一种具有防绊倒功能的膝踝联动假肢的制作方法

本发明涉及假肢的技术领域，尤其是涉及一种具有防绊倒功能的膝踝联动假肢。

背景技术：

假肢也称“义肢”，是供截肢者使用以代偿缺损肢体部分功能的人造肢体，有上肢假肢和下肢假肢。多用铝板、木材、皮革、塑料等材料制作，其关节采用金属部件，现在假肢界主流是钛合金和碳素纤维材料。

参照图1，传统假肢的膝与踝是没有关联的，在大腿摆动下行走时，踝与足呈90度，从a图（假肢患者）和b图（正常人体步态）中可以看出，当踝处于同一高度时，a图中的脚尖容易与地面发生碰触，进而导致假肢患者被绊倒，造成安全隐患，而b图则不会。为解决假肢患者易绊倒的这个问题，通常采用的方法是将假肢下部铝管截短1公分,从而提高假脚。

但是上述技术方案存在以下缺陷：假肢患者站立时,其穿戴假肢的一侧始终短1公分，久而久之易使骨盆倾斜，最终导致脊柱变形，这几乎是现有大腿假肢患者的通病，为此，申请人研发设计了一种在无需将假肢截短的情况下即可保证假肢患者安全行走的膝踝联动假肢。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有防绊倒功能的膝踝联动假肢，其优点是通过膝踝联动的方式，避免了假肢患者在行走过程中被绊倒的可能，保证了行走的安全性，同时解决了现有技术中由于截短而导致脊柱变形的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种具有防绊倒功能的膝踝联动假肢，包括膝关节、踝关节、连接膝关节和踝关节的铝管以及安装在踝关节远离铝管一侧的假脚；

膝关节包括膝下体和与膝下体铰接的膝上体；

踝关节包括踝下体和与踝下体铰接的踝上体；

铝管安装在踝上体与膝下体之间，假脚安装在踝下体底部；

踝上体与踝下体之间设有对两者进行限位以使踝足在直立时呈90°的卡销，以及在解除限位后推动踝下体沿铰接点转动以带动假脚抬升并使踝足之间夹角小于90°的驱动件；

膝上体与卡销之间设有联动组件，联动组件随膝上体弯曲时，控制卡销解除对踝关节的限位。

通过采用上述技术方案，本申请中通过卡销对踝上体和踝下体进行限位固定，保证踝足在直立状态时呈90°；通过膝上体和联动组件控制卡销解除对踝关节的限位，同时通过驱动件推动踝下体沿铰接点转动以带动假脚抬升，使踝足之间的夹角在膝上体弯曲状态下时小于90°，从而避免假肢患者在行走过程中被绊倒，保证了行走的安全性，同时解决了现有技术中由于截短而导致脊柱变形的问题。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述踝上体包括上动踝座以及固接在上动踝座顶部的圆柱筒，铝管的一端插接固定至圆柱筒内，上动踝座为不规则的柱状结构，其内部中空且背离圆柱筒的一端为敞口，上动踝座的侧壁上轴向开设有相对设置的第一缺口和第二缺口，上动踝座位于第二缺口正上方的侧壁处向外延伸有突出部；

所述踝下体包括下动踝座以及固接在下动踝座上的安装座；下动踝座为不规则的板状结构，其远离安装座的一端切削有圆弧面，下动踝座的一侧固接有向上延伸的凸块，凸块连接于圆弧面的一端且与之形成v字形的卡槽，下动踝座上与凸块相对的一侧固接有延伸块，下动踝座伸入上动踝座内并通过销轴铰接，凸块由第一缺口探出，延伸块由第二缺口探出；

所述卡销设置在上动踝座内并且位于下动踝座正上方的位置，上动踝座的内部设有供卡销和下动踝座转动的活动空间；

卡销为棘爪状，卡销的一端通过销轴铰接在上动踝座内，卡销的另一端设有与卡槽相适配的卡齿，卡销靠近下动踝座的一侧设有与圆弧面贴合的弧形面；

所述联动组件至少包括张紧的钢绳和固定在钢绳上的卡子，所述膝上体的一侧固接有卡座，钢绳的一端与卡销背离弧形面的一侧固接，钢绳的另一端依次穿过踝上体、铝管、膝下体和卡座，卡子抵接在卡座的顶部；

所述延伸块内开设有腔室，驱动件位于腔室内，驱动件为可推动踝下体沿铰接点转动的蓄力结构。

通过采用上述技术方案，当膝上体随大腿弯曲至一定角度时，卡座会受向上的力并带动卡子上移，而卡子则会通过钢绳拉动卡销的一端沿铰接轴上旋，使得卡齿脱离卡槽，解除踝上体与踝下体之间的限位，此时，踝下体在驱动件的作用下向前旋，直到凸块214的顶部与卡51抵接，使踝足之间的夹角小于90°，从而避免假脚在行走的过程中与地面发生碰触；当膝上体逐渐伸直时，脚后跟会优先着地，使得驱动件收回延伸块的腔室内，此时，钢绳卡销、钢绳和卡子受自身重力的影响回落并且卡齿重新卡在卡槽内，实现复位。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述驱动件包括蓄力弹簧以及固接在蓄力弹簧一端的球体，蓄力弹簧背离球体的一端固定在延伸块内，球体抵接在突出部上。

通过采用上述技术方案，为踝下体向前旋提供动力。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述钢绳上套设有复位弹簧，复位弹簧的一端抵接在卡销上、另一端抵接在上动踝座内壁上。

通过采用上述技术方案，当膝上体逐渐伸直时，复位弹簧能够及时、准确的推动卡销复位。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述上动踝座的内顶壁上开设有供复位弹簧一端嵌入的限位槽。

通过采用上述技术方案，能够对复位弹簧进行限位，防止其沿径向变形。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述卡座为块状，卡座上开设有供钢绳穿过的孔。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述卡子为小型的卡箍或卡具。

通过采用上述技术方案，卡子牢靠的固定在钢绳上，能够使钢绳绷直。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述钢绳穿过卡座的一端固接有拉环。

通过采用上述技术方案，假肢患者可以手动操作，通过拉环来控制假脚翘起来。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述上动踝座远离圆柱筒一端的侧壁为弧形。

通过采用上述技术方案，方便转动，避免产生干涉。

本发明在一较佳示例中可以进一步设置为：所述膝下体包括底板、固接在底板上且相对设置的侧板以及固接在底板背离侧板一侧的圆柱套，铝管的一端插接固定至圆柱套内；

所述膝上体包括用于与大腿连接的基座以及固接在基座底部的耳板，耳板插入两侧板内并通过销轴铰接。

通过采用上述技术方案，当膝上体随大腿抬起时，膝上体和膝下体会相对销轴转动。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、本申请中通过卡销对踝上体和踝下体进行限位固定，保证踝足在直立状态时呈90°；通过膝上体和联动组件控制卡销解除对踝关节的限位，同时通过驱动件推动踝下体沿铰接点转动以带动假脚抬升，使踝足之间的夹角在膝上体弯曲状态下时小于90°，从而避免假肢患者在行走过程中被绊倒，保证了行走的安全性，同时解决了现有技术中由于截短而导致脊柱变形的问题；

2、通过设置复位弹簧，能够在膝上体逐渐伸直时，及时、准确的推动卡销复位；

3、通过设置拉环，方便假肢患者通过手动的方式来控制假脚抬升。

附图说明

图1是本发明背景技术的结构示意图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是体现假肢内部结构的剖视图；

图4是体现膝上体和膝下体连接关系的爆炸示意图；

图5是体现膝上体、膝下体以及卡销之间连接关系的爆炸示意图；

图6是体现膝踝联动使得假脚抬升的状态示意图。

附图标记，1、膝关节；11、膝下体；111、底板；112、侧板；113、圆柱套；114、圆角；12、膝上体；121、基座；122、耳板；2、踝关节；21、踝下体；211、下动踝座；212、安装座；213、圆弧面；214、凸块；215、卡槽；216、延伸块；22、踝上体；221、上动踝座；222、圆柱筒；223、第一缺口；224、第二缺口；225、突出部；3、铝管；4、假脚；41、脚后跟；42、脚前掌；5、卡销；51、卡齿；52、弧形面；6、驱动件；61、蓄力弹簧；62、球体；7、联动组件；71、钢绳；72、卡子；73、拉环；74、复位弹簧；8、卡座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图2，为本发明公开的一种具有防绊倒功能的膝踝联动假肢，包括膝关节1、踝关节2、铝管3和假脚4；膝关节1包括膝下体11和与膝下体11铰接的膝上体12；踝关节2包括踝下体21和与踝下体21铰接的踝上体22，铝管3安装在踝上体22与膝下体11之间，假脚4安装在踝下体21的底部。

参照图3，踝上体22与踝下体21之间设有卡销5和驱动件6，膝上体12与卡销5之间设有与卡销5相连接的联动组件7，卡销5主要作用是对踝上体22和踝下体21进行限位固定，保证踝足在直立状态时呈90°；联动组件7的主要作用是能够随膝上体12转动弯曲时，控制卡销5解除对踝关节2的限位；而驱动件6的主要作用是能够在解除限位后推动踝下体21沿铰接点转动以带动假脚4抬升，使踝足之间夹角小于90°，从而避免假肢患者在行走过程中被绊倒，保证了行走的安全性，同时解决了现有技术中由于截短而导致脊柱变形的问题。

参照图3和图4，膝下体11包括底板111、固接在底板111两侧且相对设置的侧板112以及固接在底板111背离侧板112一侧的圆柱套113，圆柱套113的内部中空且两端为敞口，铝管3的一端插接固定至圆柱套113内，具体固定方式可为焊接或螺纹连接；膝上体12包括基座121以及固接在基座121底部的耳板122，基座121主要用于与安装在大腿上的配件相连接，具体结构可根据实际需要进行设计，此处不对基座121的具体形状做限定；耳板122插入两侧板112内并且通过销轴铰接，两侧板112同一侧的顶点处分别倒有圆角114，当假肢处于直立状态时，侧板112远离底板111的一端抵接于基座121的下表面；当膝上体12随大腿抬起时，膝上体12和膝下体11会相对销轴转动。

参照图3和图5，上述的踝上体22包括上动踝座221以及固接在上动踝座221顶部的圆柱筒222，铝管3的另一端插接固定至圆柱筒222内，固定方式同上，此处不做过多赘述。上动踝座221为不规则的柱状结构，其内部中空且背离圆柱筒222的一端为敞口，上动踝座221的侧壁轴向开设有相对设置的第一缺口223和第二缺口224，两缺口均由背离圆柱筒222的一端贯穿上动踝座221，上动踝座221位于第二缺口224顶部正上方的侧壁处向外延伸有突出部225，突出部225为块状，为方便转动，将上动踝座221远离圆柱筒222一端的侧壁设置为弧形；踝下体21包括下动踝座211以及固接在下动踝座211上的安装座212；下动踝座211为不规则的板状结构，其远离安装座212的一端切削有圆弧面213，下动踝座211的一侧固接有向上延伸的凸块214，凸块214连接于圆弧面213的一端且与之形成v字形的卡槽215，下动踝座211上与凸块214相对的一侧固接有延伸块216，下动踝座211伸入上动踝座221内并通过销轴铰接，凸块214由第一缺口223探出，延伸块216由第二缺口224探出，假肢处于直立状态时，延伸块216与突出部225相抵接，凸块214与第一缺口223的顶部之间存在活动间隙。

安装座212为筒状，其远离下动踝座211的一端设有收口，收口上开设有安装孔；假脚4包括脚后跟41和脚前掌42，两者均为具有一定弹性的板状结构，脚前掌42的上表面固接有伸入收口内并通过螺栓固定的接头。

参照图3和图5，卡销5设置在上动踝座221内并且位于下动踝座211正上方的位置，上动踝座221的内部设有供卡销5和下动踝座211转动的活动空间；卡销5为棘爪状，卡销5的一端通过销轴铰接在上动踝座221内、另一端设有与卡槽215相适配的卡齿51，卡销5靠近下动踝座211的一侧设有与圆弧面213贴合的弧形面52，假肢处于直立状态时，卡齿51卡在卡槽215内，并且卡销5上的弧形面52与下动踝座211的圆弧面213紧贴。

参照图6，联动组件7至少包括柔性的钢绳71和牢靠固定在钢绳71上的卡子72；膝上体12的一侧固接有卡座8，卡座8为块状，卡座8上开设有供钢绳71穿过的孔，钢绳71的一端与卡销5背离弧形面52的一侧固接、另一端依次穿过踝上体22、铝管3、膝下体11和卡座8；卡子72为小型的卡箍或卡具，其抱紧在钢绳71上，钢绳71通过卡子72抵接在卡座8的顶部，实现张紧。钢绳71穿过卡座8的一端固接有拉环73，假肢患者也可以手动操作，通过拉环73来控制假脚4抬升。

延伸块216内开设有倾斜的腔室，驱动件6位于腔室内，驱动件6为可推动踝下体21沿铰接点转动的蓄力结构，具体包括蓄力弹簧61以及固接在蓄力弹簧61一端的球体62，蓄力弹簧61背离球体62的一端固定在延伸块216内，球体62始终抵接在突出部225上，突出部225对应球体62抵接的位置开设有供部分球体62嵌入的槽腔，假肢直立时，蓄力弹簧61处于压缩状态。

参照图3和图6，当膝上体12随大腿弯曲至一定角度时，卡座8会受向上的力并带动卡子72上移，而卡子72则会通过钢绳71拉动卡销5的一端沿铰接轴上旋，使得卡齿51脱离卡槽215，解除踝上体22与踝下体21之间的限位，此时，踝下体21在蓄力弹簧61的作用下向前旋，直到凸块214的顶部与卡51抵接，使踝足之间的夹角小于90°，从而避免假脚4在行走的过程中与地面发生碰触；当膝上体12逐渐伸直时，脚后跟41会优先着地，使得蓄力弹簧61被压缩并收回延伸块216的腔室内，此时，钢绳71卡销5、钢绳71和卡子72受自身重力的影响回落并且卡齿51重新卡在卡槽215内，实现复位。

为使卡销5能够及时、准确的复位，在钢绳71上套设置复位弹簧74，在上动踝座221的内顶壁对应复位弹簧74正上方的位置开设限位槽，复位弹簧74的一端抵接在卡销5上、另一端抵接在限位槽的内壁上，卡销5受拉力上旋后，复位弹簧74被压缩；当膝上体12逐渐伸直时，复位弹簧74推动卡销5复位。

本申请中通过卡销5、联动组件7和驱动件6实现膝踝联动，使踝足之间的夹角在膝上体12伸直状态下时呈90°，使踝足之间的夹角在膝上体12弯曲状态下时小于90°，采用这种膝踝联动的方式，不仅能够避免假肢患者在行走过程中被绊倒，而且相比于现有技术中的假肢，更加方便爬坡、端坐等，同时解决了现有假肢由于截短而导致脊柱变形的问题。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。