一种瞬心线不连续的人工膝关节的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种瞬心线不连续的人工膝关节，包括股骨上连接杆件，胫骨组件；胫骨组件中有一穿过其中的伸缩杆，伸缩杆的下端与胫骨组件的下端铰接，伸缩杆的上端与股骨上连接杆件铰接，股骨上连接杆件的下端平面与胫骨组件的上端平面相互接触；股骨上连接杆件的一个侧面是与其下端平面相贯或相切的曲面，股骨上连接杆件在伸缩杆与股骨上连接杆件的铰接点处向一侧开有一延伸至曲面的槽轨，槽轨宽度大于伸缩杆的最大直径。本发明与自然人体膝关节的瞬心轨迹十分接近，在屈伸及站立过程中具有较好的静态稳定性及动态稳定性，仿生效果突出。
【专利说明】一种瞬心线不连续的人工膝关节
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械【技术领域】，具体涉及一种瞬心线不连续的人工膝关节。
【背景技术】
[0002]假肢膝关节广泛应用于机器人及人体假肢中。膝关节是人体最大也是最复杂的关节，同样在下假肢中，膝关节最为重要，它可以帮助人体实现站立的支撑和行走时的灵活与美观。目前主要用于人工膝关节分为单轴膝关节和多轴膝关节。站立稳定性和灵活稳定性是衡量膝关节的重要标准，而对于连杆机构而言，为保证站立稳定性，都是通过提高瞬心位置来实现，但是瞬心位置提高，其灵活稳定性降低，两者互为矛盾。
[0003]如中国专利CN1205622A公开了一种单轴的人工膝关节，该人工膝关节具有结构简单，简便，成本低的优点，但是，单轴膝关节假肢的大小腿的转动中心是不变的，如同铰点，它的动态稳定性较差。另外，多连杆人工膝关节机构，如中国专利CN282256Y公开了一种四连杆人工膝关节机构，它主要由上膝、下膝、前连杆、后连杆、限位器、拉紧装置组成，它克服公知的“储能功学骨架四连杆关节”存在四边形结构不稳定、摆动、死点等不足等优点，但是其瞬心轨迹是连续的曲线。另外，中国专利CN202154771U也存在同样的问题。
[0004]自然人体膝关节在屈曲或伸展过程中，其瞬心是时变的，瞬心的轨迹不是一条连续的曲线。因为其具有滑动和滚动并存的特性，因此，具备较好的站立稳定性、灵活性及较好的屈伸运动特性。人工膝关节机构的相对瞬心线与人体膝关节实际的相对瞬心线越接近，则它们的运动越相似，其代偿效果就越理想。
【发明内容】
[0005]针对目前所 使用的人工膝关节瞬心线连续的不足，本发明提供一种瞬心线不连续的人工膝关节。该人工膝关节与自然人体膝关节的瞬心轨迹十分接近，在屈伸及站立过程中具有较好的静态稳定性及动态稳定性，仿生效果突出。
[0006]本发明的技术方案如下所述。
[0007]一种瞬心线不连续的人工膝关节，包括股骨上连接杆件，胫骨组件；胫骨组件中有一穿过其中的伸缩杆，伸缩杆的下端与胫骨组件的下端铰接，伸缩杆的上端与股骨上连接杆件铰接，股骨上连接杆件的下端平面与胫骨组件的上端平面相互接触；股骨上连接杆件的一个侧面是与其下端平面相贯或相切的曲面，股骨上连接杆件在伸缩杆与股骨上连接杆件的铰接点处向一侧开有一延伸至曲面的槽轨，槽轨宽度大于伸缩杆的直径。
[0008]所述的伸缩杆由摆动连接杆件、球连杆、弹性物件组成，摆动连接杆件的一端是铰接销，另一端是活塞缸，球连杆的一端是球头，另一端是活塞，摆动连接杆件与球连杆通过活塞和活塞缸滑动配合连接，弹性物件布置在摆动连接杆件的活塞缸端口与球连杆的球头之间。
[0009]所述人工膝关节还设有下连接杆件和复位弹簧，所述下连接杆件7与胫骨组件的下端通过铰链铰接，所述复位弹簧连接在胫骨组件与下连接杆件之间。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是瞬心线不连续的人工膝关节的结构示意图。
[0011]图2是图1的A-A视图。
[0012]图3是瞬心线不连续的人工膝关节的立体示意图。
[0013]附图中:1.股骨上连接杆件；2.伸缩杆；201.摆动连接杆件；202.球连杆；203.拉簧；3.胫骨组件；301.通槽；302.凸缘；4.铰链；5.铰链；6.缓冲块；7.下连接杆件；8.复位弹簧。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
[0015]一种瞬心线不连续的人工膝关节，包括股骨上连接杆件1，胫骨组件3。胫骨组件3中有一穿过其中的伸缩杆组件2，伸缩杆组件2的下端与胫骨组件3的下端铰接，伸缩杆组件2的上端与股骨上连接杆件I铰接，股骨上连接杆件I的下端平面与胫骨组件3的上端平面相互接触。股骨上连接杆件I的一个侧面是与其下端平面相切的曲面，股骨上连接杆件I在伸缩杆与股骨上连接杆件的铰接点处向一侧开有一延伸至曲面的槽轨101，槽轨宽度大于伸缩杆的最大直径。
[0016]所述的胫骨组件3在穿过伸缩杆组件2处向一侧开有能够让伸缩杆以其下端铰接点为支点摆动的通槽301。
[0017]由于存在槽轨101和通槽301，并且伸缩杆组件2的长度能够拉长，因此胫骨组件3相对股骨上连接杆件I的转 角大于90度，并且两者之间不仅存在转动动作，还存在滚动动作，造成瞬心线的不连续，符合自然人体膝关节的屈曲或伸展动作特征。
[0018]所述的伸缩杆组件2由摆动连接杆件201、球连杆202、弹性物件(本例采用拉簧)203组成，摆动连接杆件201的一端是铰接销，另一端是活塞缸，球连杆202的一端是球头，另一端是活塞，摆动连接杆件201与球连杆202通过活塞和活塞缸滑动配合连接，拉簧203布置在摆动连接杆件201的活塞缸端口与球连杆202的球头之间。
[0019]伸缩杆组件2的下端与胫骨组件3的下端是通过球形铰链5铰接，球形铰链5的球头的球面能够露出于球头座的背面。
[0020]人工膝关节直立时，在垂直压力作用下，下连接杆件7能够锁紧球形铰链5的球头，伸缩杆组件2不能摆动，进一步保证了人工膝关节的站立稳定性。在弯曲或行走时，人工膝关节的垂直压力消失，下连接杆件7在复位弹簧8的作用下对球形铰链5的球头解锁，因此不影响人工膝关节的灵活性。
[0021]在胫骨组件3上所开的通槽的两侧槽面上设置能够嵌入股骨上连接杆件I上所开槽轨的凸缘302，能够防止股骨上连接杆件I和胫骨组件3之间发生相对转动，保证了人工膝关节的静态稳定性及动态稳定性。
[0022]下连接杆件7上正对球形铰链球头的球面露出部的位置，布置缓冲块6，可以减少对胫骨组件3的冲击。缓冲 块6可以采用弹性高分子材料(如普通橡胶或硅橡胶)制成，也可以采用其它已知的具有缓冲作用的材料制成。
【权利要求】
1.一种瞬心线不连续的人工膝关节，包括股骨上连接杆件(1)，胫骨组件(3);其特征在于:胫骨组件(3)中有一穿过其中的伸缩杆组件(2)，伸缩杆组件(2)的下端与胫骨组件(3)的下端铰接，伸缩杆组件(2)的上端与股骨上连接杆件(I)铰接，股骨上连接杆件(I)的下端平面与胫骨组件(3)的上端平面相互接触；股骨上连接杆件(I)的一个侧面是与其下端平面相贯或相切的曲面，股骨上连接杆件(I)在伸缩杆组件与股骨上连接杆件的铰接点处向一侧开有一延伸至曲面的槽轨(101)，槽轨宽度大于伸缩杆组件的最大直径。
2.根据权利要求1所述的人工膝关节，其中所述的胫骨组件(3)在穿过伸缩杆组件(2)处向一侧开有能够让伸缩杆组件以其下端铰接点为支点摆动的通槽(301)。
3.根据权利要求2所述的人工膝关节，其中所述胫骨组件(3)上所开的通槽(301)的两侧槽面上还有能够嵌入股骨上连接杆件(I)上所开槽轨的凸缘(302)。
4.根据权利要求1所述的人工膝关节，其中所述的伸缩杆组件(2)由摆动连接杆件(201)、球连杆(202 )、弹性物件(203 )组成，摆动连接杆件(201)的一端是铰接销，另一端是活塞缸，球连杆(202)的一端是球头，另一端是活塞，摆动连接杆件(201)与球连杆(202)通过活塞和活塞缸滑动配合连接，弹性物件(203)布置在摆动连接杆件(201)的活塞缸端口与球连杆(202)的球头之间。
5.根据权利要求4所述的人工膝关节，其中的所述的弹性物件(203)是拉簧。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的人工膝关节，其中的伸缩杆组件(2)的下端与胫骨组件(3)的下端是通过球形铰链(5)铰接。
7.根据权利要求6所述的人工膝关节，其中所述球形铰链(5)球头的球面能够露出于球头座的背面。
8.根据权利要求7所`述的人工膝关节，还设有下连接杆件(7)和复位弹簧(8)，所述下连接杆件(7 )与胫骨组件(3 )的下端通过铰链(4 )铰接，所述复位弹簧(8 )连接在胫骨组件(3)与下连接杆件(7)之间。
9.根据权利要求8所述的人工膝关节，其中所述下连接杆件(7)上还设有缓冲块(6)，所述缓冲块(6)所布置的位置正对球形铰链(5)球头的球面露出部。
10.根据权利要求9所述的人工膝关节，其中所述缓冲块(6)由弹性高分子材料制成。
【文档编号】A61F2/64GK103598937SQ201310547042
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】杨连发, 陈家霆, 何玉林, 王宁华, 吴春蕾, 胡竹林 申请人:桂林电子科技大学