專利名稱:制動膝關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制動膝關(guān)節(jié)，其具有一個關(guān)節(jié)上半部、一關(guān)節(jié)下半部、一個與一關(guān)節(jié)部件抗扭連接的關(guān)節(jié)軸。
背景技術(shù)：
美國專利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運(yùn)動，更確切地說，是在行走的站立位置時由腿假肢的真實(shí)負(fù)載狀態(tài)所支持的方向上的相對運(yùn)動。構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分的擺動桿是在上述的制動膝關(guān)節(jié)中用于實(shí)現(xiàn)這種相對運(yùn)動的技術(shù)解決方案。在上述的結(jié)構(gòu)中，擺動軸與關(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)上的制動作用產(chǎn)生一個制動帶，該制動帶通過在大腿假肢的上半部分和下半部分之間繞一個制動滾筒的取決于負(fù)載的相對運(yùn)動而張緊，該制動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[動軸的縱軸越來越處于一個平行于主負(fù)載方向的位置上，由此，相對運(yùn)動的范圍受到限制。在上述美國專利的圖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)載的時候，它已允許截肢者開始膝關(guān)節(jié)的彎曲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，在前述制動膝關(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)載控制制動裝置的改進(jìn)型結(jié)構(gòu)。
上述技術(shù)問題按照本發(fā)明是通過這樣一種用于腿假肢的制動膝關(guān)節(jié)來解決的，該制動膝關(guān)節(jié)具有一個關(guān)節(jié)上半部、一關(guān)節(jié)下半部、一個與一關(guān)節(jié)部件抗扭連接的關(guān)節(jié)軸和一個構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分的擺桿，該擺桿用其伸直側(cè)端固定在一個擺動軸上，該擺動軸設(shè)置在關(guān)節(jié)軸下側(cè)遠(yuǎn)端并與該關(guān)節(jié)軸平行，擺桿還以其彎曲側(cè)端環(huán)繞該關(guān)節(jié)軸，而且所述制動膝關(guān)節(jié)還具有一個由腳部負(fù)載所控制的制動裝置，其特點(diǎn)在于，所述制動裝置包括一個充有液壓油的封閉的排出室，該排出室至少是部分同圓心地包圍該關(guān)節(jié)軸并且設(shè)置在關(guān)節(jié)中央部分的所述彎曲側(cè)端上，該排出室被一個構(gòu)成所述關(guān)節(jié)軸的、與關(guān)節(jié)上半部抗扭連接的旋轉(zhuǎn)活塞分成伸直室和彎曲室，這兩個室通過一油路相互連通，該油路由一個閥門活塞全部或部分地關(guān)閉，該活塞克服一個閥門活塞彈簧的作用可移動地安裝在關(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所述設(shè)置在關(guān)節(jié)下半部上的擺動軸偏轉(zhuǎn)時，由一個安裝在關(guān)節(jié)下半部上的調(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)安裝兩個作用方向相反的單向節(jié)流閥，以控制擺動位置。
此外，設(shè)置一個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)下半部內(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)動到最后的位置時逐漸關(guān)閉該接口。所述的轉(zhuǎn)動最后位置的區(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)向彎曲位置時旋轉(zhuǎn)活塞在回轉(zhuǎn)時由終端節(jié)流產(chǎn)生的流動阻力，本發(fā)明在彎曲室的油路接口中設(shè)置一個單向止回閥，該閥在彎曲開始時，被彎曲室中排出的液壓油打開。



下面借助附圖所示實(shí)施方式對本發(fā)明予以詳細(xì)說明，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所示制動膝關(guān)節(jié)的縱剖面圖；
圖5是圖3所示制動膝關(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，該閥用于制動膝關(guān)節(jié)的擺動相位控制；圖8是圖4所示制動膝關(guān)節(jié)的一種變換實(shí)施例的縱剖面圖；圖9是圖8所示制動膝關(guān)節(jié)在彎曲狀態(tài)的縱剖面圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了一個制動膝關(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固定了一個構(gòu)成假肢小腿的管3，在管3的底端連接了一個假腳4。
制動膝關(guān)節(jié)1由一個關(guān)節(jié)上半部5、一個關(guān)節(jié)下半部6、一個關(guān)節(jié)軸7和一個構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分8的擺動桿組成，該擺動桿承受由腳部負(fù)載所產(chǎn)生的沖擊，并且可繞一個平行于關(guān)節(jié)軸7的擺動軸9擺動。
從圖1中可以看出，擺動軸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中表示了一個象征腳后跟負(fù)載的作用力線F和一個象征腳尖負(fù)載的作用力線V，這兩條力線通過關(guān)節(jié)軸7。繞擺動軸9擺動的擺動桿8能施加到關(guān)節(jié)軸7上的制動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。這是擺動軸9相對關(guān)節(jié)軸7延深的結(jié)果，它使得腳尖負(fù)載有較小的制動力矩時在腳后跟負(fù)載處產(chǎn)生最大的制動力矩，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，腳后跟及腳尖負(fù)載產(chǎn)生大約相同的制動力矩，由此，為行走所開始的彎曲會受到制約。
圖2至5示出了一個液壓控制的制動膝關(guān)節(jié)。這里，關(guān)節(jié)軸7被一個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)中央部分的擺動桿8上，并被構(gòu)成關(guān)節(jié)軸7的、與關(guān)節(jié)上半部5抗扭連接的旋轉(zhuǎn)活塞19分成伸直室20和彎曲室21，這兩個室通過一油路22相互連通。該油路由一個閥門活塞23全部或部分地關(guān)閉，該活塞23克服一個將活塞23壓向其打開位置的閥門活塞彈簧24的作用可移動地安裝在關(guān)節(jié)中央部分8內(nèi)，并且在關(guān)節(jié)中央部分8向彎曲方向偏轉(zhuǎn)時，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)置一個用于關(guān)節(jié)上半部5的伸直止擋26。設(shè)置在擺動軸9上的關(guān)節(jié)中央部分8向其伸直位置的轉(zhuǎn)動由一個安裝在關(guān)節(jié)下半部6上的伸直止擋27限定，向彎曲位置的轉(zhuǎn)動由一個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)動轉(zhuǎn)換，并且通過一個調(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，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)動的位置，在上述的油路22中將兩個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)，這兩個節(jié)流閥分別通過一個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表示這兩個單向節(jié)流閥31、32具有一個共用的球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。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。這樣產(chǎn)生較高的節(jié)流作用。因此，在較快的屈膝動作(Kniebewegung)時阻力(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(Vorbringfeder)40的彈力。
在圖8和9所示的實(shí)施方式中，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在逆時針方向向伸直位置旋轉(zhuǎn)到最后位置時逐漸關(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，該閥在彎曲開始時由彎曲室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膝關(guān)節(jié)，其具有一個關(guān)節(jié)上半部(5)、一關(guān)節(jié)下半部(6)、一個與一關(guān)節(jié)部件抗扭連接的關(guān)節(jié)軸(7)和一個構(gòu)成關(guān)節(jié)中央部分(8)的擺桿，該擺桿用其伸直側(cè)端固定在一個擺動軸(9)上，該擺動軸(9)設(shè)置在關(guān)節(jié)軸(7)下側(cè)遠(yuǎn)端并與該關(guān)節(jié)軸(7)平行，擺桿還以其彎曲側(cè)端環(huán)繞該關(guān)節(jié)軸(7)，而且所述制動膝關(guān)節(jié)還具有一個由腳部負(fù)載所控制的制動裝置，其特征在于，所述制動裝置包括一個充有液壓油的封閉的排出室(20、21)，該排出室(20、21)至少是部分同圓心地包圍該關(guān)節(jié)軸(7)并且設(shè)置在關(guān)節(jié)中央部分(8)的所述彎曲側(cè)端上，該排出室(20、21)被一個構(gòu)成所述關(guān)節(jié)軸(7)的、與關(guān)節(jié)上半部(5)抗扭連接的旋轉(zhuǎn)活塞(19)分成伸直室(20)和彎曲室(21)，這兩個室(20、21)通過一油路(22)相互連通，該油路由一個閥門活塞(23)可全部或部分地關(guān)閉，該活塞(23)克服一個將活塞(23)壓向其打開位置的閥門活塞彈簧(24)的作用可移動地安裝在關(guān)節(jié)中央部分(8)內(nèi)，并且在關(guān)節(jié)中央部分(8)向彎曲方向繞著所述設(shè)置在關(guān)節(jié)下半部(6)上的擺動軸(9)偏轉(zhuǎn)時，由一個安裝在關(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的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置為一個可人工旋轉(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
2的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，設(shè)置在擺動軸(9)上的關(guān)節(jié)中央部分(8)向其伸直位置的轉(zhuǎn)動由一個安裝在關(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)動由一個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的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，該彈性彎曲止擋(28)可通過一個人工調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的制動膝關(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)安裝在所述的調(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或2的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，在所述油路(22)中設(shè)置一個單向止回閥(30)，該閥避開了由所述的閥門活塞(23)形成的節(jié)流點(diǎn)，并在關(guān)節(jié)伸直時，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或2的制動膝關(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)布置兩個作用方向相反的單向節(jié)流閥(31、32)以控制擺動位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，每個單向節(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)擺動位置控制的人工調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的兩個單向節(jié)流閥(31、32)具有一個共用的球(34)，該球在兩調(diào)整銷(33)之間是可移動的。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，至少一個調(diào)整銷(33)在所述球(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。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，排出室(20、21)連接有一個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或2的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，設(shè)有一個用于連接的連桿(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或2的制動膝關(guān)節(jié)，其特征在于，為了在伸直時產(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)動到最后位置時逐漸關(guān)閉該接口(41)。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的制動膝關(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)置一個單向止回閥(43)，該閥(43)在彎曲開始時，被彎曲室(21)排出的液壓油打開。
專利摘要
一種用于腿假肢的制動膝關(guān)節(jié)，其具有關(guān)節(jié)上、下半部、一個關(guān)節(jié)軸和一個固定在一個擺動軸上的擺桿以及一個由腳部負(fù)載控制的制動裝置，該擺動軸設(shè)置在關(guān)節(jié)軸下側(cè)遠(yuǎn)端并與關(guān)節(jié)軸平行，擺桿以其彎曲側(cè)端環(huán)繞該關(guān)節(jié)軸，為改善行走狀況，制動裝置包括一個充有液壓油的排出室，該排出室至少部分同心包圍關(guān)節(jié)軸地設(shè)置在擺桿的彎曲側(cè)端上并被一個構(gòu)成關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)活塞分成伸直室和彎曲室，這兩個室通過一個可由一閥門活塞關(guān)閉的油路相互連通，該活塞克服一彈簧的作用安裝在關(guān)節(jié)中央部分內(nèi)，該彈簧將活塞壓向打開位置，并在關(guān)節(jié)中央部分向彎曲方向繞著所述擺動軸偏轉(zhuǎn)時，由一個安裝在關(guān)節(jié)下半部上的調(diào)節(jié)裝置將該活塞壓向關(guān)閉位置。
文檔編號A61F2/68GKCN1111026SQ96104050
公開日2003年6月11日 申請日期1996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 申請人:奧托·伯克健康護(hù)理有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan