过份的疼痛，这就有可能使使用者不能充份地收紧支承器来提供所需的支承。提供一种刚性的但又很轻的、针对胫骨的向前运动和旋转运动问题的、并且对使用者是舒适的这样的腿支承器将是有益的。
所有支承器必须保持牢固地贴靠住使用者的腿才能有效。已有技术的支承器上的系带没有提供由使用者提高系带的抓紧性能的任何机构。给系带提供提高抓紧性能来邦助使用者把支承器牢固地拉紧到使用者的腿上将是有利的。
最后，这种多系带的系带装置(harness)系统通常要求使用者以特殊的方式叠放这些系带以确保支承器的正确使用。然而，对于没有使用这种支承器经验的人可能不正确地系住这些系带，因此就降低了支承器的有效性。另外，使用者要花费相当长的时间才能正确地装上支承器。由于系带是连接到支承器的外面的，并且支承器是被推向腿上的，因此使用者可能感到不舒服，此外，支承器由于只有它的硬性的结构部份通过位于支承器外面的系带来保持贴靠在腿上，所以它可能移动。需要围绕着使用者的腿戴上一个在支承器底下的套子又增加了不舒服的感觉。因此，希望提供一种能克服已有技术中的缺点的、不需要使用这种复杂的系带系统的、而是使用一种简单的系统来将支承器保持贴靠在腿上的腿支承器。此外，希望提供一种这样的腿支承器，其系带装置系统不是铆接在支承器的外面，而是铆接在支承器的里面，使得支承器可以朝向腿上拉，并且能更可靠地保持在使用者的腿上，是系带装置而不是支承器的结构部份与腿接触，从而改善了支承器的贴合及舒适性，并且消除了任何在支承器底下的套子的需要。
一般地说，按照本发明，腿支承器设置来防止胫骨转动或向前移动以及膝或腿的任何其它部份的移动。腿支承器包括一个框架，该框架由至少一种热塑性材料制成并包括一个大腿套和一个小腿套。腿支承器还包括连接大腿套和小腿套并用于使大腿套能相对于小腿套枢转的第一和第二铰链件。腿支承器还使用一个固定到框架的大腿套上的大腿系带装置，大腿系带装置构件在使用时保持邻接着使用者的腿，小腿系带装置固定到框架的小腿套上，小腿系带装置在使用时保持邻接着使用者的腿。腿支承器可以还设有胫骨限制部份，此部份由框架的下面部份的一部份组成。该胫骨限制部份设置成使之在使用时能够沿着并基本上平行于使用者的胫骨的内侧干伸展，由此防止使用者的胫骨出现任何不希望有的移动和转动。腿支承器可以还成形有三角形横截面以提高其强度，系带装置可以设有成形在其内的绗缝，以改进支承器的舒适性和吸湿能力。最后，框架可设有形成在其内表面上的铆接嵌入件，以便使系带装置可连接到框架的内表面上。
本发明还包含用于成形这种支承器的方法，包含以下的步骤用一种热塑性材料和发泡剂的混合物按支承器的大体形状形成配合使用者的腿的支承器芯子，然后，放置由至少一种热塑性材料和纤维材料组成的复合材料与芯子接触。接下去把芯子和复合材料放入模具中，将模具加热到足以使热塑性材料熔融、使发泡剂膨胀并迫使复合材料贴靠到模腔内壁上、并且使发泡剂使在芯子内的热塑性材料形成内蜂窝状结构的温度。此后把模具连同其内装材料一起冷却。之后将腿支承器再加热到足以使热塑性材料变得具有可塑性、但不足以使之熔融以破坏腿支承器的结构完整性的温度，在此围绕着使用者的腿或者其模型进行再成形，以提供一种符合定制的配合。这种方法可用于成形和再成形任何结构件，并不限于制造腿支承器。
最后，用于腿支承器的系带装置系统成形有一个用于装到腿支承器的内表面上的圆形部份、至少一个具有第一端和第二端的接收臂(其第一端固定到圆形部份上)、以及至少一个与该至少一个的接收臂的第二端相关并固定到其上的连接件。还包括至少一个与该至少一个的连接件和该至少一个的接收臂相关的第一连接臂，该第一连接臂具有一个第一端和一个第二端，其第一端固定到圆形部份上。该至少一个的连接臂的第二端在使用时固定到与其相关的至少一个的连接件上，从而使系带装置和腿支承器保持贴靠在使用者的腿的一个固定位置上。最好是，每个臂包括一抓紧件以协助使用者收紧相关的臂并改进支承器的外观美。
因此，本发明的目的在于提供一种改进的腿支承器。
本发明的另一个目的在于提供一种其中支承器的若干部份适配胫骨的内侧干从而防止了胫骨转动或其它不希望有的运动的改进的腿支承器。
本发明的再一个目的在于提供一种由强度高、重量特轻的材料制成以防止使用者疲劳并把支承器保持在正确的位置上的腿支承器。
本发明的再进一步的目的在于提供一种这样的腿支承器，这种腿支承器可以先加热至成形成大体尺寸，然后可以再加热以使之定制配合到使用者的腿上而不会破坏支承器的结构完整性，从而可以提供定制的支承器。
本发明的再一个目的在于提供一种具有简化的系带装置结构的支承器。
本发明的又一个目的在于形成一种具有装在支承器内侧而不是装在其外侧的系带装置系统、从而使支承器得以拉向腿部并且更易于保持就位的腿支承器。
本发明的再一个目的在于提供一种供腿支承器使用的、比常规的腿支承器的系带组件更轻的、更易于使用的、具有较少另件的、更易于装配的和更凉爽的系带装置系统。
本发明的再一个目的在于提供一种这样的腿支承器，这种腿支承器的内部系带装置系统从支承器的内表面连接到支承器上，连接构件保持在腿支承器的内部结构内。
还有，本发明的又一个目的在于提供一种使用对环境无害的材料和方法制造的支承器。
本发明的再一个目的在于提供一种使结构件成形以及随后再成形的方法。
本发明的其它目的和优点有些部份是很明显的，有些部份从说明中可看清楚。
因此，本发明包含若干个步骤和这些步骤的一个或多个分别与其它步骤的每一个的关系，以及体现影响这些步骤的结构特征、元件的组合和另件的配置的装置，所有的这些例举在下面的详细描述中，本发明的保护范围将在权利要求书中表明。
为了能更全面地了解本发明，下面将参照附图作详细的说明。在附图中
图1是按照本发明构成的由使用者穿戴的腿支承器的前视图；图2是图1的腿支承器的后视图；图3是图1的腿支承器的侧视图；图4是沿图1的4-4线剖切的剖视图；图5是沿图1的5-5线剖切的剖视图；图6是用于图1的腿支承器的铰链机构的侧视图；图7是沿图6的7-7线剖切的剖视图；图8是图1的腿支承器的大腿系带装置的仰视图；图9是图1的腿支承器的大腿系带装置的俯视图；图10是沿图9的10-10线剖切的剖视图；图11是沿图8的11-11线剖切的剖视图；图12是图1的腿支承器的小腿系带装置的仰视图；图13是图1的腿支承器的小腿系带装置的俯视图；图14是沿图13的14-14线剖切的剖视图；以及图15是表示用于生产按照本发明的腿支承器的各个步骤的流程图。
先参照图1、2和3，这些图总的示出了腿支承器1，该支承器被设计成能保持使用者的大腿、小腿、膝和胫骨的相对定位。腿支承器1包括分成大腿套12和小腿套14的框架件10，以及小腿系带装置40和大腿系带装置30。
大腿套12包括一个沿使用者的腿的外侧伸展的外侧部份12a，以及一个沿使用者的腿100的内侧伸展以便对腿提供结构支承的内侧部份12b。横向部份12c从外侧部份12a横跨使用者的大腿102伸展到内侧部份12b以形成一个完整的大腿套12。横向部份12c呈弯形以跟使用者大腿的曲线匹配。该横向部份12c跨过使用者的大腿102以给腿支承器1提供结构支承同时保持腿支承器1对使用者的腿100的相对定位。外侧部份12a、内侧部份12b和横向部份12c结合在一起通过牢固地固定住使用者的大腿102和膝101的相对定位来给使用者的腿101提供结构支承。铰链件20、21分别在外侧部份12a和内侧部份12b处固定在大腿套12上。
如图11所示，带螺纹的嵌入件50插入大腿套12的面向使用者的大腿102的表面19上。嵌入件50在其内圆周和外圆周上分别具有螺纹。大腿套12通过下面将要说明的大腿系带装置构件30(图4)与使用者的大腿102保持接触。
图8至图10分别示出右大腿系带装置30的仰视图、俯视图和剖视图。左大腿系带装置30与图8至图10所示的成镜像关系。如图8所示，大腿系带装置30成形有椭圆圆形部份31、第一和第二连接臂33a和33b、第一和第二接收臂34a和34b、以及第一和第二D形套圈件35a和35b。圆形部份31还在其内形成有切口38。该切口在圆形部份31内形成前臂36a和36b。
这种系带装置可以由足以保持贴靠住使用者的腿以保持支承器就位的任何弹性材料构成。然而，在一个优选的实施例中，如图10和图11所示，支承器是由三层材料组成。在一个优选的实施例中，系带装置30，如图10所示是由软垫层37a、闭孔材料层37b和抗撕裂材料层37c组成。如图所示，这三层材料是粘接在一起的，因此，形成一个单个的结构叠层。此外，如图10与图9所示，软垫层37a形成有若干个形成在其内的、被浮凸部份33隔开的绗缝32。这些绗缝32使得系带装置更易于弯折以更有利于系带装置的形状变化，使其可以更好地贴合到支承器上，并可防止在支承器固定到使用者的腿上时隆起。浮凸部份33帮助吸收来自使用者人体所散发的潮气。层37b由闭孔材料制成，使其不能保持来自使用者或来自外界的水份。在一个优选的实施例中，这种闭孔材料是一种EVA纤维，最好是成形成一层3/16英寸厚的材料。软垫和抗撕裂材料可以由任何足以起到软垫作用的材料构成，只要在软垫37a上能形成绗缝，抗撕裂材料在系带装置系统使用时具有足够的可塑性来维持住并与闭孔结构37b接触就行。可在材料上加上其它的层以提高系带装置的性能。
图8中还示出，大腿系带装置30还在其内设置有铆钉60。每个铆钉成形有一个杆部62和一个垂直地连接到杆部上构成铆钉的一部份的平面部份、或叫头部61。每个铆钉60的头部61固定在图10和图11所示的层37b与37c之间，杆部62则伸展穿过层37c。杆部62还在其上形成有卡持片63。使用时，当铆钉60和它的杆部62插入装在框架10内的卡持嵌入件50内时，卡持片63通过与卡持嵌入件的螺纹51啮合使铆钉60卡持在卡持嵌入件50内，如图11所示。这些铆钉60也可以插入在框架10内钻出的盲孔内。
腿支承器1的框架10的小腿套14包括一个位于使用者的小腿103的外侧的外侧部份14a、一个位于使用者的小腿103的内侧的内侧部份14b，这些外侧和内侧部份14a和14b为使用者的腿100的与其相连侧提供了支承。小腿套14还设有一个从内侧部份14b伸展到使用者的腿100的胫骨(未示出)所在区域的横向部份14c。该横向部份14c成弯形来适配使用者的腿的形状。类似于腿支承器1的框架10的大腿套12，腿支承器1的框架10的小腿套14固定到在外侧部份14a和内侧部份14b上的第一和第二铰链件20和21上。因此，当第一和第二铰链件20和21贴靠着使用者的膝101来设置时，框架10的小腿套14贴着使用者的小腿103定位以接触胫骨。
小腿套14还设有一个胫骨限制部份15，该部份基本上在内侧方向上向下伸展并离开内侧部份14b弯向外侧部份14a和横向部份14c，并基本上平行于使用者的腿100的胫骨的内侧干来伸展以保持与其接触。胫骨限制部份15以这样的平行方式来设置，使之能够卡持住胫骨，防止胫骨在前、后、内侧或外侧方向上移动，同时限制胫骨的任何转动，并且将任何施加到支承器上的力进一步分散到胫骨的广阔范围上。跟大腿套12一样，嵌入件50设置在小腿套14的面向使用者的腿的表面19之内(图11)。
如上所述，已有技术的支承器并不装有这种胫骨限制部份，而是横向部份14c伸展完全跨过使用者的腿100的前面。由于在已有技术的支承器中的部份结构件(横向部份14c)基本上垂直于胫骨的方向，尽管这种横向构件可能足以阻止胫骨的任何向前运动，但没有限制住胫骨的任何转动，因为结构件没有在胫骨两侧邻近胫骨设置的部份来限制这个转动。此外，该横向件只在一个位置上跨过胫骨。因此，施加到支承器上的任何力将会直接传到胫骨的该位置上，从而导致使用者不舒服。
因此，按照本发明构成、采用了胫骨限制部份15的腿支承器1，限制了胫骨的任何不希望有的运动，在穿戴这种支承器时减少了使用者的不舒适，并在使用者的大腿102、使用者的膝101和使用者的小腿103之间提供了足够的刚性的和结构的支承，以阻止使用者的大腿102或使用者的小腿103相对于使用者的膝101的任何不希望有的运动。腿支承器1的结构件10的小腿套14通过下面将详细说明的下系带装置40保持贴靠到使用者的腿100上。
小腿系带装置40固定到小腿套14上(图5)以把使用者的小腿和胫骨牢固地保持在支承器内。类似于系带装置30，系带装置40由如图12-14所示的椭圆圆形部份41、第一和第二连接臂43a和43b、第一和第二接收臂44a和44b以及第一和第二连接件45a和45b组成。此外，在一个优选的实施例中，系带装置40可以设有如图14所示的软垫层47a、闭孔材料层47b和抗撕裂材料层47c。软垫层47a形成有若干个形成在其内的、被浮凸起部份43隔开的绗缝42。具有杆部62、头部61和卡持片63的铆钉60设置在系带装置40的层47b与47c之间并取向成使卡持片63和杆部62可以容纳在小腿套14内的相应的卡持嵌入件50内。
框架10的大腿和小腿套12与14由结构上刚性的重量轻的材料构成。如图11中的剖面所示，框架10设有刚性外层70和蜂窝状芯子72。图11还示出，框架10最好具有基本上三角形的横截面，其顶角17背向使用者的腿，而其面向使用者的腿的并且系带装置系统(在下面讨论)固定到其上的表面19构成三角形的底。在一个优选的实施例中，刚性外层可以由一种由纤维材料与热塑性树脂结合的热塑性复合材料制成。这种热塑性树脂最好是聚丙烯，但也可以是任何种类的热塑性树脂。此外，纤维材料最好是玻璃纤维，但也可以是碳、凯夫拉、或其它纤维材料。内芯具有蜂窝状结构，蜂窝的结构元素也是由热塑性材料构成，最好是与复合材料所用的热塑性材料相同。这种由双层材料构成的框架10由于其刚性的外部结构而具有结构完整性，而结构完整性又由于由热塑性材料构成的内蜂窝状结构和三角形的形状而得以提高。此外，蜂窝状的内结构使支承器比已有技术的支承器更轻，但仍保持了结构的刚性。最后，框架10的三角形截面形状也有助于给支承器提供结构完整性。
这些大腿和小腿套12和14分别通过第一和第二铰链件20和21彼此相连，如同在美国专利4,620,532中公开的那样，或通过图6示例的齿轮啮合机构连接。
这些第一和第二铰链件20和21可以包括齿轮23和25，这些齿轮啮合以使大腿套12和小腿套14可以相对运动，或者说使大腿套12和小腿套14两者可以相对于第一和第二铰链件20和21运动，而第一和第二铰链件20和21相对于使用者的膝保持在它们的原始位置上。盖板27保护着齿轮23、25。部份12a和14a成形有凹槽29、39以提供围绕着盖板27的间隙。第一和第二铰链件20和21还包含有固定在各自的内表面上的髁垫22，以给使用者的膝提供对第一和第二铰链件20和21的衬垫。在一个优选的实施例中，这些髁垫可以用钩和挂钩固定装置固定在铰链件上。然而，这些髁垫也可以用其它固定方式可拆卸地或永久性地固定到铰链件20和21上(图6和图7)。
腿支承器1最好设计成使第一和第二铰链件20和21卡持在使用者的膝轴线的高度上，使腿支承器1的框架件10的大腿套和小腿套12和14能够与使用者的膝101的运动协调来围绕膝枢转。这样，在腿运动时支承器1随着腿运动，从而不会限制腿围绕着膝来弯曲。将第一和第二铰链件20和21定位在使用者的膝的部位上，腿支承器1的框架件10的大腿套12将因此邻近使用者的大腿102来设置并且通过系带装置30可松开地固定在其上。
现在参照图15所示的流程来说明用于制成腿支承器1的结构件10的上、下部份12和14的步骤。如图15所示，框架10在步骤200中成形，由热塑性材料和发泡剂的混合物组成的支承器芯子成形成符合特定尺寸的腿的支承器的大体形状。接下去在步骤202中制成由热塑性树脂和一种类型的纤维材料构成的复合材料(如上所述)。之后，在步骤203中，该复合材料围绕着由热塑性材料和发泡剂制成的芯子来放置，形成一个套并此后形成一个“预制品”。在步骤204中，最终将成形成框架10的大腿套12的第一预制品和将成形成框架10的小腿套14的第二、亦即小腿套预制品都被放入模具内。在步骤205中，给装有大腿套和小腿套的预制品的模具加热。在优选实施例中，模具有基本上是三角形的截面形状的模腔以给模制件提供基本上是三角形的横截面。
在步骤206中，模具及装入其中的另件被加热到足以使包含在支承器芯子内的发泡剂开始放气和发泡的温度。该温度也足以使热塑性材料熔融并开始流动。发泡剂的放气和发泡接着在复合材料中产生压力，而复合材料由于内压力而散开与型腔的内壁相接触。此外，由于发泡剂的发泡和放气，熔融的热塑性材料在复合材料套内形成蜂窝状结构，同时与复合材料交缠形成固体结构贴靠在型腔的内壁上。随着另件的温度降低，复合材料和热塑性材料以其当时的结构形式硬化，产生一个结构上完好的刚性外层70(原始的复合材料套)和蜂窝状热塑性材料内芯72(图11)。支承器现在成形成一个大体形状和大小，但仍未按具体使用者的腿定做成形。尽管框架10的内层是由泡沫材料构成，三角形的截面给支承器提供了刚性，因此强度不会因减小了重量而受到损害；虽然形状不一定需要是三角形的，但在本实施例中是优选的。此外，在一个优选的实施例中，最终将毗邻铰链20、21的部份12a、12b、14a、14b的剖面仍模制有曲线形的间隙以使套12、14能围绕任何铰链盖板枢转。
接下去在步骤207中，当需要将支承器按使用者的腿进行定制匹配时，支承器要再加热到一个低于原先制作支承器时采用的温度。因此，支承器再加热到使热塑性材料软化以使套的形状再成形、但不会使热塑性材料转变成完全熔融状态并且不会影响支承器的结构完整性的温度。因此，当支承器被再加热时，支承器按特定使用者的腿或其模型成形，由此提供了定制配合。之后在步骤208中，卡持嵌入件50可以拧入刚性外结构层70的三角形部份的底部，而铰链20和21可以拧入大腿套和小腿套12和14的部份12a、12b、14a、14b。这些嵌入件可在步骤209中用来固定大腿和小腿的系带装置30和40，这将在下面详细说明。然而，如图11所示，可清楚看到固定到上或下系带装置30或40(在图11上是30)上的铆钉件60插入到卡持嵌入件50内，把上或下系带装置30或40卡持贴靠着结构件10的刚性外结构层70。
在另外一个实施例中，卡持嵌入件50可以在早一步骤中插入到支承器内。具体来说，首先，卡持嵌入件可以与预制件和铰链一起在步骤204中装入模具内，之后，当模具被加热(步骤205)并且发泡剂迫使热塑性材料和复合材料贴靠模具(步骤206)时，铆钉可被淹没，从而结合在支承器的结构内。另一种方案是，在步骤206与207之间，可以在支承器成形并冷却之后、但在支承器为定制配合再加热之前把卡持嵌入件50拧入支承器的结构中。
此外，支承器的外面可以涂有不同的颜色。另外，颜色可以以两种方式施加到支承器上。第一方式是，颜料可以在诸如玻璃纤维的复合纤维材料成形成复合材料之前加到复合纤维材料上。之后，这种材料将在成形成支承器时显色。另一方式是，可将凝胶涂复颜料在预制件放入模具内之前涂复在模具的内表面上。之后，当模具被加热(步骤205)并且预制件通过流动的热塑性材料而成形在支承器内(步骤206)时，凝胶涂复层将结合到支承器内，因此颜色将在成形过程中施加到支承器上。此外，颜料可加在热塑性薄膜上，此薄膜的树脂跟复合材料所用的树脂一样。这种薄膜可以在模制之前包裹着预制件，在预制件随后加热时，薄膜就熔化在套的表面上，从此提供所需要的颜色。
最后，尽管前述的方法已经说明可将铰链拧入框架内，但也能通过把铰链20和21与预制件一起放入模具内在步骤204中成形框架10的大腿套和小腿套12和14。通过加热使流动的材料充份地包围住铰链20和21，把它们接合到部份12a、12b、14a和14b上以形成一个基本上是整体的单元而不会阻止铰链的运动。
接下去是步骤209，系带装置部份的铆钉件可以插入卡持嵌入件50内，因而系带装置和铆钉可固定到框架10的小腿套14上。铆钉头61在尺寸上大到足以把由支承器的任何拉力施加在其上的力分布开。此外，铆钉头61也大到足以使把小腿系带装置件40的比较大的一部份保持贴靠到结构件10的小腿套14上。
在使用下系带装置件40时，第一和第二D形套圈件35a和35b分别永久性地固定到第一和第二接收臂34a和34b上。这些D形套圈件可按任何常规方式固定到接收臂上，并且可以是任何常规类型。然而，在一个优选的实施例中，每个D形套圈件都成形成矩形件，每个接收臂穿过相关的D形套圈件围绕该D形套圈件的一个边形成一个圈，返回自身固定住，从而把相关的D形套圈件卡留在相关的接收臂的相关连接圈内。当上系带装置件30与支承器一起使用时，椭圆部份31卡持在使用者的腿的前面部份，而第一和第二连接臂则包到使用者的腿的后面，然后分别连接到第一和第二连接件上。这种连接可以通过任何常规连接装置实施，然而，在一个优选的实施例中，采用了钩和套圈型的固定装置，固定装置的两个部份都固定到第一和第二连接臂33a和33b上。系带装置材料也能起固定装置的套圈部份的功能，从而排除了进一步固定一个套圈部份的需要。具体来说，这种钩和套圈型固定装置永久性地固定到系带装置上，使使用者能够合适地系接和解开支承器。在系接时，连接臂穿过各自的连接件的开孔送入，然后向自身反向折叠来将支承器固定在使用者的腿上。通过折叠使钩和套圈型固定装置接合，将系带装置系统卡持就位。系带装置40以同样的方式系接。
如图1至3所示，支承器和系带装置在步骤210中放置在使用者的腿的前部，在步骤211中，相关的连接臂和连接件连接以将支承器围绕着使用者的腿固定住。如图3所示，框架10通过牢固地系接到腿上与腿直接接触的系带装置件30和40保持贴靠着使用者的腿。从图1可看出，在圆形部份31和41内的切口38和48分别放置在使用者的腿的前面部份上。随着将前臂36a和36b、以及46a和46b通过固定装置可放开地彼此固定住，以协助固定支承器的大小并把支承器保持在使用者的腿上。此外，前面的远端系带还协助控制胫骨，而前面的近端系带以及所有其它系带还协助防止离开膝的伸缩或运动。此外，如图1至图3所示，各个连接臂、接收臂和连接件用于将系带装置、因而将固定在其上的支承器按正确位置保持贴靠着使用者的腿的后面部份。由于系带装置件从支承器的里面固定到支承器的框架10上，因此系带装置件在系带装置放置在腿与支承件之间的情况下将支承器拉向腿上。因此，支承器穿戴起来是很舒服的，这是因为系带装置系统在与腿接触时不会被支承器妨碍住。还有，不需要在支承器下面装套，这是因为系带装置系统给使用者提供了足够的舒适。支承器穿戴起来非常舒适，可容易地卡持在最佳位置上，并且可长时间穿载。
此外，由于铆钉卡持在支承器的内部而不是在外部，因此支承器看起来更悦目并且轻巧得多。此外，由于铆钉装在支承器内，就不需要外加金属附件来把任何系带连接到支承器上或者把铆钉连接到支承器上，支承器远比已有技术的支承器要轻。
用热塑性材料做框架10是有利的，它不象在已有技术中使用的热固性材料，热固性材料一经固化后就不能再成形，而热塑性材料可以如上所述地成形成支承器，随后可以加热到一个使支承器具有可塑性的较低的温度，以使支承器能符合使用者的腿的定制配合要求，而不会破坏支承器的结构完整性。此外，热固性材料当它受到不适当的压力或破裂力而破裂时将破碎，而本发明所采用的热塑性材料不会碎裂得如此严重，而只会弯曲。因此，热塑性材料用起来远比热固性材料安全。此外，热塑性材料比热固性材料更能吸收冲击，因此这种支承器使使用者更感舒适。最后，在热塑性材料的支承器成形期间，所产生的气体对周围环境是安全的、无毒的，而热固性材料成形过程中所产生的气体是有毒的，因而对环境是有不利影响的。结果是，当使用热固性材料时，制造过程困难得多、时间费得多并且花费大得多，因为这些气体必须正确地处理和排放。
通过提供按以上方式构造的腿支承器，本发明的腿支承器克服了已有技术中的缺陷，按本发明的腿支承器是由重量轻、强度高的材料制成，这种材料可以加热并再成形以适合定做配合的要求，每一个上和下系带装置由单件材料制成，从而简化了连接手续，每个系带装置都连接到腿支承器的内侧，使支承器可以被拉向腿部并且能长时间地留在腿上，而且不需要穿戴围绕在使用者腿上的在支承器下面的衬套。此外，本发明的支承器使穿戴者用起来更舒适，因为支承器的结构部份不是直接卡持贴靠着使用者的腿，腿支承器包含专门针对胫骨运动而不会将不适当的压力传到胫骨上的胫骨卡持件，支托系带装置的铆钉保持在支承器内部，使这些铆钉不露出并可能小一些，因此不会给支承器增加显著的额外重量。
还要注意到，虽然已经描述了使用这种方法的腿支承器的成形，但这仅仅是示例的描述。包括再成形步骤的方法可以用于任何其它产品的生产，包括但不限于其它人体部位的支承器、背支承器、运动设备、网球拍或任何其它产品或结构件。
因此应该看到，在上面提出的目的、连同从前面的描述而清楚了的目的有效地达到了。由于一些改变可以在上述方法的实现中和上述构造中做出而没有超出本发明的精神和范围，因此本申请的意图是，包含在以上的描述中的和在附图中所示的所有内容应理解成是说明性的而不是限制性的。
还应理解，所附的权利要求书企图覆盖在此描述的本发明的所有的上位的和特殊的特征，并覆盖对本发明范围的所有陈述，在语言上，这些陈述可以说是介乎上位与特殊特征之间。
权利要求
1.一种腿支承器，包含一个由至少一种热塑性材料制成的框架，该框架包括一个大腿套和一个小腿套；连接所述大腿套和小腿套的、并用于使该大腿套能相对于该小腿套枢转的第一和第二铰链装置；一个固定到所述框架的所述大腿套上的大腿系带装置，所述的大腿系带装置在使用时保持邻接着使用者的腿；以及一个固定到所述框架的所述下部的小腿系带装置，该小腿系带装置在使用时保持邻接着使用者的腿。
2.按照权利要求1所述的腿支承器，其特征在于所述的大腿系带装置和小腿系带装置的至少一个连接到所述框架的在使用时面向使用者的腿的表面上。
3.按照权利要求2所述的腿支承器，其特征在于所述的框架设置有形成在其内表面上的铆接嵌入件，所述的大腿系带装置和小腿系带装置还含有多个插入所述铆接嵌入件内以将所述的系带装置保持贴靠着所述框架的内表面。
4.按照权利要求1所述的腿支承器，其特征在于所述的小腿套包括一个胫骨限制部份，该胫骨限制部份设置成使其在使用者的腿放置在支承器内时沿着并基本上平行于使用者的胫骨的内侧干伸展，从而防止使用者的胫骨有任何不希望有的运动或转动。
5.一种腿支承器，包含一个具有一个大腿套和一个小腿套的框架；一个胫骨限制部份，该胫骨限制部份设置成使其在使用者的腿放置在支承器内时沿着并基本上平行于使用者的胫骨的内侧干伸展，从而防止使用者的胫骨有任何不希望有的运动或转动，以及连接所述框架的所述大腿套和小腿套的第一和第二铰链件，所述铰链件用于使所述的小腿套能围绕着铰链相对于大腿套枢转。
6.一种腿支承器，包含一个由至少一种热塑性材料制成的框架；一个固定到所述的结构件的内表面上的系带装置件，该系带装置件在使用时保持邻接着使用者的腿；以及框架包括一个胫骨限制部份，该胫骨限制部份设置成使其沿着并平行于放置在支承器内的使用者的胫骨的内侧干伸展，从而，防止使用者的胫骨有任何不希望有的运动或转动。
7.一种生产腿支承器的方法，包含如下步骤用一种热塑性材料和发泡剂的混合物按配合使用者的腿的支承器的大致形状成形支承器芯子；放置一种复合材料与所述的芯子接触，所述的复合材料由至少一种热塑性材料和一种纤维材料构成；将所述的芯子和所述的复合材料放入一个模具内；把所述的模具加热到一个足以使所述的热塑性材料熔融、使所述的发泡剂膨胀并迫使所述的复合材料贴靠到所述的模具的内壁上、并使所述的发泡剂使在所述的芯子内的热塑性材料形成内蜂窝状结构的温度；冷却所述的模具；把所述的腿支承器再加热到足以使所述的热塑性材料具可塑性、但不足以使所述的热塑性材料熔融并破坏所述腿支承器的结构完整性的温度；使所述的腿支承器再成形。
8.一种生产结构件的方法，包含如下步骤用一种热塑性材料和发泡剂的混合物成形一个芯子；放置一种复合材料与所述的芯子接触，所述的复合材料由至少一种热塑性材料和一种纤维材料构成；将所述的芯子和所述的复合材料放置入模具内；把所述的模具加热到一个足以使所述的热塑性材料熔融、使所述的发泡剂膨胀并迫使所述的复合材料贴靠到所述的模具的内壁上、并使所述的发泡剂使在所述芯子内的热塑性材料形成内蜂窝状结构的温度；冷却所述的模具；把所述的构件再加热到足以使所述的热塑性材料具可塑性、但不足以使所述的热塑性材料熔融并破坏所述构件的结构完整性的温度；并且把所述的结构件再成形成所要求的形状。
9.一种用于腿支承器的系带装置系统，包含一个用于连接到腿支承器的内表面的圆形部份；至少一个具有第一和第二端的接收臂，所述的第一端固定到所述的圆形部份上；至少一个与接收臂相连并固定到所述的至少一个的接收臂的所述第二端的连接件；至少一个与所述至少一个的连接件和所述的至少一个的接收臂相连的并且具有第一和第二端的第一连接臂，所述的第一端固定到所述的圆形部份上；所述的至少一个的连接臂的所述第二端在使用时固定到所述的相连的至少一个的连接件上，从而使所述的系带装置和所述的腿支承器保持贴靠在使用者的腿的一个固定位置上。
10.一种用于把弹性材料连接到刚性框架上的系统，包含一个热塑框架，所述的框架由刚性外层和蜂窝状内层组成；固定在所述的热塑框架内的铆接嵌入件，所述的嵌入件设置在所述框架的一个表面上；和插入所述的铆接嵌入件内的铆钉，所述的铆钉卡留在所述的铆钉嵌入件内，所述的弹性材料在所述的铆钉嵌入所述的铆接嵌入件内时设置在所述的铆钉与所述的框架之间。
全文摘要
腿支承器包括一框架及固定于其上的系带装置，系带装置使用时与腿邻近，还设有一个使用时大致平行于使用者胫骨的内侧干伸展以防胫骨有非期望运动的胫骨限制部分。支承器按如下步骤成型由热塑性材料和发泡剂的混合物制成支承器芯子，将芯子和复合材料在模具内加热以使热塑性材料熔融、使发泡剂膨胀并迫使复合材料贴靠到型腔内壁上形成热塑蜂窝状芯子，冷却后把腿支承器再加热以使热塑性材料具可塑性，然后，腿支承器按定制配合再成型。
文档编号A61F5/00GK1163095SQ9612148
公开日1997年10月29日 申请日期1996年12月6日 优先权日1996年12月6日
发明者J·B·派斯, J·斯特恩斯 申请人:多比-辛普雷克斯公司伦诺克斯希尔分公司