可以交替上台阶和简单奔跑的髋关节离断假肢的制作方法

本发明涉及一种髋部的机械假肢。

背景技术：

假肢技术随着社会和科学技术的进步不断发展，如肌电假肢，液压系统假肢，复合材料制成的下肢运动假肢等。但这些假肢提供的补偿作用都体现在支撑和摆动上，最大程度解决了美观和步态的问题。走路和交替下楼梯都是可以实现的，但是这些假肢却不具备交替上楼梯的能力。

而现有的髋部假肢，主要起支撑身体的作用，且能活动的关节主要体现在膝关节步伐的协调摆动上，大腿根部的摆动效果很差且难以控制，无法提供运动的动力，只提供了基础的支撑和稳固作用，丧失了很多大腿的功能性。现有的技术在上台阶的时候，患者只能用健肢迈步去拖着假肢去上台阶。无论是美观的角度，还是在别人眼中的样子，都会在患者心中造成很大的影响。本发明就是为了给假肢提供更多的实用功能性而设计的假肢。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可以支持简单奔跑，和两条腿交替上台阶的髋部机械假肢。

两腿交替上台阶时的运动变化：假肢迈步向前支撑身体—健肢提供登力—重心转移到假肢—健肢迈步支撑身体—假肢提供登力—重心转移到健肢上。以此为一个交替的来回。所以抬腿，支撑，供力和两腿的协调，是机械假肢模仿正常运动交替上台阶所具备的必要条件。所以该发明主要通过解决：1髋部假肢的可控抬腿、2假肢运动时蹬力的供给、3大腿结构膝关节结构小腿结构在运动中的变化、4在运动中两条腿的交替摆动这四个技术方案，从而达到简单奔跑和两条腿交替上台阶的目的。

本发明的目的通过以下措施来达到。1假肢的可控抬腿：主要通过把假肢大腿部位设计成平行四边形结构，使其中一条边与髋部接受腔固定，控制这条边一个角的角度使平行四边行变形，来完成机械假肢的抬腿效果(参考图4)。

2假肢的运动供力：主要通过把身体运动时，向前倾斜的重力势能，用假肢脚部的杠杆拉伸膝关节的扫动齿轮，转换为膝关节蹬腿的动力。从而达到奔跑和上台阶在前进时假肢的动力供给(参考图5、图6)。

3大腿结构与膝关节结构和小腿结构在运动中的协调：主要是把膝关节结构与大腿平行四边形结构的下边相互结合，通过小腿在膝关节处的齿轮，控制在膝关节结构处大腿平行四边形下边的一角，达到小腿控制假肢大腿部位的效果，(假肢供力结构在小腿部位，供力的时候小腿控制大腿)。反之大腿抬腿的时候，大腿平行四边形结构变形，膝关节与大腿平行四边行结构的一条边相互结合，这条边上相邻的角发生变化，在膝关节的限制下，通过齿轮作用，来调节小腿的运动角度。如图5到图6大腿的变化。

4在运动中两条腿的交替摆动：是通过健康大腿上的摆动结构和跨腿旋转横轴控制的。健肢由前向后时，或身体后仰时。髋部接受腔与健肢大腿的摆动结构形成角度差，带动横轴转动，使该横轴另一端的齿轮带动假肢齿轮控制假肢抬腿迈步。健肢向后控制假肢向前迈步，来达到交替摆动的效果(如图4所示)。

补充说明：1本发明可以达到简单奔跑的效果，正常的情况下简单奔跑和上台阶都能适用，但是如果有奔跑的特别需要，可以改变在膝关节大腿结构和小腿结构连接处，两个齿轮转轴大小的对比，来增加小腿在奔跑时的摆动幅度，使假肢更加适用于奔跑（同时也可以在脚部或膝盖部位增加弹性材料，来增加假肢的弹跳力）。2假肢外面可以填补材料，塑造大腿形体和包裹仿皮肤的材料，保证假肢的美观(要预留大腿结构变形所需要的空位)。3本说明书给出的是左腿假肢的例子，右腿假肢是左腿假肢的反转，右腿截肢同样适用。

适用范围：1本发明主要以机械结构为主，主要适用于一侧髋关节离断截肢的患者。

其优点是，可以更大限度的使假肢模仿腿部动作，并增加可控的抬腿和运动的供力，来达到简单奔跑和两条腿交替上台阶的效果。而且机械结构设计简单稳定。该发明并没有借助外部动力，使发明更加的安全可控。可以为更多的残疾患者提供更好的帮助。

附图说明：图1为本发明的正视图，图2为侧视图，图3为俯视图，图4为立体图，图5为膝关节结构的透视图，图6为前倾供力的示图，图7为胯部结构的透视图。1为接受腔，2为健肢摆动部位，3为假肢大腿部位，4为假肢膝关节部位，5为假肢小腿部位，6为假肢脚部。8为齿轮转轴，9为转轴，10为转轴，11为齿轮转轴，12为齿轮转轴，13为齿轮转轴，14为转轴7，15为大腿前支撑结构，16为大腿后支撑结构，17为小腿支撑结构，18为扫动齿轮，19为脚部供力杠杆。21和7为跨腿旋转横轴。22为齿轮结构。23和24是11和13的透视结构。25和26是12和15的透视结构。

结构说明：齿轮转轴受齿轮的相互作用，而带动与其一体的结构旋转。8、15、11一体，为假肢大腿前支撑结构。9、16、20一体为假肢后支撑结构。12、8、9所在的外部结构，与接受腔相互连接固定，是大腿平行四边形结构的上面一条边，在保证大腿平行四边形结构变形不受影响的情况下，可以根据截肢部位需要，适当的改变形状。1为接受腔，接受腔为假肢的固定支撑结构，其位置固定在患者腰胯部并包裹截肢部位，需要做到使假肢不脱落，其一侧与假肢连接固定，前方固定跨腿旋转横轴7，后面可以在腰背部凸出来一块接力挡板(更好的控制摆动结构和接受腔的角度)。2为摆动结构，环绕在健肢大腿上，控制假肢抬腿。20为脚部结构，中间位置起支撑身体的作用，脚的前后部分可以使用用弹性材料制作，来增加运动时的舒适度。

具体实施说明：假肢大腿的可控抬腿结构：如图2所示假肢大腿部位的四个转动轴8、9、10、11构成了平行四边形。健肢的摆动结构2受健肢控制摆动，带动跨腿旋转横轴7和转轴上的齿轮转轴12转动(如图4所示)，齿轮转轴12与齿轮转轴8相互作用，又因为齿轮转轴8和大腿前支撑结构15一体，所以当健肢摆动结构摆动时，通过控制假肢大腿的平行四边形结构变行，来完成假肢抬腿动作的控制。

膝关节装置如图2所示，它是10、11、13转轴的距离固定装置，11、13为齿轮转轴(如图5的23、24所示)，转动时两者相互作用。所以前大腿支撑结构15，与小腿支撑结构17，在转轴11、13端受齿轮相互作用。假肢膝关节装置前端有关节反转的阻碍结构，限制假肢大腿、小腿的最大伸开角度为180度，维持假肢的仿生性。膝关节装置上有扇形扫动齿轮，与膝关节一体，和小腿扫动齿轮18相互作用相互连接是下文供力装置的一部分。

小腿和脚踝的前倾供力结构：该部分通过将身体运动前倾时偏移的重力作为动力。身体前倾时，假肢小腿支撑结构17和假肢脚部20的角度变小，此时脚部的杠杆20拉动扫动齿轮18旋转向膝关节提供动力，改变膝盖关节与小腿的角度，为假肢提供登力。是一种可控的持续性转移供力(如图6所示)。

假肢大腿结构，假肢小腿结构和膝关节的相互作用：图5为落脚状态，图6为前进时的前倾供力状态。落脚状态时假肢小腿与假肢脚部角度不变，所以杠杆19不动，扫动齿轮18不动，假肢小腿与假肢膝关节受扫动齿轮18阻碍无法弯曲，假肢小腿与假肢膝关节锁死。又因为假肢大腿前支撑结构15和假肢小腿支撑结构17，在齿轮转轴11和13的限制下相互作用，所以当假肢小腿与假肢膝关节锁死的时候，前假肢大腿支撑结构与膝关节和小腿结构都被锁死。又因为假肢膝关节是转轴8、9、10、11所组成平行四边形的一条边，当膝关节和大腿前支撑结构不动时，大腿的抬升结构也被锁死。所以落脚时，腿与脚的角度不变时，膝盖无法弯曲，假肢自动锁死起到支撑身体的作用(抬腿时假肢脚部离开地面，受大腿抬升结构控制。落脚时受小腿支撑结构17和脚部20的角度变化控制，角度变小时为假肢提供蹬力，角度不变时起支撑作用)。

两条腿的交替摆动结构：如图1所示健肢摆动结构2在健肢大腿上固定，当健肢带动2向后摆动时，带动跨腿横轴7旋转，带动图中12齿轮转轴逆时针旋转，8、12相互作用，所以8带动假肢大腿前支撑结构15顺时针旋转，假肢向前摆动。反之健肢向前假肢向后摆动，从而完成两条腿交替摆动的效果。补充1：为了更灵活的控制假肢，该横轴7一端的齿轮转轴12可以设置成内接的摩擦式棘轮机构。使假肢单向受力，摆动结构2只能控制12逆时针旋转，顺时针左右时棘轮机构不受力，即只接受抬腿控制。其效果1：健肢通过摆动结构控制假肢向前抬升并调节角度，然后再健肢向前，(棘轮滑动不受力)假肢不动，可以双腿向前完成坐下或下蹲的效果。其效果2：摆动结构受健肢控制，健肢可以自行向前运动且与假肢不相互作用。两腿摆动结构的补充2：健肢摆动结构2与与跨腿横轴7的连接部分是转轴，可以自由侧抬腿，前后抬腿和斜抬腿都会带动跨腿旋转横轴7的旋转，可以保证健肢的灵活性不受摆动结构的影响。