專利名稱：模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于體育運(yùn)動(dòng)器械領(lǐng)域，涉及能模擬并強(qiáng)化人體下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功 能的輔助運(yùn)動(dòng)器械。
背景技術(shù)：
下肢雙關(guān)節(jié)肌肉包括大腿后群的胭繩肌和小腿后面的腓腸肌。胭繩肌由股 二頭肌和半腱半膜肌組成，股二頭肌和半腱半膜肌均起自坐骨結(jié)節(jié)，跨越髖、 膝兩個(gè)關(guān)節(jié)，根據(jù)解剖學(xué)解釋，胭繩肌的作用是可以曲膝關(guān)節(jié)、伸髖關(guān)節(jié)。屈 膝時(shí)股二頭肌可以使小腿旋外，而半腱肌和半膜肌使小腿旋內(nèi)。
腓腸肌位于小腿后部淺層，有內(nèi)、外側(cè)兩個(gè)頭，呈梭形。腓腸肌內(nèi)、外側(cè) 頭分別起自股骨內(nèi)、外上髁，止于跟結(jié)節(jié)。作用是屈踝關(guān)節(jié)和屈膝關(guān)節(jié)，在站 立時(shí)固定踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，以防身體向前傾斜。
由上面的解剖學(xué)解釋可以看出，在膝關(guān)節(jié)處，無論胭繩肌還是腓腸肌都為 膝關(guān)節(jié)屈肌，但是肌肉的功能，特別是雙關(guān)節(jié)肌肉的功能不應(yīng)僅僅依據(jù)解剖學(xué) 位置來解釋，它與人體動(dòng)作本身和運(yùn)動(dòng)時(shí)的約束條件有關(guān)。
單關(guān)節(jié)肌肉對(duì)關(guān)節(jié)屈或伸的作用效果，不受動(dòng)作本身和約束條件的影響， 但其作用的大小會(huì)隨著動(dòng)作和條件的不同而改變。例如單關(guān)節(jié)肌-比目魚肌
(Soleus)雖只跨過踝關(guān)節(jié)并在該處產(chǎn)生力矩，但它對(duì)膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)同樣產(chǎn)生
作用(產(chǎn)生加速度)，在有些特定的條件下，它對(duì)膝關(guān)節(jié)的作用可以比對(duì)踝關(guān)節(jié) 的作用還大。
但是對(duì)雙關(guān)節(jié)肌肉而言，無論是對(duì)關(guān)節(jié)屈或伸的作用效果還是作用大小， 都與動(dòng)作本身和約束條件有關(guān)，它可以在一個(gè)關(guān)節(jié)處產(chǎn)生與其力矩方向相反的
作用效果，即與解剖學(xué)相矛盾的現(xiàn)象。例如雙關(guān)節(jié)肌-膶繩肌(Hamstrings), 跨過膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)后方，解剖學(xué)中稱其為膝關(guān)節(jié)屈肌和髖關(guān)節(jié)伸肌，但是， 在多肢體運(yùn)動(dòng)中，雙關(guān)節(jié)肌肉的功能經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)與解剖學(xué)解釋相矛盾的現(xiàn)象， 即屈肌產(chǎn)生伸關(guān)節(jié)的作用，而伸肌產(chǎn)生屈關(guān)節(jié)的作用，最明顯的例子是腿后肌 群經(jīng)常參與伸膝的運(yùn)動(dòng)，這就是雙關(guān)節(jié)肌所謂的"Paradox (似非而是)"現(xiàn) 象。最早觀察到這一現(xiàn)象并對(duì)其研究的學(xué)者是Lombard (1903)，因此雙關(guān)節(jié)肌 肉這一 "似非而是"的現(xiàn)象又被稱作Lombard' s Paradox (Lombard矛盾現(xiàn) 象)。
當(dāng)雙關(guān)節(jié)肌肉附著的肢體其中一端不被約束，則它的功能也同樣與解剖學(xué) 解釋相一致，但是如果肢體的兩端都被約束，則雙關(guān)節(jié)肌肉可在一個(gè)關(guān)節(jié)處產(chǎn) 生與其力矩方向相反的作用。例如膶繩肌(Hamstrings)可以使髖關(guān)節(jié)伸的 同時(shí)使膝關(guān)節(jié)同樣產(chǎn)生伸的作用，這就是上面提到的矛盾現(xiàn)象(Paradox)。
請(qǐng)參閱圖l，為Wiemann (1990)設(shè)計(jì)的下肢肌肉骨骼模型示意圖，由圖可
以看出雙關(guān)節(jié)肌肉胭繩肌l跨過髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，腓腸肌2跨過踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)， 在股四頭肌3的配合下，這兩塊肌肉不但具有伸髖(胭繩肌)和伸踝(腓腸肌) 的作用，它們也同時(shí)具有伸膝的作用。
在生物力學(xué)教科書中可以見到下列模型(請(qǐng)參閱圖2、圖3)來說明胭繩肌 和腓腸肌的這一作用。圖2顯示了腓腸肌作用于股骨之拉力2，胭繩肌作用于 小腿之拉力l，其中，力12與力22分別為其水平分力，由圖3所示的模型可以看 出，力12和力22的合力3可以使膝關(guān)節(jié)伸展并使身體上移,產(chǎn)生一個(gè)舉力4。
Zajac等人(1989， 1993)建立了下肢多關(guān)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程(Dynamic Equation of Motion),通過動(dòng)力學(xué)正過程(Forward Dynamics)模型從理論上證 實(shí)了上述現(xiàn)象的可能性并得出下列結(jié)論
1. 單關(guān)節(jié)肌肉可以在它不跨過的關(guān)節(jié)處產(chǎn)生作用(產(chǎn)生角加速度)使其屈或伸。
2. 雙關(guān)節(jié)肌肉可以在它跨過的一個(gè)關(guān)節(jié)處產(chǎn)生與其力矩方向相反的作用(角加
速度)。
石i究也顯示，上述雙關(guān)節(jié)肌肉作為下肢伸肌的作用很顯著，是提高跑、跳 等運(yùn)動(dòng)成績的關(guān)鍵。以胭繩肌為例，它有著既長且肌肉橫斷面又小的特點(diǎn)，而 在跑、跳運(yùn)動(dòng)時(shí)，著地后支撐腿要承受強(qiáng)大的地面反作用力沖擊(外力)，且支
撐時(shí)間很短(O. 12秒左右)，速度很快，所以胭繩肌的這一功能使得它承受的負(fù) 荷非常大，出現(xiàn)損傷的機(jī)率也很高，因此胭繩肌在此階段很容易受傷。
當(dāng)然，在訓(xùn)練時(shí)，教練員可以有意識(shí)的讓運(yùn)動(dòng)員作強(qiáng)化腿后肌的力量訓(xùn)練， 并注意保護(hù)避免受傷，可是對(duì)于運(yùn)動(dòng)員成績的提高和運(yùn)動(dòng)損傷的防治，這個(gè)方 法顯然不能一勞永逸。
總而言之，腿后肌如果肌力不足，在運(yùn)動(dòng)過程中很容易受傷，是制約運(yùn)動(dòng) 成績的重要因素。此外，腓腸肌連結(jié)跟腱(Achilles Tendon),止于跟骨 (Calcaneus),跟腱又是人體中最強(qiáng)的肌腱，在人體落地時(shí)起到了緩沖地面反作 用力及避震的作用。本發(fā)明的目標(biāo)就是從外部結(jié)構(gòu)強(qiáng)化這兩塊肌肉的功能，起到 了預(yù)防損傷和提高運(yùn)動(dòng)成績的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系 統(tǒng)，幫助運(yùn)動(dòng)員或使用者在運(yùn)動(dòng)中保護(hù)肌肉不受損傷，并協(xié)助提高運(yùn)動(dòng)成績。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決的方案是
將褲子和鞋子作為一個(gè)整體，在褲子位于胭繩肌和腓腸肌的地方加置彈性 裝置結(jié)構(gòu)，以能模擬下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的方式來起到強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功 能的作用。
模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，包括相連的鞋子和褲子， 還包括模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置設(shè)置于褲子上相對(duì)處于 人體胭繩肌的解剖位置。
褲子上的腰帶可以作為第一固定帶，而模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)，其 近端(Proximal)搭接于第一固定帶上；在褲子上膝關(guān)節(jié)的下方位置設(shè)置第二固 定帶，胭繩肌彈性結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端(Distal)搭接于此。褲子上第一固定帶的位置是
髂脊上方，近端搭接于第一固定帶上的位置相對(duì)位于髂后上棘的解剖位置上； 該固定帶繞腰一圈設(shè)置；所述第二固定帶的位置相當(dāng)于腓骨頭的高度，該固定 帶環(huán)腿一周設(shè)置。
此系統(tǒng)還包括模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置設(shè)置于褲子 上相對(duì)處于人體腓腸肌的解剖位置。
在褲子上的膝關(guān)節(jié)上方的位置設(shè)置第三固定帶，所述模擬并強(qiáng)化腓腸肌的 彈性結(jié)構(gòu)的一端(近端)搭接于第三固定帶上；另一端(遠(yuǎn)端)搭接于鞋子和 褲子連接處，搭接的位置處于相對(duì)跟骨粗隆的解剖位置上。第三固定帶的位置 是指髕底上緣2-4厘米處，該固定帶環(huán)腿一周設(shè)置。
模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，還包括另一輔助結(jié)構(gòu)(第 四固定帶)，其一端連接于第一固定帶上，另一端連接于第三固定帶上。起到輔 助固定和防止第三固定帶滑脫的作用。
在第三固定帶上還設(shè)置有輔助固定環(huán)，模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)從中 穿過；在第二固定帶上也設(shè)置有輔助固定環(huán)，模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)從 中穿過。
所述彈性結(jié)構(gòu)的兩端是通過搭扣與固定帶連接的。
所述模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)的彈性系數(shù)可以選擇100-1500牛頓/米。 所述模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)的彈性系數(shù)可以選擇100-1500牛頓/米。 所述固定帶的寬度尺寸可以選擇2-4厘米。 由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
根據(jù)下肢雙關(guān)節(jié)肌肉的起始位置加裝體外彈性裝置，用以模擬并強(qiáng)化下肢 雙關(guān)節(jié)肌肉的功能。在跑、跳等運(yùn)動(dòng)中，或在有疾跑過程的運(yùn)動(dòng)(足球、橄欖球) 中能使用這種"運(yùn)動(dòng)鞋一褲系統(tǒng)"。它一方面能起到保護(hù)雙關(guān)節(jié)肌肉的作用，避 免了雙關(guān)節(jié)肌肉在劇烈運(yùn)動(dòng)中的損傷；另一方面也可以強(qiáng)化雙關(guān)節(jié)肌肉的作用， 通過強(qiáng)化這種作用，以提高雙關(guān)節(jié)肌肉的功能，使運(yùn)動(dòng)員的成績得到提高。


圖l是下肢雙關(guān)節(jié)肌肉作用模型示意圖2是胭繩肌和腓腸肌作用示意圖3是胭繩肌和腓腸肌作用的力學(xué)模型示意圖4使本發(fā)明安置于人腿模型上的一種實(shí)施示意圖5是圖4所示實(shí)施例的背面示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖4、 5，本發(fā)明一種實(shí)施例，模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn) 動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，包括相連的鞋子1和褲子2，還包括模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu) 3，該實(shí)施例的圖上顯示該彈性結(jié)構(gòu)3包括兩條組成倒V型形狀的彈性體；但在 其他實(shí)施例中，該彈性結(jié)構(gòu)3也可只是一條獨(dú)立的彈性體。
其通過固定裝置，例如通過固定搭扣51設(shè)置于褲子2上，在腰(髂脊上方) 的位置設(shè)置，例如繞腰一圈的第一固定帶5，該第一固定帶5寬度尺寸為2-4cm，，
所述模擬并強(qiáng)化膶繩肌的彈性結(jié)構(gòu)3的近端搭接于第一固定帶5上，該第一固 定帶5可以采用腰帶形式，即不設(shè)置于褲子2上，而是直接以腰帶替代。固定 搭扣51相對(duì)位于髂后上棘的解剖位置上。
在褲子上，膝關(guān)節(jié)下方，如相當(dāng)于腓骨頭高度的位置設(shè)置，例如環(huán)腿一周 的第二固定帶6，該第二固定帶6的寬度尺寸為2-4cm，所述模擬并強(qiáng)化膶繩肌 的彈性結(jié)構(gòu)3的遠(yuǎn)端可通過固定搭扣61搭接于第二固定帶6上；
進(jìn)一步，還包括模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)7，其通過固定裝置設(shè)置于褲 子上。
在褲子上，膝關(guān)節(jié)上方，如髕底上緣2-4cm處的位置設(shè)置，例如環(huán)腿一周 第三固定帶8，第三固定帶8的寬度尺寸為2-4cm，所述模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈 性結(jié)構(gòu)7的遠(yuǎn)端，通過固定搭扣81搭接于第三固定帶8上；在鞋子和褲子連接 處，即在鞋后跟正上方的上緣位置設(shè)置一個(gè)固定搭扣11，所述模擬并強(qiáng)化腓腸 肌的彈性結(jié)構(gòu)的另一端(遠(yuǎn)端)搭接于該固定搭扣11上。固定搭扣11處于相 對(duì)跟骨粗隆的解剖位置上。
還包括第四固定帶9，其近端通過固定搭扣52連接于第一固定帶上，遠(yuǎn)端 通過固定搭扣82連接于第三固定帶8上。
在第三固定帶8上還可以設(shè)置輔助固定環(huán)82、 83，模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈 性結(jié)構(gòu)3可以從中穿過，該輔助固定環(huán)82能夠約束模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié) 構(gòu)3左右滑動(dòng)。
類似的，在第二固定帶6上還可以設(shè)置輔助固定環(huán)62，模擬并強(qiáng)化腓腸肌 的彈性結(jié)構(gòu)7可以從中穿過，該輔助固定環(huán)62能夠約束模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈 性結(jié)構(gòu)7左右滑動(dòng)。
所述模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)3的彈性系數(shù)可以選擇100-1500牛頓/
米o(hù)
°所述模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)7的彈性系數(shù)可以選擇100-1500牛頓/
米o(hù)
°上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用 本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以很快地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改， 并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此， 本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明 做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，包括相連的鞋子和褲子，其特征在于還包括模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置設(shè)置于褲子上相對(duì)處于人體胭繩肌的解剖位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲 系統(tǒng)，其特征在于還包括模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置 設(shè)置于褲子上相對(duì)處于人體腓腸肌的解剖位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲 系統(tǒng)，其特征在于在褲子上的腰的位置設(shè)置第一固定帶，所述模擬并強(qiáng)化 胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)的近端搭接于第一固定帶上，搭接的位置相對(duì)位于髂后上 棘的解剖位置上；在褲子上的膝關(guān)節(jié)下方的位置設(shè)置第二固定帶，所述模擬 并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端搭接于第二固定帶上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲 系統(tǒng)，其特征在于所述的褲子上的腰的位置是髂脊上方，該第一固定帶是 繞腰一圈設(shè)置；所述膝關(guān)節(jié)下方的位置是相當(dāng)于腓骨頭高度的位置，該第二 固定帶是環(huán)腿一周設(shè)置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲 系統(tǒng)，其特征在于在褲子上的膝關(guān)節(jié)上方位置設(shè)置第三固定帶，所述模擬 并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)的近端搭接于第三固定帶上；遠(yuǎn)端搭接于鞋子和褲 子連接處，搭接的位置處于相對(duì)跟骨粗隆的解剖位置上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲 系統(tǒng)，其特征在于所述的膝關(guān)節(jié)上方的位置是指髕底上緣2-4厘米處，該 第三固定帶環(huán)腿一周設(shè)置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，其特征在于還包括第四固定帶，其近端連接于第一固定帶 上，遠(yuǎn)端連接于第三固定帶上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，其特征在于在第三固定帶上還設(shè)置有輔助固定環(huán)，模擬并 強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)從中穿過；在第二固定帶上還設(shè)置有輔助固定環(huán)，模 擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)從中穿過。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的 運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，其特征在于所述彈性結(jié)構(gòu)的兩端是通過搭扣與固定帶連接 的。
全文摘要
模擬并強(qiáng)化下肢雙關(guān)節(jié)肌肉功能的運(yùn)動(dòng)鞋褲系統(tǒng)，包括相連的鞋子和褲子，還包括模擬并強(qiáng)化胭繩肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置設(shè)置于褲子上相對(duì)處于人體胭繩肌的解剖位置。還包括模擬并強(qiáng)化腓腸肌的彈性結(jié)構(gòu)，其通過固定裝置設(shè)置于褲子上相對(duì)處于人體腓腸肌的解剖位置。本發(fā)明一方面能起到保護(hù)雙關(guān)節(jié)肌肉的作用，避免了雙關(guān)節(jié)肌肉在劇烈運(yùn)動(dòng)中的損傷；另一方面，它也能強(qiáng)化雙關(guān)節(jié)肌肉在跨過的一個(gè)關(guān)節(jié)處產(chǎn)生與其力矩方向相反的作用，通過強(qiáng)化這種作用，以提高雙關(guān)節(jié)肌肉的肌肉功能，使運(yùn)動(dòng)員的成績得到提高。
文檔編號(hào)A41D1/08GK101194760SQ20061011923
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者宇 劉, 黃靈燕 申請(qǐng)人:上海體育學(xué)院