專利名稱：一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膝下假肢，特別是一種主被動運動方式相結(jié)合的具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢。
背景技術(shù)：
隨著各種自然災(zāi)難、疾病以及交通事故的增加，殘疾人士逐年增多，假肢的需求也日益增大。趾關(guān)節(jié)是人體運動中活動最頻繁的部位，也是運動時主要的受力部位，尤其在人體落地一瞬間是最先著地的部位，其具有較大的彈性和緩沖作用，還為小腿的運動提供柔性動力。如果殘疾人使用的膝下假肢中不具有趾關(guān)節(jié)，那么殘疾人在運動過程中不僅不能實現(xiàn)很多動作，而且步態(tài)不夠協(xié)調(diào)自然，還降低了在行走時的能量效率。為了提高運動時的能量效率和增加運動的多樣性和自然性，含有趾關(guān)節(jié)的膝下假肢成為使用者的新需求。目前帶有趾關(guān)節(jié)的膝下假肢是一種基于腳掌與腳趾部位斷開的斷開式腳板的趾關(guān)節(jié)，而這種 腳板斷開式的結(jié)構(gòu)使得運動的連貫性不夠好。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種運動的連貫性好的具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于它包括一整體腳板、一趾關(guān)節(jié)和一小腿假肢；所述趾關(guān)節(jié)包括一通過支架安裝在所述整體腳板上的電機，所述電機通過一驅(qū)動機構(gòu)連接一連桿，所述連桿的另一端轉(zhuǎn)動連接一壓塊，所述壓塊放置在所述整體腳板的前端頂面，所述小腿假肢固定連接或鉸接在所述整體腳板的后部頂面。所述整體腳板和趾關(guān)節(jié)的外部設(shè)置有一與人腳形狀相應(yīng)的腳套。所述驅(qū)動機構(gòu)包括一連接所述電機的絲杠，所述絲杠通過螺紋連接一絲杠螺母，所述絲杠螺母的外圈固定連接一滑塊，所述滑塊固定連接或鉸接所述連桿。所述壓塊的形狀為圓柱形、圓盤形和球形中的一種，壓塊的中心與所述連桿轉(zhuǎn)動連接。所述整體腳板包括一呈傾斜設(shè)置的上腳板，所述上腳板下方設(shè)置一腳跟彈片，所述腳跟彈片的前部固定連接在所述上腳板底面的中部，所述腳跟彈片的后部與所述上腳板之間留有彈性活動空間。所述整體腳板包括一腳板，所述腳板的中部具有一弓起。所述小腿假肢通過一支座固定連接或鉸接在所述整體腳板的后部頂面。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于設(shè)置了一整體腳板，在整體腳板上又設(shè)置了一趾關(guān)節(jié)；因此使趾關(guān)節(jié)與整體腳板和小腿假肢結(jié)合為一體，可以完成類似人腳的動作，從而能使得使用者的運動連貫性更好，活動更加自如。2、本發(fā)明的趾關(guān)節(jié)由于設(shè)置在整體腳板上，其相對于斷開式腳板，運動的連續(xù)性更好；而且整體腳板設(shè)置有一定程度的形變空間，通過形變能夠儲存一定的運動能量，然后在運動中緩慢釋放，從而為使用者的小腿運動提供柔性動力，使用者在行走時會感覺更輕便、舒適。3、本發(fā)明由于為趾關(guān)節(jié)設(shè)置了一電機，其為腳趾關(guān)節(jié)的獨立動力源，它通過控制壓塊與整體腳板的接觸點的不同，使趾關(guān)節(jié)不但可以工作在步伐速度較快或步伐速度較慢兩種工作狀態(tài)下，而且可以使整體腳板的前端的最大變形也有所不同，進而實現(xiàn)了連續(xù)柔性的調(diào)整。4、本發(fā)明由于將壓塊設(shè)置呈一圓形，因此壓塊在移動的過程中連續(xù)運動，可以更好地實現(xiàn)模擬人體正常走路的狀態(tài)；同時本發(fā)明的驅(qū)動機構(gòu)可以采用各種方式，安裝和使用非常有效方便。5、本發(fā)明的趾關(guān)節(jié)由于設(shè)置在整體腳板上，且具有獨立的動力源和驅(qū)動機構(gòu)，因此本發(fā)明的趾關(guān)節(jié)可以作為一個整體組件在整體腳板上安裝或者更換。本發(fā)明具有運動連貫性好、可以為使用者的小腿運動提供連續(xù)柔性動力的優(yōu)點，能夠廣泛適合于各種不同程度的截肢患者使用。



圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是一種整體腳板的結(jié)構(gòu)示意3是另一種整體腳板的結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明在一種工作狀態(tài)下的示意5是本發(fā)明整體腳板內(nèi)部鋪層結(jié)構(gòu)示意6是本發(fā)明在另一種工作狀態(tài)下的示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖I所示，本發(fā)明包括一整體腳板I、一趾關(guān)節(jié)2和一小腿假肢3。如圖2所示，本發(fā)明的整體腳板I包括一呈傾斜設(shè)置的上腳板11，在上腳板11下方設(shè)置一腳跟彈片12，腳跟彈片12的前部固定連接在上腳板11底面的中部，腳跟彈片12的后部與上腳板11之間留有彈性活動空間。如圖3所示，上述整體腳板I還可以僅設(shè)置一腳板13，腳板13的中部具有較高的弓起。如圖4所示，本發(fā)明的趾關(guān)節(jié)2包括一通過支架安裝在整體腳板I上的電機21，電機21通過一聯(lián)軸器連接一絲杠22，絲杠22通過螺紋連接一絲杠螺母23，絲杠螺母23的外圈固定連接一滑塊24，滑塊24固定連接或鉸接一連桿25，連桿25的另一端鉸接一壓塊26，壓塊26放置在整體腳板I的前端頂面。上述壓塊26的形狀可以是圓柱形、圓盤形和球形等形狀，壓塊26的中心與連桿25轉(zhuǎn)動連接，壓塊26還可以根據(jù)受力要求進行其它連續(xù)變化形狀的等同設(shè)計。本發(fā)明的小腿假肢3可以采用現(xiàn)有技術(shù)中各種結(jié)構(gòu)和材料的小腿假肢，其可以通過一支座31與整體腳板I固定連接或鉸接，其也可以通過其它結(jié)構(gòu)和連接方式實現(xiàn)與整體腳板I的固定連接或鉸接。上述實施例中，本發(fā)明的整體腳板I中腳板13或上腳板11和腳跟彈片均可以采用碳纖維板制作而成，如圖5所示，制作整體腳板I的碳纖維板可以采用已有技術(shù)的碳纖維布經(jīng)鋪層設(shè)計而成，但是本發(fā)明整體腳板I的碳纖維板要求各相鄰的碳纖維布層中的碳纖維要呈交錯的角度鋪設(shè)，即鋪層角各不相同，比如第一層的鋪層角α=68°，第二層的鋪層角β=24°，第三層的鋪層角Υ=168°。這樣使得假肢腳板上的各處都能在不同的方向上進行一定的彎曲，實現(xiàn)本發(fā)明假肢腳板的變?nèi)嵝怨δ?。上述實施例中，在整體腳板I的下表面設(shè)置有耐磨層，耐磨層可以采用聚氨酯，通過粘貼或噴涂的方式連接在腳板13的下表面(如圖3所示)，或者連接在上腳板11的前部底面和腳跟彈片12底面(如圖2所示)。上述實施例中，可以在整體腳板I和趾關(guān)節(jié)2的外部設(shè)置一與人腳形狀相應(yīng)的 腳套4 (如圖I所示)，腳套4可以采用聚氨酯材料制作而成，其具有耐腐蝕、耐磨損以及電絕緣等性能。上述各實施例中，電機21通過絲杠22、絲杠螺母23和滑塊24組成的電機驅(qū)動機構(gòu)，是為了推動連桿25前后移動。該驅(qū)動機構(gòu)也可以是由電機21帶動的一傘齒輪(圖中未示出)，傘齒輪嚙合另一傘齒輪，該另一傘齒輪的輸出端同軸連接一齒輪，該齒輪與一連接滑塊24的齒條嚙合，滑塊24連接連桿25，進而推動連桿25前后移動。如果電機21的輸出軸與連桿24運動方向垂直地安裝在整體腳板I上，則本發(fā)明的驅(qū)動機構(gòu)還可以是連接在電機21輸出端的一齒輪(圖中未示出)，該齒輪與一連接滑塊24的齒條嚙合，滑塊24連接連桿25，進而推動連桿25前后移動。本發(fā)明工作時包括兩種工作狀態(tài)，如圖4所示，當使用者步行速度較慢時，趾關(guān)節(jié)2工作在a極限狀態(tài)，此時本發(fā)明的整體腳板I的柔性比較大，圖中的虛線是整體腳板I的前端在a狀態(tài)時的最大變形。如圖6所示，當使用者步行速度較快時，趾關(guān)節(jié)2中的電機21通過聯(lián)軸器帶動驅(qū)動機構(gòu)的滑塊24向前移動，滑塊24通過連桿25推動壓塊26向前轉(zhuǎn)動，使得趾關(guān)節(jié)2從極限狀態(tài)a轉(zhuǎn)變?yōu)闃O限狀態(tài)b ;此時，整體腳板I的柔性比工作在極限狀態(tài)a時小，且整體腳板I的前端的最大變形也降低(如圖中的虛線所示)。也即本發(fā)明的趾關(guān)節(jié)2與整體腳板I的接觸點是連續(xù)變化的，從而使得整體腳板I的前端的最大變形也隨著壓塊26的位置而不同；因此，本發(fā)明不僅實現(xiàn)了為使用者的小腿提供連續(xù)柔性的動力，而且可以適應(yīng)不同人群趾關(guān)節(jié)仿生運動的需求。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于它包括一整體腳板、一趾關(guān)節(jié)和一小腿假肢；所述趾關(guān)節(jié)包括一通過支架安裝在所述整體腳板上的電機，所述電機通過一驅(qū)動機構(gòu)連接一連桿，所述 連桿的另一端轉(zhuǎn)動連接一壓塊，所述壓塊放置在所述整體腳板的前端頂面，所述小腿假肢固定連接或鉸接在所述整體腳板的后部頂面。
2.如權(quán)利要求I所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述整體腳板和趾關(guān)節(jié)的外部設(shè)置有一與人腳形狀相應(yīng)的腳套。
3.如權(quán)利要求I所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述驅(qū)動機構(gòu)包括一連接所述電機的絲杠，所述絲杠通過螺紋連接一絲杠螺母，所述絲杠螺母的外圈固定連接一滑塊，所述滑塊固定連接或鉸接所述連桿。
4.如權(quán)利要求2所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述驅(qū)動機構(gòu)包括一連接所述電機的絲杠，所述絲杠通過螺紋連接一絲杠螺母，所述絲杠螺母的外圈固定連接一滑塊，所述滑塊固定連接或鉸接所述連桿。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述壓塊的形狀為圓柱形、圓盤形和球形中的一種，壓塊的中心與所述連桿轉(zhuǎn)動連接。
6.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述整體腳板包括一呈傾斜設(shè)置的上腳板，所述上腳板下方設(shè)置一腳跟彈片，所述腳跟彈片的前部固定連接在所述上腳板底面的中部，所述腳跟彈片的后部與所述上腳板之間留有彈性活動空間。
7.如權(quán)利要求5所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述整體腳板包括一呈傾斜設(shè)置的上腳板，所述上腳板下方設(shè)置一腳跟彈片，所述腳跟彈片的前部固定連接在所述上腳板底面的中部，所述腳跟彈片的后部與所述上腳板之間留有彈性活動空間。
8.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述整體腳板包括一腳板，所述腳板的中部具有一弓起。
9.如權(quán)利要求5所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述整體腳板包括一腳板，所述腳板的中部具有一弓起。
10.如權(quán)利要求I 9任一項所述的一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于所述小腿假肢通過一支座固定連接或鉸接在所述整體腳板的后部頂面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有連續(xù)柔性趾關(guān)節(jié)的動力膝下假肢，其特征在于它包括一整體腳板、一趾關(guān)節(jié)和一小腿假肢；所述趾關(guān)節(jié)包括一通過支架安裝在所述整體腳板上的電機，所述電機通過一驅(qū)動機構(gòu)連接一連桿，所述連桿的另一端轉(zhuǎn)動連接一壓塊，所述壓塊放置在所述整體腳板的前端頂面，所述小腿假肢固定連接或鉸接在所述整體腳板的后部頂面。本發(fā)明具有運動連貫性好、可獨立安裝或更換、可以為使用者的小腿運動提供連續(xù)柔性動力的優(yōu)點，本發(fā)明可以廣泛適合于各種不同程度的截肢患者使用。
文檔編號A61F2/70GK102885663SQ20121041039
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者張立群, 趙文雅, 黃勇, 王啟寧 申請人:北京工道風行智能技術(shù)有限公司