一种关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢的制作方法

本发明属于仿生人体假肢技术领域，具体涉及一种关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢。

背景技术：

目前市面上涉及的踝关节假肢产品主要分为主动式假肢和被动式假肢两种，而其中被动式的踝关节假肢主要以单轴设计为主，其运动力学特性与健康人肢体相差较大，导致穿戴者在使用过程中步态不自然，行走过程不舒适，对不同环境路面下的适应度低。市面上已有的多轴踝关节假肢产品，两轴的空间角度固定，而不同截肢患者行走的生物力学特性有所区别，导致此类产品的个性化适配度低，穿戴者患侧与常侧肢体的运动协调性差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能根据不同患者踝关节的生物力学特性，可个性化调节踝关节运动轴的空间角度方位，从而提高穿戴者患侧与常侧肢体的运动协调性，提升假肢的环境适应性与穿戴舒适性，能应对不同路面变化，降低穿戴者能耗的一种关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢产品。

本发明由前部a、关节轴部分b、右部c、上盖d、后部e、左部f、底盖g、弹簧ⅰ1、弹簧ⅱ2、弹簧ⅲ3、弹簧ⅳ4组成，其中前部a的前连接板5下端固接于底盖g的前端上面；后部e的后连接板12下端固接于底盖g的后端上面；右部c的右连接板22上端固接于上盖d的右端下面；左部f的左连接板17上端固接于上盖d的左端下面；关节轴部分b位于前部a、右部c、上盖d、后部e、左部f、底盖g围成的空间内，且关节轴部分b呈后高前低的十字状态；关节轴部分b的前球套b4与前部a中直槽ⅰj和60°槽ⅰg交错形成的插槽滑动连接；关节轴部分b的后球套b2与后部e中直槽ⅱm和60°槽ⅱo交错形成的插槽滑动连接；关节轴部分b的右球套b1与右部c中直槽ⅲf2和45°槽ⅰd2交错形成的插槽滑动连接；关节轴部分b的左球套b3与左部f中直槽ⅳz和45°槽ⅱc2交错形成的插槽滑动连接；弹簧ⅰ1的下端固接于底盖g的弹簧座ⅰp；弹簧ⅰ1的上端固接于右部c中右连接板22的弹簧座ⅲr；弹簧ⅱ2的下端固接于底盖g的弹簧座ⅱq；弹簧ⅱ2的上端固接于左部f中左连接板17的弹簧座ⅳu；弹簧ⅲ3的后端固接于后部e中后连接板12的弹簧座ⅴe前面；弹簧ⅲ3的前端固接于左部f中左连接板17的弹簧座ⅵx后面；弹簧ⅳ4的后端固接于左部f中左连接板17的弹簧座ⅵx前面；弹簧ⅳ4的前端固接于前部a中前连接板5的弹簧座ⅶc后面。

所述的前部a由前连接板5、直槽板ⅰ6、60°槽板ⅰ7、丝杠ⅰ8、长轴ⅰ9组成，其中前连接板5上端设有弹簧座ⅶc；直槽板ⅰ6上设有直槽ⅰj；60°槽板ⅰ7上设有60°槽ⅰg；直槽板i6的缺口朝右置于前连接板5的内槽，长轴ⅰ9与直槽板ⅰ6的孔ⅰi间隙配合，长轴ⅰ9与前连接板5的孔对ⅱb过盈配合；60°槽板i7的缺口朝右置于前连接板5的外槽，丝杠ⅰ8与60°槽板ⅰ7的孔ⅲh滑动连接；丝杠ⅰ8两端固接于前连接板5的孔对ⅳa的两个孔；两个螺母旋于60°槽板i7左右两侧的丝杠ⅰ8上。

所述的关节轴部分b由距下关节轴30、sr4球套对ⅰ26、sr5球套对ⅱ27、轴上弹簧组29、踝关节轴25、长伸缩臂对28和短伸缩臂对32组成，其中踝关节轴25与距下关节轴30上下排列并经螺栓31固连；轴上弹簧组29的四个弹簧分别套在距下关节轴30的前后两臂和踝关节轴25的左右两臂上；长伸缩臂对28的两个长伸缩臂分别与距下关节轴30前后两臂的长轴孔对j2滑动连接；短伸缩臂对32的两个短伸缩臂分别与踝关节轴25左右两臂的短轴孔对i2滑动连接；sr4球套对ⅰ26由右球套b1和左球套b3组成，sr4球套对ⅰ26中球面槽对ⅰm2的两个球面槽与短伸缩臂对32的两个球端滑动连接；sr5球套对ⅱ27由后球套b2和前球套b4组成，sr5球套对ⅱ27中球面槽对ⅱk2的两个球面槽与长伸缩臂对28的两个球端滑动连接；四个伸缩臂在相应的轴孔中都能伸缩和转动；四个伸缩臂在伸缩时，四个弹簧都处于压缩状态。

所述的右部c由丝杠ⅱ24、直槽板ⅲ21、右连接板22、45°槽板ⅰ23、长轴ⅱ20组成，其中右连接板22上设有弹簧座ⅲr；直槽板ⅲ21上设有直槽ⅲf2；45°槽板ⅰ23上设有45°槽ⅰd2；直槽板ⅲ21置于右连接板22的内槽，长轴ⅱ20与直槽板ⅲ21的孔ⅷg2间隙配合，长轴ⅱ20与右连接板22的孔对ⅴt过盈配合；45°槽板ⅰ23的45°槽ⅰd2呈前低后高置于右连接板22的外槽，丝杠ⅱ24与45°槽板ⅰ23的孔ⅶe2滑动连接；丝杠ⅱ24两端固接于右连接板22的孔对ⅵs的两个孔；两个螺母旋于45°槽板i23前后两侧的丝杠ⅱ24上。

所述的后部e由直槽板ⅱ10、60°槽板ⅱ11、后连接板12、丝杠ⅲ13、长轴ⅲ14组成，其中后连接板12上端设有弹簧座ⅴe；直槽板ⅱ10上设有直槽ⅱm；60°槽板ⅱ11上设有60°槽ⅱo；直槽板ⅱ10缺口朝左置于后连接板12的外槽，丝杠ⅲ13与直槽板ⅱ10的孔ⅸk滑动连接；丝杠ⅲ13两端固接于后连接板12的孔对ⅹd的两个孔；两个螺母旋于直槽板ⅱ10左右两侧的丝杠ⅲ13上；60°槽板ⅱ11缺口处朝左置于后连接板12的内槽，长轴ⅲ14与60°槽板ⅱ11的孔ⅺn间隙配合，长轴ⅲ14与后连接板12的孔对ⅻf过盈配合。

所述的左部f由丝杠ⅳ15、长轴ⅳ16、左连接板17、45°槽板ⅱ18、直槽板ⅳ19组成，其中左连接板17上设有弹簧座ⅵx和弹簧座ⅳu；45°槽板ⅱ18上设有45°槽ⅱc2；直槽板ⅳ19上设有直槽ⅳz；直槽板ⅳ19置于左连接板17的外槽，丝杠ⅳ15与直槽板ⅳ19的孔ⅹⅲa2滑动连接；丝杠ⅳ15两端固接于孔对ⅹⅳv的两个孔；两个螺母旋于直槽板ⅳ19前后两侧的丝杠ⅳ15上；45°槽板ⅱ18的45°槽ⅱc2呈后高前低置于左连接板17的内槽，长轴ⅳ16与45°槽板ⅱ18的孔ⅹⅴb2间隙配合，长轴ⅳ16与左连接板17的孔对ⅹⅵw过盈配合。

所述的底盖g上面左右横向中心线靠右设有弹簧座ⅰp，底盖g上面左右横向中心线靠左设有弹簧座ⅱq。

本发明的关节轴角度调节过程如下：

1.打开上盖d，旋松连接于螺栓31上的螺母。

2.保持前部a的丝杠ⅰ8上的两个螺母处于旋紧位置，后部e的丝杠ⅳ15上的两个螺母处于旋紧位置，使直槽板ⅰ6、60°槽板ⅰ7、60°槽板ⅱ11、直槽板ⅱ10的位置固定，从而使位于距下关节轴30前后两端与前部a和后部e滑动连接的前球套b4和后球套b2位置固定，从而使距下关节轴30位置固定。

3.旋松右部c的丝杠ⅱ24上的两个螺母，旋松左部f丝杠ⅳ15上的两个螺母，使直槽板ⅲ21、45°槽板ⅰ23能在右连接板22上滑动，45°槽板ⅱ18、直槽板ⅳ19可以在左连接板17上滑动。

4.前后滑动放置于左连接板17上的直槽板ⅳ19，带动位于踝关节轴25左右两端的sr4球套对ⅰ26前后移动，从而带动踝关节轴25前后转动，由此调节踝关节轴25在横断面的投影角。调节完成后，旋紧位于直槽板ⅳ19两侧的螺母，使其固定。

5.滑动放置于右连接板22上的45°槽板ⅰ23，带动位于踝关节轴25左右两端的sr4球套对ⅰ26上下移动，从而带动踝关节轴25上下转动，由此调节踝关节轴25在冠状面的投影角。调节完成后，旋紧位于45°槽板ⅰ23两侧的螺母，使其固定。

6.保持上述4、5步螺母的旋紧，使踝关节轴25位置固定。

7.旋松前部a的丝杠ⅰ8上的两个螺母，旋松后部e的丝杠ⅳ15上的两个螺母，使直槽板ⅰ6、60°槽板ⅰ7可以在前连接板5上滑动，直槽板ⅱ10、60°槽板ⅱ11可以在后连接板12上滑动。

8.滑动放置于后连接板12上的直槽板ⅱ10，带动位于距下关节轴30前后端的sr5球套对ⅰ27左右移动，从而带动距下关节轴30左右转动，由此调整距下关节轴30在矢状面的投影角。调节完成后，旋紧位于直槽板ⅱ10两侧的螺母，使其固定。

9.滑动放置于前连接板5上的60°槽板ⅰ7，带动位于距下关节轴30前后端的sr5球套对ⅰ27上下移动，从而带动距下关节轴30上下转动，由此调节距下关节轴30在横断面的投影角。调节完成后，旋紧位于60°槽板ⅰ7两侧的螺母，使其固定。

10.旋紧连接于螺栓31上的螺母，使距下关节轴30与踝关节轴25无法相对转动，关闭上盖d。

到此为止，关节轴角度调节完毕。

本发明可以先测量人体健肢一侧踝关节处的关节角度，然后对此假肢产品的关节轴进行角度调节，在穿戴后可根据使用者的使用感受再对假肢关节轴进行角度微调，直至达到最优的穿戴使用效果。本发明能大幅度改善假肢产品配适度低、适应性差，穿戴者能耗大的问题，并调节过程简单、高效。

附图说明

图1为关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢的立体图

图2为关节轴角度可调节式多轴踝关节假肢的右视图

图3为前部a的立体图

图4为后部e的立体图

图5为前连接板5的立体图

图6为后连接板12的立体图

图7为60°槽板ⅰ7的立体图

图8为直槽板ⅰ6的立体图

图9为直槽板ⅱ10的立体图

图10为60°槽板ⅱ11立体图

图11为底板的立体图

图12为左部f的立体图

图13为右部c的立体图

图14为右连接板22的立体图

图15为左连接板17的立体图

图16为直槽板ⅳ19的立体图

图17为45°槽板ⅱ18的立体图

图18为45°槽板ⅰ23的立体图

图19为直槽板ⅲ21的立体图

图20为关节轴部分b的立体图

图21为踝关节轴25的立体图

图22为距下关节轴30的立体图

图23为组成球套对ⅱ27的一个sr5半球套的立体图

图24为组成球套对ⅰ26的一个sr4半球套的立体图

图25为图20所指的h2的剖视图

图26为长伸缩臂对28的一个长伸缩臂的立体图

图27为短伸缩臂对32的一个短伸缩臂的立体图

其中：a.前部b.关节轴部分c.右部d.上盖e.后部f.左部g.底盖1.弹簧ⅰ2.弹簧ⅱ3.弹簧ⅲ4.弹簧ⅳ5.前连接板6.直槽板ⅰ7.60°槽板ⅰ8.丝杠ⅰ9.长轴ⅰ10.直槽板ⅱ11.60°槽板ⅱ12.后连接板13.丝杠ⅲ14.长轴ⅲ15.丝杠ⅳ16.长轴ⅳ17.左连接板18.45°槽板ⅱ19.直槽板ⅳ20.长轴ⅱ21.直槽板ⅲ22.右连接板23.45°槽板i24.丝杠ⅱ25.踝关节轴26.sr4球套对ⅰ27.sr5球套对ⅱ28.长伸缩臂对29.轴上弹簧组30.距下关节轴31.螺栓32.短伸缩臂对b1.右球套b2.后球套b3.左球套b4.前球套a.孔对ⅳb.孔对ⅱc.弹簧座ⅶd.孔对ⅹe.弹簧座ⅴf.孔对ⅻg.60°槽ⅰh.孔ⅲi.孔ⅰj.直槽ⅰk.孔ⅸm.直槽ⅱn.孔ⅺo.60°槽ⅱp.弹簧座ⅰq.弹簧座ⅱr.弹簧座ⅲs.孔对ⅵt.孔对ⅴu.弹簧座ⅳv.孔对ⅹⅳw.孔对ⅹⅵx.弹簧座ⅵz.直槽ⅳa2.孔ⅹⅲb2.孔ⅹⅴc2.45°槽ⅱd2.45°槽ⅰe2.孔ⅶf2.直槽ⅲg2.孔ⅷi2.短轴孔对j2.长轴孔对k2.球面槽ⅱm2.球面槽ⅰ

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明由前部a、关节轴部分b、右部c、上盖d、后部e、左部f、底盖g、弹簧ⅰ1、弹簧ⅱ2、弹簧ⅲ3、弹簧ⅳ4组成，其中前部a的前连接板5下端固接于底盖g的前端上面；后部e的后连接板12下端固接于底盖g的后端上面；右部c的右连接板22上端固接于上盖d的右端下面；左部f的左连接板17上端固接于上盖d的左端下面；关节轴部分b位于前部a、右部c、上盖d、后部e、左部f、底盖g围成的空间内，且关节轴部分b呈后高前低的十字状态；关节轴部分b的前球套b4与前部a中直槽ⅰj和60°槽ⅰg交错形成的插槽滑动连接；关节轴部分b的后球套b2与后部e中直槽ⅱm和60°槽ⅱo交错形成的插槽滑动连接；关节轴部分b的右球套b1与右部c中直槽ⅲf2和45°槽ⅰd2交错形成的插槽滑动连接；关节轴部分b的左球套b3与左部f中直槽ⅳz和45°槽ⅱc2交错形成的插槽滑动连接；弹簧ⅰ1的下端固接于底盖g的弹簧座ⅰp；弹簧ⅰ1的上端固接于右部c中右连接板22的弹簧座ⅲr；弹簧ⅱ2的下端固接于底盖g的弹簧座ⅱq；弹簧ⅱ2的上端固接于左部f中左连接板17的弹簧座ⅳu；弹簧ⅲ3的后端固接于后部e中后连接板12的弹簧座ⅴe前面；弹簧ⅲ3的前端固接于左部f中左连接板17的弹簧座ⅵx后面；弹簧ⅳ4的后端固接于左部f中左连接板17的弹簧座ⅵx前面；弹簧ⅳ4的前端固接于前部a中前连接板5的弹簧座ⅶc后面。关节轴部分b中的四个伸缩臂的伸缩范围足够满足直槽板ⅱ10、60°槽板ⅰ7、45°槽板ⅰ23、直槽板ⅳ19在滑动时所需的伸缩长度；轴上弹簧组29的四个弹簧一直处于压缩状态，有效的降低了使用过程中关节轴部分b在机构内部的摆动；弹簧ⅰ1和弹簧ⅱ2起控制假肢左右翻的程度及复位的作用，弹簧ⅲ3和弹簧ⅳ4起控制假肢前后翻的程度及复位的作用。

如图3、图5、图7和图8所示，所述的前部a由前连接板5、直槽板ⅰ6、60°槽板ⅰ7、丝杠ⅰ8、长轴ⅰ9组成，其中前连接板5上端设有弹簧座ⅶc；直槽板ⅰ6上设有直槽ⅰj；60°槽板ⅰ7上设有60°槽ⅰg；直槽板i6的缺口朝右置于前连接板5的内槽，长轴ⅰ9与直槽板ⅰ6的孔ⅰi间隙配合，长轴ⅰ9与前连接板5的孔对ⅱb过盈配合；60°槽板i7的缺口朝右置于前连接板5的外槽，丝杠ⅰ8与60°槽板ⅰ7的孔ⅲh滑动连接；丝杠ⅰ8两端固接于前连接板5的孔对ⅳa的两个孔；两个螺母旋于60°槽板i7左右两侧的丝杠ⅰ8上。

如图20至图27所示，所述的关节轴部分b由距下关节轴30、sr4球套对ⅰ26、sr5球套对ⅱ27、轴上弹簧组29、踝关节轴25、长伸缩臂对28和短伸缩臂对32组成，其中踝关节轴25与距下关节轴30上下排列并经螺栓31固连；轴上弹簧组29的四个弹簧分别套在距下关节轴30的前后两臂和踝关节轴25的左右两臂上；长伸缩臂对28的两个长伸缩臂分别与距下关节轴30前后两臂的长轴孔对j2滑动连接；短伸缩臂对32的两个短伸缩臂分别与踝关节轴25左右两臂的短轴孔对i2滑动连接；sr4球套对ⅰ26由右球套b1和左球套b3组成，sr4球套对ⅰ26中球面槽对ⅰm2的两个球面槽与短伸缩臂对32的两个球端滑动连接；sr5球套对ⅱ27由后球套b2和前球套b4组成，sr5球套对ⅱ27中球面槽对ⅱk2的两个球面槽与长伸缩臂对28的两个球端滑动连接；四个伸缩臂在相应的轴孔中都能伸缩和转动；四个伸缩臂在伸缩时，四个弹簧都处于压缩状态。

如图13、图14、图18和图19所示，所述的右部c由丝杠ⅱ24、直槽板ⅲ21、右连接板22、45°槽板ⅰ23、长轴ⅱ20组成，其中右连接板22上设有弹簧座ⅲr；直槽板ⅲ21上设有直槽ⅲf2；45°槽板ⅰ23上设有45°槽ⅰd2；直槽板ⅲ21置于右连接板22的内槽，长轴ⅱ20与直槽板ⅲ21的孔ⅷg2间隙配合，长轴ⅱ20与右连接板22的孔对ⅴt过盈配合；45°槽板ⅰ23的45°槽ⅰd2呈前低后高置于右连接板22的外槽，丝杠ⅱ24与45°槽板ⅰ23的孔ⅶe2滑动连接；丝杠ⅱ24两端固接于右连接板22的孔对ⅵs的两个孔；两个螺母旋于45°槽板i23前后两侧的丝杠ⅱ24上。

如图4、图6、图9和图10所示，所述的后部e由直槽板ⅱ10、60°槽板ⅱ11、后连接板12、丝杠ⅲ13、长轴ⅲ14组成，其中后连接板12上端设有弹簧座ⅴe；直槽板ⅱ10上设有直槽ⅱm；60°槽板ⅱ11上设有60°槽ⅱo；直槽板ⅱ10缺口朝左置于后连接板12的外槽，丝杠ⅲ13与直槽板ⅱ10的孔ⅸk滑动连接；丝杠ⅲ13两端固接于后连接板12的孔对ⅹd的两个孔；两个螺母旋于直槽板ⅱ10左右两侧的丝杠ⅲ13上；60°槽板ⅱ11缺口处朝左置于后连接板12的内槽，长轴ⅲ14与60°槽板ⅱ11的孔ⅺn间隙配合，长轴ⅲ14与后连接板12的孔对ⅻf过盈配合。

如图12、图15至图17所示，所述的左部f由丝杠ⅳ15、长轴ⅳ16、左连接板17、45°槽板ⅱ18、直槽板ⅳ19组成，其中左连接板17上设有弹簧座ⅵx和弹簧座ⅳu；45°槽板ⅱ18上设有45°槽ⅱc2；直槽板ⅳ19上设有直槽ⅳz；直槽板ⅳ19置于左连接板17的外槽，丝杠ⅳ15与直槽板ⅳ19的孔ⅹⅲa2滑动连接；丝杠ⅳ15两端固接于孔对ⅹⅳv的两个孔；两个螺母旋于直槽板ⅳ19前后两侧的丝杠ⅳ15上；45°槽板ⅱ18的45°槽ⅱc2呈后高前低置于左连接板17的内槽，长轴ⅳ16与45°槽板ⅱ18的孔ⅹⅴb2间隙配合，长轴ⅳ16与左连接板17的孔对ⅹⅵw过盈配合。

如图11所示，所述的底盖g上面左右横向中心线靠右设有弹簧座ⅰp，底盖g上面左右横向中心线靠左设有弹簧座ⅱq。