这款脚踝腿部支撑结构,是面向骨科康复、运动损伤防护场景设计的穿戴式辅具,适配人体左右下肢的解剖形态,可覆盖从足底到小腿下段的支撑区域,在临床康复、日常运动防护、术后固定等场景都能发挥作用。从结构设计逻辑来看,整体采用一体化的壳式包覆形态,贴合人体小腿后侧、内外踝以及足底的自然曲面,没有突兀的棱角,穿戴时不会对皮肤造成局部压应力集中。支撑主体的大面积区域采用三角形镂空网格结构,这种结构并非单纯为了减重,而是在保证整体支撑刚度的前提下,尽可能提升穿戴透气性,避免长期穿戴时的闷热不适,同时网格结构的各向同性力学特性,能在不同方向的受力下均匀分散载荷,不会出现局部应力突变导致的结构失效。在设计初期,需要先匹配人体下肢的扫描点云数据,
确定支撑的包覆边界:上端边界控制在小腿腓肠肌下段位置,避免对膝关节活动造成干涉,下端完全贴合足底轮廓,在足跟位置做了圆滑的过渡包覆,保证站立时足底受力能均匀传递到支撑结构上。内外踝位置特意做了局部的实体加厚区域,因为踝关节是下肢活动中受力最复杂的位置,也是损伤后最需要刚性防护的区域,加厚的实体结构能在踝关节出现异常内翻、外翻趋势时提供足够的限位力,避免二次损伤,同时该区域预留了微小的安装孔位,可根据实际需求加装绑带固定结构,适配不同腿围的穿戴需求。从安装与适配边界来看,这款支撑结构不需要额外的金属连接件,依靠自身的形态贴合与外部绑带就能完成固定,整体壁厚控制在适配常规FDM3D打印的工艺范围内,
不需要额外添加支撑结构就能直接打印成型,打印完成后只需要简单去除边缘毛刺就能直接使用,不需要复杂的后处理工序。在实际使用场景中,针对踝关节扭伤后的康复期患者,这款支撑可以替代传统的石膏固定,在提供足够固定强度的同时允许一定范围内的踝关节功能活动,避免长期固定导致的肌肉萎缩与关节僵硬;针对有习惯性踝关节扭伤的运动人群,日常穿戴时可以在不影响正常行走、运动的前提下提供侧向支撑,降低运动中扭伤的风险;针对下肢术后需要阶段性康复的患者,还可以根据康复阶段的不同,调整网格结构的密度来改变支撑的整体刚度,匹配不同康复阶段的受力需求。结构的曲面过渡全部采用G2连续设计,穿戴时与皮肤接触的边缘位置都做了圆角钝化处理,
不会在行走过程中摩擦皮肤造成破损,足底位置的曲面贴合足弓形态,穿戴时不会影响正常的足底受力分布,长时间行走也不会出现明显的异物感。不同于传统的批量生产的标准化护具,这款结构可以根据不同使用者的下肢三维扫描数据做个性化调整,针对左右脚的形态差异做镜像适配,针对不同的损伤位置调整局部的支撑刚度与包覆范围,真正实现个性化的康复支撑需求。镂空网格的结构设计也让整体重量远低于同强度的实体塑料护具或者金属护具,穿戴时不会给下肢造成额外的负重负担,对于需要长期穿戴的康复人群来说,能有效提升穿戴依从性。在力学性能验证层面,网格结构的筋条宽度、壁厚都经过受力校核,在承受人体正常行走时的峰值载荷下不会出现结构变形,侧向受力时能提供足够的支撑反力限制踝关节的异常活动,同时结构本身具备一定的弹性形变空间,不会因为过度刚性导致正常的关节活动被完全限制,平衡了固定防护与活动自由度之间的需求。
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