[发明专利]组合的主动和被动式假腿系统及用这种系统执行运动的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种用于组合的主动和被动式假腿系统的方法以及组合的主动和被动式假腿系统，该假腿系统替代人所丧失的下肢以通过该假腿系统执行步态循环(gait cycle)(迈步)。所述假腿系统具有至少一个活动关节和驱动该活动关节的驱动单元。

更具体地，本发明涉及用于膝关节以上或以下截肢的人的假腿系统。因而本系统可包括铰接的踝关节或包括铰接的膝关节和铰接的踝关节两者。

背景技术

上述类型的假腿系统可由具有不同截肢平面/水平的假腿佩戴者进行调节和使用。

人使用其整个身体执行运动。步态循环即两个步子被划分为支承阶段和摆动阶段。支承阶段就是腿的足部与地面接触的过程，而在摆动阶段期间足部在空中自由摆动。在行走时，一条腿向前摆动，髋关节、膝关节和踝关节弯曲，同时相对侧的手臂向前摆动。同一侧的手臂向后摆动并帮助增加前向力和促进平衡。当腿的足部接触地面时，脚后跟接触地面，身体的重量受到支承，并且向前的下降被制动。腿部支承身体并驱动它向前，直到变成下一条腿将脚后跟放置在地面上。

如果一个或多个关节和肌肉丧失，在此为下肢的情况，则会产生不平衡并消耗更多的能量。丧失的关节越多，截肢平面越高，则执行步态循环所需的能量越多。

步态循环、在此为假腿系统的步态循环可定义为由假腿系统执行的从将脚后跟放在地面上到同一条腿下一次将脚后跟放在地面上的运动。

根据本发明的假腿系统可用于使假肢佩戴者便于实现不同类型的步态循环，例如变速行走、爬楼梯或下楼梯，或在斜面上行走。

对于可从市面上购得的假腿，假腿佩戴者很难或甚至不可能用以执行特定类型的步态循环。

目前所出售的假腿系统是完全被动式的，即除了假肢佩戴者的动能之外没有外部能量提供给假肢。被动式的假肢只能对运动进行锁止、阻抑和减速。对于根据现有技术的好的被动式假腿系统，假肢佩戴者可处理大多数的日常情况，如坐下、站立、平地行走以及下楼梯和下坡。

然而，可由假肢佩戴者提供给被动式假腿系统的能量在大多数情况下不足以执行更多的消耗能量的步态循环，例如从坐姿站起、快速加速或爬楼梯或陡坡。另一个问题是要确保地面间隙以降低跌绊的风险。

主动式假腿系统的制造和开发最近才开始，即假肢包括马达和电源/动力源。通过供电/供给动力，假腿系统可帮助假肢佩戴者执行特定的步态循环，例如爬楼梯。

根据现有技术的选择用来在主动式假腿系统中供电的技术已导致问题的出现，例如在使假腿系统的活动关节运动时的高的运动惯性。在执行步态循环时所有的部件都需要被驱动，并且假腿系统中的能量消耗很高。

因此，需要对现有技术和当前市场上出售的许多假腿进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种能以简单有效的方式消除上述问题之一的假腿系统。

本发明的另一个目的是提供一种利用假腿系统更好地执行步态循环的方法。

从以下说明中可清楚看到的上述目的和其它目的通过根据权利要求所述的装置和方法来实现。

根据本发明的假腿系统包括至少一个可在被主动驱动或被动制动之间切换的活动关节。此外，所述假腿系统包括用于控制活动关节中的主动单元和被动单元的控制系统。多个设置在假腿系统中的转换器(transducer)和传感器向控制系统提供输入数据，而一电源/动力源向控制系统、马达和转换器提供动力。

根据本发明的包括控制系统、电源和转换器的假腿系统可具有包括主动单元和被动单元的踝关节和/或包括主动单元和被动单元的膝关节。

根据本发明的假腿系统还可适用于缺少两个下肢即双腿截肢的假肢佩戴者。每个假腿系统可以但非必须包括一个共用的或两个分离的或连通/通信的控制系统。