一种四连杆气压膝关节的制作方法

1.本实用新型涉及一种医疗器械领域，尤其涉及一种四连杆气压膝关节。


背景技术：

2.由于交通事故、疾病等原因，下肢截肢的患者逐渐增多，随着科学的发展，各种下肢假肢不断涌入市场，不仅在外观和功能上弥补了肢体缺陷所带来的不足，同时使截肢者可以自由的参与正常的生活和工作，满足了截肢患者回归社会的强烈意愿。膝关节作为下肢假肢的核心部件之一，其性能对患者步态及舒适度起着决定性作用。机械膝关节因为其低廉的价格以及较高的可靠性为广大用户所接受。
3.而传统的膝关节因为其摩擦阻尼不稳定、灵敏度较差、步态效果不好等问题影响着患者的穿戴感受，因此急需对其技术升级。传统的机械式膝关节是利用弹簧压缩伸展的速度来控制行走的步频，但是由于其材料和结构的问题，膝关节阻尼调节不精确，弹簧弹力过大或过小都会导致两条腿不协调，关节回复力过大时还会导致运动过程中产生很大的阻力，损伤大腿的皮肤，增加了大腿末端的压力，极易造成患者跌倒，无法很好的达到假肢代偿的效果，且现有的伸展和屈曲阻尼不能独立调节。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种四连杆气压膝关节，不再使用传统的机械式膝关节阻尼调节方式，改用气缸调节关节阻尼，增强了膝关节阻尼调节精度，同时气压阻尼相对更加柔顺，使行走变得更加自然和舒适，优化行走步态，减少肺活量支出，增强了关节的稳定性，增加了关节寿命。
5.为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
6.一种四连杆气压膝关节，包括上连杆、阻尼杆、下连杆、活塞杆、活塞、第一单向阀和第二单向阀以及腿管夹；
7.所述上连杆上固定设置有四棱台；
8.所述阻尼杆的顶端与所述上连杆的后端之间转动连接，底端与所述活塞杆的顶部转动连接；
9.所述下连杆内形成有腔体，所述腔体的顶部由所述气缸端盖密封，底部由所述腿管夹密封，所述下连杆、气缸端盖以及腿管夹之间形成封闭气室，所述活塞杆穿过所述气缸端盖与所述活塞连接，所述活塞将所述封闭气室分为上气室和下气室；
10.所述下连杆的侧壁上形成有两个独立的气道，两个所述独立的两端气道均分别连通所述上气室和下气室，所述第一单向阀和第二单向阀分别设置在两个所述气道上，用于调节活塞滑动阻尼，所述第一单向阀和第二单向阀的气体流向相反。
11.进一步地，还包括两根前连杆，两根所述前连杆对称安装在所述上连杆的两侧，两根所述前连杆的顶端均与所述上连杆之间通过第一转动轴转动连接，底端与所述下连杆之间通过第二转动轴转动连接。
12.进一步地，还包括后连杆，所述后连杆的顶端与所述上连杆的后端之间通过第三转动轴转动连接，底端与所述下连杆之间通过第四转动轴转动连接，所述阻尼杆的顶端与所述上连杆的后端之间转动连接，底端与所述活塞杆的顶部转动连接。
13.进一步地，还包括弹簧，所述弹簧设在所述封闭气室内，所述弹簧的顶端与所述活塞连接，底端与所述腿管夹连接。
14.进一步地，所述气缸端盖的中心位置处还设有导向环和油封，所述活塞杆穿过所述导向环和油封与所述气缸端盖密封滑动连接。
15.进一步地，所述活塞与所述腔体的内壁之间还通过导向环和油封密封滑动连接。
16.进一步地，所述第一单向阀包括第一阀芯、第一阀顶、第一阀瓣和第一小弹簧，所述第一阀芯的顶部形成有第一滑槽，所述第一滑槽贯通所述第一阀芯的顶端，所述第一滑槽的顶端由所述第一阀顶密封，所述第一阀瓣和第一小弹簧套设在所述第一滑槽内，所述第一小弹簧的顶端与所述第一阀瓣固定连接，底端与所述第一滑槽的底端固定连接，所述第一滑槽的侧壁形成有与所述第一滑槽连通的第一进气口和第一出气口，当所述第一小弹簧处于自然状态时，所述第一阀瓣抵住所述第一进气口，当有气体流过时，挤压所述第一阀瓣使第一小弹簧收缩，气体从所述第一出气口流出。
17.进一步地，所述第二单向阀包括第二阀芯、第二阀顶、第二阀瓣和第二小弹簧，所述第二阀芯的顶部形成有第二滑槽，所述第二滑槽贯通所述第二阀芯的顶端，所述第二滑槽的顶端由所述第二阀顶密封，所述第二阀瓣和第二小弹簧套设在所述第二滑槽内，所述第二小弹簧的顶端与所述第二阀顶固定连接，底端与所述第二阀瓣底端固定连接，所述第二滑槽的侧壁形成有与所述第二滑槽连通的第二进气口和第二出气口，当所述第二小弹簧处于自然状态时，所述第二阀瓣抵住所述第二进气口，当有气体流过时，挤压所述第二阀瓣使第二小弹簧收缩，气体从所述第二出气口流出。
18.进一步地，所述第一单向阀包括两个固定在所述第一阀芯外侧壁的第一大密封圈和一个第一小密封圈，其中一个所述大密封圈位于第一进气口和第一出气口之间，另一个所述第一大密封圈位于所述第一阀芯的底部，所述第一小密封圈固定套设在所述第一阀瓣的外侧壁，用于使所述第一阀瓣与所述第一滑槽形成密封滑动连接。
19.进一步地，所述第二单向阀包括两个固定在所述第二阀芯外侧壁的第二大密封圈和一个第二小密封圈，其中一个所述第二大密封圈位于第二进气口和第二出气口之间，另一个所述第二大密封圈位于所述第二阀芯的底部，所述第二小密封圈固定套设在所述第二阀瓣的外侧壁，用于使所述第二阀瓣与所述第二滑槽形成密封滑动连接。
20.本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
21.1、本实用新型提供的四连杆气压膝关节，相比传统的机械式膝关节阻尼调节方式，改用气缸调节关节阻尼，增强了膝关节阻尼调节精度，同时气压阻尼相对更加柔顺，使行走变得更加自然和舒适，优化行走步态，减少肺活量支出，增强了关节的稳定性，增加了关节寿命。
22.2、采用两个单向调节阀分别调节伸展屈膝阻尼，控制更加便利。
附图说明
23.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通
技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
24.图1是四连杆气压膝关节一实施例的结构示意图；
25.图2是四连杆气压膝关节一实施例的局部剖视图；
26.图3是四连杆气压膝关节的全剖试图视图；
27.图4是四连杆气压膝关节的后视图；
28.图5是下连杆的气路原理图；
29.图6是第一单向阀的截面视图；
30.图7是第二单项阀的截面视图；
31.附图中各标记表示如下：
32.1-上连杆、2-阻尼杆、3-活塞杆、4-活塞、5-气缸端盖、6-前连杆、7-后连杆、 8-弹簧、9-腿管夹、10-四棱台、11-导向环和油封、12-上通气孔、13-下通气孔、 14-第一单向阀、15-下连杆、16-第二单向阀、141-第一阀芯、142-第一阀顶、143
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第一小密封圈、144-第一阀瓣、145-第一小弹簧、146-第一大密封圈、161-第二阀芯、162-第二阀顶、163-第二小密封圈、164-第二阀瓣、165-第二小弹簧、166
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第二大密封圈。
具体实施方式
33.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
34.本实用新型的实施例提供的四连杆气压膝关节改用气缸调节关节阻尼，增强了膝关节阻尼调节精度，同时气压阻尼相对更加柔顺，使行走变得更加自然和舒适，优化行走步态，减少肺活量支出，增强了关节的稳定性，增加了关节寿命。
35.结合图1-图5所示，所述四连杆气压膝关节包括上连杆1、阻尼杆2、下连杆15、活塞杆3、活塞4、第一单向阀14和第二单向阀16。所述上连杆1上固定设置有四棱台10。所述阻尼杆2的顶端与所述上连杆1的后端之间转动连接，底端与所述活塞杆3的顶部转动连接。所述下连杆1内形成有腔体，所述腔体的顶部由气缸端盖5密封，底部由所述腿管夹9密封，所述下连杆15、气缸端盖5以及腿管夹9之间形成封闭气室，所述活塞杆3穿过所述气缸端盖5与所述活塞4连接，所述活塞4将所述封闭气室分为上气室和下气室。所述下连杆 15的侧壁上形成有两个独立的气道，两个所述独立的气道均分别连通所述上气室和下气室，所述第一单向阀14和第二单向阀15分别设置在两个所述气道上，用于调节活塞4滑动阻尼，所述第一单向阀14和第二单向阀15的气体流向相反。
36.当上连杆1向后运动时，带动所述阻尼杆2以及活塞4向下运动，上气室增大，气体从下气室进入上气室，第一单向阀14截止，所以气体只能从第二单向阀16 通过，提供一定阻尼从而使膝关节在运动中更加舒适。当活塞杆3向上运动时，气体只能从所述第一单向阀14流过，并通过所述第一单向阀14流向所述下气室，进而提供一定阻尼。所述第一单向阀14和第二单向阀16上还带有可旋钮螺纹通过旋钮可调节通气回路内气体输入输出大小，可以有效地改变膝关节运动阻尼。
37.为了提高阻尼效果，还包括弹簧8，所述弹簧8套设在所述封闭气室内，所述弹簧8的顶端与所述活塞4连接，底端与所述腿管夹9连接。当活塞杆3向下运动，上气室增大，气体从下气室进入上气室，第一单向阀14截止，所以气体只能从第二单向阀16通过，同时结合下气室内弹簧8顶住活塞，提供一定阻尼从而使膝关节在运动中更加舒适。当活塞杆3向上运动时，第二单向阀16截止，气体只能从第一单向阀14通过，同时结合弹簧给予一定弹力挤压上气室使气体经过第一单向阀14流向下气室。
38.为了提高行走的稳定性，还包括两根前连杆6和后连杆7，两根所述前连杆 6对称安装在所述上连杆1的两侧，两根所述前连杆6的顶端均与所述上连杆1 之间通过第一转动轴转动连接，底端与所下连杆15之间通过第二转动轴转动连接。
39.所述后连杆7的顶端与所述上连杆1的后端之间通过第三转动轴转动连接，底端与所述下连杆15之间通过第四转动轴转动连接，后连杆7中间开有槽孔，阻尼杆2从中穿过，所述阻尼杆2的顶端与所述上连杆1的后端之间转动连接，底端与所述活塞杆3的顶部转动连接。所述6前连杆、上连杆1、后连杆7和下连杆15构成四连杆机构，更符合人体下肢膝关节仿生运动。
40.所述气缸端盖5的中心位置处还设有导向环和油封，所述活塞杆4穿过所述导向环和油封与所述气缸端盖密5封滑动连接。所述活塞3与所述腔体的内壁之间还通过导向环和油封11密封滑动连接。
41.如图6所示，所述第一单向阀14包括第一阀芯141、第一阀顶142、第一阀瓣144和第一小弹簧145，所述第一阀芯141的顶部形成有第一滑槽，所述第一滑槽贯通所述第一阀芯141的顶端，所述第一滑槽的顶端由所述第一阀顶142 密封，所述第一阀瓣144和第一小弹簧145套设在所述第一滑槽内，所述第一小弹簧145的顶端与所述第一阀瓣144固定连接，底端与所述第一滑槽的底端固定连接，所述第一滑槽的侧壁形成有与所述第一滑槽连通的第一进气口和第一出气口，当所述第一小弹簧145处于自然状态时，所述第一阀瓣144抵住所述第一进气口，当有气体流过时，挤压所述第一阀瓣144使第一小弹簧145收缩，气体从所述第一出气口流出。
42.如图7所示，所述第二单向阀16包括第二阀芯161、第二阀顶162、第二阀瓣164和第二小弹簧165，所述第二阀芯161的顶部形成有第二滑槽，所述第二滑槽贯通所述第二阀芯161的顶端，所述第二滑槽的顶端由所述第二阀顶162 密封，所述第二阀瓣164和第二小弹簧165套设在所述第二滑槽内，所述第二小弹簧165的顶端与所述第二阀顶162固定连接，底端与所述第二阀瓣164底端固定连接，所述第二滑槽的侧壁形成有与所述第二滑槽连通的第二进气口和第二出气口，当所述第二小弹簧165处于自然状态时，所述第二阀瓣164抵住所述第二进气口，当有气体流过时，挤压所述第二阀瓣164使第二小弹簧165 收缩，气体从所述第二出气口流出。
43.所述下气室存在两个下通气孔13，上气室也存在两个上通气孔12，上下通气孔通过独立的通气回路彼此连接在一起，构成两条通气回路，且互不影响；通气回路上有可调节通气大小的第一单向阀14和第二单向阀16；当有气体流向时，顶起阀瓣使其做往复运动，阀芯上端为阀顶，使内部阀瓣不会漏气以及脱落。
44.所述第一单向阀14包括两个固定在所述第一阀芯141外侧壁的第一大密封圈146和一个第一小密封圈143，其中一个所述大密封圈146位于第一进气口和第一出气口之间，
另一个所述第一大密封圈146位于所述第一阀芯141的底部，所述第一小密封圈143固定套设在所述第一阀瓣144的外侧壁，用于使所述第一阀瓣144与所述第一滑槽形成密封滑动连接。
45.所述第二单向阀16包括两个固定在所述第二阀芯161外侧壁的第二大密封圈166和一个第二小密封圈163，其中一个所述第二大密封圈166位于第二进气口和第二出气口之间，另一个所述第二大密封圈166位于所述第二阀芯161的底部，所述第二小密封圈163固定套设在所述第二阀瓣164的外侧壁，用于使所述第二阀瓣164与所述第二滑槽形成密封滑动连接。
46.当上气室增大时，气体经过上通气12孔流向第二阀芯161，由于大密封圈 166作用气体只能流向第二阀芯141上端小口，这时气流挤压第二阀瓣164，使其向上运动，第二阀芯164上端小口流出气体通过流向上气室；当下气室气流通过通气回路时，由于第一阀瓣164另一端被顶住，气体无法通过阀体。
47.当活塞杆3向上运动时，上气室减小，气体只能从所述第一单向阀14流过，并通过所述第一单向阀14流向所述下气室，进而提供一定阻尼。
48.本实用新型提供的四连杆气压膝关节，相比传统的机械式膝关节阻尼调节方式，改用气缸调节关节阻尼，增强了膝关节阻尼调节精度，同时气压阻尼相对更加柔顺，使行走变得更加自然和舒适，优化行走步态，减少肺活量支出，增强了关节的稳定性，增加了关节寿命。
49.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。