CN106667629A - 仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔 - Google Patents

仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，由内向外依次设置柔性吸盘、过渡层、硬质腔体，过渡层从内侧到外侧设有若干孔结构，硬质腔体上设有多个镂空结构。柔性吸盘呈散点式分布可稳定吸附于肢体上；柔性吸盘内侧表面布设密排的六棱柱凸起，两两六棱柱凸起之间设置沟槽，提高柔性吸盘的吸附稳定性；过渡层采用柔软适中的材料制作而成，从内侧到外侧布设有若干连通的孔结构，与柔性吸盘的连接面分布有透气孔；硬质腔体根据生物力学特性设计有镂空结构，不仅可减轻重量，且实现了整个接受腔的开放结构。本发明吸附牢固稳定，舒适性与透气性佳，适应性良好，总体重量轻，制作工艺简单，有利于残障者的长期使用。

Description

仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔
技术领域
本发明涉及一种仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，属于医疗康复设备技术领域。
背景技术
根据最新数据显示，我国有残疾人8502万人，其中，肢体残疾2472万人，占残疾人总数约30％。另外，随着老龄化社会的进一步加剧及现代交通事故的频繁发生，肢体残疾，肢体截肢的患者越来越多。
假肢作为一种功能替代性辅具，可以尽可能的补偿和替代残障者的部分肢体功能，而接受腔作为其中最为关键的零部件，直接影响着假肢的穿戴舒适性及使用效果。目前，传统的接受腔主要通过两种方式固定于肢体残端，第一种是通过加大接受腔内壁与肢体残端的压力、摩擦力来固定，进而防止脱落、松动等，如专利CN 102670336 A公开了一种夹板式大腿及上臂假肢接受腔框，通过夹板之间设置箍块来提高接受腔与肢体的摩擦力，从而实现接受腔的固定；专利CN 105796216 A利用防脱落控制装置检测假肢接受腔体与残肢之间的相对状态以及采集假肢接受腔体与残肢之间的压力值，当相对状态为滑动时对充气气囊进行充气以增加假肢接受腔体与残肢之间的压力，当压力值超过安全压力阈值时停止对充气气囊充气。第二种是通负压和抽真空的方式来固定和防脱落。尽管以上两种方法可以提供相对稳定的使用效果，但由于长期的摩擦力、剪切力作用及密闭空间导致的高温、不透气等因素，肢体残端很容易肿胀、充血、甚至出现湿疹、慢性溃疡以及水泡等现象，尽管专利CN 103054663 A利用佩戴者行走时自身重力与假肢接受腔内部产生的压力变化带动气囊完成气体的压缩和膨胀，利用蒸发制冷的原理，将接受腔内的热量排放到接受腔外，但其整体依然处于密闭空间中，透气性较差，而且加工复杂，整体稳定性不是很强，无法应对复杂情况。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，接受腔通过若干柔性吸盘吸附于肢体上，且过渡层与硬质腔体上设有若干孔，固定牢靠，稳定性强，具有极佳的透气性和适应性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，包括接受腔从内到外依次设置的若干柔性吸盘、过渡层、硬质腔体，
过渡层从内侧到外侧设有若干孔结构，
硬质腔体上设有多个镂空结构。
进一步的，
所述柔性吸盘呈碗状，其碗开口端朝向接受腔内部而可吸附于肢体上，其碗底端与所述过渡层连接。
所述柔性吸盘的内侧表面布设有密排的六棱柱凸起，两两六棱柱凸起之间设有微型沟槽。
所述过渡层设有前-后、上-下、左-右相互连通的孔隙，所述过渡层的内侧面、对应所述柔性吸盘的非附着面区域布设有多个透气孔。
所述柔性吸盘、过渡层及硬质腔体均一体成型。
所述柔性吸盘由第一硬度的材料制成，所述过渡层由第二硬度的材料制成，所述硬质腔体由第三硬度的材料制成，第一硬度小于第二硬度，第二硬度小于第三硬度。
所述若干柔性吸盘与肢体形成多点接触。
所述若干柔性吸盘呈散点式吸附于肢体上。
所述柔性吸盘的结构因人而异的设计成与之适配的形态。
本发明的优点是：
1、本发明的假肢接受腔，接受腔通过若干仿生的柔性吸盘吸附于肢体上，减小了接受腔内壁与肢体残端的摩擦力与剪切力，可以瞬间或长期提供稳定的吸附力，固定牢靠，防止接受腔与肢体残端脱落；
2、本发明的假肢接受腔，从接受腔内壁到外侧(过渡层到硬质腔体)布设若干连通的孔结构，使得接受腔整体具有开放式的非密闭结构，空气可以自由流通，易于汗液、热量的挥发，有利于残障者长期佩戴使用；
3、本发明的假肢接受腔，若干柔性吸盘采用柔性材料制作，在局部压力的作用下，具有缓冲、减震等功能；
4、本发明的假肢接受腔，若干柔性吸盘呈散点式排布于过渡层内侧面，可以适应肢体的不规则形态，具有极强的适应性；
5、本发明的假肢接受腔，若干柔性吸盘以多点接触的形式替代了原有接受腔的面接触，即使个别柔性吸盘松动、漏气，也不影响整体接受腔的吸附与固定功能；
6、本发明的假肢接受腔，受启发于自然界中的树蛙、壁虎、章鱼等生物，柔性吸盘内部设有密排的仿生六棱柱凸起，具有良好的亲水性和吸附性；
7、本发明的假肢接受腔，采用一体成型，调节不同材料的混合配比，实现接受腔的柔性吸盘、过渡层及硬质腔体的不同软硬程度的制作，具有效率高，跟随性好，无需装配等特点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的柔性吸盘与过渡层的局部放大示意图。
图3是本发明的柔性吸盘吸附于肢体残端的局部放大示意图。
图4是本发明的柔性吸盘的内侧表面的局部放大示意图。
图5是本发明的硬质腔体的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，本发明公开的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，包括接受腔从内到外依次设置的柔性吸盘1、过渡层2、硬质腔体3，若干柔性吸盘1依次排列布设于过渡层2的内侧面，过渡层2的外侧面与硬质腔体3贴合连接；接受腔通过若干柔性吸盘1吸附于肢体残端4上，硬质腔体3底端通过连接件(如螺栓)与假肢其他零部件5(如下肢假肢腿管、上肢假肢手头等)相连接。
如图2、3所示，柔性吸盘1呈碗状，其碗开口端朝向接受腔内部，其碗底端与过渡层连接。肢体残端4伸入接受腔后，肢体残端4挤压沿接受腔内壁排列的若干柔性吸盘1，迫使柔性吸盘1改变形状而贴附于肢体残端4上，柔性吸盘内部的空气被挤压排掉后，在负压作用下，柔性吸盘1吸附固定于肢体残端4上，不易脱落。
若干柔性吸盘1与肢体残端4之间的连接部位形成若干受力点，吸附力牢靠，由于若干柔性吸盘1之间相互独立，互不影响，因此，即使个别柔性吸盘漏气而松动也不会影响大部分柔性吸盘吸附于肢体的功能，而且，松动的个别柔性吸盘在后续的运动和力作用下，可以多次尝试进行自动吸附，使得接受腔具有良好的自适应性。
如图4所示，柔性吸盘1的内侧表面布设有密排的六棱柱凸起1-1(类似于树蛙脚掌)，当柔性吸盘1吸附于肢体残端4时，可提供强于平整表面几十倍的摩擦力，提高吸附牢固性。同时，在两两六棱柱凸起1-1之间，设有微型沟槽1-2，在局部汗液的作用下，基于亲水吸附原理，微型沟槽1-2与密排的六棱柱凸起1-1能够在湿滑有汗液的环境下提供可靠稳定的摩擦力，进一步提高柔性吸盘的吸附稳定性。同时，柔性吸盘1的结构可以根据不同的需求进行优化，且其表面的凸起1-1、微型沟槽1-2可以设计成不同的形态和排布方式，以提供不同的吸附力，具有较强的适应性。
如图2、5所示，本发明的假肢接受腔具有开放式结构，具体的说，过渡层2设有前-后、上-下、左-右相互连通的孔隙2-2、2-3、2-1，既可减轻重量，又利于空气、热量等的流通，过渡层2由硅胶和橡胶制成，具有柔性缓冲和储能功能。若干柔性吸盘1排列附着于过渡层2的内侧面，于非附着面区域布设有多个透气孔2-4，能够连通接受腔内部与过渡层2上的若干孔隙。
硬质腔体3上设有多个镂空结构3-1，设计方法为：根据肢体的生物力学特性，在已有封闭硬质腔体的基础上，利用三维逆向及CT、MRI等医学影像手段获取肢体残端的数据信息，基于生物力学的原理，优化设计出多个镂空结构3-1，具有镂空结构的硬质腔体3，不仅减轻了接受腔的总体重量，减小了应力集中，又可使过渡层2局部处于开放状态，即，通过过渡层2内侧面设置的透气孔2-4、过渡层2上设置的孔隙2-1、2-2、2-3以及硬质腔体3上局部设置的镂空结构3-1，使得接受腔由内到外连通，便于空气的流通及热量的散失，具有极佳的透气性。
柔性吸盘、过渡层及硬质腔体均采用一体成型，通过控制不同材料的混合比，一次性制作出整体接受腔，无需装配，整个接受腔从内到外划分为软质的柔性吸盘、中等硬度的过渡层、硬质外壳三个层次。
本发明受启发于自然界中的树蛙、章鱼、壁虎等生物特性，尤其是树蛙脚掌在湿滑环境中的摩擦特性，通过仿生物吸盘的原理，提供一种仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔。该接受腔由内向外依次设置柔性吸盘、过渡层、硬质腔体三部分，柔性吸盘采用柔性材料打印而成，在力的作用下产生变形，其内部空气排空后可稳定的吸附于肢体上；柔性吸盘内部表面布设密排的六棱柱凸起，两两六棱柱凸起之间设置沟槽，能够提供较大的摩擦力，提高柔性吸盘的吸附稳定性；过渡层采用柔软适中的材料制作而成，从内侧到外侧布设有若干连通的孔结构，与柔性吸盘的连接面分布有透气孔，具有极佳的透气性和舒适性；硬质腔体根据生物力学特性设计有镂空结构，不仅可减轻重量，且实现了整个接受腔的开发结构。综上，本发明具有吸附固定稳定，舒适性与透气性佳，良好的适应性，总体重量轻，制作工艺简单等优点，有利于残障者的长期使用。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，包括接受腔从内到外依次设置的若干柔性吸盘、过渡层、硬质腔体，
过渡层从内侧到外侧设有若干孔结构，
硬质腔体上设有多个镂空结构。
2.根据权利要求1所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述柔性吸盘呈碗状，其碗开口端朝向接受腔内部而可吸附于肢体上，其碗底端与所述过渡层连接。
3.根据权利要求1所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述柔性吸盘的内侧表面布设有密排的六棱柱凸起，两两六棱柱凸起之间设有微型沟槽。
4.根据权利要求1所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述过渡层设有前-后、上-下、左-右相互连通的孔隙，所述过渡层的内侧面、对应所述柔性吸盘的非附着面区域布设有多个透气孔。
5.根据权利要求1所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述柔性吸盘、过渡层及硬质腔体均一体成型。
6.根据权利要求5所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述柔性吸盘由第一硬度的材料制成，所述过渡层由第二硬度的材料制成，所述硬质腔体由第三硬度的材料制成，第一硬度小于第二硬度，第二硬度小于第三硬度。
7.根据权利要求1所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述若干柔性吸盘与肢体形成多点接触。
8.根据权利要求2所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述若干柔性吸盘呈散点式吸附于肢体上。
9.根据权利要求1所述的仿生物吸盘、开放结构的假肢接受腔，其特征在于，所述柔性吸盘的结构因人而异的设计成与之适配的形态。
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