专利名称：一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膝下假肢，特别是一种主被动运动方式相结合的具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢。
背景技术：
随着各种自然灾难、疾病以及交通事故的增加，残疾人士逐年增多，假肢的需求也日益增大。趾关节是人体运动中活动最频繁的部位，也是运动时主要的受力部位，尤其在人体落地一瞬间是最先着地的部位，其具有较大的弹性和缓冲作用，还为小腿的运动提供柔性动力。如果残疾人使用的膝下假肢中不具有趾关节，那么残疾人在运动过程中不仅不能实现很多动作，而且步态不够协调自然，还降低了在行走时的能量效率。为了提高运动时的能量效率和增加运动的多样性和自然性，含有趾关节的膝下假肢成为使用者的新需求。目前带有趾关节的膝下假肢是一种基于脚掌与脚趾部位断开的断开式脚板的趾关节，而这种 脚板断开式的结构使得运动的连贯性不够好。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种运动的连贯性好的具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于它包括一整体脚板、一趾关节和一小腿假肢；所述趾关节包括一通过支架安装在所述整体脚板上的电机，所述电机通过一驱动机构连接一连杆，所述连杆的另一端转动连接一压块，所述压块放置在所述整体脚板的前端顶面，所述小腿假肢固定连接或铰接在所述整体脚板的后部顶面。所述整体脚板和趾关节的外部设置有一与人脚形状相应的脚套。所述驱动机构包括一连接所述电机的丝杠，所述丝杠通过螺纹连接一丝杠螺母，所述丝杠螺母的外圈固定连接一滑块，所述滑块固定连接或铰接所述连杆。所述压块的形状为圆柱形、圆盘形和球形中的一种，压块的中心与所述连杆转动连接。所述整体脚板包括一呈倾斜设置的上脚板，所述上脚板下方设置一脚跟弹片，所述脚跟弹片的前部固定连接在所述上脚板底面的中部，所述脚跟弹片的后部与所述上脚板之间留有弹性活动空间。所述整体脚板包括一脚板，所述脚板的中部具有一弓起。所述小腿假肢通过一支座固定连接或铰接在所述整体脚板的后部顶面。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整体脚板，在整体脚板上又设置了一趾关节；因此使趾关节与整体脚板和小腿假肢结合为一体，可以完成类似人脚的动作，从而能使得使用者的运动连贯性更好，活动更加自如。2、本发明的趾关节由于设置在整体脚板上，其相对于断开式脚板，运动的连续性更好；而且整体脚板设置有一定程度的形变空间，通过形变能够储存一定的运动能量，然后在运动中缓慢释放，从而为使用者的小腿运动提供柔性动力，使用者在行走时会感觉更轻便、舒适。3、本发明由于为趾关节设置了一电机，其为脚趾关节的独立动力源，它通过控制压块与整体脚板的接触点的不同，使趾关节不但可以工作在步伐速度较快或步伐速度较慢两种工作状态下，而且可以使整体脚板的前端的最大变形也有所不同，进而实现了连续柔性的调整。4、本发明由于将压块设置呈一圆形，因此压块在移动的过程中连续运动，可以更好地实现模拟人体正常走路的状态；同时本发明的驱动机构可以采用各种方式，安装和使用非常有效方便。5、本发明的趾关节由于设置在整体脚板上，且具有独立的动力源和驱动机构，因此本发明的趾关节可以作为一个整体组件在整体脚板上安装或者更换。本发明具有运动连贯性好、可以为使用者的小腿运动提供连续柔性动力的优点，能够广泛适合于各种不同程度的截肢患者使用。
图I是本发明的结构示意2是一种整体脚板的结构示意3是另一种整体脚板的结构示意4是本发明在一种工作状态下的示意5是本发明整体脚板内部铺层结构示意6是本发明在另一种工作状态下的示意图
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，本发明包括一整体脚板I、一趾关节2和一小腿假肢3。如图2所示，本发明的整体脚板I包括一呈倾斜设置的上脚板11，在上脚板11下方设置一脚跟弹片12，脚跟弹片12的前部固定连接在上脚板11底面的中部，脚跟弹片12的后部与上脚板11之间留有弹性活动空间。如图3所示，上述整体脚板I还可以仅设置一脚板13，脚板13的中部具有较高的弓起。如图4所示，本发明的趾关节2包括一通过支架安装在整体脚板I上的电机21，电机21通过一联轴器连接一丝杠22，丝杠22通过螺纹连接一丝杠螺母23，丝杠螺母23的外圈固定连接一滑块24，滑块24固定连接或铰接一连杆25，连杆25的另一端铰接一压块26，压块26放置在整体脚板I的前端顶面。上述压块26的形状可以是圆柱形、圆盘形和球形等形状，压块26的中心与连杆25转动连接，压块26还可以根据受力要求进行其它连续变化形状的等同设计。本发明的小腿假肢3可以采用现有技术中各种结构和材料的小腿假肢，其可以通过一支座31与整体脚板I固定连接或铰接，其也可以通过其它结构和连接方式实现与整体脚板I的固定连接或铰接。上述实施例中，本发明的整体脚板I中脚板13或上脚板11和脚跟弹片均可以采用碳纤维板制作而成，如图5所示，制作整体脚板I的碳纤维板可以采用已有技术的碳纤维布经铺层设计而成，但是本发明整体脚板I的碳纤维板要求各相邻的碳纤维布层中的碳纤维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°。这样使得假肢脚板上的各处都能在不同的方向上进行一定的弯曲，实现本发明假肢脚板的变柔性功能。上述实施例中，在整体脚板I的下表面设置有耐磨层，耐磨层可以采用聚氨酯，通过粘贴或喷涂的方式连接在脚板13的下表面(如图3所示)，或者连接在上脚板11的前部底面和脚跟弹片12底面(如图2所示)。上述实施例中，可以在整体脚板I和趾关节2的外部设置一与人脚形状相应的 脚套4 (如图I所示)，脚套4可以采用聚氨酯材料制作而成，其具有耐腐蚀、耐磨损以及电绝缘等性能。上述各实施例中，电机21通过丝杠22、丝杠螺母23和滑块24组成的电机驱动机构，是为了推动连杆25前后移动。该驱动机构也可以是由电机21带动的一伞齿轮(图中未示出)，伞齿轮啮合另一伞齿轮，该另一伞齿轮的输出端同轴连接一齿轮，该齿轮与一连接滑块24的齿条啮合，滑块24连接连杆25，进而推动连杆25前后移动。如果电机21的输出轴与连杆24运动方向垂直地安装在整体脚板I上，则本发明的驱动机构还可以是连接在电机21输出端的一齿轮(图中未示出)，该齿轮与一连接滑块24的齿条啮合，滑块24连接连杆25，进而推动连杆25前后移动。本发明工作时包括两种工作状态，如图4所示，当使用者步行速度较慢时，趾关节2工作在a极限状态，此时本发明的整体脚板I的柔性比较大，图中的虚线是整体脚板I的前端在a状态时的最大变形。如图6所示，当使用者步行速度较快时，趾关节2中的电机21通过联轴器带动驱动机构的滑块24向前移动，滑块24通过连杆25推动压块26向前转动，使得趾关节2从极限状态a转变为极限状态b ;此时，整体脚板I的柔性比工作在极限状态a时小，且整体脚板I的前端的最大变形也降低(如图中的虚线所示)。也即本发明的趾关节2与整体脚板I的接触点是连续变化的，从而使得整体脚板I的前端的最大变形也随着压块26的位置而不同；因此，本发明不仅实现了为使用者的小腿提供连续柔性的动力，而且可以适应不同人群趾关节仿生运动的需求。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
1.一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于它包括一整体脚板、一趾关节和一小腿假肢；所述趾关节包括一通过支架安装在所述整体脚板上的电机，所述电机通过一驱动机构连接一连杆，所述 连杆的另一端转动连接一压块，所述压块放置在所述整体脚板的前端顶面，所述小腿假肢固定连接或铰接在所述整体脚板的后部顶面。
2.如权利要求I所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述整体脚板和趾关节的外部设置有一与人脚形状相应的脚套。
3.如权利要求I所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述驱动机构包括一连接所述电机的丝杠，所述丝杠通过螺纹连接一丝杠螺母，所述丝杠螺母的外圈固定连接一滑块，所述滑块固定连接或铰接所述连杆。
4.如权利要求2所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述驱动机构包括一连接所述电机的丝杠，所述丝杠通过螺纹连接一丝杠螺母，所述丝杠螺母的外圈固定连接一滑块，所述滑块固定连接或铰接所述连杆。
5.如权利要求I或2或3或4所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述压块的形状为圆柱形、圆盘形和球形中的一种，压块的中心与所述连杆转动连接。
6.如权利要求I或2或3或4所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述整体脚板包括一呈倾斜设置的上脚板，所述上脚板下方设置一脚跟弹片，所述脚跟弹片的前部固定连接在所述上脚板底面的中部，所述脚跟弹片的后部与所述上脚板之间留有弹性活动空间。
7.如权利要求5所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述整体脚板包括一呈倾斜设置的上脚板，所述上脚板下方设置一脚跟弹片，所述脚跟弹片的前部固定连接在所述上脚板底面的中部，所述脚跟弹片的后部与所述上脚板之间留有弹性活动空间。
8.如权利要求I或2或3或4所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述整体脚板包括一脚板，所述脚板的中部具有一弓起。
9.如权利要求5所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述整体脚板包括一脚板，所述脚板的中部具有一弓起。
10.如权利要求I 9任一项所述的一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于所述小腿假肢通过一支座固定连接或铰接在所述整体脚板的后部顶面。
全文摘要
本发明涉及一种具有连续柔性趾关节的动力膝下假肢，其特征在于它包括一整体脚板、一趾关节和一小腿假肢；所述趾关节包括一通过支架安装在所述整体脚板上的电机，所述电机通过一驱动机构连接一连杆，所述连杆的另一端转动连接一压块，所述压块放置在所述整体脚板的前端顶面，所述小腿假肢固定连接或铰接在所述整体脚板的后部顶面。本发明具有运动连贯性好、可独立安装或更换、可以为使用者的小腿运动提供连续柔性动力的优点，本发明可以广泛适合于各种不同程度的截肢患者使用。
文档编号A61F2/70GK102885663SQ20121041039
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者张立群, 赵文雅, 黄勇, 王启宁 申请人:北京工道风行智能技术有限公司