專利名稱：制動(dòng)膝關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，具有一個(gè)關(guān)節(jié)上半部、一關(guān)節(jié)下半部、一個(gè)與一關(guān)節(jié)部件抗扭連接的關(guān)節(jié)軸和一個(gè)構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分的擺桿，該擺桿以其伸直側(cè)端固定在一個(gè)擺動(dòng)軸上，該擺動(dòng)軸設(shè)置在關(guān)節(jié)軸下側(cè)(Ventral)遠(yuǎn)端，并與關(guān)節(jié)軸平行，擺桿還以其彎曲側(cè)端環(huán)繞關(guān)節(jié)軸，而且所說制動(dòng)膝關(guān)節(jié)還具有一個(gè)由腳部負(fù)載所控制的制動(dòng)裝置。
美國(guó)專利3,015,825公開了類似的實(shí)施形式。其中用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻力以確保假肢膝關(guān)節(jié)克服由重量所帶來的彎曲的機(jī)構(gòu)，其取決于負(fù)載的自動(dòng)控制要求有技術(shù)上的措施，該措施允許腿假肢的大腿部分和小腿部分之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，更確切地說，是在行走的站立位置時(shí)由腿假肢的真實(shí)負(fù)載狀態(tài)所支持的方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分的擺動(dòng)桿是在上述的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)中用于實(shí)現(xiàn)這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的技術(shù)解決方案。在上述的結(jié)構(gòu)中，擺動(dòng)軸與關(guān)節(jié)上半部相連接，而關(guān)節(jié)軸設(shè)置在關(guān)節(jié)下半部分中。該擺動(dòng)桿的縱軸伸向伸直腿假肢的縱軸，從膝關(guān)節(jié)軸的中心向前-下也就是向前-遠(yuǎn)(antero-distal)伸展。這種傾斜使得作用在膝關(guān)節(jié)上的制動(dòng)作用產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)帶，該制動(dòng)帶通過在大腿假肢的上半部分和下半部分之間繞一個(gè)制動(dòng)滾筒的取決于負(fù)載的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而張緊，該制動(dòng)作用的最大值在行走的站立狀態(tài)開始出現(xiàn)在腳后跟，該值向前腳尖連續(xù)減小，這是因?yàn)閿[動(dòng)軸的縱軸越來越處于一個(gè)平行于主負(fù)載方向的位置上，由此，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的范圍受到限制。在上述美國(guó)專利的圖6和7中所揭示的情況用于改善行走中從站立狀態(tài)向彎曲狀態(tài)的過渡，因?yàn)樵谕燃僦哪_尖還處于較小負(fù)載的時(shí)候，它已允許截肢者開始膝關(guān)節(jié)的彎曲。
本發(fā)明的目的在于，在前述制動(dòng)膝關(guān)節(jié)的基礎(chǔ)上，在保持自然行走的前提下，提供一種由腳負(fù)載控制制動(dòng)裝置的改進(jìn)型結(jié)構(gòu)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的解決方案為，一個(gè)充有液壓油的封閉的排出室至少是部分同圓心地包圍該關(guān)節(jié)軸，該室設(shè)置在關(guān)節(jié)中央部分的附屬端上，并且被構(gòu)成旋轉(zhuǎn)活塞的、與關(guān)節(jié)上半部分抗扭連接的關(guān)節(jié)軸分成伸直室和彎曲室，這兩個(gè)室通過一油路相互連通，該油路由一閥門活塞全部或部分地關(guān)閉，該活塞克服一閥門活塞彈簧的作用可移動(dòng)地安裝在關(guān)節(jié)中央部分內(nèi)，該彈簧將活塞壓向其打開位置，并且在關(guān)節(jié)中央部分向彎曲方向繞著一個(gè)設(shè)置在關(guān)節(jié)下半部?jī)?nèi)的擺動(dòng)軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，由一個(gè)安裝在關(guān)節(jié)下半部?jī)?nèi)的調(diào)節(jié)裝置將該活塞壓向關(guān)閉位置。
此外，本發(fā)明另一個(gè)有利方案是，在連接伸直室和彎曲室的油路中串聯(lián)安裝兩個(gè)作用方向相反的單向節(jié)流閥，以控制擺動(dòng)位置。
此外，設(shè)置一個(gè)用于連接的連桿是有利的，該連桿的一端與關(guān)節(jié)上半部分鉸接，另一端與關(guān)節(jié)下半部?jī)?nèi)安裝的彈簧撐架鉸接，該撐架承受連接彈簧的彈力。
本發(fā)明在伸直位置，避免設(shè)置剛性的止擋，而是設(shè)置終端阻尼裝置。為了在伸直位置產(chǎn)生阻尼作用，使伸直室與彎曲室連通的油路通過一接口與伸直室如此連接，即，旋轉(zhuǎn)活塞在向伸直位置轉(zhuǎn)動(dòng)到最后的位置時(shí)逐漸關(guān)閉該接口。所說的轉(zhuǎn)動(dòng)最后位置的區(qū)域最好為10°-15°。在伸直過程中，旋轉(zhuǎn)活塞將油從伸直室經(jīng)連接通道壓向彎曲室。輸出油路逐漸被旋轉(zhuǎn)活塞閉合，導(dǎo)致形成伸直阻尼的節(jié)流作用。因此，阻尼過程可由旋轉(zhuǎn)活塞在接口處的外形決定。
為避免從伸直位置轉(zhuǎn)向彎曲位置時(shí)旋轉(zhuǎn)活塞在回轉(zhuǎn)時(shí)由終端節(jié)流產(chǎn)生的流動(dòng)阻力，本發(fā)明在彎曲室的油路接口中設(shè)置一個(gè)單向止回閥，該閥在彎曲開始時(shí)，被彎曲室中排出的液壓油打開。
本發(fā)明的其他特征是從屬權(quán)利要求所要求保護(hù)的對(duì)象，并且與本發(fā)明其他優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合將通過實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)描述。
在附圖中表示了一些作為實(shí)例的本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中

圖1是裝有小腿假肢的膝關(guān)節(jié)的側(cè)視圖；圖2是裝有液壓控制裝置的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)在伸直狀態(tài)的側(cè)視圖；圖3是圖2所示制動(dòng)膝關(guān)節(jié)在彎曲狀態(tài)的側(cè)視圖；圖4是圖2所示制動(dòng)膝關(guān)節(jié)的縱剖面圖；圖5是圖3所示制動(dòng)膝關(guān)節(jié)的縱剖面圖；圖6是液壓系統(tǒng)圖；圖7是可調(diào)單向止回閥的詳細(xì)描述圖，該閥用于制動(dòng)膝關(guān)節(jié)的擺動(dòng)相位控制；圖8是圖4所示制動(dòng)膝關(guān)節(jié)的一種變換實(shí)施例的縱剖面圖；圖9是圖8所示制動(dòng)膝關(guān)節(jié)在彎曲狀態(tài)的縱剖面圖。
圖1示出了一個(gè)制動(dòng)膝關(guān)節(jié)1，在該關(guān)節(jié)的遠(yuǎn)側(cè)端，通過一螺旋緊固件2固定了一個(gè)構(gòu)成假肢小腿的管3，在管3的底端連接了一個(gè)假腳4。
制動(dòng)膝關(guān)節(jié)1由一個(gè)關(guān)節(jié)上半部5、一個(gè)關(guān)節(jié)下半部6、一個(gè)關(guān)節(jié)軸7和一個(gè)構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分8的擺動(dòng)桿組成，該擺動(dòng)桿承受由腳部負(fù)載所產(chǎn)生的沖擊，并且可繞一個(gè)平行于關(guān)節(jié)軸7的擺動(dòng)軸9擺動(dòng)。
從圖1中可以看出，擺動(dòng)軸9遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)軸7并在關(guān)節(jié)軸7的下側(cè)設(shè)置。
在圖1中表示了一個(gè)象征腳后跟負(fù)載的作用力線F和一個(gè)象征腳尖負(fù)載的作用力線V，這兩條力線通過關(guān)節(jié)軸7。繞擺動(dòng)軸9擺動(dòng)的擺動(dòng)桿8能施加到關(guān)節(jié)軸7上的制動(dòng)力矩是通過各自的力臂確定的，該力臂是從各負(fù)載線與擺動(dòng)軸9之間的位置中得出的。在圖1中，到腳后跟負(fù)載力線F的力臂a大于到腳尖負(fù)載力線V的力臂b。這是擺動(dòng)軸9相對(duì)關(guān)節(jié)軸7延深的結(jié)果，它使得腳尖負(fù)載有較小的制動(dòng)力矩時(shí)在腳后跟負(fù)載處產(chǎn)生最大的制動(dòng)力矩，由此，就可以為行走狀態(tài)(Gangphase)進(jìn)行相應(yīng)的彎曲了。當(dāng)軸7、9處于同一水平面時(shí)，腳后跟及腳尖負(fù)載產(chǎn)生大約相同的制動(dòng)力矩，由此，為行走所開始的彎曲會(huì)受到制約。
圖2至5示出了一個(gè)液壓控制的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)。這里，關(guān)節(jié)軸7被一個(gè)最好是充有液壓油的排出室至少部分同心地包圍，該排出室設(shè)置在構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分的擺動(dòng)桿8上，并被構(gòu)成旋轉(zhuǎn)活塞19的、與關(guān)節(jié)上半部5抗扭連接的關(guān)節(jié)軸7分成伸直室20和彎曲室21，這兩個(gè)室通過一油路22相互連通。該油路由一個(gè)閥門活塞23全部或部分地關(guān)閉，該活塞23克服一閥門活塞彈簧24的作用可移動(dòng)地安裝在關(guān)節(jié)中央部分8內(nèi)，彈簧24將活塞23壓向其打開位置，并且在關(guān)節(jié)中央部分8向彎曲方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，由一設(shè)置在關(guān)節(jié)下半部6上的調(diào)節(jié)裝置將活塞壓向關(guān)閉位置。該調(diào)節(jié)裝置由一個(gè)安裝在關(guān)節(jié)下半部6內(nèi)可人工旋轉(zhuǎn)的調(diào)整螺絲25構(gòu)成，該螺絲25安裝在閥門活塞23的遠(yuǎn)端。
在關(guān)節(jié)中央部分8上設(shè)置一個(gè)用于關(guān)節(jié)上半部5的伸直止擋26。設(shè)置在擺動(dòng)軸9上的關(guān)節(jié)中央部分8向其伸直位置的轉(zhuǎn)動(dòng)由一個(gè)安裝在關(guān)節(jié)下半部6上的伸直止擋27限定，向彎曲位置的轉(zhuǎn)動(dòng)由一個(gè)彈性的同樣也是安裝在關(guān)節(jié)下半部6上的彎曲止擋28限定，該止擋由一橡膠套構(gòu)成，該橡膠套部分繞著閥門活塞23和其調(diào)整螺絲25固定。彈性的彎曲止擋28用于向站直位置轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，并且通過一個(gè)調(diào)整螺母29調(diào)節(jié)適應(yīng)于患者的初壓力，該螺母29安裝在橡膠套的遠(yuǎn)端，并設(shè)置在調(diào)整螺絲25上。
在將兩室20、21相互連通的油路22中設(shè)置一個(gè)單向止回閥30，該閥30避開了由閥門活塞23形成的節(jié)流點(diǎn)，并在關(guān)節(jié)伸直時(shí)打開從伸直室到彎曲室的油路，據(jù)此制約油流，見圖6。由此避免了在關(guān)節(jié)伸直時(shí)，所排出的液壓油受閥門活塞23的控制。
為了能控制關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，在上述的油路22中將兩個(gè)作用方向相反的單向節(jié)流閥31、32串聯(lián)布置(見圖6和7)，這兩個(gè)節(jié)流閥分別通過一個(gè)可從外部人工縱向調(diào)節(jié)的調(diào)整銷33進(jìn)行調(diào)整。圖7表示這兩個(gè)單向節(jié)流閥31、32具有一個(gè)共用的球34，該球在適當(dāng)?shù)膲毫ψ饔孟驴稍趦烧{(diào)整銷33之間移動(dòng)。作用于該球34上的壓力是由流過該球的液壓油產(chǎn)生的隨著液壓油的增加，作用在球34上的壓力也增加，由此，球34克服彈簧35的作用向相應(yīng)的閥座36方向移動(dòng)。這樣產(chǎn)生較高的節(jié)流作用。因此，在較快的屈膝動(dòng)作(Kniebewegung)時(shí)阻力(阻尼)增加。
一平衡液壓油體積變化的蓄能器37連接到排出室20、21。
此外，本發(fā)明設(shè)有一個(gè)用于連接(Vorbringer)的連桿38，其一端與關(guān)節(jié)上半部5鉸接，其另一端與關(guān)節(jié)下半部6內(nèi)安裝的彈簧撐架39鉸接，該撐架39承受連接彈簧(Vobringfeder)40的彈力。
在圖8和9所示的實(shí)施例中，在伸直部位設(shè)有終端阻尼。使伸直室20與彎曲室21相連通的油路22通過一接口41與伸直室20連接，以使旋轉(zhuǎn)活塞19在逆時(shí)針方向向伸直位置旋轉(zhuǎn)到最后位置時(shí)逐漸關(guān)閉接口41。由此產(chǎn)生節(jié)流作用，該節(jié)流作用進(jìn)而產(chǎn)生伸直阻尼作用。該阻尼過程取決于旋轉(zhuǎn)活塞19的經(jīng)過接口41的外部形狀。在油路22與彎曲室21相連的接口42中，設(shè)置一單向止回閥43，該閥在彎曲開始時(shí)，由從彎曲室21排出的液壓油打開。
權(quán)利要求
1.一種用于腿假肢的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，具有一個(gè)關(guān)節(jié)上半部(5)、一關(guān)節(jié)下半部(6)、一個(gè)與一關(guān)節(jié)部件抗扭連接的關(guān)節(jié)軸(7)和一個(gè)構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分(8)的擺桿，該擺桿用其伸直側(cè)端固定在一個(gè)擺動(dòng)軸(9)上，該擺動(dòng)軸(9)設(shè)置在關(guān)節(jié)軸(7)下側(cè)遠(yuǎn)端并與關(guān)節(jié)軸(7)平行，擺桿還以其彎曲側(cè)端環(huán)繞關(guān)節(jié)軸(7)，而且所說制動(dòng)膝關(guān)節(jié)還具有一個(gè)由腳部負(fù)載所控制的制動(dòng)裝置，其特征在于，一個(gè)充有液壓油的封閉的排出室(20、21)至少是部分同圓心地包圍該關(guān)節(jié)軸(7)，該室(20、21)設(shè)置在關(guān)節(jié)中央部分(8)的附屬端上，并且被構(gòu)成旋轉(zhuǎn)活塞(19)的、與關(guān)節(jié)上半部分抗扭連接的關(guān)節(jié)軸(7)分成伸直室(20)和彎曲室(21)，這兩個(gè)室(20、21)通過一油路(22)相互連通，該油路由一個(gè)閥門活塞(23)全部或部分地關(guān)閉，該活塞(23)克服一個(gè)閥門活塞彈簧(24)的作用可移動(dòng)地安裝在關(guān)節(jié)中央部分(8)內(nèi)，該彈簧(24)將活塞(23)壓向其打開位置，并且在關(guān)節(jié)中央部分(8)向彎曲方向繞著一個(gè)設(shè)置在關(guān)節(jié)下半部(6)上的擺動(dòng)軸(9)偏轉(zhuǎn)時(shí)，由一個(gè)安裝在關(guān)節(jié)下半部(6)上的調(diào)節(jié)裝置將該活塞壓向關(guān)閉位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，所說調(diào)節(jié)裝置為一個(gè)可人工旋轉(zhuǎn)的調(diào)整螺絲(25)，該螺絲(25)設(shè)置在閥門活塞(23)的遠(yuǎn)端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，在關(guān)節(jié)中央部分(8)上設(shè)有一個(gè)用于關(guān)節(jié)上半部(5)的伸直止擋(26)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，設(shè)置在擺動(dòng)軸(9)上的關(guān)節(jié)中央部分(8)向其伸直位置的轉(zhuǎn)動(dòng)由一個(gè)安裝在關(guān)節(jié)下半部(6)內(nèi)的伸直止擋(27)限定，向彎曲位置的轉(zhuǎn)動(dòng)由一個(gè)彈性的同樣也是安裝在關(guān)節(jié)下半部(6)內(nèi)的彎曲止擋(28)限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，該彈性彎曲止擋(28)可通過一個(gè)人工調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2和5的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，該彈性彎曲止擋(28)是橡膠套，該橡膠套部分繞著閥門活塞(23)和其調(diào)整螺絲(25)固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，該用于彎曲止擋(28)的調(diào)整裝置是一調(diào)整螺母(29)，該螺母(29)安裝在所說的調(diào)整螺絲(25)上，并設(shè)置在彎曲止擋(28)的遠(yuǎn)端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，在所說油路(22)中設(shè)置一個(gè)單向止回閥(30)，該閥避開了由所說的閥門活塞(23)形成的節(jié)流點(diǎn)，并在關(guān)節(jié)伸直時(shí)，打開從伸直室(20)到彎曲室(21)的油路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，在連通伸直室(20)和彎曲室(21)的油路(22)中，串聯(lián)布置兩個(gè)作用方向相反的單向節(jié)流閥(31、32)以控制擺動(dòng)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，每個(gè)單向節(jié)流閥(31、32)分別由一調(diào)整銷(33)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)位置控制的人工調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，所說的兩個(gè)單向節(jié)流閥(31、32)具有一個(gè)共用的球(34)，該球在兩調(diào)整銷(33)之間是可移動(dòng)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，至少一個(gè)調(diào)整銷(33)在所說球(34)的相應(yīng)壓力下克服彈簧(35)的作用可向閥座(36)的方向移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，排出室(20、21)連接有一個(gè)平衡液壓油的體積變化的蓄能器(37)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，設(shè)有一個(gè)用于連接的連桿(38)，該連桿的一端與關(guān)節(jié)上半部(5)鉸接，其另一端與關(guān)節(jié)下半部6內(nèi)安裝的彈簧撐架(39)鉸接，該撐架(39)承受連接彈簧(40)的彈力。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，為了在伸直時(shí)產(chǎn)生終端阻尼作用，使伸直室(20)與彎曲室(21)連通的油路(22)通過一接口(41)與伸直室(20)如此連通，即旋轉(zhuǎn)活塞(19)在向伸直位置轉(zhuǎn)動(dòng)到最后位置時(shí)逐漸關(guān)閉該接口(41)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，其特征在于，接到彎曲室(21)的油路(22)的接口(42)中，設(shè)置一個(gè)單向止加閥(43)，該閥(43)在彎曲開始時(shí)，被彎曲室(21)排出的液壓油打開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于腿假肢的制動(dòng)膝關(guān)節(jié)，具有一個(gè)關(guān)節(jié)上半部(5)、一關(guān)節(jié)下半部(6)、一個(gè)使這兩個(gè)關(guān)節(jié)部分(5，6)可轉(zhuǎn)動(dòng)地相互連接，且與一個(gè)關(guān)節(jié)部分抗扭連接的關(guān)節(jié)軸(7)，和一個(gè)由負(fù)載控制的擺桿(8)，該擺桿可繞一個(gè)設(shè)置在關(guān)節(jié)上半部分(5)內(nèi)、平行于關(guān)節(jié)軸(7)的擺動(dòng)軸(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，并控制一個(gè)作用于關(guān)節(jié)軸(7)的制動(dòng)裝置。為改善行走狀況，本發(fā)明中擺動(dòng)軸(9)設(shè)置在關(guān)節(jié)軸(7)的下側(cè)遠(yuǎn)端。
文檔編號(hào)A61F2/50GK1141157SQ96104050
公開日1997年1月29日 申請(qǐng)日期1996年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月24日
發(fā)明者赫爾穆特·瓦格納, 曼弗雷德·克魯肯伯格 申請(qǐng)人:奧托·伯克矯形工業(yè)所有與管理兩合公司