一種人工膝關(guān)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種人工膝關(guān)節(jié)，包括股骨上連接桿件，脛骨組件；脛骨組件中有一穿過(guò)其中的伸縮桿，伸縮桿的下端與脛骨組件的下端鉸接，伸縮桿的上端與股骨上連接桿件鉸接，股骨上連接桿件的下端平面與脛骨組件的上端平面相互接觸；股骨上連接桿件的一個(gè)側(cè)面是與其下端平面相貫或相切的曲面，股骨上連接桿件在伸縮桿與股骨上連接桿件的鉸接點(diǎn)處向一側(cè)開(kāi)有一延伸至曲面的槽軌，槽軌寬度大于伸縮桿的最大直徑。本實(shí)用新型與自然人體膝關(guān)節(jié)的瞬心軌跡十分接近，瞬心線不連續(xù)，在屈伸及站立過(guò)程中具有較好的靜態(tài)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，仿生效果突出。
【專利說(shuō)明】一種人工膝關(guān)節(jié)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種人工膝關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]假肢膝關(guān)節(jié)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人及人體假肢中。膝關(guān)節(jié)是人體最大也是最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，同樣在下假肢中，膝關(guān)節(jié)最為重要，它可以幫助人體實(shí)現(xiàn)站立的支撐和行走時(shí)的靈活與美觀。目前主要用于人工膝關(guān)節(jié)分為單軸膝關(guān)節(jié)和多軸膝關(guān)節(jié)。站立穩(wěn)定性和靈活穩(wěn)定性是衡量膝關(guān)節(jié)的重要標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)而言，為保證站立穩(wěn)定性，都是通過(guò)提高瞬心位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是瞬心位置提高，其靈活穩(wěn)定性降低，兩者互為矛盾。
[0003]如中國(guó)專利CN1205622A公開(kāi)了一種單軸的人工膝關(guān)節(jié)，該人工膝關(guān)節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)便，成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是，單軸膝關(guān)節(jié)假肢的大小腿的轉(zhuǎn)動(dòng)中心是不變的，如同鉸點(diǎn)，它的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較差。另外，多連桿人工膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，如中國(guó)專利CN282256Y公開(kāi)了一種四連桿人工膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，它主要由上膝、下膝、前連桿、后連桿、限位器、拉緊裝置組成，它克服公知的“儲(chǔ)能功學(xué)骨架四連桿關(guān)節(jié)”存在四邊形結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、擺動(dòng)、死點(diǎn)等不足等優(yōu)點(diǎn)，但是其瞬心軌跡是連續(xù)的曲線。另外，中國(guó)專利CN202154771U也存在同樣的問(wèn)題。
[0004]自然人體膝關(guān)節(jié)在屈曲或伸展過(guò)程中，其瞬心是時(shí)變的，瞬心的軌跡不是一條連續(xù)的曲線。因?yàn)槠渚哂谢瑒?dòng)和滾動(dòng)并存的特性，因此，具備較好的站立穩(wěn)定性、靈活性及較好的屈伸運(yùn)動(dòng)特性。人工膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的相對(duì)瞬心線與人體膝關(guān)節(jié)實(shí)際的相對(duì)瞬心線越接近，則它們的運(yùn)動(dòng)越相似，其代償效果就越理想。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)目前所使用的人工膝關(guān)節(jié)瞬心線連續(xù)的不足，本實(shí)用新型提供一種人工膝關(guān)節(jié)。該人工膝關(guān)節(jié)與自然人體膝關(guān)節(jié)的瞬心軌跡十分接近，瞬心線不連續(xù)，在屈伸及站立過(guò)程中具有較好的靜態(tài)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，仿生效果突出。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述。
[0007]—種人工膝關(guān)節(jié)，包括股骨上連接桿件，脛骨組件；脛骨組件中有一穿過(guò)其中的伸縮桿，伸縮桿的下端與脛骨組件的下端鉸接，伸縮桿的上端與股骨上連接桿件鉸接，股骨上連接桿件的下端平面與脛骨組件的上端平面相互接觸；股骨上連接桿件的一個(gè)側(cè)面是與其下端平面相貫或相切的曲面，股骨上連接桿件在伸縮桿與股骨上連接桿件的鉸接點(diǎn)處向一側(cè)開(kāi)有一延伸至曲面的槽軌，槽軌寬度大于伸縮桿的直徑。
[0008]所述的伸縮桿由擺動(dòng)連接桿件、球連桿、彈性物件組成，擺動(dòng)連接桿件的一端是鉸接銷，另一端是活塞缸，球連桿的一端是球頭，另一端是活塞，擺動(dòng)連接桿件與球連桿通過(guò)活塞和活塞缸滑動(dòng)配合連接，彈性物件布置在擺動(dòng)連接桿件的活塞缸端口與球連桿的球頭之間。
[0009]所述人工膝關(guān)節(jié)還設(shè)有下連接桿件和復(fù)位彈簧，所述下連接桿件7與脛骨組件的下端通過(guò)鉸鏈鉸接，所述復(fù)位彈簧連接在脛骨組件與下連接桿件之間。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[ΟΟ?Ο] 圖1是人工膝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0011]圖2是圖1的A-A視圖。
[0012]圖3是人工膝關(guān)節(jié)的立體不意圖。
[0013]附圖中:1.股骨上連接桿件；2.伸縮桿；201.擺動(dòng)連接桿件；202.球連桿；203.拉簧；3.脛骨組件；301.通槽；302.凸緣；4.鉸鏈；5.鉸鏈；6.緩沖塊；7.下連接桿件；
8.復(fù)位彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]一種人工膝關(guān)節(jié)，包括股骨上連接桿件1，脛骨組件3。脛骨組件3中有一穿過(guò)其中的伸縮桿組件2，伸縮桿組件2的下端與脛骨組件3的下端鉸接，伸縮桿組件2的上端與股骨上連接桿件I鉸接，股骨上連接桿件I的下端平面與脛骨組件3的上端平面相互接觸。股骨上連接桿件I的一個(gè)側(cè)面是與其下端平面相切的曲面，股骨上連接桿件I在伸縮桿與股骨上連接桿件的鉸接點(diǎn)處向一側(cè)開(kāi)有一延伸至曲面的槽軌101，槽軌寬度大于伸縮桿的最大直徑。
[0016]所述的脛骨組件3 在穿過(guò)伸縮桿組件2處向一側(cè)開(kāi)有能夠讓伸縮桿以其下端鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)擺動(dòng)的通槽301。
[0017]由于存在槽軌101和通槽301，并且伸縮桿組件2的長(zhǎng)度能夠拉長(zhǎng)，因此脛骨組件3相對(duì)股骨上連接桿件I的轉(zhuǎn)角大于90度，并且兩者之間不僅存在轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，還存在滾動(dòng)動(dòng)作，造成瞬心線的不連續(xù)，符合自然人體膝關(guān)節(jié)的屈曲或伸展動(dòng)作特征。
[0018]所述的伸縮桿組件2由擺動(dòng)連接桿件201、球連桿202、彈性物件(本例采用拉簧)203組成，擺動(dòng)連接桿件201的一端是鉸接銷，另一端是活塞缸，球連桿202的一端是球頭，另一端是活塞，擺動(dòng)連接桿件201與球連桿202通過(guò)活塞和活塞缸滑動(dòng)配合連接，拉簧203布置在擺動(dòng)連接桿件201的活塞缸端口與球連桿202的球頭之間。
[0019]伸縮桿組件2的下端與脛骨組件3的下端是通過(guò)球形鉸鏈5鉸接，球形鉸鏈5的球頭的球面能夠露出于球頭座的背面。
[0020]人工膝關(guān)節(jié)直立時(shí)，在垂直壓力作用下，下連接桿件7能夠鎖緊球形鉸鏈5的球頭，伸縮桿組件2不能擺動(dòng)，進(jìn)一步保證了人工膝關(guān)節(jié)的站立穩(wěn)定性。在彎曲或行走時(shí)，人工膝關(guān)節(jié)的垂直壓力消失，下連接桿件7在復(fù)位彈簧8的作用下對(duì)球形鉸鏈5的球頭解鎖，因此不影響人工膝關(guān)節(jié)的靈活性。
[0021]在脛骨組件3上所開(kāi)的通槽的兩側(cè)槽面上設(shè)置能夠嵌入股骨上連接桿件I上所開(kāi)槽軌的凸緣302，能夠防止股骨上連接桿件I和脛骨組件3之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了人工膝關(guān)節(jié)的靜態(tài)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
[0022]下連接桿件7上正對(duì)球形鉸鏈球頭的球面露出部的位置，布置緩沖塊6，可以減少對(duì)脛骨組件3的沖擊。緩沖塊6可以采用彈性高分子材料(如普通橡膠或硅橡膠)制成，也可以采用其它已知的具有緩沖作用的材料制成。
【權(quán)利要求】
1.一種人工膝關(guān)節(jié)，包括股骨上連接桿件(1)，脛骨組件(3);其特征在于:脛骨組件(3)中有一穿過(guò)其中的伸縮桿組件(2)，伸縮桿組件(2)的下端與脛骨組件(3)的下端鉸接，伸縮桿組件(2 )的上端與股骨上連接桿件(I)鉸接，股骨上連接桿件(I)的下端平面與脛骨組件(3)的上端平面相互接觸；股骨上連接桿件(I)的一個(gè)側(cè)面是與其下端平面相貫或相切的曲面，股骨上連接桿件(I)在伸縮桿組件與股骨上連接桿件的鉸接點(diǎn)處向一側(cè)開(kāi)有一延伸至曲面的槽軌(101)，槽軌寬度大于伸縮桿組件的最大直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中所述的脛骨組件(3)在穿過(guò)伸縮桿組件(2)處向一側(cè)開(kāi)有能夠讓伸縮桿組件以其下端鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)擺動(dòng)的通槽(301)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中所述脛骨組件(3)上所開(kāi)的通槽(301)的兩側(cè)槽面上還有能夠嵌入股骨上連接桿件(I)上所開(kāi)槽軌的凸緣(302)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中所述的伸縮桿組件(2)由擺動(dòng)連接桿件(201)、球連桿(202 )、彈性物件(203 )組成，擺動(dòng)連接桿件(201)的一端是鉸接銷，另一端是活塞缸，球連桿(202)的一端是球頭，另一端是活塞，擺動(dòng)連接桿件(201)與球連桿(202)通過(guò)活塞和活塞缸滑動(dòng)配合連接，彈性物件(203)布置在擺動(dòng)連接桿件(201)的活塞缸端口與球連桿(202)的球頭之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中的所述的彈性物件(203)是拉簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中的伸縮桿組件(2)的下端與脛骨組件(3)的下端是通過(guò)球形鉸鏈(5)鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中所述球形鉸鏈(5)球頭的球面能夠露出于球頭座的背面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人工膝關(guān)節(jié)，還設(shè)有下連接桿件(7)和復(fù)位彈簧(8)，所述下連接桿件(7 )與脛骨組件(3 )的下端通過(guò)鉸鏈(4 )鉸接，所述復(fù)位彈簧(8 )連接在脛骨組件(3)與下連接桿件(7)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中所述下連接桿件(7)上還設(shè)有緩沖塊(6)，所述緩沖塊(6)所布置的位置正對(duì)球形鉸鏈(5)球頭的球面露出部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人工膝關(guān)節(jié)，其中所述緩沖塊(6)由彈性高分子材料制成。
【文檔編號(hào)】A61F2/64GK203576701SQ201320698941
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】楊連發(fā), 陳家霆, 何玉林, 王寧華, 吳春蕾, 胡竹林 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)