CN220877025U - 一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，具体涉及矫形技术领域，包括前杆，所述前杆后侧顶部设有上杆，所述前杆一侧设有后杆，所述前杆后侧底部设有下杆，所述前杆后端开设有两个上下分布的锥面。本实用新型通过心轴连接上杆和下杆，并使用螺钉固定心轴，可以限制心轴沿矢状轴的平移和绕矢状轴的转动，下杆相对于上杆的相对瞬心随着机械膝关节的屈伸在矢状面做上下、前后运动，而且该相对瞬心的轨迹近似于人体膝关节小腿相对于大腿的运动相对瞬心的轨迹，能根据不同的步态周期调节瞬心位置，能兼顾摆动期更灵活、支撑期更稳定的特点，因此本膝关节比现有的单轴和双轴机械膝关节的仿生性好。

Description

一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节

技术领域

本实用新型涉及矫形技术领域，更具体地说是一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节。

背景技术

随着人们的运动量不断增加、老龄化的加剧,很多中老年人的下肢出现了磨损、疼痛、病变等，严重影响了他们的生活。因此需要使用矫形器辅助患者锻炼腿部进行康复。例如现有技术公开号为CN105491979A的具有免荷功能的膝关节矫形器，该膝关节矫形器由人体下肢驱动，可实现和人体的步态配合的自动地从第二状态到第一状态继而从第一状态到第二状态的转换。

但是上述现有技术在使用时还存在如下问题：装置不能自由摆动，走路时维持人体膝关节伸直位，保持自锁的机械膝关节虽然提高了人体膝关节的稳定性，但是患者直腿走路，需要额外消耗更多能量，上下楼梯只能扶着扶梯侧身行走，非常不便。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，通过心轴连接上杆和下杆，并使用螺钉固定心轴，可以限制心轴沿矢状轴的平移和绕矢状轴的转动，下杆相对于上杆的相对瞬心随着机械膝关节的屈伸在矢状面做上下、前后运动，而且该相对瞬心的轨迹近似于人体膝关节小腿相对于大腿的运动相对瞬心的轨迹，能根据不同的步态周期调节瞬心位置，能兼顾摆动期更灵活、支撑期更稳定的特点，因此本膝关节比现有的单轴和双轴机械膝关节的仿生性好，以解决上述背景技术中出现的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，包括前杆，所述前杆后侧顶部设有上杆，所述前杆一侧设有后杆，所述前杆后侧底部设有下杆，所述前杆后端开设有两个上下分布的锥面，所述上杆和下杆前端均开设有锥孔，所述锥面与锥孔插接，用于连接前杆、上杆和下杆，所述上杆顶部固定设有上支条连接器，所述下杆底部固定设有下支条连接器，所述上杆前端设有屈曲限位块，所述下杆前端设有屈曲限位杆，所述上杆底部固定设有伸展限位螺纹支架，所述伸展限位螺纹支架内部设有伸展限位螺栓。

在一个优选地实施方式中，所述前杆与上杆之间、前杆与下杆之间均通过紧固螺栓连接。

在一个优选地实施方式中，所述屈曲限位杆与下杆之间通过屈曲限位螺栓连接，所述屈曲限位螺栓和两个紧固螺栓上均螺纹连接有螺母，用于紧固屈曲限位螺栓和紧固螺栓。

在一个优选地实施方式中，所述前杆前端上下两侧、后杆后端两侧、上杆后端和下杆后端两侧均开设有沉头孔，用于收纳螺母、屈曲限位螺栓和紧固螺栓。

在一个优选地实施方式中，所述后杆前端顶部和底部均设有心轴，所述后杆通过两个心轴与上杆和下杆连接。

在一个优选地实施方式中，所述后杆远离前杆一侧开设有两个第一螺纹孔，两个第一螺纹孔内均设有螺钉，所述螺钉与心轴外壁接触，用于紧固心轴。

在一个优选地实施方式中，所述伸展限位螺纹支架一侧开设有第二螺纹孔，所述伸展限位螺栓与第二螺纹孔螺纹连接，便于调节上杆和后杆之间的夹角。

本实用新型的技术效果和优点：

1、本实用新型通过心轴连接上杆和下杆，并使用螺钉固定心轴，可以限制心轴沿矢状轴的平移和绕矢状轴的转动，下杆相对于上杆的相对瞬心随着机械膝关节的屈伸在矢状面做上下、前后运动，而且该相对瞬心的轨迹近似于人体膝关节小腿相对于大腿的运动相对瞬心的轨迹，能根据不同的步态周期调节瞬心位置，能兼顾摆动期更灵活、支撑期更稳定的特点，因此本膝关节比现有的单轴和双轴机械膝关节的仿生性好；

2、通过调节两个紧固螺栓的松紧度来调节锥面和锥孔之间的摩擦力，利用产生的摩擦力在多个步态周期中起到相应肌肉收缩的效果，这对于肌力弱的老年人、患者十分有效，同时，摩擦力在一定程度上可以防止患者突然摔倒；

3、后杆、伸展限位螺栓和伸展限位螺栓支架组成支撑期瞬心调节和伸展限位装置，可以用来调节机械膝关节最大伸展角度和支撑期的灵活性，屈曲限位杆、下杆、屈曲限位螺栓和螺母组成屈曲限位装置，可以用来调节人体膝关节最大伸展角度，在行走时需要调整到60度，并且还可以防止使用者膝过伸，防止使用者因磕绊突然屈膝摔倒。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构爆炸图；

图3为本实用新型的整体结构爆炸侧视图；

图4为本实用新型的前杆、上杆和下杆剖视图；

图5为本实用新型图3的仰视图。

附图标记为：1、前杆；2、上杆；3、后杆；4、下杆；5、锥面；6、锥孔；7、上支条连接器；8、下支条连接器；9、屈曲限位块；10、屈曲限位杆；11、伸展限位螺纹支架；12、伸展限位螺栓；13、紧固螺栓；14、屈曲限位螺栓；15、螺母；16、沉头孔；17、心轴；18、第一螺纹孔；19、螺钉；20、第二螺纹孔。

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、完整地描述，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都属于本实用新型保护的范围。

参照说明书附图1-5，本实用新型提供一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，包括前杆1，所述前杆1后侧顶部设有上杆2，所述前杆1一侧设有后杆3，所述前杆1后侧底部设有下杆4，所述前杆1后端开设有两个上下分布的锥面5，所述上杆2和下杆4前端均开设有锥孔6，所述锥面5与锥孔6插接，用于连接前杆1、上杆2和下杆4，所述上杆2顶部固定设有上支条连接器7，所述下杆4底部固定设有下支条连接器8，所述上杆2前端设有屈曲限位块9，所述下杆4前端设有屈曲限位杆10，所述上杆2底部固定设有伸展限位螺纹支架11，所述伸展限位螺纹支架11内部设有伸展限位螺栓12；

并且所述后杆3前端顶部和底部均设有心轴17，所述后杆3通过两个心轴17与上杆2和下杆4连接，所述后杆3远离前杆1一侧开设有两个第一螺纹孔18，两个第一螺纹孔18内均设有螺钉19，所述螺钉19与心轴17外壁接触，用于紧固心轴17。

前杆1通过紧固螺栓13与上杆2和下杆4连接，后杆3通过心轴17连接上杆2和下杆4，并且两个心轴17分别受到两个螺钉19的固定，可以限制心轴17沿矢状轴的平移和绕矢状轴的转动，下杆4相当于小腿，大杆相当于大腿，下杆4相对于上杆2的相对瞬心随着机械膝关节的屈伸在矢状面做上下、前后运动，而且该相对瞬心的轨迹近似于人体膝关节小腿相对于大腿的运动相对瞬心的轨迹，所以能根据不同的步态周期调节瞬心位置，能兼顾摆动期更灵活、支撑期更稳定的特点，因此本膝关节比现有的单轴和双轴机械膝关节的仿生性好。

参照说明书附图1-5，本实用新型提供一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，所述前杆1与上杆2之间、前杆1与下杆4之间均通过紧固螺栓13连接。

在安装前杆1时，将前杆1后端的两个锥面5插到上杆2、下杆4上的锥孔6内，之后将两个紧固螺栓13依次穿过锥面5和锥孔6，并使用螺母15将紧固螺栓13拧紧，完成前杆1与上杆2、下杆4的连接，并且可以调节两个紧固螺栓13的松紧度来调节锥面5和锥孔6之间的摩擦力，利用产生的摩擦力在多个步态周期中起到相应肌肉收缩的效果，这对于肌力弱的老年人、患者十分有效，同时，摩擦力在一定程度上可以防止患者突然摔倒。

参照说明书附图1-5，本实用新型提供一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，所述伸展限位螺纹支架11一侧开设有第二螺纹孔20，所述伸展限位螺栓12与第二螺纹孔20螺纹连接，便于调节上杆2和后杆3之间的夹角。

后杆3、伸展限位螺栓12和伸展限位螺栓12支架组成支撑期瞬心调节和伸展限位装置，可以用来调节机械膝关节最大伸展角度和支撑期的灵活性，需要调整支撑期瞬心或伸展限位时，把伸展限位螺栓12旋入在伸展限位螺栓12支架的第二螺纹孔20内，使伸展限位螺栓12顶住后杆3，从而使上杆2和后杆3的夹角变大，机械膝关节最大伸展角度变小，同时机械膝关节支撑期灵活性能加，反之亦然，不过最多能调整到机械膝关节最大伸展角度为0度。

参照说明书附图1-5，本实用新型提供一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，所述屈曲限位杆10与下杆4之间通过屈曲限位螺栓14连接，所述屈曲限位螺栓14和两个紧固螺栓13上均螺纹连接有螺母15，用于紧固屈曲限位螺栓14和紧固螺栓13，所述前杆1前端上下两侧、后杆3后端两侧、上杆2后端和下杆4后端两侧均开设有沉头孔16，用于收纳螺母15、屈曲限位螺栓14和紧固螺栓13。

屈曲限位杆10、下杆4、屈曲限位螺栓14和螺母15组成屈曲限位装置，可以用来调节人体膝关节最大伸展角度，在行走时需要调整到60度，并且还可以防止使用者膝过伸，防止使用者因磕绊突然屈膝摔倒，在前杆1前端上下两侧、后杆3后端两侧、上杆2后端和下杆4后端两侧都开设有沉头孔16，用于收纳螺母15、屈曲限位螺栓14和紧固螺栓13，避免螺母15、屈曲限位螺栓14和紧固螺栓13裸露划伤患者的皮肤、裤子，也增强了矫形器的隐蔽性，避免伤害患者自尊心。

最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (7)

1.一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，其特征在于：包括前杆(1)，所述前杆(1)后侧顶部设有上杆(2)，所述前杆(1)一侧设有后杆(3)，所述前杆(1)后侧底部设有下杆(4)；

所述前杆(1)后端开设有两个上下分布的锥面(5)，所述上杆(2)和下杆(4)前端均开设有锥孔(6)，所述锥面(5)与锥孔(6)插接，用于连接前杆(1)、上杆(2)和下杆(4)，所述上杆(2)顶部固定设有上支条连接器(7)，所述下杆(4)底部固定设有下支条连接器(8)，所述上杆(2)前端设有屈曲限位块(9)；

所述下杆(4)前端设有屈曲限位杆(10)，所述上杆(2)底部固定设有伸展限位螺纹支架(11)，所述伸展限位螺纹支架(11)内部设有伸展限位螺栓(12)。

2.根据权利要求1所述的一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，其特征在于：所述前杆(1)与上杆(2)之间、前杆(1)与下杆(4)之间均通过紧固螺栓(13)连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，其特征在于：所述屈曲限位杆(10)与下杆(4)之间通过屈曲限位螺栓(14)连接，所述屈曲限位螺栓(14)和两个紧固螺栓(13)上均螺纹连接有螺母(15)。

4.根据权利要求3所述的一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，其特征在于：所述前杆(1)前端上下两侧、后杆(3)后端两侧、上杆(2)后端和下杆(4)后端两侧均开设有沉头孔(16)，用于收纳螺母(15)、屈曲限位螺栓(14)和紧固螺栓(13)。

5.根据权利要求1所述的一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，其特征在于：所述后杆(3)前端顶部和底部均设有心轴(17)，所述后杆(3)通过两个心轴(17)与上杆(2)和下杆(4)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，其特征在于：所述后杆(3)远离前杆(1)一侧开设有两个第一螺纹孔(18)，两个第一螺纹孔(18)内均设有螺钉(19)，所述螺钉(19)与心轴(17)外壁接触，用于紧固心轴(17)。

7.根据权利要求1所述的一种基于四连杆机构的下肢矫形器机械膝关节，其特征在于：所述伸展限位螺纹支架(11)一侧开设有第二螺纹孔(20)，所述伸展限位螺栓(12)与第二螺纹孔(20)螺纹连接。