专利名称：一种动力膝下假肢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人体假肢，特别是关于一种主被动运动方式相结合的动力膝下假肢。
背景技术：
目前使用的膝下假肢主要分为被动式假肢和主动式假肢，被动式假肢的踝关节采用单轴踝或者万向踝关节等，其存在的问题是步行速度不能自然、随意地跟随截肢者步行速度的变化而变化，患者经常被迫通过身体前倾来弥补推进能力的不足，使截肢者更容易感觉疲劳；主动式假肢由电机驱动，能够为身体前进提供足够的能量，从而实现人体自然步态，但是目前主动式假肢关于踝关节的设计相对比较简单，不能很好的满足使用者的需求。另外，目前膝下假肢使用的假肢脚板多为木制或塑料的，受本身材质的限制，假肢脚板的前脚掌与脚跟比较僵硬，不能符合正常步态的变形要求，影响使用者行走能力，不能满足患者 对假肢产品仿生功能的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种踝关节部位运动灵活，主被动运动方式相结合的动力膝下假肢。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种动力膝下假肢，其特征在于它包括一假肢脚板和一小腿假肢；所述假肢脚板包括一采用碳纤维板制作而成的脚板，所述脚板中部具有一向上的弓起，所述弓起的顶面固定设置有一支座，所述脚板后部设置有一向上弯曲的弹性连杆，所述弹性连杆的前部固定连接在所述弓起的顶部，所述弹性连杆的后部与所述脚板之间设置有弹性活动空间，所述弹性连杆后部顶面设置有另一支座；所述小腿假肢包括模拟人体小腿形状制作的一壳体，所述壳体内固定设置一电机，所述电机的输出端连接一丝杠，所述丝杠通过螺纹连接一螺套，所述螺套底端穿出所述壳体连接在所述弹性连杆顶面的所述支座上，所述螺套前方的壳体底部设置有一支柱，所述支柱的底端铰接在所述弓起顶面的所述支座上。制作所述脚板的碳纤维板采用碳纤维布经铺层设计制作而成，所述碳纤维板的相邻层的碳纤维布中的碳纤维呈交错铺层角。所述弹性连杆采用弹簧钢制作而成，且通过螺栓连接在所述脚板顶面。所述脚板下表面设置有耐磨层，所述耐磨层采用聚氨酯材料，且通过粘贴和喷涂中的一种方式连接在所述脚板的下表面。所述假肢脚板外面包覆有一脚套，所述脚套采用聚氨酯材料制作而成。所述支柱和螺套与相应所述支座之间采用轴承连接和销钉连接中的一种连接方式。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于设置了一与人体脚板形状相应的假肢脚板，在假肢脚板的脚跟顶面间隔铰接一支柱和一螺套，将支柱的顶端固定在小腿假肢底端，将螺套的上部伸入小腿假肢内，且通过螺纹连接一电机带动的丝杠，因此通过电机驱动丝杠正向或反向旋转，可以带动螺套上、下运动，从而带动假肢脚板绕着支柱下端的铰接节点摆动，使截肢者行走时实现了主被动运动相结合的方式，能够保持人体自然步态。2、本发明由于脚板采用碳纤维布经铺层设计方式制作的碳纤维板，而碳纤维板是采用碳纤维布经铺层设计而成的，且碳纤维板中各相邻的碳纤维布层中的碳纤维呈交错的角度铺设，因此不但使本发明质量较轻，而且使得假肢脚板上的各处都能够在不同的方向上进行一定的弯曲，实现了本发明脚板的变柔性功能，满足了人体运动时脚板各部位的变形需求。3、本发明的假肢脚板由于设置了一脚板和一连接在脚板中部的弹性连杆，且在弹性连杆与脚板之间设置了弹性活动空间，因此弹性连杆与脚板配合就能够实现脚跟部位的弹性，不但能够在使用者行走时起到非常好的储能和减震的作用，而且不需要在脚跟部位连接弹性垫，避免了在脚跟部位设置过多的部件。4、本发明由于在脚板或在脚板前部和脚跟弹片的下表面设置了耐磨层，因此可以有效的防止脚板，以及脚跟弹片被磨损，从而延长了使用寿命。5、本发明由于在脚板或连同脚跟弹片一起包覆了一与人脚形状相应的脚套，且脚套的更换和清洁也非常方便，因此，本发明能够避免脚板或脚板前部和脚跟弹片直接接触地面而造成的磨损，从而进一步延长了假肢脚板的使用寿命。本发明结构 巧妙，且踝部结构能够满足使用者对膝下假肢踝关节功能的需求，它可以广泛适用于各种截肢患者。
图I是本发明的整体结构示意2是本发明假肢脚板的内部铺层示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图I所示，本发明包括一假肢脚板I和一小腿假肢2，还可以包括一包覆在假肢脚板I外面的脚套3。本发明的假肢脚板I包括一脚板11，脚板11的中部具有较高的弓起，弓起部位的脚板11顶面固定设置一支座12。脚板11后部设置有一向上弯曲的弹性连杆13，弹性连杆13的前部固定连接在脚板11弓起部位的顶部，弹性连杆13的后部与脚板11之间设置有弹性活动空间，且在弹性连杆13的后端顶部固定设置有另一支座14。本发明的小腿假肢2包括模拟人体小腿形状制作的一壳体21，壳体21内设置有一支架22，支架22上固定安装有一电机23，电机23的输出端通过一联轴器24连接一丝杠25，丝杠25下部通过螺纹连接一螺套26，螺套26的底端穿出壳体21铰接在弹性连杆13顶部的支座14上；螺套26前方的壳体21底部设置有一支柱27，支柱27可以是固定连接在壳体21底部，也可以与壳体21—体成型。支柱27底部铰接在脚板11弓起部位的支座12上。如图2所示，本发明的脚板11采用碳纤维板制作而成，碳纤维板采用碳纤维布经现有技术的铺层设计方式制作而成，碳纤维板的各截面厚度均一，且表面平整。但是，本发明的碳纤维板中各相邻的碳纤维布层中的碳纤维需要呈交错的角度铺设，即铺层角各不相同，比如第一层的铺层角α=68°，第二层的铺层角β=24°，第三层的铺层角Υ=168°。这样使得脚板11上的各处都能在不同的方向上进行一定的弯曲。本发明可以在假肢脚板I的外面设置一与人脚形状相应脚套3，脚套3可以采用聚氨酯材料制作而成，具有耐腐蚀、耐磨损以及电绝缘等性能。上述实施例中，电机23具有独立的供电设备，电机23的输出轴可以进行正向或反向旋转。上述实施例中，脚板11的下表面设置有耐磨层15，耐磨层15可以采用聚氨酯材料，通过粘贴或喷涂的方式连接在脚板11的下表面。上述实施例中，螺套26和支柱27与相应支座14、12之间采用轴承连接和销钉连接中的一种连接方式。
上述实施例中，弹性连杆13采用弹簧钢制作而成，且通过螺栓或其他连接件固定连接在脚板11顶面。上述实施例中，电机23通过丝杠25带动螺套26上、下运动的驱动机构，也可以采用其它结构形式替换，比如电机23的输出轴上连接一蜗轮，蜗轮与一蜗杆啮合，蜗杆的下端通过螺纹连接螺套26 ;又比如电机23的输出轴上连接一齿轮，齿轮与另一齿轮啮合，该齿轮的输出轴下部通过螺纹连接螺套26;再比如电机23的输出轴上连接一导向轮，导向轮偏心连接一弹性连杆，弹性连杆的另一端通过另一弹性连杆连接螺套26。截肢者穿着本发明运动时，包括以下几种状态I)当脚跟受力下压时，电机23驱动丝杠25正向旋转，丝杠25通过螺纹带动螺套26向下运动，螺套26向下按压脚板11的后端，使脚板11后端向下弯曲，从而储存能量。2)当脚跟抬起时，脚板11的后端释放其储存的能量，使脚板11能够轻松复位，同时电机23带动丝杆25反向旋转，带动螺套26复位，从而实现本发明使用时主被动相结合的目的上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种动力膝下假肢，其特征在于它包括一假肢脚板和一小腿假肢；所述假肢脚板包括一采用碳纤维板制作而成的脚板，所述脚板中部具有一向上的弓起，所述弓起的顶面固定设置有一支座，所述脚板后部设置有一向上弯曲的弹性连杆，所述弹性连杆的前部固定连接在所述弓起的顶部，所述弹性连杆的后部与所述脚板之间设置有弹性活动空间，所述弹性连杆后部顶面设置有另一支座；所述小腿假肢包括模拟人体小腿形状制作的一壳体，所述壳体内固定设置一电机，所述电机的输出端连接一丝杠，所述丝杠通过螺纹连接一螺套，所述螺套底端穿出所述壳体连接在所述弹性连杆顶面的所述支座上，所述螺套前方的壳体底部设置有一支柱，所述支柱的底端铰接在所述弓起顶面的所述支座上。
2.如权利要求I所述的一种动力膝下假肢，其特征在于制作所述脚板的碳纤维板采用碳纤维布经铺层设计制作而成，所述碳纤维板的相邻层的碳纤维布中的碳纤维呈交错铺层角。
3.如权利要求I所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述弹性连杆采用弹簧钢制作而成，且通过螺栓连接在所述脚板顶面。
4.如权利要求2所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述弹性连杆采用弹簧钢制作而成，且通过螺栓连接在所述脚板顶面。
5.如权利要求I或2或3或4所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述脚板下表面设置有耐磨层，所述耐磨层采用聚氨酯材料，且通过粘贴和喷涂中的一种方式连接在所述脚板的下表面。
6.如权利要求I或2或3或4所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述假肢脚板外面包覆有一脚套，所述脚套采用聚氨酯材料制作而成。
7.如权利要求5所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述假肢脚板外面包覆有一脚套，所述脚套采用聚氨酯材料制作而成。
8.如权利要求I或2或3或4或7所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述支柱和螺套与相应所述支座之间采用轴承连接和销钉连接中的一种连接方式。
9.如权利要求5所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述支柱和螺套与相应所述支座之间采用轴承连接和销钉连接中的一种连接方式。
10.如权利要求6所述的一种动力膝下假肢，其特征在于所述支柱和螺套与相应所述支座之间采用轴承连接和销钉连接中的一种连接方式。
全文摘要
本发明涉及一种动力膝下假肢，其特征在于它包括一假肢脚板和一小腿假肢；假肢脚板包括一采用碳纤维板制作而成的脚板，脚板中部具有一向上的弓起，弓起的顶面固定设置有一支座，脚板后部设置有一向上弯曲的弹性连杆，弹性连杆的前部固定连接在弓起的顶部，弹性连杆的后部与脚板之间设置有弹性活动空间，弹性连杆后部顶面设置有另一支座；小腿假肢包括模拟人体小腿形状制作的一壳体，壳体内固定设置一电机，电机的输出端连接一丝杠，丝杠通过螺纹连接一螺套，螺套底端穿出壳体连接在弹性连杆顶面的支座上，螺套前方的壳体底部设置有一支柱，支柱的底端铰接在弓起顶面的支座上。本发明可以广泛适用于各种截肢患者。
文档编号A61L27/18GK102871779SQ201210409290
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者王平立, 曾一民, 苑广辉, 王启宁 申请人:北京工道风行智能技术有限公司