[發明專利]一種軸對稱電流變液阻尼膝關節矯形器

無效

• 申請號: 201210139331.4
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN102670342A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 黃榮瑛;張高龍;鄭紅光;衛曉東;李龑
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61F5/01
• 分類號: A61F5/01
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種軸對稱電流變液阻尼膝關節矯形器，它適用于中風病人下肢的機能矯正，屬于康復醫療器械技術領域。

背景技術

衛生部統計資料顯示，我國中風患病率達429～620/10萬人，現有約500-600萬中風患者，約四分之三不同程度喪失勞動能力，重度致殘者占40%。中風幸存者患者往往會受到不同程度的運動障礙和運動缺陷。這些運動障礙和缺陷嚴重影響了中風病人及家人的生活質量，使用一種便攜式的下肢運動矯形器對中風病人的下肢運動的矯正和運動機能的康復有著很重要的意義。

本發明在研究膝關節運動的基礎上，利用諧波齒輪作為傳動機構、電流變液作為阻尼器，設計出了一種便攜式的軸對稱的膝關節矯形器。

發明內容

目的：

本發明的目的在于提供一種軸對稱電流變液阻尼膝關節矯形器，這種便攜式的膝關節矯形器能夠使得步態異常的中風病人得到長期的矯正，對提高病人的生活質量減輕家屬的負擔有很重要的作用。

技術方案：

見圖1，本發明包括三個部分：電流變液的阻尼器部分，諧波齒輪傳動部分以及與腿部連接的支架部分。其間關系是：電流變液的阻尼器部分位于矯形器的最外側，在控制系統的作用下產生可控的阻尼力矩；諧波齒輪傳動部分位于矯形器中部，是傳動和力矩放大機構，通過其柔輪和剛輪嚙合作用將阻尼力矩放大輸出；與腿部連接的支架部分是矯形器的支撐部分，諧波齒輪傳動部分與其固連，諧波齒輪傳動部分輸出的力矩限制小腿支架的自由轉動，從而實現限制膝關節過伸的目的。

一、電流變液的阻尼器部分

所述電流變液的阻尼器部分由阻尼器箱體、阻尼器端蓋、轉動電極、固定電極、大、小特氟龍軸套、轉軸、銅質電刷以及連接阻尼器箱體和阻尼器端蓋的螺栓螺母組成。固定電極通過類似花鍵連接的形式與阻尼器箱體固連。轉軸一端設計成帶鍵槽的孔與諧波齒輪傳動部分的波發生器軸相連，另一端設計成內花鍵形式與轉動電極相連，為減少摩擦增強密封效果，在轉軸和阻尼器箱體結合的部位套上大特氟龍軸套。轉動電極外端通過小特氟龍軸套與阻尼器端蓋相連，小特氟龍軸套與阻尼器端蓋粘合，在轉動電極外套有銅質電刷。阻尼器端蓋與阻尼器箱體通過螺栓螺母連接。

電流變液的阻尼器部分通過外加電源的電壓來控制電流變液體的粘度，產生可逆的、連續的變化阻尼力矩。

該阻尼器箱體是雙圓筒形結構，兩端部各交叉設置有6個固定凸臺；其功能是放置固定電極、轉動電極和電流變液體，形成密封的空間。

該阻尼器端蓋是圓形結構，其形狀與阻尼器箱體相對應；起密封作用。

該轉動電極是由四個同心圓環面組成的結構，轉動電極的內一側設計有類似花鍵的凸臺，用于與轉軸相連，外一側設計為帶孔的凸臺用于連接阻尼器端蓋、銅質電刷和小特氟龍軸套；其功能是給電流變液體施加電壓，產生剪切力矩。

該固定電極是由四個同心圓環面組成的結構，其中部有孔，沿孔四周對稱分布四個切槽，用于與阻尼器箱體連接；其功能是為電流變液體提供電壓。

該大、小特氟龍軸套是圓筒形結構，其功能是密封和減小相對摩擦。

該轉軸是階梯形結構，一端設計有帶鍵槽的孔用于連接諧波齒輪傳動部分的波發生器軸，另一端設計有類花鍵的孔用于與轉動電極相連。

該銅質電刷是圓筒形結構，圓筒的外側面設計有沿徑向的凸臺；其功能是連接外部電源為轉動電極供電。

該螺栓螺母是按需選購的連接件。

二、諧波齒輪傳動部分

所述諧波齒輪傳動部分由：波發生器、剛輪、抗彎環、柔輪部分、波發生器部箱體、柔輪部箱體、波發生器部端蓋、柔輪部端蓋和螺栓螺母組成。其間關系是：波發生器中的波發生器軸是諧波齒輪傳動部分的輸入軸，與電流變液的阻尼器部分的轉軸相連，將阻尼力矩作為輸入力矩。波發生器的運動通過滾輪壓迫抗彎環使得柔輪部分中的柔輪變形，柔輪齒壓入剛輪產生輪齒的嚙合作用，使得柔輪軸轉動，最終將輸入力矩放大后經柔輪軸輸出。

該波發生器是由波發生器軸、波發生器桿、滾輪、滾輪軸、軸承、螺母、圓螺母和圓螺母止動墊圈組成；該波發生器軸是階梯軸形式，一端通過鍵與波發生器桿相連，另一端與電流變液的阻尼器部分的轉軸相連，是諧波齒輪傳動部分的輸入軸。該波發生器桿是中間帶孔兩側呈軸對稱的機構，其功能是為了支持滾輪軸。該滾輪是中間帶孔的圓盤狀結構，起壓迫抗彎環，使柔輪齒嚙入剛輪齒的作用。該滾輪軸是圓柱狀結構，起支持滾輪的作用。軸承選用合適的標準件，保證滾輪和滾輪軸間的相對運動。螺母、圓螺母、圓螺母止動墊圈是按需選用的標準件。