鱼骨软体足底支撑板及其鱼骨软体踝关节外骨骼

1.本发明涉及下肢用康复训练器械技术领域，特别是鱼骨软体足底支撑板及其鱼骨软体踝关节外骨骼。


背景技术：

2.偏瘫病人由于神经系统受损造成足内翻、足下垂的问题，在康复训练过程中会对这足部的这个问题进行专门的针对性的矫正和训练，一方面通过绑扎固定足部，使其内翻或者下垂的姿态得以改变，另一方面通过外接的驱动使其足部上翻，模拟走路时候的动作，在病人进行一段时间的躺床上的无负载训练后，就需要将病人带到地面上进行行走的训练，现有技术的辅助行走的大部分是一些外骨骼的机构，通过电动机或者伸缩部件带到足部的上翻动作，足底的部件一般都是硬板的结构，将人足底面与地面的接触感觉隔绝开了，丧失的足底的触觉的反馈，只是一个动作的模拟训练，训练不涉及神经反馈方面的东西，训练的结果也是有形无神，有必要进行改进，提供一种具有触觉反馈的踝关节的训练装置，能够实现动作和触觉反馈的形神兼备的训练，使训练的效果更接近正常人的行走状态。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种鱼骨软体足底支撑板及其鱼骨软体踝关节外骨骼。
4.本发明的技术方案是：一种鱼骨软体足底支撑板，含有足跟围护圈、底部垫板，其特征是：所述的足跟围护圈前部开口呈u形，底部垫板含有一体成型的前面的脚掌区域和后面的足跟区域，足跟围护圈的下边沿与足跟区域的边沿固定连接，足跟围护圈的开口处设有绑扎带，用于和人的脚踝部绑扎固定；底部垫板采用柔性材料制作，在底部垫板的内部埋有呈鱼骨状的内支撑骨架，内支撑骨架包括中间主脊骨和两侧横向伸出的若个肋骨，主脊骨呈香蕉形的弯曲状，内支撑骨架采用硬质材料制作。
5.优选的，所述的主脊骨的前段位于底部垫板的大拇指根部区域，主脊骨前段呈向内侧弯曲状，主脊骨后段的向后呈倾斜的直线方向延伸至足跟区域的中心，主脊骨的整体形状与人行走是足底接触地面的受压力最大的区域重合，用于承载人的重量，肋骨一方面用于将该内部支撑骨架与外部的柔性材料更好的连接，避免主脊骨与柔性材料的底部垫板之间由于简单的行走运动而出现错位或者分离的问题，内支撑骨架与底部垫板能够更好的融为一体。
6.优选的，所述的支撑骨架呈扁平的板状，主脊骨的宽度为d1，1厘米≤d1≤3厘米；肋骨宽度为d2，0.3厘米≤d2≤1厘米。
7.优选的，所述的足底垫板内设有若干个压力传感器，若干压力传感器沿主脊骨中心线方向均匀布置，压力传感器的导线通过足跟围护圈表面布置。压力传感器用于测试各个部位在着地时的受力情况。
8.一种鱼骨软体踝关节外骨骼，包括前面所述的鱼骨软体足底支撑板、腿部安装机
构、驱动机构，其特征是：所述的腿部安装机构包括开口向前的弧形腿部包裹板，腿部包裹板前部边沿设有绑扎带，通过包裹板和绑扎带就可以将该装置安装到待训人员的腿上，包裹板的两个前边沿下端设有向下伸出的连接耳板，连接耳板的下端通过转轴与足跟围护圈上沿前部连接，足跟围护圈的后部与包裹板的后部对应；所述的驱动机构包括两端分别连接在足跟围护圈后部和包裹板后部的伸缩驱动机构。
9.优选的，所述的伸缩驱动机构为电动推杆。
10.优选的，所述的包裹板和足跟围护圈的后部均设有驱动机构的连接座，该连接座包括两个沿伸缩驱动机构长度方向相对口布置l形卡槽和安装在该卡槽内的u形支座，在u形支座的背部设有两端出头的卡板，卡板的长度与上述l形卡槽的内部对应的卡槽距离匹配，u形支座的自由端设有铰接孔，所述的伸缩驱动机构得端部通过铰接轴与铰接孔连接。
11.优选的，该装置还设有控制器和电池，所述的压力传感器通过导线连接控制器，所述的电动推杆通过导线连接控制器，电池通过导线连接控制器。
12.本发明的有益效果是：本发明的鱼骨软体足底支撑板及其鱼骨软体踝关节外骨骼，其中鱼骨软体足底支撑板中部鱼骨的弧形弯曲是为了贴合人足底与地面接触时的主要承载的区域，刚好是位于大拇脚趾后部弯曲向足外侧一点，然后弯曲延伸至足跟中部，鱼骨状的支撑体作为主要的承载支撑，垫板的其他部位的采用柔性材料制作，这样在偏瘫患者训练着地行走时，出来与鱼骨接触的部位承载外，其他部位能够接收到地面不平形状的反馈，给予足底的其他部位以外力刺激，建立着地时的地面情况不同时的，不同的神经反馈的训练，这样在着地训练时不但训练的行走动作的形，也训练了内部神经系统，属于形神兼备训练。
13.鱼骨中脊骨部位设置的压力传感器用于测量承载部位的前后压力变化规律，可以获得不同训练者的着地训练时的足部不同着地的情况，给后期建立训练计划提供可量化的参考数据。
附图说明
14.图1为该鱼骨软体足底支撑板的主视结构示意图；图2为图1的a-a剖面结构示意图；图3为图1的立体结构示意图；图4为图1中的内支撑骨架的立体结构示意图之一；图5为图1中的内支撑骨架的立体结构示意图之二；图6为该鱼骨软体踝关节外骨骼主视结构示意图；图7为该鱼骨软体踝关节外骨骼立体结构示意图之一；图8为该鱼骨软体踝关节外骨骼中腿部包裹板的立体结构示意图；图9为该鱼骨软体踝关节外骨骼中连接座的立体结构示意图；图中：1.垫板、2.足跟围护圈、21.连接座、3.绑扎带、11.主脊骨、12.肋骨、13.压力传感器、4.连接耳板、41.转轴、5.包裹板、51.绑扎带、52.连接座、6.电动推杆、7. u形支座、71.卡头、72.铰接孔、73.铰接轴、8.控制器、9.电池。
具体实施方式
15.下面结合附图来说明具体说明该发明的实施方式和使用过程。
16.实施例一：参见图1-4，图中一种鱼骨软体足底支撑板，含有足跟围护圈、底部垫板，其特征是：所述的足跟围护圈前部开口呈u形，底部垫板含有一体成型的前面的脚掌区域和后面的足跟区域，足跟围护圈的下边沿与足跟区域的边沿固定连接，足跟围护圈的开口处设有绑扎带，底部垫板采用柔性材料制作，柔性材料具体采用橡胶，或者硅胶，或者发泡塑料，现有技术中软的鞋底子的材质均可使用，在底部垫板的内部埋有呈鱼骨状的内支撑骨架，内支撑骨架包括中间主脊骨和两侧横向伸出的若个肋骨，主脊骨呈香蕉形的弯曲状。内支撑骨架用于患者足底着地时的主要支撑部位，其他部位的柔性材料的垫板用于接触地面后传递地面各种凸凹不平的触觉给足底的其他部位，内支撑骨架的主脊骨和肋骨的形状设置是在保证支撑部位的覆盖面积的同时，还能尽可能多的反馈凸凹不平地面的触觉反馈，肋骨的布置就是提升支撑骨架的覆盖面，同时肋骨间还能传递地面的凸凹不平的触觉到患者的足底。
17.所述的主脊骨的前段位于底部垫板的大拇指根部区域，主脊骨前段呈向内侧弯曲状，主脊骨后段的向后呈倾斜的直线方向延伸至足跟区域的中心，弯曲的形状更接近人的足底的主要着地受力和受压的区域。所述的支撑骨架呈扁平的板状，主脊骨的宽度为d1，1厘米≤d1≤3厘米；肋骨宽度为d2，0.3厘米≤d2≤1厘米；d1》d2。
18.实施例二：参见图1-3，5，实施例二与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处为实施例二中所述的足底垫板内设有若干个压力传感器，若干压力传感器沿主脊骨中心线方向均匀布置，压力传感器的导线通过足跟围护圈表面布置。这些压力传感器用于测量患者足底各个区域着地的顺序，以及着地后的主要受力部位，这样就能够进一步训练机构和提供数据支撑，使踝关节康复训练的过程更科学。
19.实施例三：参见图1-9，图中一种鱼骨软体踝关节外骨骼，包括技术方案中任一所述的鱼骨软体足底支撑板、腿部安装机构、驱动机构，所述的腿部安装机构包括开口向前的弧形腿部包裹板，腿部包裹板前部边沿设有绑扎带，包裹板的两个前边沿下端设有向下伸出的连接耳板，连接耳板的下端通过转轴与足跟围护圈上沿前部连接，足跟围护圈的后部与包裹板的后部对应；所述的驱动机构包括两端分别连接在足跟围护圈后部和包裹板后部的伸缩驱动机构。
20.所述的伸缩驱动机构为电动推杆。
21.所述的包裹板和足跟围护圈的后部均设有驱动机构的连接座，该连接座包括两个沿伸缩驱动机构长度方向相对口布置l形卡槽和安装在该卡槽内的u形支座，在u形支座的背部设有两端出头的卡板，卡板的长度与上述l形卡槽的内部对应的卡槽距离匹配，u形支座的自由端设有铰接孔，所述的伸缩驱动机构得端部通过铰接轴与铰接孔连接。
22.该装置还设有控制器和电池，所述的压力传感器通过导线连接控制器，所述的电动推杆通过导线连接控制器，电池通过导线连接控制器。
23.该鱼骨软体踝关节外骨骼工作过程该训练装置主要用于着地行走的训练，一般是在卧床训练一段时间后，偏瘫患者具备了一定下肢活动能力后进行的训练，
1）.组装训练器根据袋训练的偏瘫患者的足部的大小，选择尺寸大小合适的鱼骨软体足底支撑板，将鱼骨软体足底支撑板通过连接座和伸缩驱动机构进行连接组装。
24.2）.给患者绑扎训练器将该训练器的腿部包裹板从患者小腿后方安装上，将患者足跟置入到足跟围护圈内，脚掌部分通过绑扎带与底部垫板固定在一起，踝关节与转轴基本对应，小腿通过绑扎带与腿部包裹板固定在一起，绑扎后具有矫正患者足内翻和足下垂的效果。
25.3）.被动行走训练通过控制器来控制电动推杆的伸缩，控制患者的患足跟随另一条正常腿进行配合的行走训练，此时底部垫板柔性材料的区域会将地面的情况通过触觉来刺激足底，结合患者眼睛视觉看到的地面情况，进行足底触觉和视觉的协同配合训练，同时也进行足底触觉与足部行走动作过程之间的配合训练。
26.4）.主动行走训练在经过一段时间的被动行走训练后，患者行走能力提升后，伸缩驱动装置可以拆除，可以减少该训练装置的重量，该训练装置只是作为一个踝关节可以活动的足内翻和足下垂的矫正训练装置使用。
27.实施例三中的足底垫板可以设置实施例二中压力传感器，这样就能够被动训练的初期就能获得患者的足底着地过程和足底的压力分布情况，可以根据这些数据，来建立针对该患者的被动训练方案，并且还能验证该针对性的训练方案应用后的效果。
28.针对不同患者获得的数据以及拟定的相应的被动训练方案可以形成数据库，为后期形成大数据以及人工智能的分析建立数据基础。

技术特征：
1.一种鱼骨软体足底支撑板，含有足跟围护圈、底部垫板，其特征是：所述的足跟围护圈前部开口呈u形，底部垫板含有一体成型的前面的脚掌区域和后面的足跟区域，足跟围护圈的下边沿与足跟区域的边沿固定连接，足跟围护圈的开口处设有绑扎带，底部垫板采用柔性材料制作，在底部垫板的内部埋有呈鱼骨状的内支撑骨架，内支撑骨架包括中间主脊骨和两侧横向伸出的若个肋骨，主脊骨呈香蕉形的弯曲状。2.根据权利要求1所述的鱼骨软体足底支撑板，其特征在于：所述的主脊骨的前段位于底部垫板的大拇指根部区域，主脊骨前段呈向内侧弯曲状，主脊骨后段的向后呈倾斜的直线方向延伸至足跟区域的中心。3.根据权利要求1所述的鱼骨软体足底支撑板，其特征在于：所述的支撑骨架呈扁平的板状，主脊骨的宽度为d1，1厘米≤d1≤3厘米；肋骨宽度为d2，0.3厘米≤d2≤1厘米。4.根据权利要求1所述的鱼骨软体足底支撑板，其特征在于：所述的足底垫板内设有若干个压力传感器，若干压力传感器沿主脊骨中心线方向均匀布置，压力传感器的导线通过足跟围护圈表面布置。5.一种鱼骨软体踝关节外骨骼，包括权利要求1-4任一所述的鱼骨软体足底支撑板、腿部安装机构、驱动机构，其特征是：所述的腿部安装机构包括开口向前的弧形腿部包裹板，腿部包裹板前部边沿设有绑扎带，包裹板的两个前边沿下端设有向下伸出的连接耳板，连接耳板的下端通过转轴与足跟围护圈上沿前部连接，足跟围护圈的后部与包裹板的后部对应；所述的驱动机构包括两端分别连接在足跟围护圈后部和包裹板后部的伸缩驱动机构。6.根据权利要求5所述的鱼骨软体踝关节外骨骼，其特征是：所述的伸缩驱动机构为电动推杆。7.根据权利要求5所述的鱼骨软体踝关节外骨骼，其特征是：所述的包裹板和足跟围护圈的后部均设有驱动机构的连接座，该连接座包括两个沿伸缩驱动机构长度方向相对口布置l形卡槽和安装在该卡槽内的u形支座，在u形支座的背部设有两端出头的卡板，卡板的长度与上述l形卡槽的内部对应的卡槽距离匹配，u形支座的自由端设有铰接孔，所述的伸缩驱动机构得端部通过铰接轴与铰接孔连接。8.根据权利要求5所述的鱼骨软体踝关节外骨骼，其特征是：该装置还设有控制器和电池，所述的压力传感器通过导线连接控制器，所述的电动推杆通过导线连接控制器，电池通过导线连接控制器。

技术总结
一种鱼骨软体足底支撑板及其鱼骨软体踝关节外骨骼，其中鱼骨软体足底支撑板中部鱼骨的弧形弯曲是为了贴合人足底与地面接触时的主要承载的区域，刚好是位于大拇脚趾后部弯曲向足外侧一点，然后弯曲延伸至足跟中部，鱼骨状的支撑体作为主要的承载支撑，垫板的其他部位的采用柔性材料制作，这样在偏瘫患者训练着地行走时，出来与鱼骨接触的部位承载外，其他部位能够接收到地面不平形状的反馈，给予足底的其他部位以外力刺激，建立着地时的地面情况不同时的，不同的神经反馈的训练，这样在着地训练时不但训练的行走动作的形，也训练了内部神经系统，属于形神兼备训练。属于形神兼备训练。属于形神兼备训练。


技术研发人员：张斌 张君临 胡丽娜 陈占科 冯晓东 刘承梅 印帅 高静
受保护的技术使用者：河南中医药大学第一附属医院
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/25