[發(fā)明專利]地形自適應(yīng)仿生踝關(guān)節(jié)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010129562.8
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101785716A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻洪流;簡卓
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: A61F2/42
• 分類號: A61F2/42
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于回轉(zhuǎn)式微型液壓缸的假腳仿生踝關(guān)節(jié)裝置，尤其是一 種用于模擬人體踝關(guān)節(jié)運動的回轉(zhuǎn)式微型液壓缸，以及一種可根據(jù)不同患者體 重與步速調(diào)節(jié)踝關(guān)節(jié)阻尼力，從而以最佳穩(wěn)定性與靈活性來適應(yīng)不同地形的踝 關(guān)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

據(jù)2006年第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查結(jié)果顯示，我國肢體殘疾人數(shù)已達(dá) 2400多萬人，其中有200多萬的截肢者。特別是近年來因車禍、工傷事故以及 糖尿病、心血管病截肢的人數(shù)還在上升，因此數(shù)量龐大的截肢者人群的康復(fù)問 題對假肢技術(shù)革新提出了迫切的要求。

假腳是下肢假肢中一個非常重要的組成部分，具有與人體腳部功能相似的 仿生假腳是假腳設(shè)計的理想目標(biāo)。它對人體行走的功能代償性能決定了下肢假 肢的應(yīng)用價值。功能越完善、功能代償性能越強(qiáng)大的假腳，越能給使用者更加 正常的步態(tài)和舒適感，讓使用者恢復(fù)和正常人一樣的步行感受。當(dāng)代假腳的功 能已經(jīng)越來越完善，可是仍然有一定的缺陷，最突出的一個缺陷便是無法適應(yīng) 不同的地形。大多數(shù)假腳需要在平地上行走時才能發(fā)揮應(yīng)有的功能，而若在具 有一定坡度的地形上行走時，則會造成行走不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致假腳失效。主要 原因在于現(xiàn)在決大多數(shù)假腳不能很好的實現(xiàn)正常人體足部踝關(guān)節(jié)的大角度轉(zhuǎn)動 與穩(wěn)定功能，導(dǎo)致在遇到陡坡而需要踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度變大時，為適應(yīng)平地設(shè)計 的假腳因無法滿足這一要求而失效?，F(xiàn)在市場上的假腳大多是通過增加腳板形 變能力，或是使用彈性橡膠來的適應(yīng)地形坡度的變化，但這些方法效果相當(dāng)有 限。踝關(guān)節(jié)適應(yīng)不同坡度路面的角度調(diào)節(jié)需要滿足如下兩個條件：(1)踝關(guān)節(jié) 是非固定的，很方便解鎖或不用解鎖即可通過對腳板施加力來調(diào)節(jié)；(2)踝關(guān) 節(jié)需要一定的阻尼力或鎖定功能，以保證踝關(guān)節(jié)在各種角度下的穩(wěn)定性。

國際上已有一些公司開展了相關(guān)的研究，但真正面市的產(chǎn)品卻很少。目前， 英國曾生產(chǎn)了一種液壓仿生踝，能夠?qū)崿F(xiàn)上/下樓梯或上/下坡的踝關(guān)節(jié)角度的適 應(yīng)，但這種踝關(guān)節(jié)的阻尼力是固定的，不能適應(yīng)不同體重患者的需要進(jìn)行個性 化設(shè)定。最近冰島亦推出了一款電動踝關(guān)節(jié)假腳，以自動適應(yīng)不同坡度里面的 行走，這種假腳結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要電池且提供能量的時間有限，價格昂貴。如果 能設(shè)計一種可以根據(jù)不同患者體重與習(xí)慣調(diào)節(jié)踝關(guān)節(jié)阻尼力大小的新型假腳， 使患者能更舒適、方便地適應(yīng)不同坡度路面的行走，則對截肢者來說無疑具有 很大幫助。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為假腳適應(yīng)各種坡度或不平穩(wěn)地形而提供一種地形自適應(yīng)仿生踝 關(guān)節(jié)裝置，該裝置采用新型設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，使用安全、方便、舒適，且可以 安裝于標(biāo)準(zhǔn)踝關(guān)節(jié)接頭之上，從而可直接與已上市的大多數(shù)假腳腳板配合使用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種地形自適應(yīng)仿生踝關(guān)節(jié)裝置， 包括小腿干接口座，液壓缸連接套，回轉(zhuǎn)式微型液壓缸體，回轉(zhuǎn)式微型液壓缸 體兩側(cè)安裝有液壓缸密封板，回轉(zhuǎn)式微型液壓缸體內(nèi)充滿油液，回轉(zhuǎn)式微型液 壓缸內(nèi)腔為扇形主腔室，扇形主腔體下端中部連接有活塞轉(zhuǎn)軸，活塞轉(zhuǎn)軸上面 固定連接有旋轉(zhuǎn)式液壓活塞，旋轉(zhuǎn)式液壓活塞將扇形主腔室分隔為左、右兩個 腔室，且左、右腔室分別與跖屈管路和背屈管路相連通，跖屈管路和背屈管路 內(nèi)分別設(shè)有位于回轉(zhuǎn)式微型液壓缸體底部的跖屈、背屈阻尼調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特點 是，跖屈、背屈阻尼調(diào)節(jié)系統(tǒng)個各由阻尼調(diào)節(jié)器固定套、阻尼調(diào)節(jié)器、阻尼控 制彈簧、截流針閥四個部件組成，其中阻尼調(diào)節(jié)器固定套通過螺紋連接安裝于 回轉(zhuǎn)式微型液壓缸體側(cè)向通孔中，阻尼調(diào)節(jié)器通過螺紋連接安裝于阻尼調(diào)節(jié)器 固定套內(nèi)通孔中，截流針閥則通過其尾部圓盤安裝于阻尼調(diào)節(jié)器固定套頂部通 孔，阻尼控制彈簧安裝于截流針閥與阻尼調(diào)節(jié)器之間，當(dāng)阻尼調(diào)節(jié)器旋進(jìn)或旋 出時，彈簧的壓縮量則隨之增加或減少，從而控制截流針閥軸向后移的阻力， 進(jìn)而控制油液頂開針閥的阻力。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明使用獨特設(shè)計的跖屈、背屈阻尼調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對油液流量可以進(jìn)行無 級調(diào)控，所以本發(fā)明可以對假腳踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)阻尼進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，以適應(yīng)患者體 重與步速對踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)動靈活性的不同需要；將假腳跖屈、背屈分別控 制，可以更有效的針對不同的使用者、步速調(diào)節(jié)出合適的阻尼設(shè)定，適用范圍 更廣。