一種智能氣壓膝關節的製作方法

2023-09-16 03:03:55 2

本發明涉及醫療用品，特別是涉及一種智能氣壓膝關節。

背景技術：

膝關節由股骨內、外側髁和脛骨內、外側髁以及髕骨構成，為人體最大且構造最複雜，損傷機會亦較多的關節，關節囊較薄而鬆弛，附著於各骨關節軟骨的周緣。關節囊的周圍有韌帶加固。前方的叫髕韌帶，是股四頭肌肌腱的延續(髕骨為該肌腱內的籽骨)，從髕骨下端延伸至脛骨粗隆，在髕韌帶的兩側，有髕內、外側支持帶，為股內側肌和股外側肌腱膜的下延，並與膝關節囊相編織；後方有膕斜韌帶加強，由半膜肌的腱纖維部分編入關節囊所形成；內側有脛側副韌帶，為扁帶狀，起自內收肌結節，向下放散編織於關節囊纖維層；外側為腓側副韌帶，是獨立於關節囊外的圓形纖維束，起自股骨外上髁，止於腓骨小頭。關節囊的滑膜層廣闊，除關節軟骨及半月板的表面無滑膜覆蓋外，關節內所有的結構都被覆著一層滑膜。

膝關節在受傷之後，對患者的行走帶來了極大不便，大多數採用輪椅進行代步，也有採用帶有智能膝關節的下肢假肢，因可以隨著步行速度、關節角度變化自動調整假肢膝關節控制力矩，使假肢步態在對稱性和跟隨性等方面更接近健康人步態，具有體力消耗少、安全性和仿生性好，而得到推廣應用，但是，由於氣缸體相對某一鉸接部件擺動，會導致佔用空間較大且會產生較大附加迴轉慣量，影響步態控制，使在行走過程中穩定性能不佳。不能 滿足社會發展的需求，存在著不足。

綜上所述，針對現有技術的缺陷，特別需要一種智能氣壓膝關節，以解決現有技術的不足。

技術實現要素：

針對現有技術中假肢膝關節存在的不足，而在實際的過程中造成很大的影響，本發明提出一種智能氣壓膝關節，設計新穎，穩定性強，以避免由於氣缸體相對某一鉸接部件擺動，導致佔用空間較大且會產生較大附加迴轉慣量，已解決現有技術的缺陷。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種智能氣壓膝關節，包括大腿銜接套件、小腿銜接套件，大腿銜接套件和小腿銜接套件採用的材質均為合金鋼，大腿銜接套件和小腿銜接套件之間分別設置有伸縮前臂、伸縮後臂，伸縮前臂和伸縮後臂之間設置有連杆組，連杆組中的連杆均通過翻轉軸銜接活塞杆，活塞杆的兩側設置有起緩衝作用的減震塊，小腿銜接套件的底部設置有步進氣缸，步進氣缸的頂部設置有銜接活塞杆工作區的緩衝調節閥。

進一步，所述的大腿銜接套件的形狀呈圓形，大腿銜接套件的下方設置有定位調節環。

在本發明所述的伸縮前臂、伸縮後臂的兩端均設置有轉動軸杆。

在本發明所述的活塞杆的側邊安裝有滑動軸承。

進一步，所述的小腿銜接套件的內壁邊緣設置有導氣管。

本發明的有益效果是：在大腿假肢部件上通過鉸鏈連接一擺杆，該擺杆 另一端通過鉸鏈與氣缸的活塞杆鉸接，當膝關節運動時，大腿假肢部件通過帶動該擺杆運動，從而推動擺杆另一端活塞作沿缸體軸線的往復運動，為膝關節提供阻尼力矩，提高控制精度及穩定性，降低能耗和製造維護成本，設計新穎，是一種很好的創新方案，很有市場推廣前景。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發明：

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中100-大腿銜接套件，110-伸縮前臂，120-連杆組，130-伸縮後臂，140-轉動軸杆，150-活塞杆，160-步進氣缸，170-緩衝調節閥，180-小腿銜接套件，190-定位調節環，200-滑動軸承，210-導氣管，220-減震塊。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。

參見圖1，一種智能氣壓膝關節，包括大腿銜接套件100、小腿銜接套件180，大腿銜接套件100和小腿銜接套件180採用的材質均為合金鋼，大腿銜接套件100和小腿銜接套件180之間分別設置有伸縮前臂110、伸縮後臂130，伸縮前臂110和伸縮後臂130之間設置有連杆組120，連杆組120中的連杆均通過翻轉軸銜接活塞杆150，活塞杆150的兩側設置有起緩衝作用的減震塊220，小腿銜接套件180的底部設置有步進氣缸160，步進氣缸160的頂部設置有銜接活塞杆150工作區的緩衝調節閥170。

另外，大腿銜接套件100的形狀呈圓形，大腿銜接套件100的下方設置有定位調節環190，伸縮前臂110、伸縮後臂130的兩端均設置有轉動軸杆140。活塞杆150的側邊安裝有滑動軸承200。小腿銜接套件180的內壁邊緣設置有導氣管210。

本發明安全特性表現在膝關節運動的連杆組。膝關節伸直時，轉動中心位於關節的上方及承重線的後方，這樣就確保了膝關節的穩定性。另一方面可以調整上連杆上的四稜錐的位置可找到膝關節的穩定性與靈活性平衡點，滿足患者的最佳步態要求。膝關節屈曲時，轉動中心隨屈曲急速下降，回到通常膝軸的位置，這種特性有利於患者的踢腿運動。當過最低點，膝關節將保持屈曲狀態，此時患者可以保持坐姿。注意到當膝關節屈曲時，因智能氣壓膝關節的電池部位在靠近腿管的位置，所以接收腔不會與關節相碰。

上連杆中的小四稜錐前後調節距離為5mm。向前方調節(以穿帶膝關節的患者的正前方為前方)轉動中心遠離承重線，提高支撐穩定性，但降低了屈曲靈活性。當向後方調節時，轉動中心接近承重線，有利於膝關節的屈曲，但降低了支撐穩定性。調節時應該根據患者的具體情況，選擇合適的支撐穩定性及屈曲靈活性，找到最佳的使用狀態。

根據患者的步伐的快慢，自動調節，使膝關節跟隨患者的步態。它讓患者感覺到在行動加快的時候，關節會增加阻尼彈力，關節屈曲變難，伸展回位加快；而行走變慢時，阻尼變小，使患者行走更輕鬆。普通氣壓膝關節在調定了調伸閥及調屈閥後，不會經常調節，故患者步伐加快時關節會跟不上步伐，使患者不得不慢下腳步。而在行走慢的時候，因調節閥常常調在常態的步伐區域，所以當慢步走時，會感到阻力大，行走很吃力。

在使用時安裝好膝關節後，首先讓患者試首行走，並調節緩衝閥，找到讓患者感覺最滿意的緩衝效果後給智能膝關節設置參數。設置參數很簡單，只要讓患者在慢步，常態步伐，快步走一段，調試者會把行走的數據輸入到關節中控制晶片中，這樣後重啟或轉換下模式即可使關節工作在自動調控狀態。

本發明有效果為：在大腿假肢部件上通過鉸鏈連接一擺杆，該擺杆另一端通過鉸鏈與氣缸的活塞杆鉸接，當膝關節運動時，大腿假肢部件通過帶動該擺杆運動，從而推動擺杆另一端活塞作沿缸體軸線的往復運動，為膝關節提供阻尼力矩，提高控制精度及穩定性，降低能耗和製造維護成本，設計新穎，是一種很好的創新方案，很有市場推廣前景。

本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。