[實用新型]電控液壓阻尼缸四連桿膝關節假肢

無效

• 申請號: 200820156035.4
• 申請日: 2008-11-27
• 公開（公告）號: CN201290785Y
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 沈凌;喻洪流;胡加華;簡卓;趙展;錢省三
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: A61F2/64
• 分類號: A61F2/64
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種膝關節假肢，尤其是一種用于膝上下肢假肢的電控液壓阻尼缸。

背景技術

目前世界上有100多種膝關節用于膝上假肢AKP(Above-KneeProstheses)。下肢膝上假肢的步態跟隨十分關鍵，因為若關節阻尼不能改變，則假肢不能隨著健肢的步速變化而變化，導致步態不對稱，患者能量消耗增大，會產生極大的不舒適感。傳統的簡單假肢的采用機械阻尼，其大小不能調整或不能隨步速自動變化，因此假肢在步態擺動相的屈曲與伸展期的膝關節轉動速度與健肢產生不對稱，在站立相的穩定性也主要通過承重自鎖或手動鎖定機構來保證的。上世紀70年代開始，隨著計算機技術的發展，許多學者開始探索應用微機對假肢膝關節的運動進行自動控制，研究微電腦控制膝上假肢。隨著計算機技術的進步，膝上假肢在近年來不斷改進。智能膝上假肢由于采用微處理器控制，能夠自動調節膝關節阻尼，從而近似模擬人腿步態。如何使假腿能夠自動地、全時相地模擬任何步態，完成人腿的所有功能，并與殘疾人有機集成，是當今高級智能假腿的研究方向。為了解決傳統人工腿不行速度不能自然、隨意跟隨步行者不行速度的變化而變化的問題，日本學者中川昭夫在1986年首先構想了一種基于微處理器的膝關節。這種膝關節可通過微處理器控制電機調節氣缸回路針閥開度來調節氣缸阻尼，從而控制擺動相步態。最近冰島OSSUR公司研制了一種應用電磁流變技術控制關節阻尼的新型智能膝上假肢(見國際專利WO01/54630)，這種假肢主要是在高速微電腦和阻尼器上進行了改進。因而能實現更多的步速控制。目前國際上已開發出了多種商品化的液壓/氣壓微電腦假腿膝關節，最有名的包括Otto?Bock的C-LEG、Blatchford的IP、SmartIP、Adaptive?Knee、Nabco公司的NI-C411、德林公司的Auto-Pilot電子膝關節和Ossur公司的Smart?Magnetix?Knee等，其中NI-C411和Auto-Pilot膝關節是四連桿電子膝關節。綜觀這些最新的微電腦控制膝關節，大部分通過控制氣壓缸控制擺動相的速度，而通過控制液壓缸或利用四連桿膝關節結構控制支撐相的穩定性。這些膝關節假肢只能保證平地行走的支撐相穩定性，而不能有效保證在下坡等不平路面行走狀態下的鎖定安全性。在四連桿結構的微電腦膝關節中，基本是使用氣壓阻尼缸控制擺動的屈曲速度，而伸展基本不能自動控制。目前世界上還沒有一種真正商業化的四連桿電控液壓膝關節產品。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種安全、可靠、輕便的電控液壓缸阻尼四連桿假肢膝關節。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種電控液壓缸阻尼四連桿假肢膝關節，包括活塞缸、活塞桿、活塞、單向閥、兩個步進電機，與步進電機相連的數字針閥，其特點是：活塞設置在活塞缸的中間，將活塞缸分成上、下二個腔室，活塞桿一端穿過活塞和活塞缸端蓋后與一助伸彈簧連接，活塞桿另一端穿出活塞缸端蓋后與四連桿機構的一連桿相連接，活塞缸壁上開有二個連通上、下腔室的液壓油通道，液壓油通道交叉口各設有一個單向閥，兩側液壓油通道內分別設有由步進電機驅動的數字針閥。

助伸彈簧安裝在液壓缸的下部，其外面裝有調節助伸力大小的帶螺紋頭的彈簧套；彈簧套的直徑小于與腳板連接的脛管的直徑；步進電機安裝在液壓缸的端部。

本實用新型的有益效果是：將電控液壓阻尼缸四連桿膝關節小腿假肢的控制執行機構電控液壓阻尼缸設計成一體化結構，可減少體積。由于液壓油是一種不可壓縮的介質，采用活塞桿穿過活塞同時拉動活動活塞的結構，這樣在活塞桿隨膝關節屈曲而上下運動時，兩個液壓腔相互流動的液壓油不易產生行程干擾。此外，在液壓缸活塞桿的缸外段增加一根助伸彈簧，依靠彈簧座套旋轉壓縮彈簧，通過調整彈簧的助伸力，改變假肢伸展時的助力。

把步進電機安裝在液壓缸的端部，充分利用余留空間，以減少整個電控液壓缸的橫向尺寸。助伸彈簧安裝在液壓缸下部的脛管連接套內，用一個專門的帶端口螺紋的彈簧座套調整彈簧力大小。

本實用新型采用體積小，結構緊湊的液壓阻尼缸及其能與四連桿假肢膝關節的集成結構，這種阻尼缸能雙向電動精確控制的液壓阻尼，從而實現假腿在行走中的雙向速度控制以及絆倒、下坡/下樓梯等行走模式控制。

附圖說明

圖1是四連桿電控液壓膝關節的外形圖；

圖2是四連桿電控液壓膝關節的內部結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。