CN112353533A - 一种3d打印义肢 - Google Patents
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Abstract
该发明涉及假肢技术领域，尤其涉及一种3D打印义肢，所述接受腔为双层结构，所述双层结构包括内层和残肢接触的接触层和与连接件固定连接的支撑层，所述接触层和支撑层之间设有安装间隙，所述接触层上均匀开设有环形的进气孔，所述假肢脚掌的底面上设有与之固定连接的弹性气囊，所述弹性气囊与假肢脚掌接触面上设有排气口，所述排气口上设有进气管，所述进气管的一端与排气口固定连接，所述进气管的另一端穿过假肢脚掌与连接件的内部与安装间隙之间连通，用以解决现有技术中接受腔和残肢之间的透气性能不佳，容易使残肢受到损伤的问题，以及在接受腔内开设透气孔容易在成运动过程中残肢和接受腔之间脱离的问题。
Description
技术领域
该发明涉及假肢技术领域，尤其涉及一种3D打印义肢。
背景技术
由于疾病、自然灾害、交通事故等造成的各种各样的伤害已经给社会带来了成百上千万截肢者，尤其是最近几十年来，随着工业、交通事故以及自然灾害的频繁发生，截肢者数量越来越庞大。根据中国残联2012年公布的最新统计报告显示我国各类残疾人总数达到8500万人，其中下肢的残疾人占71%。而这些患者重新站起来只能安装假肢或者借助于其他器具，而目前的假肢装置都是利用负压联结残肢达到支撑行走的目的，即残肢包容在假肢接受腔内，残肢与接受腔腔口全接触，密闭，利用接受腔内的负压实现接受腔的自身悬吊。患者佩戴假肢进行站立、行走等基本活动时，人体重力经由假肢接受腔传递到地面，同时地面反作用力也由假肢、接受腔传递给残肢，达到残肢控制假肢的站立、行走的运动功能，并能帮助避免残肢与接受腔的滑动和倾斜。
在患者穿戴假肢的时候，残肢和假肢的接受腔之间透气性较差，长时间穿戴容易导致残肢皮肤在汗液的浸泡下造成损伤，在现有技术中，通过在接受腔内开设透气孔的方式，来对接受腔内进行透气和降温，但是这种方式破坏了残肢和接受腔内的吸附环境，使残肢和接受腔的侧壁之间的吸附压力降低，当假肢离开地面时，若患者假肢甩动弧度较大，假肢接受腔和残肢之间极易出现脱离的情况，严重影响到患者使用残肢的用户体验。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种3D打印义肢，用以解决现有技术中接受腔和残肢之间的透气性能不佳，容易使残肢受到损伤的问题，以及在接受腔内开设透气孔容易在成运动过程中残肢和接受腔之间脱离的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：包括接受腔、假肢脚掌和用以将二者连接的连接件，所述接受腔为双层结构，所述双层结构包括内层和残肢接触的接触层和与连接件固定连接的支撑层，所述接触层和支撑层之间设有安装间隙，所述接触层上均匀开设有环形的进气孔，所述假肢脚掌的底面上设有与之固定连接的弹性气囊，所述弹性气囊与假肢脚掌接触面上设有排气口，所述排气口上设有进气管，所述进气管的一端与排气口固定连接，所述进气管的另一端穿过假肢脚掌与连接件的内部与安装间隙之间连通，所述接受腔的接触层上设有均匀分布的贯通槽，所述贯通槽内设有与之匹配的防滑条，所述防滑条的宽度从后端至前端逐渐变小。本文中所述假肢即为义肢。
进一步限定，所述弹性气囊在常态下的形状与假肢脚掌的底面形状一致，且弹性气囊与地面的接触面与地面平行，其有益之处在于，保证气囊和底面接触时，假肢脚掌的稳定性。
进一步限定，所述弹性气囊上设有单向进气阀，所述进气管上设有单向排气阀，其有益之处在于，当假肢脱离地面时，气囊从外界进行吸气，避免接受腔内的空气被吸入至气囊内，造成接受腔内负压，使残肢受到损害，其次避免残肢内的热空气被吸入气囊内，在假肢脚掌与地面接触时再将热空气挤压至接受腔内，使接受腔内的降温效果变差。
进一步限定，所述进气管为弹性软管，以为假肢在行进的时候，会出现弯曲等形状变化，进气管选用弹性软管不会对假肢的形状变化产生干涉。
进一步限定，所述接受腔的接触层上设有沿着轴线均匀分布的贯通槽，所述贯通槽内设有与之固定连接的防滑条，所述防滑条的宽度从后端至前端逐渐变小，防滑条可以增大接受腔与残肢之间的摩擦力，使接受腔和残肢之间不易脱离，防滑条宽度从后端至前端逐渐变小的目的在于，防滑条的中后部和贯通槽紧密接触，能对贯通槽进行密封。
进一步限定，所述接触层的同一直径上均匀设有至少3个完全相同的贯通槽，且3个贯通槽之间不构成圆环，相邻贯通槽之间留有一部分接触层材质，使接触层的承载能力得以提高。
进一步限定，所述防滑条的材质为柔软的弹性材质，防滑条为弹性材质，可做伸缩运动，假肢脚掌离地需要增大摩擦力时向接触层内伸出，假肢脚掌与地面接触不需要增大摩擦力时回缩至安装间隙内，伸出和缩回运动还可以对残肢形成挤压和放松的按摩效果，促使残肢的血液循环，同时防滑条为弹性材质还可以对贯通槽进行一定的密封作用。
进一步限定，所述接触层和支撑层之间的安装间隙内设有安装套，所述安装套的材质为乳胶，所述防滑条与安装套之间固定连接，乳胶材质的安装套材质较软，可在外力的作用下执行膨胀和收缩的作用，膨胀收缩的同时可带动防滑条在接触层的贯通槽内进行伸缩运动。
进一步限定，所述支撑层和安装套之间设有海绵层，海绵层可对残肢起到缓冲和支撑的作用，同时海绵层具有一定的弹性，可帮助安装套膨胀之后的复位。
进一步限定，所述贯通槽的宽度沿着接触层的轴线方向从中间向两端逐渐减小，因为残肢的中部和假肢的接受腔接触更为紧密，两端的贯通槽宽度较小的目的是避免气囊产生的气体在两端泄压较快而不足以驱使安装套发生形变。
综上所述，本发明的工作原理如下，当假肢行走时，假肢脚掌与地面接触，使安装在假肢脚掌底面上的气囊被压缩，将气囊内的空气通过进气管输送至安装套和接触层之间，由于防滑条将贯通槽密封，所以一部分的气体通过进气孔进入接受腔的腔体内对假肢进行透气，另一部分气体使安装套和接触层之间的空间内的压力增大，增大的压力促使安装套膨胀挤压海绵层，膨胀的安装套与接触层之间的距离变远，同时带动防滑条的后端远离接触层，由于防滑条的前端宽度较小，此时防滑条和贯通槽之间存在间隙，气体通过间隙进入接受腔内进一步对残肢进行透气和降温，当安装套和接触层之间的气体压力减小时，海绵层和安装套在本身弹力的作用下逐渐复位，使防滑条伸入接受腔内和残肢接触使接触点增多的同时接触摩擦力增大，当假肢抬腿时，残肢和接受腔不易发生脱离，假肢脚掌离开地面时弹性气囊开始吸气复位。
在上述过程循环的过程中，假肢脚掌和地面接触，气囊被挤压，气体通过进气管进入接受腔内对残肢进行透气和散热，同时还使安装套和接触层之间的气压增大，使防滑条远离残肢，气体不断的进入接受腔内，使安装套和接触层之间的气压减小，在海绵层和安装套的弹性复位作用下，使防滑条复位和残肢接触，防止残肢与接受腔脱离的同时，防滑条还不断的对残肢进行挤压和放松的动作，还可促进残肢的血液循环。
附图说明
图1为本发明实施例的剖视图示意图。
图2为本发明实施例的土1中A出的局部示意图。
图3为本发明实施例贯通槽在接触层上的分布示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：连接件1、假肢脚掌2、弹性气囊3、进气管4、支撑层5、海绵层6、安装套7、进气孔8、防滑条9、贯通槽10、接触层11。
具体实施过程如下：
如图1到图3所示，一种3D打印义肢，主要包括假肢脚掌2、接受腔和连接件1，其中连接件1和假肢脚掌2均采用3D镂空一体打印成型，其形状数据通过扫描人体健全肢体并镜像后得到，采用SLS打印工艺对尼龙高分子材料粉末进行烧结成型，打印成型后的连接件1和假肢脚掌2的外表面涂覆强化层，所述强化层通过三次涂刷得到，分别为周向涂刷的环氧树脂胶、喷涂的碳纤维及轴向涂刷的环氧树脂胶，这三次的涂刷使得碳纤维和环氧树脂胶沿镂空体成长的方向排布，不仅镂空的空隙得以保留，而且大幅提升其抗弯折和拉伸的能力，强度大且质量轻，所述碳纤维长度不超过5mm。
为了实现对接受腔内的残肢进行换气，在假肢脚掌2的底部设有一个弹性气囊3，弹性气囊3的假肢脚掌2地面的形状一致，优选地在弹性气囊3内设有支撑弹簧，支撑弹簧固定穿过弹性气囊3固定在假肢脚掌2上，支撑弹簧使弹性气囊3和地面平行，有助于假肢脚掌2行走的稳定性，在气囊上开设有排气口，排气口的外侧设有进气管4，进气管4穿过连接件1，进入接受腔的内部，优选地，进气管4为弹性软管，因为假肢在行走的过程中会产生形状变换和弯曲，使用弹性软管能能很好的适应假肢的形态变化。
为了使进气管4内的气体进入到接受腔内的残肢处，将接受腔设计为双层的结构，包括与连接件1固定起支撑作用的支撑层5，位于支撑层5内部和残肢接触的接触层11，支撑和接触层11之间设有安装间隙，在接触层11上的圆周方向上均匀设有多个进气孔8，气囊排出的气体能通过进气孔8进入对残肢进行透气。优选地，在气囊上设有单向进气阀，在进气管上设有单向单向排气阀，单向排气阀只允许气囊的气体流经接受腔，这样的目的在于，当假肢脱离地面时，气囊从外界进行吸气，避免接受腔内的空气被吸入至气囊内，造成接受腔内负压，使残肢受到损害，其次避免残肢内的热空气被吸入气囊内，在假肢脚掌2与地面接触时再将热空气挤压至接受腔内，使接受腔内的降温效果变差。
为了实现残肢和接受腔的接触层11之间实现防脱离的功能，在接触层11上开设有贯通槽10，同一直径上开设有3个贯通槽10，贯通槽10均匀分布在接受腔的接触层11上，在贯通槽10的内部设有防滑条9，防滑条9的宽度从尾端向前端之间减小，防滑条9的中部能和贯通槽10紧密接触，且实现对贯通槽10的密封，与残肢接触的一端为防滑条9的前端，在安装间隙内设有安装套7，安装套7的材质为乳胶，因为乳胶材质较软，能实现膨胀和收缩的作用，膨胀收缩的同时可带动防滑条9在接触层11的贯通槽10内进行伸缩运动。此时，进气管4位于安装套7和接触层11之间。优选地，防滑条9为弹性材质，在气囊和安装套7的作用下可做伸缩运动，假肢脚掌2离地需要增大摩擦力时向接触层11内伸出，假肢脚掌2与地面接触不需要增大摩擦力时回缩至安装间隙内，伸出和缩回运动还可以对残肢形成挤压和放松的按摩效果，促使残肢的血液循环，同时防滑条9为弹性材质还可以对贯通槽10进行一定的密封作用。
优选地，为了使安装套7复位的效果更好，以及增强假肢的缓冲能力，在安装套7和支撑层5之间设有海绵层6。优选地，接受腔的接触层11上的贯通槽10的宽度从中间向两端逐渐减小，因为残肢的中部和假肢的接受腔接触更为紧密，两端的贯通槽10宽度较小的目的是避免气囊产生的气体在两端泄压较大而不足以驱使安装套7发生形变。
在本实施例中，接触层11的材质为硅胶或者凝胶，质地较软，对残肢起到支撑和悬吊的作用。
需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定” 等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种3D打印义肢，包括接受腔、假肢脚掌和用以将二者连接的连接件，其特征在于：所述假肢脚掌和连接件采用SLS打印工艺对尼龙高分子材料粉末烧结成型，连接件和假肢脚掌的外表面涂覆有强化层，所述强化层通过三次涂刷得到，分别为周向涂刷的环氧树脂胶、喷涂的碳纤维及轴向涂刷的环氧树脂胶，所述接受腔为双层结构，所述双层结构包括内层和残肢接触的接触层和与连接件固定连接的支撑层，所述接触层和支撑层之间设有安装间隙，所述接触层上均匀开设有环形的进气孔，所述假肢脚掌的底面上设有与之固定连接的弹性气囊，所述弹性气囊与假肢脚掌接触面上设有排气口，所述排气口上设有进气管，所述进气管的一端与排气口固定连接，所述进气管的另一端穿过假肢脚掌与连接件的内部与安装间隙连通，所述接受腔的接触层上设有均匀分布的贯通槽，所述贯通槽内设有与之匹配的防滑条，所述防滑条的宽度从后端至前端逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述弹性气囊在常态下的形状与假肢脚掌的底面形状一致，且弹性气囊与地面的接触面与地面平行。
3.根据权利要求1或2所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述弹性气囊上设有单向进气阀，所述进气管上设有单向排气阀。
4.根据权利要求3所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述进气管为弹性软管。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述接触层的同一直径上均匀设有至少3个完全相同的贯通槽。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述防滑条为柔软的弹性材质。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述接触层和支撑层之间的安装间隙内设有安装套，所述安装套的材质为乳胶，所述防滑条与安装套之间固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述支撑层和安装套之间设有海绵层。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述贯通槽的宽度沿着接触层的轴线方向从中间向两端逐渐减小。
10.根据权利要求1所述的一种3D打印义肢，其特征在于：所述贯通槽为条形槽或者是圆形槽。
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|---|---|---|---|---|
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2020
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| CN113171215A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-27 | 成都星沐翼科技有限公司 | 一种加强型残肢弹性保护硅胶套及其加工工艺 |
| CN113171215B (zh) * | 2021-03-30 | 2023-07-25 | 北京星辰之翼科技有限公司 | 一种加强型残肢弹性保护硅胶套及其加工工艺 |
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