CN208447861U - 用于假肢膝关节的阻尼结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于假肢膝关节的阻尼结构，设置于上关节组件，上关节组件包括上关节体，以及与上关节体通过铰接轴铰接的侧连杆组，上关节体于铰接轴处开设填充阻尼介质的阻尼介质腔，铰接轴位于阻尼介质腔内为拨料段，拨料段延伸至阻尼介质腔内侧壁。用于假肢膝关节的阻尼结构设置在连杆的铰接轴处，具有增大假肢膝关节阻尼的优点。

Description

用于假肢膝关节的阻尼结构

技术领域

本实用新型涉及假肢膝关节领域，特别涉及一种用于假肢膝关节的阻尼结构。

背景技术

常见的假肢膝关节包括液压膝关节、气压膝关节和连杆结构膝关节。如申请公布号为CN106691786A公开的一种基于连续可变串联柔性驱动的穿戴式动力膝关节所示，但是液压膝关节和气压膝关节的体积较大，在复杂多轴关节使用时，关节体积不得不做的比较大，对于体瘦、未成年人或者女性来说不太合适。

连杆结构膝关节包括单轴膝关节和多轴膝关节，单轴膝关节具有单个回转轴，摆动时灵活度较高，但是支撑不稳定。授权公告号为CN201806805U的中国专利公开了一种用于膝离断假肢的膝关节四杆机构，该机构包括上关节体和下关节体，以及分别与上关节体、下关节体铰接的前置杆和后连杆；上关节体、下关节体、前置杆和后连杆铰接形成四连杆结构。相对于单轴膝关节，其具有一定的支撑作用，但是各连杆之间仍然具有一定的灵活度，人体在走路或者长期站立时，若各连杆之间活动灵活度太大，需要人体调节自身肢体与假肢协调，或者需借助拐杖等外力扶持实现支撑，导致患者行走不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于假肢膝关节的阻尼结构，设置在连杆的铰接轴处，具有增大假肢膝关节阻尼的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于假肢膝关节的阻尼结构，设置于上关节组件，上关节组件包括上关节体，以及与上关节体通过铰接轴铰接的侧连杆组，上关节体于铰接轴处开设填充阻尼介质的阻尼介质腔，铰接轴位于阻尼介质腔内为拨料段，拨料段延伸至阻尼介质腔内侧壁。

采用以上技术方案，假肢膝关节通常由上关节组件和下关节组件铰接组成，上关节组件与下关节组件的铰接位置处为类似于人体膝关节的膝关节轴。为了使上关节组件能够与膝关节轴配合达到活动灵活的目的，上关节组件通常采用多连杆机构。多连杆机构中的多根连杆之间均采用轴连接，以降低连杆之间的摩擦阻力。而在实际使用过程中，连杆之间的摩擦阻力太小，人体会难以控制，因此在上关节体以及侧连杆组的铰接位置处设置阻尼结构。

假肢活动时，上关节体与侧连杆组发生相对转动，侧连杆组转动时带动拨料段在阻尼介质腔内转动，拨料段在转动时，来回拨动填充在阻尼介质腔中的阻尼介质，阻尼介质与阻尼介质腔的内侧壁摩擦，增大侧连杆组相对于上关节体的摩擦阻力，便于人体控制。

进一步地，上关节体上插接延伸至铰接轴的阻尼调节机构，阻尼调节机构与上关节体转动连接，阻尼调节机构与铰接轴之间留有间隙可调的过流间隙。

采用以上技术方案，不同年龄的患者，或者患者在进行不同的运动时，所需假肢的灵活度不同。拨料段在拨动阻尼介质时，阻尼介质穿过过流间隙。过流间隙最小时，整个阻尼结构的阻尼最大；过流间隙最大时，整个阻尼结构的阻尼最小。人体可依据自身情况转动阻尼调节机构，进而调整过流间隙的大小。

进一步地，阻尼调节机构包括相对于上关节体转动连接的阻尼阀，以及与阻尼阀配合、限制阻尼阀沿轴向移动的限位组件。

采用以上技术方案，为了方便人体操作，以免转动阻尼阀时，阻尼阀从上关节体脱出，在上关节体和阻尼阀之间设置限位组件。

进一步地，阻尼阀包括靠近铰接轴的调节部，以及与调节部一体成型的控制部，调节部靠近铰接轴的端部呈扁平状，并且与铰接轴平行。

采用以上技术方案，调节部与铰接轴平行时，阻尼介质穿过过流间隙的量最小，此时为阻尼最大的状态；调节部与铰接轴垂直时，阻尼介质穿过过流间隙的量最大，此时为阻尼最小的状态。转动控制部时，调节部相应在两个状态之间切换，人体可以依据实际需求进行转动切换。

进一步地，调节部与上关节体贴合的侧面套设密封圈。

采用以上技术方案，由于阻尼介质腔中充满阻尼介质，设置密封圈，可避免转动阻尼阀时，阻尼介质从阻尼阀与上关节体之间的间隙处流出。

进一步地，限位组件包括在控制部外周上开设的圆弧槽，穿过上关节体设置与圆弧槽配合的限位件。

优选地，调节部与铰接轴平行时，限位件与圆弧槽的一个端部抵接；调节部与铰接轴垂直时，限位件与圆弧槽的另一个端部抵接。

采用以上技术方案，限位组件采用圆弧槽和限位件的配合方式，并且在阻尼结构中阻尼最大和阻尼最小的状态下分别设置一个限位端。人体在转动阻尼阀调节时，可转动至两个极限位置处，感受阻尼结构的阻尼大小，再依据实际情况，缓慢转动阻尼阀进行调节。

进一步地，控制部远离调节部的端部开设嵌槽。

采用以上技术方案，为了方便转动阻尼阀，在控制部处设置嵌槽，转动阻尼阀时，可借助外部工具，插入到嵌槽内转动阻尼阀。

进一步地，上关节体自外侧向阻尼介质腔开设注液孔，注液孔上栓接密封栓。

采用以上技术方案，常用的阻尼介质为半流体状，阻尼阀安装好之后，再从注液孔处灌注阻尼介质，并使用密封栓密封注液孔，保持阻尼介质腔密闭。

进一步地，控制部的端部嵌设与上关节体内侧卡接的卡簧。

采用以上技术方案，转动阻尼阀时，若限位件位于圆弧槽除了两个限位端的其他位置处，为了使阻尼阀在该位置处临时固定，控制部的端部嵌入卡簧，卡簧依靠自身形变嵌入上关节体内，并且与控制部的端部相抵，对阻尼阀进行定位。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、上关节体和侧连杆组的转轴位置处设置阻尼结构，侧连杆组转动时，带动与侧连杆组联动的拨料段转动，并来回拨动阻尼介质腔中的阻尼介质，进而增大上关节体和侧连杆组之间铰接轴的阻力，便于人体控制；

2、上关节体上插入阻尼调节机构，阻尼调节机构与铰接轴之间留有阻尼介质的过流间隙，转动阻尼调节机构，过流间隙相应增大或者减小，进而可以依据患者的自身情况调节铰接轴的阻尼大小。

附图说明

图1是实施例一中假肢膝关节的结构示意图；

图2是实施例一中假肢膝关节的剖视图，以显示锁定组件；

图3是实施例一中下关节组件的结构示意图；

图4是实施例一中假肢膝关节处于锁定状态的结构示意图；

图5是实施例一中假肢膝关节处于解锁状态的结构示意图；

图6是实施例二中阻尼结构和阻尼调节机构的配合示意图；

图7是实施例二中阻尼结构位于阻尼最大时的状态图；

图8是实施例二中阻尼结构位于阻尼最小时的状态图；

图9是实施例二中阻尼调节机构与上关节体的爆炸示意图，以显示注液孔和环槽位置。

图中，1、上关节组件；11、上关节体；112、安装座；113、环槽；114、注液孔；115、密封栓；12、摇板；13、连杆件；131、背连杆；1311、固定段；132、侧连杆；

2、下关节组件；20、下关节体；201、受体腔；202、调节间隙；203、调整螺栓；21、定点轴；22、限位块；

3、膝关节轴；

4、锁定组件；41、摇杆；411、锁定部；42、死点轴；

5、阻尼结构；51、铰接轴；52、阻尼介质腔；53、拨料段；54、过流间隙；

6、阻尼调节机构；61、阻尼阀；611、调节部；612、控制部；6121、嵌槽；613、密封圈；614、卡簧；62、限位组件；621、圆弧槽；622、限位件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

本实施例中以下所称的正面为人体正常站立时，有膝关节的一侧；背面即为与正面相对的另一面。

实施例一：一种假肢膝关节，结合图1和图2，包括上关节组件1，与上关节组件1通过膝关节轴3铰接的下关节组件2，上关节组件1和下关节组件2的背面通过锁定组件4铰接。锁定组件4通过死点轴42与上关节组件1铰接，锁定组件4通过定点轴21与下关节组件2铰接。上关节组件1受到外力时，锁定组件4绕定点轴21转动。下关节组件2在锁定组件4的转动路径上设置与锁定组件4配合的限位部，以限定上关节组件1相对于下关节组件2的转动角度，并实现患者行走时假肢膝关节的锁定和解锁。

上关节组件1与截肢患者的断肢连接，下关节组件2与小腿假肢连接。以患者一条腿是假肢，另一条腿是正常肢体为例。迈正常肢体时，患者断肢向上关节组件1的正面施力，即假肢以地面为支撑，向后蹬假肢。在该过程中，上关节组件1驱动锁定组件4绕定点轴21转动至与限位部配合，此时假肢膝关节锁定具有自支撑的作用，患者可以假肢为支撑迈正常肢体。患者迈假肢时，断肢向上关节组件1的背面施力，上关节组件1驱动锁定组件4绕定点轴21转动至与限位部脱离，假肢膝关节解锁，患者可屈伸假肢实现假肢迈腿动作。

上关节组件1包括上关节体11，通过膝关节轴3与下关节组件2铰接的摇板12，上关节体11和摇板12之间采用连杆件13铰接。连杆件13包括位于假肢膝关节正面、对称设置于上关节体11两侧的侧连杆132，位于假肢膝关节背面、与上关节体11和摇板12铰接的背连杆131，膝关节轴3位于侧连杆132与摇板12的铰接点以及背连杆131与摇板12的铰接点之间，上关节体上固定安装座112，与患者的断肢连接。

结合图2和图3，下关节组件2包括下关节体20，下关节体20与摇板12通过膝关节轴3铰接，下关节体20上开设有容纳锁定组件4转动的空腔，该空腔靠近正面的位置处固定与锁定组件4配合的限位块22。下关节体20上还开设有容纳小腿假肢的受体腔201，小腿假肢插入受体腔201内，并且与下关节体20固定。受体腔201的侧面开设调节间隙202，下关节体20上穿过调节间隙202固定调整螺栓203。拧紧或者拧松调整螺栓203，调节间隙202的宽度相应变小或者增大，受体腔201也相应变小或者变大，以适应不同粗细的小腿假肢。

锁定组件4包括背连杆131自摇板12起延伸的固定段1311，固定段1311远离摇板12的端部通过死点轴42铰接摇杆41，摇杆41通过定点轴21与下关节组件2铰接。摇杆41朝向正面的方向延伸固定锁定部411，上关节体11受到外力，带动摇杆41绕定点轴21转动。摇杆41朝向正面的方向延伸固定锁定部411，上关节体11受到外力时，带动摇杆41绕定点轴21转动，锁定部411相应转动至与限位块22抵接或者脱离。

使用时，患者的残肢固定在安装座112上，小腿假肢与下关节组件2固定。

患者站立时，结合图4，上关节体11正面受力时，背连杆131驱动摇杆41绕定点轴21沿图4箭头所示方向转动至锁定部411与限位块22抵接。此时，假肢膝关节锁死，上关节组件1不会相对于下关节组件2转动，假肢膝关节起到自支撑的作用。

结合图5，上关节体11背面受力时，背连杆131驱动摇杆41绕定点轴21沿图5箭头所示方向转动至锁定部411与限位块22脱离。此时，假肢膝关节解锁，假肢膝关节可以进行弯曲动作。

实施例二：一种用于假肢膝关节的阻尼结构，结合图6，患者在走动时，上关节组件1的连杆件13运动，实现假肢灵活弯曲。由于连杆机构各支杆之间通过轴承铰接，各支杆之间的灵活度较大。为了便于人体控制，上关节体11和侧连杆132的铰接位置处设置阻尼结构5，以增加该铰接位置处的阻尼。此外，从上关节体11侧部插入至靠近阻尼结构5的阻尼调节机构6，转动阻尼调节机构6，调节阻尼结构5的阻尼大小。

结合图6和图7，两个侧连杆132对称设置在上关节体11的两侧，两个侧连杆132与上关节体11铰接的位置处使用铰接轴51相连，两个侧连杆132通过铰接轴51联动并同步转动。上关节体11位于铰接轴51的位置处开设阻尼介质腔52，阻尼介质腔52内填充阻尼介质。铰接轴51穿过阻尼介质腔52设置，自铰接轴51起向阻尼介质腔52的内侧壁延伸固定拨料段53。侧连杆132相对于上关节体11转动时，带动拨料段53转动。拨料段53随铰接轴51转动时，来回拨动阻尼介质，增大侧连杆132相对于上关节体11转动的阻尼。

本实施例中的阻尼介质可以为聚丙烯酸酯、环氧树脂、丁基橡胶等具有阻尼功能的高分子材料。

由于不同的患者走路有不同习惯，在靠近阻尼结构5的位置处设置阻尼调节机构6。阻尼调节机构6包括阻尼阀61，以及限制阻尼阀61沿其轴向移动的限位组件62。阻尼阀61穿过上关节体11向铰接轴51方向延伸，阻尼阀61可以自身轴线相对于上关节体11转动。

阻尼阀61包括靠近铰接轴51的调节部611，以及与调节部611一体成型的控制部612。调节部611插入到阻尼介质腔52内，其端部为扁平状，与铰接轴51平行并等长，调节部611与铰接轴51之间留有过流间隙54。铰接轴51带动拨料段53转动时，阻尼介质穿过过流间隙54流动。转动阻尼阀61，调节部611与铰接轴51平行时，阻尼结构5的阻尼最大；调节部611转动至与铰接轴51垂直时，阻尼结构5的阻尼最小。

调节部611与上关节体11紧密配合，并与上关节体11转动连接。调节部611靠近阻尼介质腔52的位置处套设密封圈613，增大调节部611与上关节体11的密封性，以免转动调节部611时，阻尼介质从调节部611与上关节体11之间的间隙流出。本实施例中密封圈613可以使用O型橡胶圈。

转动阻尼阀61时，调节部611与铰接轴51平行或者垂直，进而使得阻尼结构5在阻尼最大和阻尼最小的工位之间切换。

为了方便患者在这两个工位之间调节阻尼阀61，控制部612与上关节体11贴合的侧壁之间设置限位组件62。限位组件62包括控制部612外周开设的1/4圆弧槽621，上关节体11上固定与圆弧槽621配合的限位件622。

如图7所示，阻尼阀61转动至调节部611与铰接轴51平行时，圆弧槽621的一个端部相应转动至与限位件622抵接配合；如图8所示，阻尼阀61转动至调节部611与铰接轴51垂直时，圆弧槽621的另一个端部相应转动至与限位件622抵接配合。

结合图9，为了方便转动阻尼阀61，控制部612远离调节部611的端部沿径向开设嵌槽6121，转动阻尼阀61时，可以借助工具嵌入嵌槽6121内对阻尼阀61施力。同时，控制部612远离调节部611的端部距离上关节体11在该侧面的端部之间有一定距离，上关节体11位于控制部612的端部位置处开设直径大于控制部612端面直径的环槽113，在环槽113内嵌入卡簧614。卡簧614与控制部612相抵，提高阻尼阀61与上关节体11的密封性。

阻尼调节机构6与阻尼结构5配合好之后，转动阻尼阀61，即可实现阻尼大小的调节。上关节体11自外部向阻尼介质腔52方向开设注液孔114，注液孔114上栓接密封栓115。阻尼调节机构6与阻尼结构5配合好之后，从注液孔114处注入阻尼介质，并使用密封栓115密封。

使用时，患者在安装假肢之前，在阻尼介质腔52内注入阻尼介质，取出卡簧614，转动阻尼阀61至调节部611与铰接轴51平行时，限位件622与圆弧槽621的一个端部抵接；转动阻尼阀61至调节部611与铰接轴51垂直时，限位件622与圆弧槽621的另一个端部抵接。患者转动阻尼阀61至这两个工位时，可以感受到侧连杆132与上关节体11铰接处转轴的阻尼大小。之后可以根据自身情况转动阻尼阀61至合适的位置处，并嵌入卡簧614，增大阻尼阀61与上关节体11的密封性。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：设置于上关节组件（1），上关节组件（1）包括上关节体（11），以及与上关节体（11）通过铰接轴（51）铰接的侧连杆组（132），上关节体（11）于铰接轴（51）处开设填充阻尼介质的阻尼介质腔（52），铰接轴（51）位于阻尼介质腔（52）内为拨料段（53），拨料段（53）延伸至阻尼介质腔（52）内侧壁。

2.根据权利要求1所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：上关节体（11）上插接延伸至铰接轴（51）的阻尼调节机构（6），阻尼调节机构（6）与上关节体（11）转动连接，阻尼调节机构（6）与铰接轴（51）之间留有间隙可调的过流间隙（54）。

3.根据权利要求2所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：阻尼调节机构（6）包括相对于上关节体（11）转动连接的阻尼阀（61），以及与阻尼阀（61）配合、限制阻尼阀（61）沿轴向移动的限位组件（62）。

4.根据权利要求3所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：阻尼阀（61）包括靠近铰接轴（51）的调节部（611），以及与调节部（611）一体成型的控制部（612），调节部（611）靠近铰接轴（51）的端部呈扁平状，并且与铰接轴（51）平行。

5.根据权利要求4所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：调节部（611）与上关节体（11）贴合的侧面套设密封圈（613）。

6.根据权利要求5所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：限位组件（62）包括在控制部（612）外周上开设的圆弧槽（621），穿过上关节体（11）设置与圆弧槽（621）配合的限位件（622）。

7.根据权利要求6所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：调节部（611）与铰接轴（51）平行时，限位件（622）与圆弧槽（621）的一个端部抵接；调节部（611）与铰接轴（51）垂直时，限位件（622）与圆弧槽（621）的另一个端部抵接。

8.根据权利要求7所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：控制部（612）远离调节部（611）的端部开设嵌槽（6121）。

9.根据权利要求8所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：上关节体（11）自外侧向阻尼介质腔（52）开设注液孔（114），注液孔（114）上栓接密封栓（115）。

10.根据权利要求9所述的用于假肢膝关节的阻尼结构，其特征在于：控制部（612）的端部嵌设与上关节体（11）内侧卡接的卡簧（614）。