CN204971715U - 一种人工膝关节仿生机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种人工膝关节仿生机构，包括股骨杆件、股骨元器件、半月板和胫骨杆件，所述股骨杆件安装在股骨元器件顶端，股骨元器件套装在股骨元器件外壳中，股骨元器件下端安装有半月板，复位弹簧安装在股骨元器件和半月板之间，所述半月板安装在橡胶垫圈A上，所述橡胶垫圈A固定在胫骨杆件顶部平台的上表面，橡胶垫圈B固定在所述胫骨杆件顶部平台的下表面，减震弹簧套接在所述橡胶垫圈B和胫骨杆件中部平台之间。本人工膝关节仿生机构结构简单，能够同时实现人体膝关节关于旋转、屈伸及滚动、滑动的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种人工膝关节仿生机构。
背景技术
膝关节是人体最大而且结构最复杂的滑膜关节，由于膝关节既要承重又要具有较大自由度，因此损伤的机会也较多，膝关节具有复杂的运动方式，大体分为六种，其中三种是旋转:内、外旋，屈曲-伸直和内、外翻；三种是移位：前后移位，内、外侧移位和纵向分离和挤压。六种运动方式是相互联系的，胫股关节在屈曲或伸直动作的同时还发生内旋或外旋，股骨相对胫骨同时发生前后移位和内外侧移位，纵向分离和挤压则与人体自身运动过程中站立相和摆动相的分配直接相关。日常生活中膝关节屈伸范围为0～117°，内旋和外旋范围是4～5°，行走时屈伸幅度0～70°，下楼屈伸幅度为0～90°，上楼时0～83°，坐时为0～93°。膝关节从伸直位到屈曲20°的运动方式为滚动，从屈曲20°到完全屈曲则主要是滑动并伴有少量滚动。
1951年国外设计了第一代铰链型人工膝关节，经过改良关节屈伸运动达到110°，做单轴运动，假体材料是丙烯酸酯。到20世纪60年代开始使用骨水泥固定的完全限制型膝关节，材料也由原来的不锈钢发展到钴基合金。到20世纪70年代，半限制型人工膝关节开始应用。该类关节在保持原有限制型稳定性的基础上，使人工膝关节有了更大的活动范围。金属/超高分子量聚乙烯关节组合从此得到了进一步发展，并发展为，“槽内滚动”式设计。人工膝关节假体后来又增加髌骨假体置换和不保留后交叉韧带，其中全髁型假体应用最为广泛。
目前市面上的人工膝关节产品都只能实现人体膝关节的部分功能，还未有相关产品能够完美的完全实现人体膝关节全部的内旋外旋、屈伸、滚动和滑动功能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种人工膝关节仿生机构，本仿生机构能够同时实现人体膝关节关于旋转、屈伸及滚动、滑动的功能。
为实现上述方案，本实用新型提供了一种人工膝关节仿生机构，包括股骨杆件、股骨元器件、半月板和胫骨杆件，所述股骨杆件安装在股骨元器件顶端，股骨元器件套装在股骨元器件外壳中，股骨元器件下端安装有半月板，复位弹簧安装在股骨元器件和半月板之间，所述半月板安装在橡胶垫圈A上，所述橡胶垫圈A固定在胫骨杆件顶部平台的上表面，橡胶垫圈B固定在所述胫骨杆件顶部平台的下表面，减震弹簧套接在所述橡胶垫圈B和胫骨杆件中部平台之间。
在上述技术方案中，所述股骨元器件包括股骨连接杆、半月外壳、活动球、活动滑轨和活动凹槽，所述股骨连接杆位于股骨元器件的顶端，股骨杆件通过所述股骨连接杆顶部的凹槽与股骨元器件连接，所述股骨连接杆底端与半月外壳连接，所述半月外壳套接在活动球外表面，所述活动球垂直方向绕外表面中心处开有活动凹槽，所述活动凹槽的左侧和右侧分别安装有活动滑轨；所述股骨元器件为本仿生机构的核心部件，股骨元器件设计成球形，可以满足股骨元器件在半月板上做内旋外旋、滚动和滑动运动，活动球上设计的活动滑轨更有利于股骨元器件在半月板上做屈伸运动，设计活动凹槽是为了对接复位弹簧。
在上述技术方案中，所述半月板上表面的中心处开有横向的复位凹槽，复位弹簧安装在所述复位凹槽中；所述半月板上表面开有纵向的滑轨凹槽，所述滑轨凹槽与活动滑轨相匹配，当本仿生机构进行屈伸运动时，安装在股骨元器件中的活动滑轨刚好可以在与之匹配的滑轨凹槽滑动，可以减少屈伸运动时产生的摩擦力，使得屈伸运动更加自然。
在上述技术方案中，所述股骨元器件外壳上端为一侧开口的管状体，中端为一侧开口的空心球状体，下端为一侧开口的管状体；所述股骨元器件外壳的设计可以限制股骨元器件旋转、滚动、滑动的范围，其一侧开口的设计是为了限定股骨元器件做屈伸运动时的活动轨迹。
在上述技术方案中，所述股骨元器件外壳包裹的元部件包括股骨元器件、复位弹簧、半月板、橡胶垫圈A、橡胶垫圈B和胫骨杆件顶部平台；所述股骨元器件外壳为上述元部件提供了固定的安装位置，使得上述部件连接更加紧密。
在上述技术方案中，所述复位弹簧在本仿生机构未遭受外力时，处于伸展状态，将活动滑轨从滑轨凹槽中顶出，以减少股骨元器件做旋转动作时的阻力。
在上述技术方案中，所述减震弹簧套接在所述橡胶垫圈B和胫骨杆件中部平台之间，当本仿生机构遭受较大外力冲击时，减震弹簧可以有效减缓冲击，减少外力对本机构的破坏。
本实用新型相较于现有技术的有益效果在于：提供了一种结构简单的人工膝关节仿生机构，能够同时实现人体膝关节关于旋转、屈伸及滚动、滑动的功能。
附图说明
图1是本实用新型的立体部件图。
图2是本实用新型的立体结构连接示意图。
图3是本实用新型的立体结构示意图。
图4是本实用新型中股骨元器件的立体示意图。
图5是本实用新型中半月板的立体示意图。
图中：1-股骨杆件，2-股骨元器件外壳，3-股骨元器件，4-复位弹簧，5-半月板，6-橡胶垫圈A，7-橡胶垫圈B，8-减震弹簧，9-胫骨杆件，31-股骨连接杆，32-半月外壳，33-活动球，34-活动滑轨，35-活动凹槽，51-滑轨凹槽，52-复位凹槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。
实施例：一种人工膝关节仿生机构。
参照图1至图3所示，一种人工膝关节仿生机构，包括股骨杆件1、股骨元器件3、半月板5和胫骨杆件9，其特征在于：所述股骨杆件1安装在股骨元器件3顶端，所述股骨元器件3套装在股骨元器件外壳2中，股骨元器件3下端安装有半月板5，复位弹簧4安装在股骨元器件3和半月板5之间，所述半月板5安装在橡胶垫圈A6上，所述橡胶垫圈A6固定在胫骨杆件9顶部平台的上表面，橡胶垫圈B7固定在所述胫骨杆件9顶部平台的下表面，减震弹簧8套接在所述橡胶垫圈B7和胫骨杆件9中部平台之间。
参照图4所示，所述股骨元器件3包括股骨连接杆31、半月外壳32、活动球33、活动滑轨34和活动凹槽35，所述股骨连接杆31位于股骨元器件3的顶端，股骨杆件1通过所述股骨连接杆31顶部的凹槽与股骨元器件3连接，所述股骨连接杆31底端与半月外壳32连接，所述半月外壳32套接在活动球33外表面，所述活动球33垂直方向绕外表面中心处开有活动凹槽35，所述活动凹槽35的左侧和右侧分别安装有活动滑轨34；所述股骨元器件3为本仿生机构的核心部件，股骨元器件3设计成球形，可以满足股骨元器件3在半月板上做内旋、外旋、滚动和滑动运动，活动球33上设计的活动滑轨34更有利于股骨元器件3在半月板5上做屈伸运动，设计活动凹槽35是为了对接复位弹簧4。
参照图5所示，所述半月板5上表面的中心处开有横向的复位凹槽52，复位弹簧4安装在所述复位凹槽52中；所述半月板5上表面开有纵向的滑轨凹槽51，所述滑轨凹槽51与活动滑轨34相匹配，当本仿生机构进行屈伸运动时，安装在股骨元器件3中的活动滑轨34刚好可以在与之匹配的滑轨凹槽51中滑动，可以减少屈伸运动时产生的摩擦力，使得屈伸运动更加自然。
参照图3所示，所述股骨元器件外壳2上端为一侧开口的管状体，中端为一侧开口的空心球状体，下端为一侧开口的管状体；所述股骨元器件外壳2的设计可以限制股骨元器件3旋转、滚动、滑动的范围，其一侧开口的设计是为了限定股骨元器件2做屈伸运动时的活动轨迹。
参照图3所示，所述股骨元器件外壳2包裹的元部件包括股骨元器件3、复位弹簧4、半月板5、橡胶垫圈A6、橡胶垫圈B7和胫骨杆件9顶部平台；所述股骨元器件外壳2为上述元部件提供了固定的安装位置，使得上述部件连接更加紧密。
参照图3所示，所述复位弹簧4在本仿生机构未遭受外力时，处于伸展状态，将活动滑轨34从滑轨凹槽51中顶出，以减少股骨元器件3做旋转动作时的阻力，当本仿生机构遭受外力，复位弹簧4收缩，可以减缓外力对活动滑轨34的冲击，延长活动滑轨34的使用寿命。
参照图3所示，所述减震弹簧8套接在所述橡胶垫圈B7和胫骨杆件9中部平台之间，当本仿生机构遭受较大外力冲击时，减震弹簧8可以有效减缓冲击，减少外力对本机构的破坏。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.人工膝关节仿生机构，包括股骨杆件（1）、股骨元器件（3）、半月板（5）和胫骨杆件（9），其特征在于：所述股骨杆件（1）安装在股骨元器件（3）顶端，所述股骨元器件（3）套装在股骨元器件外壳（2）中，股骨元器件（3）下端安装有半月板（5），复位弹簧（4）安装在股骨元器件（3）和半月板（5）之间，所述半月板（5）安装在橡胶垫圈A（6）上，所述橡胶垫圈A（6）固定在胫骨杆件（9）顶部平台的上表面，橡胶垫圈B（7）固定在所述胫骨杆件（9）顶部平台的下表面，减震弹簧（8）套接在所述橡胶垫圈B（7）和胫骨杆件（9）中部平台之间。
2.如权利要求1所述的人工膝关节仿生机构，其特征在于：所述股骨元器件（3）包括股骨连接杆（31）、半月外壳（32）、活动球（33）、活动滑轨（34）和活动凹槽（35），所述股骨连接杆（31）位于股骨元器件（3）的顶端，股骨杆件（1）通过所述股骨连接杆（31）顶部的凹槽与股骨元器件（3）连接，所述股骨连接杆（31）底端与半月外壳（32）连接，所述半月外壳（32）套接在活动球（33）外表面，所述活动球（33）垂直方向绕外表面中心处开有活动凹槽（35），所述活动凹槽（35）的左侧和右侧分别安装有活动滑轨（34）。
3.如权利要求1所述的人工膝关节仿生机构，其特征在于：所述半月板（5）上表面的中心处开有横向的复位凹槽（52），复位弹簧（4）安装在所述复位凹槽（52）中；所述半月板（5）上表面开有纵向的滑轨凹槽（51），所述滑轨凹槽（51）与活动滑轨（34）相匹配。
4.如权利要求1所述的人工膝关节仿生机构，其特征在于：所述股骨元器件外壳（2）上端为一侧开口的管状体，中端为一侧开口的空心球状体，下端为一侧开口的管状体。
5.如权利要求1所述的人工膝关节仿生机构，其特征在于：所述股骨元器件外壳（2）包裹的元部件包括股骨元器件（3）、复位弹簧（4）、半月板（5）、橡胶垫圈A（6）、橡胶垫圈B（7）和胫骨杆件（9）顶部平台。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106003137A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-10-12 | 浙江大学 | 一种二自由度限位外骨骼踝关节及其应用 |
| CN109199646A (zh) * | 2017-07-03 | 2019-01-15 | 天津富华医疗科技有限公司 | 人工膝关节上的可调弹簧组件 |
| CN109199647A (zh) * | 2017-07-03 | 2019-01-15 | 天津富华医疗科技有限公司 | 半髁式人工膝关节 |
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2015
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| CN106003137B (zh) * | 2016-04-22 | 2018-05-22 | 浙江大学 | 一种二自由度限位外骨骼踝关节及其应用 |
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