一種瞬心線不連續的人工膝關節的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種瞬心線不連續的人工膝關節，包括股骨上連接桿件，脛骨組件；脛骨組件中有一穿過其中的伸縮桿，伸縮桿的下端與脛骨組件的下端鉸接，伸縮桿的上端與股骨上連接桿件鉸接，股骨上連接桿件的下端平面與脛骨組件的上端平面相互接觸；股骨上連接桿件的一個側面是與其下端平面相貫或相切的曲面，股骨上連接桿件在伸縮桿與股骨上連接桿件的鉸接點處向一側開有一延伸至曲面的槽軌，槽軌寬度大于伸縮桿的最大直徑。本發明與自然人體膝關節的瞬心軌跡十分接近，在屈伸及站立過程中具有較好的靜態穩定性及動態穩定性，仿生效果突出。
【專利說明】一種瞬心線不連續的人工膝關節
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療器械【技術領域】，具體涉及一種瞬心線不連續的人工膝關節。
【背景技術】
[0002]假肢膝關節廣泛應用于機器人及人體假肢中。膝關節是人體最大也是最復雜的關節，同樣在下假肢中，膝關節最為重要，它可以幫助人體實現站立的支撐和行走時的靈活與美觀。目前主要用于人工膝關節分為單軸膝關節和多軸膝關節。站立穩定性和靈活穩定性是衡量膝關節的重要標準，而對于連桿機構而言，為保證站立穩定性，都是通過提高瞬心位置來實現，但是瞬心位置提高，其靈活穩定性降低，兩者互為矛盾。
[0003]如中國專利CN1205622A公開了一種單軸的人工膝關節，該人工膝關節具有結構簡單，簡便，成本低的優點，但是，單軸膝關節假肢的大小腿的轉動中心是不變的，如同鉸點，它的動態穩定性較差。另外，多連桿人工膝關節機構，如中國專利CN282256Y公開了一種四連桿人工膝關節機構，它主要由上膝、下膝、前連桿、后連桿、限位器、拉緊裝置組成，它克服公知的“儲能功學骨架四連桿關節”存在四邊形結構不穩定、擺動、死點等不足等優點，但是其瞬心軌跡是連續的曲線。另外，中國專利CN202154771U也存在同樣的問題。
[0004]自然人體膝關節在屈曲或伸展過程中，其瞬心是時變的，瞬心的軌跡不是一條連續的曲線。因為其具有滑動和滾動并存的特性，因此，具備較好的站立穩定性、靈活性及較好的屈伸運動特性。人工膝關節機構的相對瞬心線與人體膝關節實際的相對瞬心線越接近，則它們的運動越相似，其代償效果就越理想。
【發明內容】
[0005]針對目前所 使用的人工膝關節瞬心線連續的不足，本發明提供一種瞬心線不連續的人工膝關節。該人工膝關節與自然人體膝關節的瞬心軌跡十分接近，在屈伸及站立過程中具有較好的靜態穩定性及動態穩定性，仿生效果突出。
[0006]本發明的技術方案如下所述。
[0007]一種瞬心線不連續的人工膝關節，包括股骨上連接桿件，脛骨組件；脛骨組件中有一穿過其中的伸縮桿，伸縮桿的下端與脛骨組件的下端鉸接，伸縮桿的上端與股骨上連接桿件鉸接，股骨上連接桿件的下端平面與脛骨組件的上端平面相互接觸；股骨上連接桿件的一個側面是與其下端平面相貫或相切的曲面，股骨上連接桿件在伸縮桿與股骨上連接桿件的鉸接點處向一側開有一延伸至曲面的槽軌，槽軌寬度大于伸縮桿的直徑。
[0008]所述的伸縮桿由擺動連接桿件、球連桿、彈性物件組成，擺動連接桿件的一端是鉸接銷，另一端是活塞缸，球連桿的一端是球頭，另一端是活塞，擺動連接桿件與球連桿通過活塞和活塞缸滑動配合連接，彈性物件布置在擺動連接桿件的活塞缸端口與球連桿的球頭之間。
[0009]所述人工膝關節還設有下連接桿件和復位彈簧，所述下連接桿件7與脛骨組件的下端通過鉸鏈鉸接，所述復位彈簧連接在脛骨組件與下連接桿件之間。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是瞬心線不連續的人工膝關節的結構示意圖。
[0011]圖2是圖1的A-A視圖。
[0012]圖3是瞬心線不連續的人工膝關節的立體示意圖。
[0013]附圖中:1.股骨上連接桿件；2.伸縮桿；201.擺動連接桿件；202.球連桿；203.拉簧；3.脛骨組件；301.通槽；302.凸緣；4.鉸鏈；5.鉸鏈；6.緩沖塊；7.下連接桿件；8.復位彈簧。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0015]一種瞬心線不連續的人工膝關節，包括股骨上連接桿件1，脛骨組件3。脛骨組件3中有一穿過其中的伸縮桿組件2，伸縮桿組件2的下端與脛骨組件3的下端鉸接，伸縮桿組件2的上端與股骨上連接桿件I鉸接，股骨上連接桿件I的下端平面與脛骨組件3的上端平面相互接觸。股骨上連接桿件I的一個側面是與其下端平面相切的曲面，股骨上連接桿件I在伸縮桿與股骨上連接桿件的鉸接點處向一側開有一延伸至曲面的槽軌101，槽軌寬度大于伸縮桿的最大直徑。
[0016]所述的脛骨組件3在穿過伸縮桿組件2處向一側開有能夠讓伸縮桿以其下端鉸接點為支點擺動的通槽301。
[0017]由于存在槽軌101和通槽301，并且伸縮桿組件2的長度能夠拉長，因此脛骨組件3相對股骨上連接桿件I的轉 角大于90度，并且兩者之間不僅存在轉動動作，還存在滾動動作，造成瞬心線的不連續，符合自然人體膝關節的屈曲或伸展動作特征。
[0018]所述的伸縮桿組件2由擺動連接桿件201、球連桿202、彈性物件(本例采用拉簧)203組成，擺動連接桿件201的一端是鉸接銷，另一端是活塞缸，球連桿202的一端是球頭，另一端是活塞，擺動連接桿件201與球連桿202通過活塞和活塞缸滑動配合連接，拉簧203布置在擺動連接桿件201的活塞缸端口與球連桿202的球頭之間。
[0019]伸縮桿組件2的下端與脛骨組件3的下端是通過球形鉸鏈5鉸接，球形鉸鏈5的球頭的球面能夠露出于球頭座的背面。
[0020]人工膝關節直立時，在垂直壓力作用下，下連接桿件7能夠鎖緊球形鉸鏈5的球頭，伸縮桿組件2不能擺動，進一步保證了人工膝關節的站立穩定性。在彎曲或行走時，人工膝關節的垂直壓力消失，下連接桿件7在復位彈簧8的作用下對球形鉸鏈5的球頭解鎖，因此不影響人工膝關節的靈活性。
[0021]在脛骨組件3上所開的通槽的兩側槽面上設置能夠嵌入股骨上連接桿件I上所開槽軌的凸緣302，能夠防止股骨上連接桿件I和脛骨組件3之間發生相對轉動，保證了人工膝關節的靜態穩定性及動態穩定性。
[0022]下連接桿件7上正對球形鉸鏈球頭的球面露出部的位置，布置緩沖塊6，可以減少對脛骨組件3的沖擊。緩沖 塊6可以采用彈性高分子材料(如普通橡膠或硅橡膠)制成，也可以采用其它已知的具有緩沖作用的材料制成。
【權利要求】
1.一種瞬心線不連續的人工膝關節，包括股骨上連接桿件(1)，脛骨組件(3);其特征在于:脛骨組件(3)中有一穿過其中的伸縮桿組件(2)，伸縮桿組件(2)的下端與脛骨組件(3)的下端鉸接，伸縮桿組件(2)的上端與股骨上連接桿件(I)鉸接，股骨上連接桿件(I)的下端平面與脛骨組件(3)的上端平面相互接觸；股骨上連接桿件(I)的一個側面是與其下端平面相貫或相切的曲面，股骨上連接桿件(I)在伸縮桿組件與股骨上連接桿件的鉸接點處向一側開有一延伸至曲面的槽軌(101)，槽軌寬度大于伸縮桿組件的最大直徑。
2.根據權利要求1所述的人工膝關節，其中所述的脛骨組件(3)在穿過伸縮桿組件(2)處向一側開有能夠讓伸縮桿組件以其下端鉸接點為支點擺動的通槽(301)。
3.根據權利要求2所述的人工膝關節，其中所述脛骨組件(3)上所開的通槽(301)的兩側槽面上還有能夠嵌入股骨上連接桿件(I)上所開槽軌的凸緣(302)。
4.根據權利要求1所述的人工膝關節，其中所述的伸縮桿組件(2)由擺動連接桿件(201)、球連桿(202 )、彈性物件(203 )組成，擺動連接桿件(201)的一端是鉸接銷，另一端是活塞缸，球連桿(202)的一端是球頭，另一端是活塞，擺動連接桿件(201)與球連桿(202)通過活塞和活塞缸滑動配合連接，彈性物件(203)布置在擺動連接桿件(201)的活塞缸端口與球連桿(202)的球頭之間。
5.根據權利要求4所述的人工膝關節，其中的所述的彈性物件(203)是拉簧。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的人工膝關節，其中的伸縮桿組件(2)的下端與脛骨組件(3)的下端是通過球形鉸鏈(5)鉸接。
7.根據權利要求6所述的人工膝關節，其中所述球形鉸鏈(5)球頭的球面能夠露出于球頭座的背面。
8.根據權利要求7所`述的人工膝關節，還設有下連接桿件(7)和復位彈簧(8)，所述下連接桿件(7 )與脛骨組件(3 )的下端通過鉸鏈(4 )鉸接，所述復位彈簧(8 )連接在脛骨組件(3)與下連接桿件(7)之間。
9.根據權利要求8所述的人工膝關節，其中所述下連接桿件(7)上還設有緩沖塊(6)，所述緩沖塊(6)所布置的位置正對球形鉸鏈(5)球頭的球面露出部。
10.根據權利要求9所述的人工膝關節，其中所述緩沖塊(6)由彈性高分子材料制成。
【文檔編號】A61F2/64GK103598937SQ201310547042
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】楊連發, 陳家霆, 何玉林, 王寧華, 吳春蕾, 胡竹林 申請人:桂林電子科技大學