CN1087253A - 簧圈假脚 - Google Patents

Abstract

一种假脚由具有一脚中央螺簧圈部分、一后跟延 伸部分和一前脚延伸部分的一个连续螺簧圈形成。 它可适应横侧的、中间的和扭转的运动。在步行中后 跟着地时能量被吸收和储存，而在步行中脚尖着地的 过程中能量被传向前脚延伸部分而在步行中脚尖离 地时能量被释放以提供假脚步行中的一个推动力。 在一个实施例中具有可使假脚使用者由实体的感觉 感知作用于假脚上的力的装置。

Description

本发明涉及假脚和假腿装置领域，特别涉及那些可提供弹簧跳起动作、扭转、横向和向中间延的运动、垂直震动的吸收和感觉反馈以帮助假脚获得近似于真脚的反应和动作的假脚和假腿装置。

在已有技术中的各种假脚设计成带有弹簧部件，这种弹簧部件在假脚踏在地面上时可储存能量并随后释放能量，当假脚移离地面时再提供一提升力或推力，以便按假脚病人的步伐提供帮助。这种假脚装置的一些例子如阿布鲁格斯特等人的第4，865，612号（公布日期：1989年9月12日）的美国专利以及肖特等人的第5，116，383号（公布日期：1992年5月26日）的美国专利，均援引在此以供参考。已有技术中的另一类假脚使用一个踝关节，这种踝关节可适应地面条件和行走状况。这类例子如发明人为伏衣森（Voisin）的第4，718，933号（公布日期：1988年1月12日）的美国专利以及台尔帕（Delp）的第4，306，320号（发布日期：1981年12月22日）的美国专利，援引在此以供参考。此外，波吉（Poggi）等人发明的第4，645，509（公布日期：1987年2月24日）的美国专利揭示了一种假脚装置，由于其利用分开的单个脚尖作为一根整体悬臂杆的一部分，因此它适应崎岖不平的地面行走。已有技术中的另一类假脚采用一些包括多个簧片的多个弹簧以图获得与真脚接近的反应和动作。这类假脚的例子包括有默来特（merlette）的第4，959，073号（发表日期：1990年9月25日）的美国专利，菲利普斯的第4，547，913号（发表日期：1985年10月22日）的美国专利;菲利普斯的4822，363号美国专利（发表日期：1989年4月18日）以及菲利普斯的第5，037，444号（发表日期：1991年8月6日）的美国专利，它们均援引在此以供参考。

然而，已有技术中的假脚，在模拟真脚的动作和反应方面没有一个是完全成功的。如伏衣森（Voisin）和台尔帕（Delp）的那些现有技术的假脚，由于都未用一种装有弹簧的脚后跟，因此，在步行中装假脚的病人后跟着地以及开始向前行之后就会产生延迟或呆滞。这是因为当病人的体重作用在地面上后必需在脚尖部位装一弹簧。除非在病人体重作用于地面时而不是在之后有弹簧起作用，否则，是不可能获得真脚所具有的反应和感觉的。已有技术的假脚，如菲利普斯和默来特的专利那样，使用的是与脚尖部位的弹簧分开作用的一个装载着弹簧的后脚跟，它可以有效地把能量储存在脚后跟内，但是在步行过程中抬脚向前行时，它却不能有效地将能量从后跟部件递到假脚的脚尖部。这些假脚装置还要求和脚尖部位的弹簧分开。结果是，装上该假脚的病人在步行过程中抬脚前行会发觉不同的、不自然的延迟或踌躇，从而使脚感觉不自然和可能产生不平的迈步。这类多弹簧或多零件的假脚的另一问题是，用于将各种零件相互紧固的如螺栓之类的紧固件会很快磨损弹簧材料而导致假脚较短的有效使用寿命。一般被认为是目前可用于制作假脚的最好的材料之一的石墨层压复合材料对此尤其敏感。两个菲利普斯的专利（第4，822，363号和5，037，444号的美国专利）中就提到了这些有问题的紧固件的使用。如要将弹簧材料加强到足够使这种磨损减小到一个允许的水平。则必然要加粗弹簧而损失响应的灵敏性。如果使用弹簧钢制作假脚虽可减小不希望的磨损，但在连续使用过程中，这种假脚就很笨重且会很快地脆裂。虽然铝可用来制作轻巧的假脚，但是它没有可获得完成本发明目的那种假脚的足够的弹跳和回弹力。已有技术中如肖特等人发明的假脚，整个假脚用的是整体的弹簧，由于弹簧设计不适合于在脚后跟中吸收储存足够能量并把它传向脚尖部分，因此在假脚病人后跟着地和开始跨步前行后它要经历一个延迟和呆滞时间，它样就要求在病人体重作用地面之后脚尖部分受力。一些如菲利普斯发明的（第4，547，913号美国专利）那类已有技术的假脚可适应绕胫部的纵向轴线的扭转运动，但是该胫部的形状设计是为了提高弹簧强度和断裂强度而并不是为了获得扭转运动并且胫部的扭转刚度是不可调节的。最后，已有技术的假脚缺少用于在垂直方向的力作用脚时吸收储存能量的任何有效的装置。如菲利普斯发明的这种已有技术的假脚采用的是多个弹簧，由于负荷分开地分配于这些弹簧，因此在垂直方向的负荷作用下就趋于摇动。已有技术的带有单个弹簧件和泡沫材料后跟的那种假脚虽然有助于将垂直方向所受的力吸收在该弹性件内的或者在泡沫材料的后跟内，但是不能同时使两者吸收所受到的垂直方向的力。因此，人们就希望需要用这样的一种假脚来改进已有技术使之更接近于真脚的性能和响应能力，这种假脚使用与载有弹簧的脚尖部形成一体的一个设有弹簧的脚后跟，并且能够在步行过程中将能量从脚根部传向脚尖部而没有延迟或呆滞，这种假脚是整件的而没有会磨损弹簧材料的紧固件，这种假脚可适应成角度的或高低不平的地面，能适应横向的和向中间延伸的运动，通过采用调节扭转刚度的装置能适应于绕胫部的纵向轴线的扭转运动以及这种假脚在垂直方向的力施加到脚上时能够均匀地吸收和储存能量。

本发明的一个目的是提供这样一种假脚，这种假脚在步行时能在后脚根着地时储存体重产生的能量，而在抬脚前行时将能量传向脚中部（脚的平部）以及脚尖，并且在脚尖离地时释放能量以提供对假脚的一个推动的抬起力或推力以帮助获得一个自然的步态。本发明的另一目的是提供这样的一种假脚，这种假脚是用与一个前脚延伸部分成整体的一个后脚跟延伸部，它能在步行过程中将能量从脚后跟传向前脚部而不会发生延迟或滞止。本发明还有一个目的是提供具有一个连续的螺簧的型式的整件的假脚，它可以不需要使用对弹簧材料会产生磨损的紧固件。本发明的一个进一步的目的是提供具有多个脚尖和后跟的延伸部分以适应高低不平或成角度的地形的这样一种假脚。本发明的另一个目的是提供一种可适应成角度的或高低不平的地形而不用踝关节的假脚。本发明的再有一个目的是提供一种带有单个连续螺簧圈的假脚该单个连续螺簧圈带有一个或有数个脚尖和后跟延伸部分。本发明的还有一个目的是提供用脚尖和后跟延伸部可调节（适应）横向的和向中间延伸的运动的一种假脚。本发明的还有一个目的是提供包括有一种调节弹簧刚度的机构的一种假脚。本发明的再有一个目的是提供能够获得绕胫部的纵向轴线的扭转运动的一种假脚它同时可带有用于扭转刚度调节的任选的装置。本发明的进一步目的是提供具有高弹簧强度的一种假脚。本发明的另一目的是提供具有高断裂强度的一种假脚。本发明还有一目的是提供可接近于真脚的动作和反应能力的一种假脚。本发明的进一步的目的和优点对熟悉本技术的人来说通过以下的描述将变得更为明显。

图1是本发明的一个实施例的透视图;

图2是本发明的一个实施例的侧视图

图3是本发明的一个实施例的顶视图;

图4a示出了使用本发明的一实施例步行时，在体重的作用下一个腿后跟着地时的情形;

图4b示出了使用本发明的一个实施例步行时，脚的中部（脚平坦部）的情况;

图4c示出了使用本发明的一个实施例步行时，脚尖部离地的情形;

图5是在横向和向中间延伸的负荷作用下本发明的一实施例的动作的示意图;

图6a是带有供选用的、可调节弹簧刚度和弓形高度的装置的本发明的一实施例的侧视图;

图6b示出了可用于本发明的一个供选用的、可以调节弹簧刚度和弓形高度的装置的一实施例的零件分解示意图;

图7示出了用于本发明的一个实施例的一种感觉反馈带。

现请参看图1。图中示出了本发明的一个较佳实施例的透视图。图示的是一个假脚101，它包括：胫部102、前螺簧部分103、后螺簧部分104、扭曲杆105、后跟的侧后延伸部106、后跟的中后延伸部107、脚尖的侧前的延伸部108、脚尖的中前延伸部109、脚尖的另一侧前延伸部110、脚尖后部111、脚尖前部112、容纳供选用的、可调节弹簧刚度和弓形高的一个装置的插孔113（在本图中未画出该装置）和弓形部分114。前脚尖部分112相对于后脚尖部分111成一角度使脚101置于地面上时，该前脚尖部分112向上延伸。图中还示出了胫部102的剖面部分以在横截面上示出扭曲杆105的形状。

该脚尖部分111和112组成该前脚延伸部分116。前脚延伸部116的各部分（即108、109、110、111和112）的长度选择得不仅与真脚的尺寸和外形接近，而且还与真脚的动作特点接近。该后跟延伸部分106和107组成一个后跟延伸部分115。围绕该插孔113的是脚中央螺簧圈117（如点划线所示），它是组成脚的连续螺簧的中央最坚固的部分。后跟延伸部分115、前脚延伸部分116、胫部102及其全部的组成部分均是从该脚中央螺簧圈117伸出的延伸部分。在本实施例中，该胫部102是由如剖面部分所示的5根扭曲杆105组成。每根扭曲杆105从前螺簧圈103或后螺簧圈104延伸出，而所述的这些螺簧圈是由脚尖延伸部108、109和110以及后跟延伸部106和107在通过脚的中央螺簧圈部分117以及螺簧圈部分103和104时拱曲形成并随后向上形成该胫部102的。该扭曲杆105允许产生围绕胫部102的纵轴线的扭转运动。这个扭转运动补充了由各个脚尖和后跟延伸部108、109、110、106和107提供的该假脚的横侧和中间运动的灵活性。

所述的各脚尖延伸部108、109、110以及各脚跟延伸部106和107允许产生假脚的横侧和中间运动以适应高低不平的或成角度的地面而不需要踝关节。脚尖和后跟的在不同的实施例中数目是各不相同的，它们可以是一个或多个，但最好是多一些。在本实施例中，这些不同的弹簧件的形状和连结组成了一个螺簧圈的脚，该螺簧圈带有在其中央处的脚的中央螺簧圈117以及后跟延伸部115、前脚延伸部116和从117延伸并连接于脚的中央螺簧圈部分117的胫部102。在其他的实施例中，该收脚101可以由包括脚尖和后跟的若干延伸部分的一个连续螺簧圈所组成。该假脚101还可由相互扣紧的各弹簧段组成以形成一螺簧圈。如果非弹簧段被设置在为达到本发明的目的而需要它传递被储存的能量的位置上时也能够这样传递能量的作用的话，那么它们也可被采用。如果该假脚101是由各部分组成，这些部分可用夹子、螺栓、螺钉、化学方法如粘结或环氧树脂结合、焊接或用其他手段固定在一起。该中央螺簧圈段117的一个基本（主要）的特性在于它具有在步行时抬脚前行过程中能将能量从后跟传向脚尖的能力。正因为具有这种特性才选择具有螺簧圈形式的假脚。脚的中央螺簧圈部分117还可在垂直方向的力施加到该脚时具有吸震或吸收能量的能力。脚中央螺簧圈段117还需要有储能和释能的能力和特性。该脚的中央螺簧圈段117在其内表面内有一个空洞。脚的中央螺簧圈部分117的内表面可以是一个闭合的平面曲线并且沿着该曲线（即沿着螺簧圈部分103和104）的各点可以是与闭合的平面的中心等距离而形成一个圆圈或它们离开该中心的距离可以是不同的以形成别的形状。另外，该脚中央螺簧圈部分117的内表面可由两个如螺簧部分103和104形成，即脚的中央螺圈部分117的内表面不连续的但在其内部大体上形成圆形或椭圆形。

在该较佳实施例中，该脚的中央螺簧圈部分117的内表面是椭圆形。该脚的中央螺簧圈117的正确的尺寸和形状取决于使用该假脚101的病人的身体尺寸、重量和活动特点。脚的中央螺簧圈117的尺寸、形状、轮廓、强度、材料和其他特性的变化产生不同的弹簧特性和能量传递的能力。在该脚的中央螺簧圈117内由该螺簧圈段103和104形成的空洞用作供选用的调节弹簧刚度和弓形高度的装置的插孔113。调节该装置可以获得各种弹簧刚度和/或弓形高度114。包括胫部102的目的是使本发明的这个实施例适用于在踝关节上的某部位进行截肢的病人。取消胫部102可使假脚102适用于在腿的较下部位置进行截肢或不需要该胫部的病人。每个脚尖和后跟的延伸段和每个扭曲杆沿它们的长度上可具有不同的强度和厚度以使它具有尽可能相似于真脚的特性。这就产生了在弹簧刚度方面的差别。在长度、宽度、厚度以及强度方面的变化大小必需取决于病人的身体尺寸、重量和活动量的大小。

在其他实施例中，脚尖延伸部分108、109和110可以通过一条带或一条绳索相互连接起来，后跟延伸部106和107也相同。当该假脚投入使用时，它一般装进一个装饰用的与一真腿相似的脚套内。该脚套可包括使每个脚尖延伸部和后跟延伸部保持相互分开关对齐的脊或凹槽。前述的带、绳索、脊或凹槽全部都是用作使脚尖和后根延伸部分保持对齐和定位。或者，该连续的螺簧脚可使用单个的腿尖延伸部和单个的后跟延伸部而不用多个脚尖和后跟的延伸部。

请参照图2。图示为本发明的一个实施例的侧视图。后跟延伸部分115、螺簧部分103和104、前脚延伸部分116和胫部102通常使脚中央螺簧圈部分117和插孔113形成椭圆形、虽然蛋形、圆形、闭合平面曲线形、弓形等可以形成所需要的弹性并具有能量传递特性的别的形状也将是适合的。沿着胫部102可设置一个或多个夹子201以允许作扭转刚度大小的调节。收紧夹子201限制扭曲杆105的运动，而放松夹子201可使扭曲杆105获得较大范围的运动以允许病人根据活动和地形按需要时调整扭转刚度。这些夹子201或其他的类似装置是用作调整扭转刚度的装置。这类调节装置可包括能够限制该扭曲杆105的运动的任何装置。

在图2中，本发明还可被描述为是由以一重迭对置方式定位的多个成弓形或弯曲的弹簧装置202和203所组成。中央的插孔113是由该弹簧装置的弓形和其中一些对置的弹簧装置相结合而形成的。在图中，成弓形的弹簧装置202与弓形的弹簧装置203对置和重迭而形成一个中央的插孔113。弓形的后跟弹簧装置203包括一个后跟延伸部115、一个前螺簧部103以及一个扭曲杆105。弓形的前脚弹簧装置202包括一个前脚延伸部116、一个后螺簧部分104以及扭曲杆105。所述的前螺簧103和后螺簧104是弓形的。通过采用弓形弹簧装置202和203的形状和合适的材料，就可获得具有弹簧相同特性的有弹性的，柔性的和耐用的弓形装置202和203。在弓形的弹簧装置202和203组装成一假脚101时，弓形弹簧装置202和203的定位和迭置便形成一个脚的中央螺簧圈部分117。还可包括一个拱部114。在脚的中央螺簧圈部117内，该插孔113是用作容纳调节弹簧刚度和拱高的一个供选用的装置的插孔。在本发明的一个较佳实施例中，弓形弹簧装置202和203在售后可由使用者或维修技术人员单独地拆卸和更换。固定装置都可以松开以允许拆卸弓形弹簧装置。一旦拆去一个弓形弹簧装置，就可以将不同尺寸的和/或强度特性的别的弓形弹簧装置安装进该假脚。这就允许在零部件市场选择具有不同的弹簧强度的弓形装置202和203以获得该假脚的横向的和中央的调节能力。用这种方式，每个脚尖和后跟延伸部可以具有适合于种种病人的不同尺寸和强度。通过选择弹簧装置202和203，就能使每个脚尖延伸部108、109和110以及后跟延伸部106和107有不同的横侧和中央的弹簧强度。该假脚的磨损或断裂零件可以用相同的方式更换。这种更换弹簧装置以获得弹簧强度差的能力是一种用于获得在假脚101中横侧和中央的弹簧强度差的手段。

现参照图3。图示为本发明的一较佳实施例的顶视图。图中示出了以一个大的连续螺簧方式形成的该假脚101的各弹簧段的形状和弯曲度。侧后的后跟延伸部106弯曲到其前螺簧圈部301a，成为一根扭曲杆301b。中央后面的后跟延伸部107弯曲到其前螺簧圈部302a，成为一根扭曲杆302b。脚尖延伸部分也具有具有相似的设计。中央前面的脚尖延伸部分108弯曲到其后螺簧圈部分303a，成为一根扭曲杆303b。当中前面的脚尖延伸部109弯曲到后螺簧圈部分304a，成为一根扭曲杆304b。最后，中央前面的脚尖延伸部110弯曲到其后螺簧圈部305a，成为一扭曲杆305b。该扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b的聚集形成胫部102的纵向的或垂直方向的轴306。在本实施例中，该垂直方向的轴306是空心的并作为该假脚适应扭转运动的轴线。在这个较佳实施例中扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b，在纵向的横截面上呈馅饼形。由于采用这些馅饼形状，便可获得一个在纵向横截面上呈圆形并比较美观的胫部102。扭曲杆105在纵向上的横截面上具有其他的形状如正方形（矩形）、八边形、圆形等形状也可以获得相同的动作特性。这些扭曲杆105是用以适应围绕通过该胫部102的一纵向轴线的扭转运动的装置。在假脚101绕着该垂直方向的轴线306扭转时，各根扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b也绕着轴线306扭转以适应扭转运动。在这个较佳实施例中，扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b相互间接触的表面涂有聚四氟乙烯或别的任何减小摩擦的物质以允许仅由扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b的扭曲力和弹力而不是由摩擦力来抑制扭转运动。图2中所示的夹子201在此较佳实施例中一般是与轴306同轴线的，当然也是可以使用不包括与轴306同轴线的夹子的其他的调节扭转刚度的装置。

在另一实施例中，除了拱部114外，胫部102也有吸收和储存垂直方向上的力的能量的装置，或者吸收和储存能量只是在胫部而不是在拱部114。它包括有一心中杆，它延轴线306延伸并和在胫部顶上的一零件牢牢地连接，而扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b从胫部102中的轴线306和该中心杆离开而弯成弓形。该中心杆可以是刚性或柔性的。这种弯曲可以是轻微的弯曲，例如0.25”。当使用这种吸收能量的装置时，它们吸收和储存能量作用在假脚101上的垂直方向的力时使该中心杆沿着轴线306向下移动且使扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b各自向外弯运动。当作用在假脚101上的垂直方向上的力卸去时，该中心杆便沿轴线306向上移动且使扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b回到它们的原有位置以释放其储存的能量并对病人提供一向上的推力以帮助步行。与未装弹簧和不能提供任何推力或抬起力的已有技术中的一些假脚相比较，由于设置了在脚离开地面时可以提供储存能量来推动的假脚，所产生的向上的推力或抬起力就帮助了病人的行走。用于调节扭转刚度的装置201在本实施例中可被采用，它不仅可用于调节扭转刚度，而且通过限制扭曲杆301b、302b、303b、304b和305b能够达到的向外弯曲的量可以用来限制胫部102的垂直方向的位移。这样可有效地提高胫部的垂直方向震动吸收特性及加强扭转运动装置。

现请参阅图4a。图示为使用本发明的一个实施例作走步或跑步时的后跟。在步行中由于体重作用而使后跟重重地着地。在正常的走步、跑步或跳跃中，步行循环是这样一种连续的运动：脚行走先通过后跟着地再通过脚的中部直到脚尖抬离。当脚101的后跟延伸部115置于地面上而有体重施加其上时，后面的后跟延伸部106和107被压缩受力并沿其长度方向和在脚中央螺簧圈117的前螺簧部分103中储存能量。后根延伸部分115及脚中央螺簧圈部分117的前螺簧部分103组成在步行中用于吸收和储存后跟着地时能量的装置。在步行中的这一时刻，脚101的前脚延伸部分116还未接触地面。在图4a中所示的本发明的该实施例中，胫部102和扭曲杆105都被取掉，而设置一个螺母401，该螺母401用于将假脚101连接于适合容置假脚的在踝关节上的一个固定件上。这就允许假脚101可被不需要胫部102的病人使用。

现请参照图4b。图4为使用本发明的一个实施例作步行时的脚的中部（扁平的脚）的情况。步行中的这个时刻是在脚沿地面从后跟着地向前跨行时发生的。在此图中，该前脚延伸部116和后跟延伸部115与地面相接触并在病人身体重量的作用下受压或受到力的作用。该拱部114类似地受压。此时，能量是由前脚延伸部116、后跟延伸部115、拱部114以及脚中央螺簧圈117的螺簧部分103和104所吸收。在脚朝着脚尖移动时，能量通过脚中央螺簧圈部分从后跟延伸部115和拱部114传入前脚延伸部116，以形成步行时的顺畅和连续的脚的动作。该脚的中央螺簧圈部分117，与后跟延伸部115和脚尖延伸部116一起用作在假脚101内将能量从后跟部分传向前脚部分的一个装置。由于整个假脚102是一个螺簧，因此没有能量损失或不需要分开加载于不同的弹簧件，否则，就会在步行中产生滞呆、延迟或不均匀性。

图4b还表示在病人从上面例如在垂直跳起后落地那样直接施加垂直方向的力给脚时的该脚101的部位。前脚延伸部分116、后跟延伸部分115、脚中央螺簧圈部分117和拱部114是在病人的体重作用到该假脚101时受压和受力的。拱部114与前脚延伸部分116、后跟延伸部115和脚的中央螺簧圈117是作为吸收和储存施加到该假脚101的垂直方向的力的能量的装置。

现参照图4c。图示为使用本发明的一实施例作为步行时足尖离地时的情形。这时后跟延伸部分115不再接触地面并且它与前盘簧部分103一起已将它们的能量通过脚的中央螺簧圈部分117传入前脚延伸部分116和后螺簧部分104内。在该假脚101继续向前行并脱离与地面的接触时，储存在脚中央螺簧圈117内的能量被传入前脚延伸部分116。在假脚101完成一步跨行时，前面的脚尖部分112是脚101与地面接触的最后部分，并且通过该前脚延伸部分116和前脚尖部分112，储存在假脚各部分中并通过它们传递的能量被释放而提供如一个弹簧力或推力那样的加强步行的推进力以帮助获得自然的步态。这与未装弹簧的脚在其完成一跨步时的滞呆感觉截然不同。该前脚延伸部分116连同脚中央螺簧圈117，尤其是后螺圈部分104，是作为在步行脚尖离地时把脚101推向前方的一个装置。

现请参照图5。它是在横侧中中央负荷作用下的本发明的一个实施例的动作示意图。图中说明在不使用踝关节的情况下，脚尖部分108、109和110以及后跟部分106和107分别符合和适应高低不平或成角度的地形的能力。各个脚尖延伸部分108、109和110以及各个后跟延伸部分106和107是根据地形和胫部102与地形地面与胫部102所形成的角度的要求承受力的。能量是根据该角度、地形和所受的力情况分别储存在这些弹簧中以及储存在前螺簧103和后螺簧104内的。采用这种方式，本发明可适应横侧和中央的运动并且不再需要假脚有一个踝关节部分。该脚尖延伸部分108、109、110以及后跟延伸部106和107组成了用于适应假脚101的横侧和中央的运动的装置，而不需要采用一个踝关节。在步行跨步时，绕着胫部102的纵向轴线306的扭转运动以及脚前行的动作同时进行也是可能的，这是因为通过使用一个螺簧该假脚101能够用时适应所有这些运动而不发生延迟或呆滞现象。以这种方式，假脚的反应和动作就可以接近于真脚的步态。

现请参照图6a。图中示出了包括用于调节弹簧刚度和拱高601的一个装置的本发明的一个实施例。如图所示，设置在插孔113内的是用在每端上的一个固定件603以及螺栓602和螺母605固定的一个圆柱体的尿烷的或泡沫橡胶块604。图6b示出用于本发明的调节弹簧刚度和拱高的装置601的一个实施例的各个零件。该圆柱形橡胶块604与插孔113的内径近似相同。该橡胶块604的内部有容纳该固定件603的孔，螺栓602穿过它与在另一侧上的螺母605相啮合。该螺栓602和螺母605可以被拧紧以对固定件603a和603b加压。在固定件603a和603b相互接近时，它们的凸缘压缩该橡胶块604并使它在插孔内对螺簧圈103和104施加向外的压力。这个向外的压力使螺簧圈部分103和104绷紧并升高拱部114以便对体重较重或活动量较大的病人提供较大的垂直方向的和前行方向的支持和较大的弹簧刚度。在本例中，橡胶板604是由尿烷橡胶制作的，但泡沫橡胶，其他型式的弹性材料或其他型式的装置只要可以在插孔113内施加向外的压力或作用力的都可以使用。零配件市场的橡胶块604具有种种不同的密度可以为不同病人和不同活动量的病人提供不同的调节特性。种种别的可以对各弹簧段施加压力或提供支承力的装置都可以用作调整弹簧刚度和拱高的装置。例如，一个垂直定位的螺簧可置于该插孔113内以对假脚增加刚度或强度。虽然在所举的例子中没有调节装置，但由于它被设置上去或被取下可分别增减弹簧的刚度和拱高，因此仍被认为是一种用于调节弹簧刚度和拱高的装置。由于该用于调节弹簧刚度和拱高的装置影响在后跟着地时的后跟延伸部分的稳固、在脚前行时的能量传递以及在脚尖离地时的能量释放，因此它还被认为是一种用于调节能量的吸收、储存、传递和释放的装置。

在另一实施例中，还包括把脚上的感觉传递给使用假脚的病人的装置。该装置包括用于测量假脚的各部分零件的弯曲和扭转情况的装置和把代表测量值的信号传送给假脚使用者的装置，以便让使用假脚的病人可由实在的感觉来感知脚的位置。该测量装置可测量如前脚延伸的弯曲和扭曲杆扭转的量及在其他部件中的有关性能。在本发明的说明中，“弯曲”一词也包括“扭转”的意思在内。用于测量假脚各部件的弯曲情况的较佳装置包括设在前脚延伸部分上、后跟延伸部分上、脚中央螺簧圈上、胫部以及它们的种种不同的零件上的应变仪。也可使用它们和或别的器件结合组成的应变仪。应变仪在已有技术中用于在建筑物中测量如I字形梁等结构为大家所熟知的。在本发明中，不管所施加的负荷有多大，各应变应测量的是发生在脚的各位置上的弯曲（扭转）量。从各应变仪获得的读数随后通过信号传送到病人身体的皮肤部分，这种信号例如是电流、机械压力或声音的振动，以便可使病人由人实体的感觉来感知脚的位置、角度以及各部分的弯曲情况。传向病人的皮肤的信号强度或振幅（下文都称“振幅”）指示出发生在脚的各个位置的弯曲的量值。使用的皮肤部分一般是病人的腿部或小腿上的一些部位，假脚病人经过一段时间的体验种种信号的意义一直到能使病人了解模拟真脚情形的假脚所处的位置、角度和弯曲（扭转）的信息的反馈系统完善为止。可以使用标准的数字电子电路或模拟电路。可以用一微处理机来读出应变仪来的信号并建立通知病人获得假脚的各部分的角度、位置和弯曲的合适的输出信号的大小，而不必将应变仪的信号直接传送到病人的皮肤上。或者，可用压力传感器来替代应变仪，来感知作用于脚的各部分的负荷量，因而传向病人的所有信息都是相应于脚的各部分上的负荷量而不是对应于脚的各部分的弯曲量（扭转量）。

图7示出了一个感觉反馈带701，它是被用作将代表假脚的各部分的弯曲和扭转的测量值的各种信号传给假脚的病人的装置以使病人能通过实体感感知脚的位置。图示的这种感觉反馈带701在一个本发明实施例中是用来将各种信号通过电流传给病人的。该感觉反馈带701包括带的内表面702、带的外表面703、传导电贴片704及电缆705。该带的内表面702和外表面703在本实施例中是不导电的，其中带的外表面703一般覆盖一种用于保护和装饰的如棉布之类的织物。该导电贴片704可以任何能够将电流传给皮肤的导电材料制作。在本实施例中使用多个小的导电贴片704。这些导电贴片是用来将信号传给病人的皮肤的装置。在电缆705内带有多根连接于各导电贴片704的电线。在本实施例中，电缆705是柔性的，但在其他实施例中，它也可以是刚性的。还可以将电缆模制入罩住假脚的一个装饰套内。请看作为本发明使用时的图解的图8。在电缆705内的各芯线可接受来自微处理机802或直接来自各应变（或压力）仪801a-e的信号，它们将这些信号传递给导电贴片704然后由导电贴片传给病人的皮肤。在本发明的另一些实施例中，导电贴片704可由用于将机械压力施加于皮肤的装置或用于使皮肤接受声音振动的装置所取代。在这些例子的任一个中，病人的皮肤的一部分都可感到指示假脚的各部分弯曲情况的实体的感觉。

人们希望能将感觉反馈带701置于每次戴上假脚时的腿上的同一位置上。这可以通过将该感觉反馈带701模制入装到假脚上的一个装饰套内来完成。也可以使用将感觉反馈带701精确定位在病人的腿上的其他方法。或者，该感觉反馈带701也可以简单地用胶带粘贴、绑扎或通过其他方法固定到病人的腿上。

本发明一般用三个感觉反馈带701，每个设在病人的腿的一个不同位置上。这可分别将代表着假脚的角度、位置、弯曲或扭转的信号传给假脚使用者。例如，在应变仪测量假脚从左向右的扭转时，通过导电贴片704，该感觉反馈带701就把信号传递到假脚使用者的皮肤上，这些信号的幅度周向地自左向右逐渐增加以相应于扭转的发生。另一个例子中，当假脚平踏在地面上胫向前朝脚弯曲时，该上部的感觉反馈带就将较大振幅的信号传送到到用假脚者的皮肤上以表示作用在脚的脚尖延伸部上的负荷增加。而在假脚为适应于成角度的地形而在一方向上弯成角度时，则相应于脚的经受较大弯曲的那些部分的导电贴片便将一个较强的信号传送给假脚使用者的腿以指示那个弯曲情况。这样，本发明就可使假脚使用者感觉到假脚可能遇到的三维方向的扭转、弯曲，前面的、后面的、横侧的和中央的运动以及高低不平的或成角度的表面。

本发明的假脚上用于测量该假脚的各个部分的弯曲和扭转的装置和用于将代表那些测量值的种种信号传给假脚使用者的装置，也可应用于机器人的领域。如果被用于机器人中，则本发明就将称为人造脚而不叫假脚。用于机器人的这种脚的结构和设计基本是相同的，所不同的是感觉反馈带701将被取消以及所有反馈信号将被送往操纵该机器人装置803的一个计算机系统中。在机器人领域中将本发明用作一个人造脚的一个优点是，该机器人装置只需控制人造脚装于其上的腿，而不需要使用昂贵的控制和测量装置，而如果采用带有昂贵的内部的电动机的一种机器人的脚的话，那么就必需使用昂贵的控制和测量装置。与控制带有多种运动件的腿和脚相比较，使用本发明时只要控制机器人的腿而不需要控制机器人的脚，这就减少了控制的复杂性，由于只要简单地控制腿时计算程序较简单，因而就只需要较小功率和不贵的机器人操纵器。虽然在使用本发明时可以获得精确的脚的方位，但是在对脚只有基本要求的场合使用本发明的假脚是更为吸引人的。

有很多材料可适用于制作本发明的假脚石墨纤维、石墨和纤维玻璃相结合的材料、SPECTRA（一般所知的聚乙烯材料的商标）、KEVLAR或别的浸渍树脂（例如环氧或聚酯树脂）的纤维材料都是适用的。海格勒斯（Hercules）和Newport        Composites都可提供可用于假脚组件的一种预涂树脂随后用烘焙或合适的化学方法熟化的一种织物。在我的发明的较佳实施例中，采用的是浸渍环氧树脂和石墨纤维织物，但其他材料也是可以同样适用的。这种织物提供了极高的断裂强度和弹簧强度，但又重量很轻、耐用和使用期长。另外，组成假脚的各弹簧件可由具有合适的结构强度和厚度的delron或尼龙注塑制成。任何材料或制造方法，只要能提供合适的弹簧强度、刚度、柔性、弹性和弯曲而在持续使用条件下弹簧不很快断裂或磨损的都可以适用。此外，在将来可能研制出可提供假脚以合适或理想性能的其它材料，例如：塑料、金属、合金、陶瓷等等。

这种假脚必须制作得具有对穿戴和使用它的病人的体重和活动量适合的弹簧强度。假脚的断裂强度和弹簧强度通过合适的选择材料和确定用于脚的各部分的材料厚度而得以巧妙地设计出来。菲利普斯发明的第5，037，444号美国专利（公布日：1991年8月6日）揭示了用于确定用经浸渍过环氧树脂的石墨层压板制作的假脚的各部分的合适的厚度的方法，该专利援引在此以供参考。应注意用于制作该假脚的较理想的装置的石墨纤维材料只在沿某一轴线的方向上具有强度，因此必须以具某种交叉排列的方式进行层压以获得不同方向上的强度。默莱特发明的第4，959，073号美国专利（公布日：1970年9月25日）描述了这种制作方法该专利援引在此以供参考。假脚的长度和宽度是根据所要求的脚的尺寸而定的。脚尖和后跟延伸段的数目应选择得可提供本发明所企求的性能特性，但数目不宜太多因而太细以致降低强度和缺乏耐用性。本发明的实施例中使用了三个脚尖延伸部分和两个后跟延伸部分。

本发明提供了一种假脚，这种假脚可以在步行中体重作用下后跟着地时储存能量，在脚前行时通过脚的中央螺簧圈将能量传至其中部（平脚部分），而最后释放储存的能量以提供步行中脚尖离地时对假脚的推力。本发明消除了在后跟着地时呆滞或踌躇以及在脚前行过程中的延迟或踌躇，这是由于该整个假脚只由一个螺簧组成而从螺簧延伸出的弹性件则形成了前脚部、后脚部和胫部。本发明的这个较佳实施例具有多个能很好适应高低不平或成角度的地形的脚尖和后跟的延伸部。在本发明的另一个实施例具有单个脚尖和后跟延伸部分，它不仅显示出与上述较佳实施例相同的动作特性而且也能容易地适应高低不平的地形。本发明的该较佳实施例不用踝关节也能适应于成角度或高低不平的地形，这是由于使用了能分别单独弯曲以符合地形情况的多个脚尖和后跟延伸部分。脚尖和后跟的分开的延伸部可适应横侧和中间的运动，而围绕胫部的纵向轴线的多个扭曲杆可适应扭转运动。各个弹簧段弯曲进入一个脚中央螺簧圈。该脚中央螺簧圈部分在其内有一个插孔，该插孔能容纳调节弹簧刚度和拱高的一个装置。本发明还包括有一个感觉反馈系统可使假脚使用者感觉到假脚的弯曲的扭转。该较佳实施例采用浸渍过环氧树脂的层压的石墨复合材料来制作假脚，因此获得很高和弹性强度和断裂强度。该假脚能使假脚病人走步、跑步、打网球、羽毛球和篮球以及从事其他运动和较强的活动，基本上具有与具有真脚的人相同的灵活性。本发明还预期可用于机器人上。

Claims (58)

1、一种假脚，它包括：

(a)一个脚中央螺簧圈部分，它具有一个顶和一个底，所述的脚中央螺簧圈部分的该顶是在它的胫侧，而所述的脚中央螺簧圈部分的该底是在其地面侧；

(b)一个后跟延伸部分，它从所述脚中央螺簧圈部分的该底的一个第一方向上延伸出去；

(c)一个前脚延伸部分，它从所述脚中央螺簧圈的底的一个第二方向上延伸出去；

其特征在于所述的脚中央螺簧圈部分、后跟延伸部分和前脚延伸部分构成一个形成该假脚的螺簧圈；以及所述的脚中央螺簧圈部分可用作吸收、储存和释放能量的该螺簧圈的统一的中心。

2、如权利要求1所述的假脚，其特征在于，还包括用于适应脚的横则和中间运动而不用踝关节的一种装置。

3、如权利要求2所述的假脚，其特征在于，所述的横侧和中间运动的装置包括多个脚尖延伸部分。

4、如权利要求2所述的假脚，其特征在于，所述的的横侧的和中间的运动装置包括多个后跟延伸部分。

5、如权利要求4所述的假脚，其特征在于，所述的脚尖延伸部分每一个都包括一个后脚尖部分和一个前脚尖部分。

6、如权利要求4所述的假脚，其特征在于，它还包括使所述的脚尖延伸部分保持对齐和定位的装置。

7、如权利要求1所述的假脚，其特征在于，它还包括用于在垂直方向的力作用于假脚上时吸收和储存能量的装置。

8、如权利要求7所述的假脚，其特征在于，所述的能量吸收和储存装置包括一个拱部。

9、如权利要求7所述的假脚，其特征在于，所述的能量吸收和储存装置包括：

（ⅰ）一胫部，它具有一纵向轴线，所述的胫部从所述的的脚中央螺簧圈部分延伸出去，该胫部包括多个扭曲杆;

其中，所述的扭曲杆在垂直方向的力作用到假脚时，向外弯曲以吸收和储存能量，以及

所述的胫部由于所述的扭曲杆的弯曲而沿其纵向轴线作垂直方向上的位移。

10、如权利要求9所述的假脚，其特征在于，所述的能量吸收装置还包括：

（ⅱ）一沿着该胫部的纵向轴线的中央杆，所述的扭曲杆具有绕着该轴线弯曲（扭转）的能力。

11、如权利要求9所述的假脚，其特征在于，所述的能量吸收装置还包括：

（ⅲ）用于限制所述胫部的垂直方向的位移的装置。

12、如权利要求8所述的假脚，其特征在于，它还包括容纳调节弹簧刚度和拱高的装置的一个插孔，其中所述的插孔是由所述的脚中央螺簧圈部分的内表面形成的。

13、如权利要求12所述的假脚，其特征在于，它还包括用于调节弹簧刚度和拱高的装置。

14、如权利要求13所述的假脚，其特征在于，所述的弹簧刚度和拱高的调节装置安装在所述的插孔内。

15、如权利要求1所述的假脚，其特征在于，所述的脚中央螺簧圈部分包括一个前螺簧圈部分和一个后螺簧圈部分，所述的后跟延伸部分从所述的前螺簧圈部分延伸出而所述的前脚延伸部分从所述的后螺簧圈部分延伸出去。

16、如权利要求15所述的假脚，其特征在于，它还包括一个从所述的脚中央螺簧圈部分延伸出的胫部。

17、如权利要求16所述的假脚，其特征在于，它还包括用于适应绕着通过胫部的一纵向轴线的扭转运动的装置。

18、如权利要求17所述的假脚，其特征在于，所述的扭转运动装置包括多个扭曲杆。

19、如权利要求18所述的假脚，其特征在于，所述的扭曲杆通常制作成在纵向横截面上具有两条基本上为直线的侧边和一条基本上为弯曲侧边的若干三角形。

20、如权利要求18所述的假脚，其特征在于，所述的扭曲杆从所述的前螺簧圈部分和后螺簧圈部分延伸出去。

21、如权利要求17所述的假脚，其特征在于，它还包括用于调节所述的扭转运动装置的扭转刚度的装置。

22、一种假脚，它包括：

（a）一具有一个顶部和一个底部的脚中央螺簧圈部分，所述的脚中央螺簧圈部分的顶部是处在胫部侧，而所述的脚中央螺簧圈部分的底部是处在其地面侧。

（b）一后跟延伸部，它从所述的脚中央螺簧圈底部的一第一方向上延伸出去，以及

（c）一前脚延伸部，它从所述的脚中央螺簧圈部分的底部的一第二方向上延伸出去;

其特征在于，所述的脚中央螺簧圈部分，后跟延伸部分以及前脚延伸部分构成形成该假脚的螺簧圈;

所述的后跟延伸部分在步行后跟着地时吸收和储存能量;

所述的脚中央螺簧圈部分能把假脚向前步行后跟着地时所储存的能量传递到假脚的另一部分上;以及

所述的前脚延伸部分能在步行过程中脚尖离地时释放所储存的能量以提供促进假脚步伐的推动力。

23、如权利要求22所述的假脚，其特征在于，所述的脚中央螺簧圈部分在假脚上处在一个与真脚的踝关节相近的位置。

24、如权利要求23所述的假脚，其特征在于，所述的脚中央螺簧圈部分是该假脚的关节的正中心。

25、如权利要求22所述的假脚，其特征在于，它还包括用于在垂直方向上的力施加于假脚时吸收和储存能量的装置。

26、如权利要求25所述的假脚，其特征在于，所述的用于吸收和储存垂直力的能量的装置由一拱部组成。

27、如权利要求25所述的假脚，其特征在于，所述的能量吸收装置包括：

（ⅰ）具有一纵向轴线的一胫部，所述的胫部与连接于所述的脚中央螺簧圈部分相连，该胫部包括多个扭曲杆;

其中所述的扭曲杆在垂直方向上的力作用到该假脚上时，向外弯曲以吸收和储存能量以及，

所述的胫部由于所述的扭曲杆的弯曲（扭转）而沿其纵向轴线作垂直方向上的位移。

28、如权利要求27所述的假脚，其特征在于，所述的能量吸收装置还包括：

（ⅱ）一沿着所述胫部的纵向轴线的中心杆，所述的的扭曲杆具有绕着该轴线弯曲（扭转）的能力。

29、如权利要求27所述的假脚，其特征在于，所述的能量吸收装置还包括：

（ⅲ）用于限制所述胫部的垂直方向上的位移的装置。

30、如权利要求29所述的假脚，其特征在于，所述的用于限制垂直方向的位移的装置包括一夹子。

31、如权利要求22所述的假脚，其特征在于，它还包括用于适应假脚的横侧的和中间的运动的装置而无需使用踝关节。

32、如权利要求31所述的假脚，其特征在于，所述的用于适应假脚的横侧的和中间的运动的装置是包括该前脚部分的多个弹簧段。

33、如权利要求32所述的假脚，其特征在于，它还包括用于保持所述的各弹簧段对齐和定位的装置。

34、如权利要求22所述的假脚，其特征在于，它还包括：

（f）从所述脚中央螺簧圈部分延伸出去的一胫部，以及

（g）用于适应围绕通过所述胫部的一纵向轴线的扭转运动的装置。

35、如权利要求35所述的假脚，其特征在于，它还包括用于调节所述的扭转运动装置的刚度的装置。

36、如权利要求35所述的假脚，其特征在于，它还包括用于调节所述的能量吸收、储存、传递和释放装置的稳固性的装置。

37、如权利要求1所述的假脚，其特征在于，它还包括：

（e）用于测量该假脚的各部分的弯曲（扭曲）量的装置，以及

（f）用于将所述的弯曲（扭曲）测量值送向假脚的使用者的传送装置;

其中所述的传送装置传送可使该假脚的使用者通过实体感感知该假脚的各部分的位置的信号。

38、如权利要求37所述的假脚，其特征在于，所述的传送装置包括一个用于使假脚使用者的皮肤感受电流的装置。

39、如权利要求37所述的假脚，其特征在于，所述的传送装置包括一个用于使假脚的使用者的皮肤感受声波振动的装置。

40、如权利要求37所述的假脚，其特征在于，所述的传送装置包括将机械压力作用于假脚的使用者的皮肤的装置。

41、如权利要求37所述的假脚，其特征在于，所述的测量装置至少包括一个应变仪。

42、如权利要求37所述的假脚，其特征在于，它还包括：

（g）用于控制所述的传送装置的装置;

其中所述的控制装置根据所测得的弯曲（扭曲）量调节信号的大小。

43、如权利要求37所述的假脚，其特征在于，所述的传送装置（f）包括一感觉反馈带。

44、如权利要求43所述的假脚，其特征在于，所述的感觉反馈带包括一条带、系结于所述带的一根电缆，它能够接收来自测量装置（e）的信号，以及包括多个设在所述带的内表面上的导电贴片它们能够接收来自所述电缆的信号。

45、如权利要求37所述的假脚，其特征在于，所述的传送装置（f）将所述的弯曲（扭曲）测量值送向一个机器人的控制装置。

46、如权利要求42所述的假脚，其特征在于，所述的控制装置包括一个微处理机。

47、如权利要求46所述的假脚，其特征在于，所述的传送装置（f）将所述的弯曲测量值送往一个机器人控制装置。

48、一种假脚，它包括：

（a）一个脚中央螺簧圈部分，它包括一个前螺簧圈部分和一个后螺簧圈部分，所述的脚中央螺簧圈部分有一个顶部和一个底部，该脚中央螺簧圈部分的顶部位于其胫侧而所述的脚中央螺簧圈部分的底部位于其地面侧，

（b）一个后跟延伸部分，它包括从所述的前螺簧圈部分延伸出去的多个后跟延伸部，所述的后跟延伸部分从所述的脚中央螺簧圈部分的底部向一第一方向延伸出去，

（c）一前脚延伸部分，它包括多个从所述后部延伸出去的脚尖延伸部，所述的前脚延伸部从所述的脚中央螺簧圈部分的底部向一第二方向延伸出去，

（d）一个拱部，

（e）一个由所述脚中央螺簧圈部分的内表面形成的插孔，

（f）设置在所述的插孔内用于调节弹簧刚度和拱高的装置，

（g）一个从所述的脚中央螺簧圈部分延伸出去的胫部，

（h）用于适应围绕通过所述胫部的一纵向轴线的扭转运动的装置，以及

（i）用于调节所述的扭转运动装置的扭转刚度的装置;

其特征在于，所述的脚中央螺簧圈部分、后跟延伸部分和前脚延伸部分组成一形成该假脚的螺簧圈;

其中所述的后跟延伸部分用作在步行中脚后跟着地时吸收和储存能量的装置;

其中所述的脚中央螺簧圈部分用作在步行时将能量从所述的后跟延伸部传向所述的前脚延伸部的装置;

其中所述的前脚延伸部分用作在步行过程中脚尖离地时用于释放所储存的能量以提供促进假脚步伐的推动力;以及

所述的脚中央螺簧圈部分可用作在步行中在吸收、储存和释放能量时的该螺簧圈的统一的中心。

49、一种假脚，包括以一种重迭和对置的方式定位以形成一中央插孔的多个形成拱形的弹簧装置。

50、如权利要求49所述的假脚，其特征在于，所述的拱形弹簧装置包括：

（a）一个拱形的前脚弹簧装置以及

（b）一个拱形的后跟弹簧装置。

51、如权利要求50所述的假脚，其特征在于，所述的拱形的前脚弹簧装置包括一个前脚延伸部、一个后螺簧圈部分和一个扭曲杆;

其中所述的后螺簧圈部分弯成拱形。

52、如权利要求51所述的假脚，其特征在于，所述的成拱形的后跟弹簧装置包括一个后跟延伸部、一个前螺簧圈和一个扭曲杆;

其中所述的前螺簧圈部分弯成拱形。

53、如权利要求52所述的假脚，其特征在于，所述的拱形弹簧装置是可拆卸和可更换的。

54、一种假脚，它包括：

（a）具有一顶部和一底部的一个脚中央螺簧圈部分，所述的脚中央螺簧圈部分的顶处于其胫侧面所述的脚中央螺簧圈部的底处于其地面侧，

（b）一个从该脚中央螺簧圈部分的底部沿一第一方向延伸出去的后跟延伸部分，

（c）一个从该脚中央螺簧圈部分的底部沿一第二方向延伸出去的前脚延伸部分，

（d）一个从所述脚中央螺簧圈部分的顶部延伸出的胫部，以及

（e）用于在假脚受到垂直方向力时吸收和储存能量的装置;

其特征在于，所述的脚中央螺簧圈部分、后跟延伸部分和前脚延伸部分组成一形成该假脚的螺簧圈;以及

其中所述的脚中央螺簧圈部分可用作在步行中吸收、储存和释放能量时的该螺簧圈的统一的中心。

55、如权利要求54所述的假脚，其特征在于，它还包括：

（f）用于获得在假脚中的横侧的和中间的弹簧强度差别的装置。

56、如权利要求55所述的假脚，其特征在于，它还包括：

（g）用于适应围绕通过所述胫部的一纵向轴线的扭转运动的装置。

57、如权利要求56所述的假脚，其特征在于，它还包括：

（h）用于限制该胫部的垂直方向上的位移的装置。

58、如权利要求57所述的假脚，其特征在于，它还包括：

（i）用于调节弹簧刚度和拱高的装置。

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