Abstract
本研究之目的在於建立供小兒麻痺患者使用之下肢輔助支架的設計程序。從步態的量測、運動學和動力學的計算, 並引入四連桿膝關節及輔助機構設計支架膝關節, 最後到整體支架的設計與製造。此支架將避除了傳統單軸膝關節不符實際人體膝關節運動之弊病, 並透過輔助機構之協助,提供患者更自然的步態。在二維模型建立上, 考慮了人體骨骼、肌肉加上輔助支架的質量和慣性矩效應。先實際量測患者穿戴傳統支架, 以及穿戴經過改進設計的輔助支架之後, 再應用數學模型計算各關節部位受力和力矩的狀況, 以確認我們所設計的輔助支架對患者的確有實質生理上的幫助。在膝關節四連桿的設計上, 著重腳跟著地與腳趾離地時四連桿的瞬心分佈,確保行走時整體的穩定性, 並提供腳跟著地時之伸展功能, 腳趾離地時之屈曲功能, 且使坐姿時的瞬心分佈符合膝關節運動的生理需求, 依這些原則尋找出理想之四連桿長度和傾斜角度的組合, 共有兩組膝關節四連桿設計做為我們第二代下肢四連桿膝關節支架的雛形品。為達成上述目的, 我們採用病人步態之運動量測系統及力板量測系統, 配合牛頓－尤拉動力學模型做為設計支架的依據, 開發第二代四連桿膝關節輔助支架。本研究將提供一個完整的設計程序, 並且提供相當多的力學分析程式和資料來分析步態, 不僅對小兒麻痺患者具有評估功用, 也可以用來評估其他病變的患者。