一般地，本发明涉及被使用来帮助和便于患病使用者康复和恢 复的治疗设备。这种治疗设备可在外科手术之前或外科手术之后或 替代外科手术被使用。更特别地，本发明涉及帮助患病使用者在膝 外科手术之前和/或紧接着膝外科手术时进行锻炼和伸展的膝伸直治 疗装置。在其它的情况下，根据本发明的治疗装置可被使用来替代 外科手术。

重要的是，从膝外科手术中恢复的患者在外科手术后要迅速开 始膝锻炼/伸展治疗以维持膝关节的柔韧性以及缩短恢复的时期。患 者对预定的物理治疗方案的依从对早期患者恢复最佳的关节柔韧性 和功能是关键。在某些场合下，益处来自于外科手术之前的紧接着 的膝治疗方案。在其它场合下，膝治疗方案可被使用来替代外科手 术。尽管已有许多设备被改进以提供膝伸直和锻炼治疗，但是每一 个都有其使用的复杂性或困难，该复杂性或困难意在降低患者对疗 法或治疗方案的依从，该疗法或治疗方案设计用于早期和有效的恢 复。

本发明提供了膝伸直治疗装置，该膝伸直治疗装置可易于运输 以用于患者家中使用，并且其可被手术后的或受外伤后的患者在最 少指导并且没有主治医师、家庭成员或朋友的情况下使用。相似地， 治疗装置可在外科手术之前或替代外科手术被使用。本发明提供了 简单的、有效的、使用者能适应的膝伸直治疗装置。该装置设定成 允许患病使用者在每一段疗程期间都处于舒适的躺着姿势。该装置 提供易于使用的力转化系统，以用于将膝矫直的力高效并且有效地 传递到患者的腿的上部区域。一个早期的膝伸直治疗装置在Callanan 等人的专利申请中公开，该专利申请的美国序列号为第10/237,812 号，于2002年9月9日提交，目前未决。Callanan等人的专利申请 特意通过引用整体地结合于本文中。

Callanan等人的发明提供了由在躺着的姿势下的患者使用的膝伸 直治疗装置。对应于需要治疗的腿的患者的臀部搁置在装置的底部 部件的表面上。需要伸直治疗的腿被抬高到高于该表面的程度，患 病使用者搁置在该表面上，并且该腿通过高度可调节的抬高的踝支 撑件被保持在适当的位置上。该装置优选地设计成是可折叠到易于 运输的单元，以便其可被患者在家中使用。该装置包括具有患病使 用者的近侧表面的底部，以用于支撑患病使用者的臀部和使用者的 远侧部分。该装置还包括踝支撑构件，优选地一个可调节的高度被 安装在该底部的使用者的远侧部分上。该装置还包括滑轮系统，以 用于将朝着底部的使用者近端施加的并且具有平行于底部的表面的 主向量分量的力转化为具有基本上垂直于底部的主向量分量的力。 滑轮系统被设计以维持系统中由患者施加的力而产生的张力。在一 个实施例中，滑轮系统使得施加的力被转化为机械利益的力，该力 具有基本上垂直于底部的主分量。该装置还包括力传送元件，以用 于接合患者抬高的腿的膝近侧和膝远侧部分二者。力传送元件具有 至少一个用于将元件联接到滑轮系统上的使用者可接合/可脱开的连 接器，以用于将转化的底部垂直力施加给患者抬高的腿的近侧和抬 高的膝的远侧的区域上，该施加的力意在使腿矫直和伸直膝关节。

尽管早期Callanan等人的发明在美国序列号为第10/237,812号 申请中被描述为可被折叠为“紧凑的、易于运输的单元”，但是由 于为了获得是可折叠的设想，所有各种滑轮、缆绳、和踝支撑件都 必须被拆卸并且然后被重新装配，这就有了某种程度上的复杂性。 本发明人想像到如果可以减少复杂性并且如果新设计在折叠性、运 输、存储、和/或搭建的方面可以变得更容易，那么可以对Callanan 等人的结构做出改进。改用较轻质的材料将增加该设备的方便性， 只要当仍然使用这些较轻质的材料，比如管状金属框架或模制塑料 时，整个结构可被设计有足够的强度和耐久力。本发明人想像的进 一步的改进是使得折叠的尺寸更小，由此使得装置的运输和存储更 容易。进一步地，本发明人想像的是Callanan等人的滑轮机械装置 可被简化，而保留棘齿的紧固特性，该紧固特性是依靠连接到拉紧 吊带的拉力缆绳而处于使用者的控制下，该吊带在膝的相对侧上被 放置越过腿。

发明简介

一种用于将向下的力施加给使用者的腿的上表面的膝伸直治疗 装置，而同时该腿由膝伸直治疗装置支撑，以用于当在膝处弯曲时 便于腿的矫直，根据本发明的一个实施例，其包括底部框架组件、 连接到底部框架组件上的踝支撑件、固定到底部框架组件上的第一 吊带组件和第二吊带组件，每一个吊带组件都在一个端部处被固定， 并且构建和设置成覆盖使用者的腿的上表面，每一个吊带组件相应 的相对端部都是可通过使用者移动的，由此拉动每一个相应的相对 端部而在使用者的腿的上表面上产生了相应的向下的力。

本发明的一个目的是提供一种改进的膝伸直治疗装置。

本发明相关的目的和优点从下面的描述中将变得显而易见。

附图的简要描述

图1是根据本发明的典型实施例的膝伸直治疗装置的透视图。

图2是图1的膝伸直治疗装置的分解透视图。

图3是图1的膝伸直治疗装置的侧视图，其中使用者的腿被支 撑以用于治疗。

图4是根据本发明的图1的膝伸直治疗装置当被设置成折叠构 造以用于运输或存储时的侧视图。

优选实施例的描述

为了促进对本发明原理的理解的目的，现在将参考在附图中图 解的实施例，并且特定的用语被使用来描述该实施例。然而，可以 理解的是没有因此意在对本发明范围的限制，这种在图解的设备中 的变更和进一步的修改，以及这种如在本文中图解的本发明原理的 进一步的应用都被预期为将通常发生在本发明所涉及领域的一个技 术人员身上。

参考图1和图2，图解了根据本发明而构建和设置的膝伸直治疗 装置20。在图1的图解中，治疗装置20是打开的或展开到被认为是 其准备好的状态中。在该状态下，个体可使用该准备好的装置，该 个体可或者是从膝外科手术中恢复的患者，或者是将成为打算膝外 科手术的患者，或者是任何其它的被推荐或建议了某种类型的膝治 疗的个体。患者或将成为的患者是装置20的使用者，并且因此专用 名词“患者”和“使用者”或甚至“患病使用者”可被互换使用。

在解释和描述需要用于治疗装置20的大多数组合零件以及那些 组合零件的联动装配的方面，图2的分解视图可是优选的。一旦对 治疗装置20的每一个组合零件以及那些零件是怎样彼此装配的有了 全面的理解，那么将易于理解当从图1的方位或设置变化到图4的 折叠方位以及然后返回到图1的伸展或打开设置时将要发生的一切。

继续参考图1和图2，应该注意的是，仅仅为了附图的清晰以及 避免其它零件被遮盖看不见，图1的腿套(leg slipcover)28和座垫29 从图2的图解中被省略了。治疗装置20包括框架组件21、踝支撑件 22、第一吊带组件23、第二吊带组件24、缆绳系统25和带有变扭 杠杆27的手动调节的棘齿式滑轮26。腿套28固定到框架组件21上， 而座垫29固定到座32上。

框架组件21包括左侧管状导轨30、右侧管状导轨31、座32、 和T部件33。T部件33安装在左侧导轨30和右侧导轨31各自的远 端30a和远端31a之间。座32的下管34在管状导轨30和管状导轨 31各自的近端30b和近端31b之间延伸。

中空管37在导轨30和导轨31之间延伸，并且起到用于增加框 架组件21的强度和刚度的支架的作用。第二支架由中空管38提供。 杆39在每一个端部处都有螺纹并且有足够的长度以穿过管38延伸， 以及在一个端部处超过导轨30的外表面，而在另一个(相对的)端部 处超过导轨31的外表面。每一个螺纹端部都接收平垫圈40a和盖帽 式六角螺帽40b，以用于安全地将杆39和管38组件紧固到并且紧固 进两个管状导轨30和管状导轨31中。

杆41在每一个端部处都有螺纹并且在结构和目的上都相似于杆 39，除了杆41比杆39长并且穿过管37延伸之外。平垫圈40a和盖 帽式六角螺帽40b被使用来安全地将该杆和管组件紧固到两个管状 导轨30和管状导轨31上。杆42在每一个端部处都有螺纹并且构建 和设置成穿过下管34延伸以及超过每一个管状导轨30和管状导轨31 的外表面。平垫圈40a和盖帽式螺帽40b被使用来将座32固定到管 状导轨30和管状导轨31上。带肩衬套43被使用以便于座32相对 于装置的剩余部分向前折叠，如在下文中将要描述的。

第一吊带组件23相似于汽车座椅安全带被构建和设置，包括主 要吊带部分45和固定搭扣46。搭扣46依靠柔性带段47被固定到管 状导轨30上，该柔性带段包括用于接收杆39的间隙孔48。吊带部 分45包括穿过舌状构件50的带段49。如果需要更多的或增加的长 度，带段49可提供吊带延伸部分。附着端部52包括D环53，并且 带段45在穿过D环53之后缝合在其自身上。使用D环53缆绳54 被使用以安全地连接到第一吊带组件23上。舌状构件50的顶端55 构建和设置成通过狭槽56被插入到搭扣46中。搭扣46对顶端55 的接收产生了安全的连接，该连接通过在解锁手柄57上手动提升可 易于释放。

第二吊带组件24具有实质上和第一吊带组件23相同的结构， 包括主要吊带部分45a和固定搭扣46a。标号后缀“a”被使用以指 定第二吊带组件24对应于第一吊带组件23的相似的组合零件。这 些主要组合零件中的一些包括带段49a、舌状构件50a、和D环53a。 使用D环53a缆绳61被使用以安全地连接到第二吊带组件24上。 缆绳54和缆绳61每一个都卷绕着定位在中空管状导轨31内侧的联 动辊62上。杆39穿过导轨31的外壁延伸并且然后穿过辊62。杆41 在靠近座32的可调节的位置处穿过导轨31的外壁延伸并且然后穿 过其相应的辊62。通过提供四组间隔开的(直通的)间隙孔63，在装 置20的每一侧上四组，可形成该可调节的位置，该间隙孔被界定为 经过导轨30和导轨31的通孔。

缆绳54和缆绳61被安全地连结到延伸出导轨31的近端31b的 主缆绳64上，使得拉动主缆绳64，好像将它拉出端部31b，引起缆 绳54和缆绳61并发地和一致地拉动各自的D环53和D环53a。在 某种程度上执行缆绳54和缆绳61到主缆绳64的连接，以致补偿或 平衡拉力，以便第一吊带组件23和第二吊带组件24的张力响应主 缆绳64上的单个拉力是基本上相等的。端盖65闭合导轨30的近端 30b，而端盖66形成用于缆绳64的间隙的中心开口。

缆绳64的近端64a与由搭扣70接收的舌状构件68一起设置， 该搭扣经由滑轮吊带69被棘齿式滑轮26接收。通过在缆绳64的端 部64a中产生用于连接到舌状构件68上的环状物71，将便于舌状构 件68到缆绳64的连接。滑轮吊带69被固定到滑轮26上，使得当 按钮72转动时吊带被卷起(也就是，被缩短)。当吊带被卷起时，拉 动第一吊带组件23和第二吊带组件24的张力拉紧这些组件，并且 如将要描述的，产生向下的力，一个力在膝的近侧，而另一个力在 膝的远侧。两个吊带组件23和吊带组件24相对于使用者的腿的这 种设置在图3中图解。相似于如部分原申请已描述的，该申请通过 引用结合于本文中，沿着基本上平行于框架组件和座的方向拉动缆 绳64的基本上水平的力，在图1的方位中，被转化为向下的力，一 个向下的力在膝的近侧，而另一个在膝的远侧。两个力都直接朝着 框架组件并且基本上垂直于框架。

当使用用于膝治疗的装置20时，假设当使用者以躺着的姿势搁 置在座32上时使用者的腿在膝处弯曲，同时踝通过踝支撑件22被 支撑在抬高的位置上。治疗过程包括抵着腿的上表面施加膝近侧向 下的力和膝远侧向下的力，以试图通过去掉膝处的弯曲使腿变直。 该过程包括伸展影响膝关节的肌肉，以及需要能够施加足够的力以 用于所需的伸展和然后在伸展过程期间维持该力度。该程序还需要 当腿开始变直时，任何在缆绳/吊带设置方面可获得的松弛可被缩减 (也就是，被拉紧)，使得该缆绳/吊带设置的总长度通过卷起棘齿式滑 轮26上的吊带69的一些部分而被缩短。

当缆绳/吊带网被拉紧时，需要维持力度以致继续伸展的过程。 棘齿式滑轮26执行该希望的(单向的)功能，其结构中固有的和从“棘 齿式”的定义中固有的能力。可获得的有限的调节取决于棘齿齿的 大小和间隔。当在缆绳/吊带设置中的松弛被卷到棘齿式滑轮上时， 发生的是棘齿式的设置允许滑轮切口进下一个齿位置中并且用于棘 齿式滑轮的单向结构保持住了该位置。单个解锁销就是需要释放棘 齿式滑轮的全部，其允许滑轮以任一方向自由地旋转。棘齿式滑轮 的使用允许使用者通过使用单个机械设备来维持希望的力度，并且 如所希望的，使得使用者易于通过简单地将任何缆绳/吊带松弛卷起 到滑轮26上来增加力度。

当作用在腿上的力需要增加时，作为膝治疗和全面治疗程序的 一部分，将需要通过连续转动按钮72来缩短吊带69。如果按钮72 上必需的或希望的扭矩不能够轻易地手动实现，那么可获得的可移 动变扭杠杆27可被安装到按钮72上并且使用其机械利益。当希望 在腿上有较高的力度时，增加的力矩臂使得转动按钮72变得更容易。 按钮72的外部边缘表面的轮廓具有交替系列的凸肋和凹部。杠杆27 的圆柱轮轴27a的内部的兼容轮廓具有反向系列的凸肋和凹部。这 样，轮轴27a安全地安装在按钮72上以致增加用于易于转动棘齿式 滑轮26的力矩臂。杠杆27从按钮处移去，以用于装置20的运输和/ 或存储。

再次参考图1，腿套28包括织物或尼龙带状嵌板77，该带状嵌 板包括在三个间隔开的位置处被缝合到嵌板77上的三个横着的固定 吊带78a至固定吊带78c，如在图1中图解的。而且，有四个端部吊 带段度78d至端部吊带段度78g也被缝合到嵌板77上，在每一个端 部处有两个吊带段度。每一个吊带78a至吊带78c都包括在每一个端 部处的自由端部吊带段度和VELCRO(维可牢)组合，该VELCRO 组合被使用以将每一个自由端部吊带段度固定到其自身上。每一个 吊带段度78d至吊带段度78g也包括VELCRO组合，使得每一个吊 带段度可卷绕着框架组件21的一部分，如图解的，并且然后固定到 其自身上。吊带段度78d和吊带段度78e每一个都卷绕着下管34， 以致帮助将腿套28固定到框架组件21上。吊带段度78f卷绕着管状 接头，其中T部件33插入到远端30a中。吊带段度78g卷绕着管状 接头，其中T部件33插入到远端31a中。

座垫29被构建和设置成两个相连的护垫部分29a和护垫部分 29b。护垫部分29a通过使用六个吊带段度79a至吊带段度79f被连 接到座框80上。每一个这些吊带段度都包括VELCRO组合，使得 每一个吊带段度79a至吊带段度79f可卷绕着座框80并且被固定到 其自身上。

部分29b通过柔性连接板81连结到部分29a上。取决于所希望 的用于特定使用者的座垫的厚度，部分29b可被翻到部分29a上以用 于增加厚度，或者保持为如图1中图解的以用于减少座垫的厚度。

为了至少在某种程度上尝试和定做治疗装置20以“适合”最终 使用者，治疗装置20的结构构造包括许多个被包含的调节，该最终 使用者将是，例如，为了避免膝外科手术而尝试使膝工作的个体， 或者对接着要进行外科手术程序的腿/膝提供治疗的个体，或者可能 在打算外科手术之前增强膝的个体。

首先的两个调节涉及踝支撑件22和其相对于治疗装置20的剩 余部分的方位。被包含为用于这两个调节的合作组合零件是T部件 33、远端30a和远端31a、以及推针84(有手柄的)。T部件33包括分 别插入到远端30a和远端31a中的第一缩径部分33a和第二缩径部分 33b。第一缩径部分33a包括用于一个推针84的接收孔85。为了改 变纵向穿过踝支撑件22延伸的垂直轴线87(见线87)的倾斜角或坡 度，远端30a包括多个允许T部件33相对于远端旋转的间隙孔86。 当推针84被移走时，通过朝着座32向下枢转，踝支撑件22是可折 叠的以用于运输和/或存储。在轴线87的方位方面，孔86的间隔和 个数确定了不同安装位置的个数和倾斜的数量或程度。值得注意的 是孔86的位置和个数可是从垂直处或者顺时针的或者逆时针的，使 得踝支撑件22可是真垂线朝着座的倾斜或者真垂线远离座的倾斜。 在踝支撑件22和其调节的使用方面，一旦孔85与多个孔86中选定 的一个对准以得到希望的倾斜角，那么包括手柄状头的推针84为了 固定T部件33和分别的左侧管状导轨30与右侧管状导轨31之间的 关联就被插过孔86并且插入孔85中。为了改变倾斜角，其当然可 包括真垂线方位，使用者仅要拔出推针84、选择另一个孔86、并且 然后将孔85对准选定的孔86、以及再次插入推针84即可。

第二调节包含踝支撑件22相对于框架21的剩余部分和重要地 相对于支撑使用者的座32的表面的高度。踝支撑件22包括插入到T 部件33的管状套管89中的缩径部分22a。部分22a包括多个间隙孔 90，而套管89包括合作间隙孔91。一旦踝支撑件22被设置在希望 的高度处，推针84就被使用以将部分22a和套管89钉在一起。孔90 的个数和间隔确定了可能用于踝支撑件22的不同高度设置的个数。 不同的高度设置是针对踝支撑件22的支撑表面92相对于框架组件21 以及最终相对于座32的支撑表面93的位置。尽管在图2中选定支 撑表面93为支撑板96的上表面，但是如果使用垫，那么支撑表面 93就变成垫29的上表面。如图3中图解的，希望的是尝试和将踝支 撑表面92定位在使用者“就座”(也就是，在躺着的姿势下)的那个 表面之上的位置或高度处，以致考虑到使用者的解剖和腿的适当高 度，以用于选定的治疗程序。该特定的调节使得治疗装置20的使用 者能够设定该装置以更好地适合他或她的解剖。

由左侧管状导轨30和右侧管状导轨31分别相对于第二吊带组 件24的位置提供了调节的另一个点。这依次确定了主要吊带部分45a 相对于使用者的腿将定位在何处，以及更特别地，其相对于使用者 的膝将定位在何处。

每一个管状导轨30和管状导轨31都包括一系列四个间隔开的 对准间隙孔63，以致接收穿过中空管37插入的螺杆41。如先前描 述的，第二吊带组件24通过该杆和套管组合，包括蝶形螺母40b， 被装配到框架组件21上。因此，在每一个管状导轨30和管状导轨31 中特定间隙孔的选择就确定了主要吊带部分45a相对于座32、踝支 撑件22，和第一吊带组件23将定位在何处。

棘齿式滑轮26相对于支撑板96的连接点提供了更进一步的调 节点，该支撑板与框架80合作以形成座32，而没有垫部分29a和垫 部分29b。板96包括一系列四个间隔开的间隙孔97，以用于安装板 98的联接。螺栓99和蝶形螺母100完成装配。安装板98包括用于 联接棘齿式滑轮(和搭扣)组件26的带肩螺栓101。取决于使用者的大 小，以及使用者躯干和右臂相对于棘齿式滑轮26的位置的定位，有 三个可获得的不同的位置，以用于将安装板98联接到板96上。通 过增加间隙孔97的个数可获得更多的调节位置。

通过其特定的结构使得本发明进一步的特征是能够沿着管状导 轨30和管状导轨31的方向向前和向下折叠座32，见图4。相关的 特征是能够沿着管状导轨30和管状导轨31的方向向后和向下折叠 踝支撑件22和T部件33，也在图4中图解。

通过杆42和下管34组件以及衬套43的使用使得座32折叠。 由于座意在平直放置在使用于治疗装置20的支撑表面上，所以在枢 转或铰接的方面通过杆42的该连接点并不是必须被紧固或固定，而 是应该被铰接或可枢转地用于座的向前折叠。

一旦治疗装置20被放置在图4的折叠状态中，第一吊带组件23 和第二吊带组件24分别被使用以将座固定在图解的折叠状态下。踝 支撑件22和T部件33实际上被首先向后折叠，以便座32一旦被折 叠可被使用以固定和实际上向下夹在踝支撑件22上，如图4中图解 的。当两个吊带组件23和吊带组件24绕着折叠的座的后部搭扣时， 治疗装置20被设定到运输和/或存储的设置中。与那些较大的，更笨 重和麻烦的不具有任何便携性特点的设计相比，治疗装置20的轻质 和便携的本性创造了独特的吸引人的治疗装置。对于本发明，在尼 龙带和吊带、中空管状框架构件、以及最少的组合零件方面，都使 用了轻质材料，所有这些都提供了治疗装置20轻质和便携的本性。 简单的结构和各种组合零件装配与拆卸的容易也使得使用者易于实 现任何所需的修理，而不必丢弃很完好的组合零件，仅因为它们以 某种它们必须与损坏的零件一起丢弃的方式被焊接在一起或被紧 固。

尽管在附图和前面描述中详细地图解和描述了本发明，但是上 述的将被认为在特性上是图解的而不是限制性的，可以理解的是仅 仅优选的实施例被图示和描述了，并且所有来自本发明的精神中的 变化和修改将希望得到保护。

相关申请的引用

本申请是序列号为第10/237,812号美国专利申请的部分继续专 利申请的国际申请，该美国专利申请于2002年9月9日提交，命名 为“膝伸直疗法装置”，其现在是未决的并且其通过引用整体地结 合于本文中。

发明背景