CN111249043B

CN111249043B - 一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔

Info

Publication number: CN111249043B
Application number: CN202010042044.6A
Authority: CN
Inventors: 王明辉; 钱玉; 张豪俊; 喻洪流
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: CN111249043A

Abstract

本发明公开了一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔。涉及智能康复中的假肢技术领域。包括半开放腔体、构件组、柔性衬垫、恒力装置和单向排气阀；其中，所述半开放腔体包括外腔和内腔，所述外腔和所述内腔通过底部相连接；所述构件组用于支撑和固定残肢；所述半开放腔体和构件组组合起来可悬吊残肢；所述柔性衬垫置于所述半开放腔体的后面；所述恒力装置附着在所述半开放腔体和所述构件组内壁，并通过所述构件组传递力和运动；所述单向排气阀置于所述半开放腔体的外表面，并且贯穿所述半开放腔体。本发明设计合理，结构安全可靠，降低了恒力接受腔的重量，提高了患者穿戴的舒适度，方便了患者的穿戴。

Description

一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔

技术领域

本发明涉及智能康复中的假肢技术领域，尤其涉及一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔领域。

背景技术

下肢功能障碍严重阻碍了一个人站立、行走或跑步的能力，对个人的身心健康和经济状况造成巨大压力。假肢可以代替失去肢体的部分功能，使截肢者恢复一定的生活自理和工作能力。接受腔是假肢发挥功能的重要基础，好的假肢接受腔需要同时具备穿戴的高安全舒适性和力及运动的功能传递准确性。

目前，普遍使用的接受腔为真空悬吊接受腔，通过采用真空结构从而使残肢与接受腔的接触界面处于负压状态，可以一定程度上提高悬吊性。但是它不仅要接受腔为全接触式且有良好的配合，还需要密封的界面。另一种常用的接受腔为机械调整式的接受腔。这类机械调整式的接受腔，通过张力表盘和棘轮皮带，允许用户控制接受腔连接的紧密程度，但是这样的操作也存在很大的缺陷：由于残肢体积的变化，患者需要不断的调整其残肢上的压缩力来相适应。目前，国内康复领域尚未出现具有可控功能的恒力接受腔。因此需要设计一种用于下肢假肢的半开放式可控恒力接受腔，既能提高患者穿戴的舒适度，又能保证在使用过程中力与运动传递的精准性。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，既能提高患者穿戴的舒适度，又能保证在使用过程中力与运动的传递的精准性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何开发一种用于下肢假肢的接受腔，可以在保证使用过程中力与运动传递的精准性的同时提高患者穿戴的舒适度。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，包括半开放腔体、构件组、柔性衬垫、恒力装置和单向排气阀；其中，所述半开放腔体包括外腔和内腔，所述外腔和所述内腔通过底部相连接；所述构件组用于支撑和固定残肢；所述半开放腔体和构件组连接起来可悬吊残肢；所述柔性衬垫置于所述半开放腔体的后面；所述恒力装置附着在所述半开放腔体和所述构件组内壁，并通过所述构件组传递力和运动；所述单向排气阀置于所述恒力接受腔的外表面，并且贯穿所述半开放腔体。

进一步地，所述外腔采用刚性材料，所述内腔采用弹性材料。

进一步地，所述构件组包括用于支撑的相对于残肢纵向分布的构件组和用于固定的横向连接构件组，两者通过连接组件相连接。

进一步地，所述相对于残肢纵向分布的构件组包括固定支撑构件和调节支柱构件，所述调节支柱构件沿纵向中轴线均布7个孔，用于调节所述横向连接构件组的纵向位置。

进一步地，所述横向连接构件组包括固定支撑横向连接构件、横向连接固定构件、加固横向连接固定构件和可控绳索。

进一步地，所述柔性衬垫设计有足够的强度和弹性，能够支持在其远离支柱或其他重量支撑构件的表面上的一部分压力的分配。

进一步地，所述恒力装置有三组，均匀周向附着在所述相对于残肢纵向分布的构件组及所述外腔内壁。

进一步地，所述恒力装置的外表面与所述恒力接受腔内表面相贴合，所述恒力装置的内表面与残肢相接触，且所述恒力装置内外表面均为刚性材料，两侧面采用聚乙烯或其他兼具一定硬度和韧度的柔性材料。

进一步地，所述恒力装置内部还有限位销和插销柱，所述插销柱开孔用于放置NiTi形状记忆合金，所述限位销使所述NiTi形状记忆合金垂直于残肢表面进行压缩，并保证所述NiTi形状记忆合金的压缩距离。

进一步地，所述构件组可通过模块化设计使其轮廓尺寸随残肢尺寸变化而变化。

本发明提出的一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，具有以下技术效果：

1、利用形状记忆合金超弹性这一特殊力学特性设计恒力装置，实现对残肢恒力加载，解决了恒力接受腔的安全舒适度问题；

2、通过横向连接固定构件组中的可控绳索来驱动恒力装置的压缩状态，无论残肢如何变化，患者可调节可控绳索，从而驱动恒力装置状态做出相适应的变化，直至残肢感到舒适即可，提高了恒力接受腔的自适应性和患者的舒适度；

3、通过对构件组的模块化设计，使其轮廓或尺寸随残肢变化而变化，在很大程度上降低了恒力接受腔的重量，也方便了患者的穿戴。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔结构示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的相对于残肢纵向分布的构件组示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的横向连接构件组示意图；

图4是本发明的一个较佳实施例的恒力装置示意图。

其中，1-半开放腔体，2-构件组，3-柔性衬垫，4-恒力装置，5-单向排气阀，11-外腔，12-内腔，21-相对于残肢纵向分布的构件组，22-横向连接构件组，211-固定支撑构件，212-调节支柱构件，221-固定支撑横向连接构件，222-横向连接固定构件，223-加固横向连接固定构件，224-可控绳索，41-恒力装置外表面，42-恒力装置内表面，43-恒力装置两侧面，44-NiTi形状记忆合金，45-插销柱，46-限位销。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，包括半开放腔体1、构件组2、柔性衬垫3、恒力装置4和单向排气阀5。其中，半开放腔体1包括外腔11和内腔12，外腔11与内腔12通过底座相连接。构件组2包括相对于残肢纵向分布的构件组21和横向连接构件组22。半开放腔体1只接触并支撑近1/3的残肢，且能够包容残肢的底部。外腔11是刚性结构，起到固定支撑作用；内腔12是柔性结构并有一定的硬度，能起到使患者舒适的作用；在坐骨承重部分添加了一个柔性衬垫3，柔性衬垫3设计有足够的强度和弹性，使之能够支持在其远离支柱或其他重量支撑构件的表面上的一部分压力的分配。在恒力接受腔的外表面设有单向排气阀5，它贯穿了外腔11与内腔12，最终能够实现恒力接受腔部分的纵向悬吊性能。这些构件组中的构件可以模块化设计，它们可以在轮廓或尺寸上随残肢变化而变化，通过这种模块化的设计，可以在很大程度上降低恒力接受腔的重量，同时方便患者的穿戴。

如图2和图1所示，相对于残肢纵向分布的构件组21包括2个固定支撑构件211和2个调节支柱构件212。其中2个固定支撑构件211分别布置在左右，2个调节支柱构件212分别布置在左右。构件组2的每一个构件都具有远端部和近端部。固定支撑构件211的近端部放置在外腔11和内腔12之间，起固定支撑残肢的作用，内表面与残肢接触贴合并给与残肢一定的作用力，来实现恒力接受腔的力的传递作用。调节支柱构件212内表面分别与固定支撑构件211的外表面相配合，且与固定支撑构件211构成左、右支撑构件组，加强对残肢的支撑，在纵向方向起到部分恒力接受腔悬吊的作用。调节支柱构件212纵向沿中轴线均匀分布7个孔，可以根据患者个人残肢情况用以调节横向连接构件组22的纵向位置。

如图3、图1和图2所示，横向连接构件组22分为固定支撑横向连接构件221、横向连接固定构件222、加固横向连接固定构件223和可控绳索224。固定支撑横向连接构件221和横向连接固定构件222都能起到横向固定假肢接受腔的作用；加固横向连接固定构件223将固定支撑构件212和外腔11进行整个的连接，起到横向固定加强的作用；可控绳索224用于患者穿戴或卸下恒力接受腔，当患者想要穿戴下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔时只需要先放松可控绳索224，戴上后拉紧可控绳索224到合适的位置即可；当患者想要卸下恒力接受腔时只需放松可控绳索224在一旁就可，操作极其简单方便。

如图4和图2所示，恒力装置4有三组，分别置于半开放腔体1中部以及固定支撑构件211内表面。恒力装置外表面41与内腔12内表面相贴合，恒力装置内表面42与残肢相接触，两者均为刚性材料；恒力机构装置两侧面43采用柔性材料，该柔性材料应具有一定硬度又具有一定韧度，例如聚乙烯或性能更好的材料，以保证恒力装置4的伸缩性；插销柱45开有孔隙，用于放置NiTi形状记忆合金44；限位销46保证NiTi形状记忆合金44垂直于残肢表面进行压缩，同时保证NiTi形状记忆合金44的压缩距离。

本发明通过恒力装置4来缓解残肢受力过大或过小的情况，使残肢无论在何种情况下都能受到一个舒适的恒力；再通过可控绳索224来驱动恒力装置4的压缩状态，无论残肢如何变化，患者可调节可控绳索224，从而驱动恒力装置4状态做出相适应的变化，直至残肢感到舒适即可调节或者完成恒力接受腔的穿戴。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，其特征在于，包括半开放腔体、构件组、柔性衬垫、恒力装置和单向排气阀；其中，所述半开放腔体包括外腔和内腔，所述外腔和所述内腔通过底部相连接；所述构件组用于支撑和固定残肢；所述半开放腔体和构件组连接起来可悬吊残肢；所述柔性衬垫置于所述半开放腔体的后面；所述恒力装置附着在所述半开放腔体和所述构件组内壁，并通过所述构件组传递力和运动；所述单向排气阀置于所述恒力接受腔的外表面，并且贯穿所述半开放腔体；

所述构件组包括用于支撑的相对于残肢纵向分布的构件组和用于固定的横向连接构件组，两者通过连接组件相连接；所述横向连接构件组包括固定支撑横向连接构件、横向连接固定构件、加固横向连接固定构件和可控绳索；所述可控绳索被配置为能够驱动所述恒力装置的压缩状态；

所述恒力装置有三组，均匀周向附着在所述相对于残肢纵向分布的构件组及所述外腔内壁；所述恒力装置的外表面与所述恒力接受腔内表面相贴合，所述恒力装置的内表面被配置为与残肢相接触，且所述恒力装置内外表面均为刚性材料，两侧面采用聚乙烯或其他兼具一定硬度和韧度的柔性材料；所述恒力装置内部还有限位销和插销柱，所述插销柱设置有孔隙用于放置NiTi形状记忆合金，所述限位销使所述NiTi形状记忆合金垂直于残肢表面进行压缩，并保证所述NiTi形状记忆合金的压缩距离。

2.如权利要求1所述的用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，其特征在于，所述外腔采用刚性材料，所述内腔采用弹性材料。

3.如权利要求1所述的用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，其特征在于，所述相对于残肢纵向分布的构件组包括固定支撑构件和调节支柱构件，所述调节支柱构件沿纵向中轴线均布7个孔，用于调节所述横向连接构件组的纵向位置。

4.如权利要求1所述的用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，其特征在于，所述柔性衬垫设计有足够的强度和弹性，能够支持在其远离支柱或其他重量支撑构件的表面上的一部分压力的分配。

5.如权利要求1所述的用于下肢假肢的可控半开放式恒力接受腔，其特征在于，所述构件组可通过模块化设计使其轮廓尺寸随残肢尺寸变化而变化。