專利名稱：假肢膝關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及假肢膝關(guān)節(jié)，它包括一個上部件，該上部件具有一個用于腿殘肢末端的接收裝置的固定裝置，及包括一個下部件，它與上部件通過一個關(guān)節(jié)裝置可擺動地連接。本發(fā)明尤其涉及老年病人的假肢膝關(guān)節(jié)，這里對于老年病人通常應(yīng)理解為已喪失大部分體力能力及通常在動覺敏感性及精神能力方面具有限制的老年人。
目前在市場上具有多種假肢膝關(guān)節(jié)，它們通過廣告被宣傳為適合老年病人。對于這里所考慮的病人群體所有的假肢膝關(guān)節(jié)遵循相同的概念，即上部件與下部件的一個簡單的連接，沒有用于控制擺動階段的裝置，除了總是存在的摩擦外還具有機械的鎖止，后者自動地將膝關(guān)節(jié)鎖止在伸展的位置中。通過操作一個松開纜線使膝關(guān)節(jié)解鎖及允許病人以假肢膝關(guān)節(jié)彎屈的狀態(tài)坐下，這時腿殘肢末端的接收裝置相對人造小腿的位置通常為90°。
上述方案的缺點在于這樣的事實，即，當(dāng)假肢被完全伸展及鎖止時，病人才可對假肢加載。只要病人一旦坐下，用于站起所需的能量必需通過健康的那條腿的肌肉來施加，如果可使用助行物或使用扶手，將或多或少通過肩部或手臂的肌肉來支持，以便站起。僅當(dāng)運動結(jié)束，即已由座位站起及腿完全伸直時，才存在足夠的穩(wěn)定性。
另一缺點在于，當(dāng)膝關(guān)節(jié)解鎖時該膝關(guān)節(jié)可能立刻變得不穩(wěn)定，因為膝關(guān)節(jié)不再提供阻力。向坐著位置的受控的轉(zhuǎn)換這里還需要健康腿或腿肌肉的有力投入，而對于老年病人來說其腿肌肉恰恰不是特別有力的。在實踐中這意味著，病人或多或少地回落到坐著的位置中。
這就導(dǎo)致了一個結(jié)果，即，由坐著位置的站起是非常困難及費力的；及坐下是充滿風(fēng)險及有危險的。作為其后果，使許多病人的站起及坐下的頻度減小到一個絕對的最小值，它將導(dǎo)致運動的缺乏，這對通常的身體素質(zhì)帶來不利的影響。
因此需要對假肢使用者提供一種假肢，借助它一方面能可靠地行走及站立，另一方面可保證不受限制的坐下及在坐著時的相應(yīng)的可運動性。此外從站立到坐下的轉(zhuǎn)換及相反的轉(zhuǎn)換是一個關(guān)鍵的過程，它對于假肢使用者構(gòu)成了一個高的潛在危險，因為在坐下時的快速下降或在站起時的回落可能導(dǎo)致跌倒及由此受傷。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種假肢膝關(guān)節(jié)，它可保證假肢使用者有更好的安全性。上述缺點應(yīng)被排除及允許容易地站起及可靠地坐到一個座椅上。此外，在站立及行走期間膝關(guān)節(jié)應(yīng)穩(wěn)定及可鎖止，以便使老年病人獲得最大的安全性。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)基本上這樣來解決，即設(shè)有一個延遲裝置，在極端情況下在一個確定的角度范圍上提供對運動的閉鎖，由此不會發(fā)生不受控制的坐下運動或可避免回落到坐的位置上。在結(jié)構(gòu)上該任務(wù)將這樣來解決，即該關(guān)節(jié)裝置具有一個起鎖止作用的阻力裝置，它在一個可被確定的角度范圍內(nèi)閉鎖彎屈(下部件逆著常規(guī)行走方向的擺動)，其中在該可被確定的角度范圍以外下部件可在彎屈時自由地擺動。
因此該阻力裝置被構(gòu)造成站起輔助裝置，它在一個可被確定的角度范圍內(nèi)阻止關(guān)節(jié)裝置的彎屈。在站起時膝關(guān)節(jié)可伸展，無需抵抗一個值得一提的阻力地工作，但作為鎖止裝置工作的阻力裝置連續(xù)地對彎屈運動進行阻止，以致假肢使用者可步進地由坐著位置站起，而不會冒又回落到坐著位置的危險。取而代之的是，假肢使用者可逐漸地站起。在任何時刻及任何角度位置上阻止回擺的阻力裝置，可被轉(zhuǎn)換，這將導(dǎo)致在膝關(guān)節(jié)的相應(yīng)角度位置上到具有增高阻力的模式的轉(zhuǎn)換被進行，它使得身體可和緩地下降到坐位置上。因此阻力裝置被構(gòu)造成可轉(zhuǎn)換的，其中阻力既可被鎖止也可被提高直到鎖止的水平上。通過回落運動的延遲一直到零可避免假肢使用者突然地及不受控地跌到座椅或地上。
在作為阻動膝關(guān)節(jié)的假肢膝關(guān)節(jié)構(gòu)型中設(shè)有一個鎖止裝置，它使關(guān)節(jié)鎖止在伸展的位置上。用于構(gòu)造阻動膝關(guān)節(jié)的鎖止裝置通常是一個機械的閉鎖裝置，其中，也可考慮閉鎖裝置的其它結(jié)構(gòu)，通過該閉鎖裝置使假肢膝關(guān)節(jié)鎖止在伸展位置中，以致假肢使用者、尤其老年假肢使用者能可靠地站立及行走。鎖止裝置可僅在“鎖止”及“解鎖”狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，不設(shè)置阻力的調(diào)節(jié)或中間級。鎖止裝置通過一個操作裝置解鎖及可自動或手動地鎖止。通過對鎖止裝置附加存在的阻力裝置可引起在假肢使用者坐下時該假肢使用者和緩地由站立位置轉(zhuǎn)換到坐位置，而不會在膝關(guān)節(jié)解鎖時突然地解除了穩(wěn)定性。在站立及行走期間膝關(guān)節(jié)可通過鎖止裝置、必要時通過阻力裝置輔助地閉鎖并提供了足夠的穩(wěn)定性。一旦由假肢使用者取消了鎖止，阻力裝置及由此膝關(guān)節(jié)對彎屈運動施加一個可調(diào)節(jié)的高阻力，以致可和緩地、受控地及在較長時間上進行向坐位置的轉(zhuǎn)換。在坐位置上，在一個可被確定的角度范圍上施加的該高阻力被自動鎖止或關(guān)閉及膝關(guān)節(jié)可在一個小角度范圍上進行在坐著位置中通常進行的彎曲及伸展運動。
本發(fā)明提出止動裝置或阻力及鎖止裝置在下部件相對上部件的任何角度位置上可通過一個操作裝置來操作，這將導(dǎo)致在膝關(guān)節(jié)的任何位置上通過鎖止裝置來阻止彎曲運動，但伸展運動、即小腿在行走方向上的擺動仍是可以的。并且還提出，止動裝置及阻力裝置可在任何位置上被轉(zhuǎn)換，也可被松開或在阻力上被減小，以致假肢使用者可在站起或坐下的任何階段主動地減小或松開阻力或鎖止，以便達到坐位置。
本發(fā)明的一個進一步構(gòu)型在于，用于鎖止及解鎖鎖止裝置的操作裝置可手動或電動地被驅(qū)動。為了也可在遠離膝的位置上啟動操作裝置，該操作裝置具有一個繩索，它與滑塊、旋轉(zhuǎn)元件或桿相聯(lián)接。該繩索可沿大腿穿過衣服來引導(dǎo)及相對不引人注目地固定在褲腰上或褲兜內(nèi)。
對手動操作變換地提出，操作裝置設(shè)有一個電動機，一個儲能裝置，一個傳動裝置及一個控制單元，它通過遙控裝置與一個開關(guān)相連接。因此操作裝置可通過按壓按鈕或遙控使一個滑塊沿前鉸鏈桿移動及引起鎖止或阻力調(diào)節(jié)，以致不再需要在膝關(guān)節(jié)的區(qū)域中手動地操作操作裝置。這尤其對于不可毫無困難地觸及膝關(guān)節(jié)的人是有利的。視構(gòu)型方案而定，手動模式可與電動模式互換，因為外部尺寸及與桿等的機械耦合及類似物優(yōu)選是兼容的。用于阻力或鎖止裝置或與止動裝置相結(jié)合的遙控裝置及操作裝置可針對所有可鎖止的膝關(guān)節(jié)及與它們組合地使用。作為遙控裝置尤其可考慮用紅外線(IR)、無線電或聲音工作的遙控裝置，但并非所謂的“衛(wèi)星開關(guān)”、即通過纜或鮑登鋼絲線與相應(yīng)裝置耦合的機械開關(guān)。
配置給操作裝置或阻力裝置或鎖止裝置的延遲元件使得假肢使用者可以首先在一個保險的位置上解鎖膝關(guān)節(jié)及在一個可預(yù)定的時間間隔后返回到鎖止或止動位置，如果該假肢使用者在該時間間隔中未坐下。由此可避免忘記了已解鎖或分心的老年病人站立在一個已解鎖的、易于活動的膝關(guān)節(jié)上，而未意識到這點。這種狀態(tài)可導(dǎo)致嚴重的損傷，如果在該解鎖狀態(tài)中假肢使用者想進行行走運動及膝彎屈的話。
并且還提出延遲元件用于，使膝關(guān)節(jié)在一個可預(yù)定的時間間隔上保持被鎖止或用高阻力被加載。假肢使用者例如可在解鎖后用穩(wěn)定的膝直起或在引入膝關(guān)節(jié)的彎屈前將用于操作的手用來支撐。作為延遲元件可使用電子裝置如用于電動機或閥的延時電路，繼電器，具有流變特性的彈性部件及具有致動器的電路或同樣可設(shè)置機械的延遲元件。
為了根據(jù)上部件相對下部件的角度位置來轉(zhuǎn)換阻力裝置，設(shè)有一個與上部件連接的控制裝置，最好是機械的控制裝置，它與阻力裝置相耦合。以此方式，可用簡單的裝置達到在一個預(yù)定的角度范圍內(nèi)提供相應(yīng)的阻力。
有利地，阻力裝置被構(gòu)造成一個液壓或氣動單元，一個摩擦式離合器或一個電磁離合器，以便提供可調(diào)節(jié)的阻力。
本發(fā)明的一個實施形式在于，在作為液壓或氣動單元的構(gòu)型時設(shè)有一個可控的閥系統(tǒng)，該閥系統(tǒng)被設(shè)置在一個在一個缸中導(dǎo)行的活塞的內(nèi)部。該活塞構(gòu)成阻力裝置的一部分。通過將閥系統(tǒng)組合及設(shè)置在活塞內(nèi)部將達到一個特別緊湊的結(jié)構(gòu)方式，其中為了成本合適地實現(xiàn)假肢膝關(guān)節(jié)，閥系統(tǒng)與機械控制裝置相連接，后者根據(jù)上部件相對下部件的角度位置這樣地轉(zhuǎn)換阻力裝置，以致在一定的角度范圍上具有增高的阻力。當(dāng)超過該角度范圍時將不再有阻力來抵抗在行走方向上的繼續(xù)彎屈，其中可通過相應(yīng)的鎖止裝置在任何時候阻止彎屈，而在任何時間允許向著行走方向不受阻的伸展。
該控制裝置圍繞一個旋轉(zhuǎn)軸線地設(shè)置，該軸線通過上部件及固定在其上的活塞桿形成，這就實現(xiàn)了控制裝置對活塞桿及在其中導(dǎo)行的控制桿的特別簡單的配置。
在此情況下控制裝置具有一個第一凸輪盤，它作用在控制桿上及無相對轉(zhuǎn)動地與上部件相連接或作為替換方案通過一個固定在上部件上的撥運件來帶動，其中第一凸輪盤通過一個或多個撥動件與角度相關(guān)地轉(zhuǎn)換。只要第一凸輪盤可轉(zhuǎn)動地支承在上部件上，需要至少一個在彎屈方向上起作用的撥動件，在達到一個確定的彎屈角度時它使該凸輪盤轉(zhuǎn)動，使得一個閥被打開，以致允許膝關(guān)節(jié)無阻力地自由運動。
提出一種假肢膝關(guān)節(jié)，它包括一個上部件，該上部件具有一個用于腿殘肢末端的接收裝置的固定裝置，及包括一個下部件，它與上部件通過一個關(guān)節(jié)裝置可擺動地連接，以及包括一個止動裝置，用于在伸展位置中閉鎖假肢膝關(guān)節(jié)，其中止動裝置可通過操作裝置來鎖止及解鎖，該假肢膝關(guān)節(jié)具有一個操作裝置以方便操作，該操作裝置通過一個遙控裝置來控制。遙控裝置及可遙控性以及用于止動裝置的操作裝置可針對所有可鎖止的膝關(guān)節(jié)及與它們組合地使用。作為遙控裝置可考慮無纜線的、尤其是紅外線(IR)、無線電或用聲音起作用的遙控裝置，但并非所謂的“衛(wèi)星開關(guān)”、即通過纜繩與相應(yīng)裝置耦合的開關(guān)。
與設(shè)有阻力裝置的阻動式膝關(guān)節(jié)的構(gòu)造無關(guān)地，根據(jù)本發(fā)明對止動裝置配置了一個延遲元件，該延遲元件在解鎖操作后使止動裝置延時地解鎖或再鎖止。該延時部件可被構(gòu)造成繼電器，彈性或流變部件或具有致動器的電子電路。
以下將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例。在不同的圖中相同的標(biāo)號表示相同的部件。為了清楚起見并非所有的圖中的所有部件設(shè)有標(biāo)號。附圖表示

圖1根據(jù)本發(fā)明的、具有安裝好的大腿接收裝置及人造小腿的假肢膝關(guān)節(jié)的側(cè)視圖；圖2圖1中視圖無大腿接收裝置的放大圖；圖3圖2中視圖的部分剖視圖；圖4一個前關(guān)節(jié)部件的零件圖；圖5一個上部件的零件圖；圖6一個具有安裝好的人造小腿的下部件的零件圖7具有活塞桿的一個液壓活塞的零件圖；圖8根據(jù)本發(fā)明的、具有關(guān)節(jié)裝置的假肢膝關(guān)節(jié)的剖視圖；圖9一個阻力裝置的放大圖；圖10至13一個閥系統(tǒng)的各種轉(zhuǎn)換狀態(tài)；圖14一個副閥的零件圖；圖15閥系統(tǒng)的部分剖視圖；圖16及17具有用于副閥的調(diào)節(jié)裝置的控制桿的分立視圖；圖18具有上部件、下部件、阻力裝置及前關(guān)節(jié)部件的假肢膝關(guān)節(jié)的放大圖；圖19用于控制桿的操作裝置的細節(jié)圖；圖20在未轉(zhuǎn)換狀態(tài)中的第一凸輪盤的視圖；圖21在控制桿被操作了時根據(jù)圖20的一個視圖；圖22及23第二凸輪盤及一個旋轉(zhuǎn)元件的結(jié)構(gòu)；圖24；操作部件與旋轉(zhuǎn)元件及凸輪盤的機械耦合；圖25在副閥被打開的轉(zhuǎn)換狀態(tài)中的根據(jù)圖24的視圖；圖26及27在操作裝置上的一個操作纜線的布置；圖28及29在鎖止及解鎖狀態(tài)中操作裝置的剖視圖；圖30至32與彎屈角相關(guān)的機械控制裝置的狀態(tài)圖；圖33前關(guān)節(jié)部件及操作裝置的解體圖；圖34帶有附件的操作裝置的后視圖；圖35及36具有電動機驅(qū)動的操作裝置的膝關(guān)節(jié)視圖；圖37在不同角度位置中的假肢膝關(guān)節(jié)的兩個總體圖；及圖38一個延遲元件的實施形式。
在圖1中以總體圖表示出一個根據(jù)本發(fā)明的假肢膝關(guān)節(jié)1，它具有一個上部件10及一個下部件20，其中上部件10與下部件20通過一個關(guān)節(jié)裝置彼此可擺動地連接。該關(guān)節(jié)裝置具有一個前關(guān)節(jié)桿40，該前關(guān)節(jié)桿可轉(zhuǎn)動地既固定在上部件10上也固定在下部件20上。一個構(gòu)造為液壓缸裝置的阻力裝置30阻止下部件20相對上部件10逆著常規(guī)的、即向前的行走方向進行不受控制的彎屈運動，及同時用作后關(guān)節(jié)部件。該關(guān)節(jié)裝置的構(gòu)型所起的作用是在行走及站立時由假肢使用者作用在假肢膝關(guān)節(jié)1上的負荷的大部分通過阻力裝置30導(dǎo)入下部件20及由此導(dǎo)入人造小腿200。
為了連接人造小腿200與下部件20，在下部件20的下端部構(gòu)造有一個相應(yīng)的接收部分25。作為替換方案，下部件20與人造小腿200可構(gòu)造成一體的及必要時裝設(shè)一個人造腳。在上部件10的上端部上裝有一個用于腿殘肢末端的接收裝置100，其中接收裝置100通過圖2中所示的固定裝置11可被固定在上部件10上。
此外假肢膝關(guān)節(jié)1具有一個操作裝置50，它類似于一個膝盤(Kniescheibe)地被設(shè)置及構(gòu)型在前關(guān)節(jié)桿40上。該操作裝置50可移動地支承在前關(guān)節(jié)桿40上，對于它的功能將在下面描述。
由圖2可看到，前關(guān)節(jié)桿40可轉(zhuǎn)動地支承在下部件20的一個軸承座21上。同樣，關(guān)節(jié)桿40可轉(zhuǎn)動地支承在上部件10的一個前區(qū)段14上，而阻力裝置30可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在上部件10的一個沿向前行走方向處于后部的區(qū)段13上。
圖3以一個部分截面圖表示假肢膝關(guān)節(jié)1，其中可看到具有一個液壓活塞30’的阻力裝置30的結(jié)構(gòu)，該液壓活塞通過一個活塞桿31與上部件10相連接?；钊?0’在一個缸26內(nèi)運動，該缸由導(dǎo)向裝置23構(gòu)成。導(dǎo)向裝置23被成型為一個缸壁并構(gòu)成下部件20的一個整體組成部分。在缸26的下端部上設(shè)有一個封閉裝置，經(jīng)過該封閉裝置可使缸26加注液壓流體。
在圖4至7中表示出關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的零件，其中在圖4中表示前關(guān)節(jié)部件40，它被構(gòu)造成具有兩個旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)節(jié)桿。在圖5中表示出具有用于腿殘肢末端的接收裝置的固定裝置11的上部件10；該上部件10具有兩個用于旋轉(zhuǎn)軸的接收部分，以便可以可轉(zhuǎn)動地接收阻力裝置30及前關(guān)節(jié)部件40。圖6表示具有用于人造小腿200的接收部分25的下部件20，其中下部件基本上被構(gòu)造成管狀，在其上構(gòu)造了或固定了一個前軸承座21。在圖7中所示的部件與下部件20一起構(gòu)成構(gòu)成阻力裝置30，其中該部件由一個活塞桿31及一個活塞30’組成。在活塞桿31的上端部上構(gòu)造了一個鉆孔，以致活塞桿31可轉(zhuǎn)動地被支承在上部件10的后區(qū)段13中。
圖8表示關(guān)節(jié)裝置的一個替換方案的結(jié)構(gòu)，其中上部件10鉸接地直接設(shè)置在軸承座21上，及活塞桿31通過一個后關(guān)節(jié)桿12與上部件的后區(qū)段13相連接。
圖9表示下部件20的一個橫截面，由此可看到阻力裝置的功能。下部件20的外壁23被構(gòu)造成圓柱形的及構(gòu)成一個圓柱形空腔26，活塞30’在該空腔中軸向可移動地被導(dǎo)向?；钊?0’被構(gòu)造成普通的液壓活塞，它通過活塞桿31在軸向上被施加力。在活塞30’內(nèi)定心地設(shè)有一個可控制的閥系統(tǒng)60，該閥系統(tǒng)通過一個在活塞桿31內(nèi)中心地被導(dǎo)向的控制桿76來轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換的方式是，這些閥系統(tǒng)60的閥在軸向上被加載。
在圖11中，閥系統(tǒng)60具有一個主閥61，它被構(gòu)造成單向閥及被這樣構(gòu)型地設(shè)置在活塞30’的內(nèi)部，使得活塞30’及因此活塞桿31總是可以向上運動，但阻止活塞30’向下下降。對于假肢膝關(guān)節(jié)1這意味著膝關(guān)節(jié)的伸直、即下部件20相對上部件10向正常行走方向上的擺動總是可以的，而無意的彎屈及由此假肢使用者逆著通常走路方向的下降被阻止。
圖10中以放大的比例表示出活塞30’。在該狀態(tài)中控制桿31未向下壓主閥61，使得閥61阻止活塞30’的向下運動，但允許活塞30’的向上運動，因為液壓油可通過孔32不受阻地從上室流到下室。
圖11中表示主閥61的一個轉(zhuǎn)換了的狀態(tài)，即液壓流體可從下室穿過孔32流到上室中，以致允許活塞30’的向下運動。在該狀態(tài)中閥61使得活塞30’可以在兩個方向上自由地運動，這意味著膝關(guān)節(jié)的自由的可運動性。
圖12也表示閥系統(tǒng)60的一個剖視圖，其中可清楚地看到，在主閥61內(nèi)部設(shè)置了一個類似結(jié)構(gòu)的副閥62。其功能方式基本上相應(yīng)于主閥61；在根據(jù)圖12的位置中控制桿76既不操作主閥61也不操作副閥62，以致兩個閥61，62阻止活塞30’的向下運動及由此阻止彎屈。主閥62使得從上室到下室的通流成為可能，以致允許在任何時候的伸直。在圖12中可看到，控制桿76具有兩個臺肩761，762，它們各配置給相應(yīng)的閥61，62。臺肩761，762在軸向上彼此錯位地設(shè)置，其中第二臺肩762與副閥62比第一臺肩761與主閥更早地進行配合。
圖13表示一個狀態(tài)，在該狀態(tài)中通過控制桿31轉(zhuǎn)換副閥62，即，使其打開。由于通過副閥62的小的最大通流量，在副閥62打開時雖然允許活塞30’向下運動及因此使膝關(guān)節(jié)可以彎屈，但僅以高阻力進行，這導(dǎo)致了一個和緩的、延時的運動及阻尼，這就使得身體可以由站立位置到坐著位置的受控的下降。液體流由箭頭表示及沿閥盤63、閥桿64及通過相應(yīng)的孔導(dǎo)入上圓柱形室。如果副閥62未被轉(zhuǎn)換，則它也起單向閥的作用及關(guān)閉了主閥61內(nèi)部的透孔，副閥62通過閥桿64在該透孔中被導(dǎo)向。在本實施例中，副閥62與主閥61同心地設(shè)置。
在圖14中以零件圖示出了副閥62，其中左圖表示一個完整的副閥62，它具有一個閥盤63及一個閥桿64。在圖14的右圖中可看到閥桿64的橫截面，它被構(gòu)造成橢圓形。在閥62的與閥盤63相反的端部上構(gòu)造有一個削平結(jié)構(gòu)，它被構(gòu)造用于與控制桿76無相對轉(zhuǎn)動地耦合。
在圖15中可看出，為什么閥桿64具有一個非旋轉(zhuǎn)對稱的橫截面。閥62在主閥61內(nèi)的一個圓形閥導(dǎo)向裝置中被導(dǎo)向，并且通過閥桿64的簡單轉(zhuǎn)動可作到使得可通過副閥62的通流量被調(diào)節(jié)，其方式是通過減小通流橫截面來限制通流量。副閥62的該轉(zhuǎn)動可有利地通過控制桿76-該控制桿被表示在圖16及17中-來實現(xiàn)，即通過調(diào)節(jié)齒輪77來實現(xiàn)，該調(diào)節(jié)齒輪在活塞桿接收部分的區(qū)域中調(diào)節(jié)控制桿76。
在圖18中表示出具有上部件10，下部件20，前關(guān)節(jié)部件40及阻力裝置30的關(guān)節(jié)裝置的總體結(jié)構(gòu)。前關(guān)節(jié)部件40通過一個上旋轉(zhuǎn)軸17及一個下旋轉(zhuǎn)軸18可轉(zhuǎn)動地支承在上部件10與下部件21上?；钊麠U31通過旋轉(zhuǎn)軸15可轉(zhuǎn)動地支承在上部件10的后部的區(qū)段13上；活塞桿31本身軸向可移動地在下部件20內(nèi)部被導(dǎo)向。
圖19表示一個可擺動地被支承的壓杠桿78，它被設(shè)置在控制桿76的端部之上。在本實施例中壓杠桿78可擺動地支承在旋轉(zhuǎn)軸15之下的活塞桿31上及具有一個圓柱形的支承體，該支承件的軸線被構(gòu)造成平行于壓杠桿78的旋轉(zhuǎn)軸線。由此實現(xiàn)，通過-如圖20中所示的-凸輪盤71實現(xiàn)副閥62及必要時主閥61的精密控制。在圖20中表示出，凸輪盤71如何無相對轉(zhuǎn)動地與上部件10相連接及延伸在壓杠桿78之上。在圖20中控制桿76位于上部位置中，它表示常規(guī)位置，因為由于站立時的負荷，液壓壓力總是逆著單向閥61，62作用。
僅當(dāng)達到一個確定的角度，如圖21中所示地，凸輪盤71通過一個構(gòu)造在其上的突起引起控制桿76被向下壓及由此首先使副閥62接著使主閥61打開。在所示的實施例中該角度為70°，上部件10必需相對下部件20擺動該角度，直到第一凸輪盤71向下壓控制桿76及由此使閥61，62打開。在這樣的關(guān)節(jié)位置中，膝關(guān)節(jié)可自由運動，這對于在坐著位置中的假肢使用者是有利的。第一凸輪盤71是控制裝置70的第一部件，該控制裝置使得，與閥系統(tǒng)60相結(jié)合地使下部件20總是可自由伸展及同時在一個確定的角度范圍之上時使得可以始終自由彎屈，以便能夠作到舒適地坐著。此外，由此還保證當(dāng)阻力裝置30未打開及確定的角度范圍未被超過時出現(xiàn)對彎屈方向的鎖止。另一方面，在副閥打開狀態(tài)下可作到對彎屈的可控的、相對高的阻力，以便能夠可靠地及受控地進行從站立位置到坐著位置的轉(zhuǎn)換。
控制裝置70的另一單元在圖22中以第二凸輪盤72的構(gòu)型示出，借助它可以這樣地操作控制桿76，使得副閥62被打開及由此可轉(zhuǎn)換到提高阻力的模式。第二凸輪盤72也作用在壓杠桿78上，但在圖22中被這樣地設(shè)置，以致副閥62不被轉(zhuǎn)換。第二凸輪盤72通過一個可轉(zhuǎn)動地支承在凸輪盤72上的桿52與一個旋轉(zhuǎn)元件51相連接，該旋轉(zhuǎn)元件被支承在前旋轉(zhuǎn)軸17上。通過旋轉(zhuǎn)元件51的轉(zhuǎn)動及通過桿52使第二凸輪盤72轉(zhuǎn)動及一個突起部分將控制桿76向下壓并啟動副閥62，這以圖23中示出。為了使旋轉(zhuǎn)元件51進入轉(zhuǎn)動，在該實施例中操作裝置50被以一個膝盤的構(gòu)型構(gòu)成，它通過另一桿53與旋轉(zhuǎn)元件51相連接。
在圖24中表示出可移動的操作裝置50與桿52，53及旋轉(zhuǎn)元件51的組合；在根據(jù)圖24的位置中操作裝置50在一個下降的位置中，這意味著，旋轉(zhuǎn)元件51逆時針方向最大地轉(zhuǎn)動了及在該杠桿裝置中第二凸輪盤72也逆時針方向最大地轉(zhuǎn)動了。如果操作裝置50向上移動，如圖25中所示地，旋轉(zhuǎn)元件51將順時針方向轉(zhuǎn)動及第二凸輪盤72亦如此。這將引起構(gòu)成在第二凸輪盤72上的突起部分作用在壓杠桿78上及使控制桿76向下壓，由此轉(zhuǎn)換副閥62，即打開該閥及由此使得可以由站立位置和緩地向坐位置下降。
為了使假肢使用者省去抓握膝盤，設(shè)有一個操作纜55，它可由膝向上引導(dǎo)，以致通過拉操作纜55-在該實施例中它被設(shè)置在桿53上-可調(diào)節(jié)出允許和緩彎屈的模式。操作纜線55也可設(shè)置在旋轉(zhuǎn)元件或操作裝置50本身上。在圖27中以俯視表示出整個膝關(guān)節(jié)連同操作纜55。
圖28及29表示出可移動地支承在前關(guān)節(jié)部件40上的操作裝置50的剖視圖，該操作裝置具有一個鎖止件56，該鎖止件被彈簧加載及可配合在一個被構(gòu)成在前關(guān)節(jié)部件40上的槽46中。只要操作裝置55被向上抬起，如圖29所示地，該鎖止件56-這里被構(gòu)造成滾珠-將形狀配合地卡入槽46中及將操作裝置50保持在該上部的位置中。這將導(dǎo)致通過第二凸輪盤72使副閥62保持打開及由此在操作裝置50一次操作時對于坐的整個過程使阻力保持相同。如果操作裝置50又向下運動，-這由于形狀鎖合件56的彈性支承易于被作到，第二凸輪盤72將逆時針方向轉(zhuǎn)動及由于液壓壓力使副閥62關(guān)閉及避免繼續(xù)下降或膝關(guān)節(jié)的繼續(xù)彎屈。副閥62在操作元件50的下降位置上保持關(guān)閉，其中通過桿52，53，旋轉(zhuǎn)元件51及控制桿70構(gòu)成一個鎖止裝置，它由于液壓流的阻塞來阻止膝關(guān)節(jié)的彎屈。假肢使用者可以始終伸展膝關(guān)節(jié)，而無關(guān)節(jié)不受控制地屈回的危險。因此該實施形式可對于老年病人作為站立輔助裝置及作為坐下輔助裝置來使用。
為了在達到坐著位置后導(dǎo)致控制裝置70的一個狀態(tài)，即使得連續(xù)的或步進的直立成為可能，而沒有在健康的腿肌肉繃緊減小的情況下使整個身體再下沉，設(shè)計了當(dāng)達到由于主閥的打開允許膝關(guān)節(jié)自由運動的角度時，副閥62被關(guān)閉。這是通過在上部件10上設(shè)置一個撥動件19來實現(xiàn)的，該撥動件自一確定的角度起使旋轉(zhuǎn)元件51逆時針方向轉(zhuǎn)動及由此通過桿53使操作裝置50由鎖止的上位置移動到解鎖的下位置。
這個過程被表示在圖30至32上。如果操作裝置50處于鎖止?fàn)顟B(tài)，則在一個確定的膝角度以上通過撥動件19使旋轉(zhuǎn)元件51逆時針方向地轉(zhuǎn)動，這將導(dǎo)致桿53使操作裝置50向下移動及由此使操作裝置50解鎖。在該實施例中撥動件19被固定在上部件10上及在旋轉(zhuǎn)元件51的導(dǎo)向裝置中被導(dǎo)向。
為了支持操作裝置50的向下運動及在解鎖操作裝置50時引起相應(yīng)的向下運動及由此引起副閥62盡可能快速的關(guān)閉，在操作裝置50內(nèi)部設(shè)置了兩個復(fù)位彈簧57，如在圖33及34中所示的。復(fù)位彈簧57被支承在操作裝置50背面上的槽內(nèi)及通過相應(yīng)的銷支撐在前關(guān)節(jié)部件40上。操作裝置50的可靠導(dǎo)向通過一個中心槽來保證，一個構(gòu)成在操作裝置50的背面上的突起部分配合在該中心槽中。
操作裝置50的一個替換方案的實施形式表示在圖35及36中，其中操作裝置50被構(gòu)造成電動的及優(yōu)選通過遙控裝置來啟動或關(guān)閉。在操作裝置內(nèi)部設(shè)有一個電動機510，一個儲能裝置520，一個傳動裝置530及一個控制單元540，通過它們操作裝置50可向上或向下運動。該操作裝置通過桿52，53，旋轉(zhuǎn)元件51及凸輪盤72，71的其余機械連接如上所述，由此可參考以上的描述。通過手動及電動驅(qū)動的操作裝置50的模塊式構(gòu)型和兼容性，則可根據(jù)需要或指定來選擇一個方案。操作裝置50通過遙控、例如基于紅外線及無線電遙控的啟動也可用于不設(shè)有站起及坐下輔助功能的、其它的阻動式膝關(guān)節(jié)。遙控允許用最小的耗費達到身體保持上的鎖止或鎖止的解鎖，這對于假肢使用者來說看來是最可靠的，不需要他例如觸及膝部或從一個助行物上松開一只手。
在圖37中表示假肢膝關(guān)節(jié)在不同角度位置上的兩個總體圖，它們示出緊湊的結(jié)構(gòu)及下部件20相對上部件10的大的擺動范圍。
根據(jù)本發(fā)明的假肢的優(yōu)點在于，通過操作裝置的啟動-可以或手動或電動地啟動-使假肢使用者可實現(xiàn)從膝關(guān)節(jié)的一個鎖止?fàn)顟B(tài)到一個可運動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，其中可運動性這樣地形成，即，相對彎屈施加一個基本上不變的相對大的阻力，由此使得從站立到坐下可以有一個受控的、和緩的及慢速的運動。該操作既可在假肢膝關(guān)節(jié)的范圍中實現(xiàn)也可通過拉操作纜來實現(xiàn)，以致其操作及由此到具有高阻力的模式的轉(zhuǎn)換可不引人注目地實現(xiàn)。由于操作裝置的鎖止，不需要握緊啟動鈕或操作裝置或操作纜，而一次地操作就足以保持高阻力的調(diào)節(jié)狀態(tài)。該鎖止可在任何時間由假肢使用者取消及轉(zhuǎn)換到相對彎屈的提高了的阻力的模式中。相反地可在任何時間通過假肢使用者引起對假肢膝關(guān)節(jié)的彎屈的鎖止。
由于液壓缸組合在下部件中作為接收負載的整體部件，該關(guān)節(jié)裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點，這除了節(jié)省結(jié)構(gòu)空間外還減小了重量。不需要接收一個單獨的缸，該阻力裝置以其整體液壓缸的構(gòu)型同時也作為接收負載的部件工作。
圖38中表示出鎖止裝置的一個延遲元件384/385/386的實施例，該鎖止裝置以一個衛(wèi)星開關(guān)的形式表示解鎖的延時。圖38表示一個與膝關(guān)節(jié)的阻動機構(gòu)連接的操作纜55，它在其遠離關(guān)節(jié)的端部上與一個手把382固定地連接，并且一個彈簧座384也與操作纜55固定地連接。手把382可移動地支承在一個基板381上，其中基板381構(gòu)成用于既接收操作纜55也接收彈簧座4的殼體383。在殼體383中設(shè)有一個彈簧裝置385，386，其中基板與一個可被加載的結(jié)構(gòu)、例如一個腿假肢的桿相連接。通過借助手把382拉操作纜55經(jīng)由該彈簧座384使流變的彈簧件385、如一個壓制地粘彈性的彈性體被加載壓力，及即使在放開操作手把382后也在一定的時間上使操作纜55保持在拉出位置中。一個或多個必要時具有不同彈簧特性的彈簧件386支持流變彈簧件385的作用和/或通過預(yù)加載允許該功能的有利適配或使安裝容易。
根據(jù)彈簧裝置385/386的流變特性將導(dǎo)致操作纜55的延時復(fù)位。該延時可用于操作便利的及由此對于病人無危險的膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換。操作的手在拉操作纜55后又可用于一個支持運動過程的功能及由此膝關(guān)節(jié)可被延時及受控制地解鎖。
權(quán)利要求
1.假肢膝關(guān)節(jié)，包括一個上部件(10)，該上部件具有一個用于腿殘肢末端的接收裝置(100)的固定裝置(11)，及包括一個下部件(20)，它與上部件(10)通過一個關(guān)節(jié)裝置可擺動地連接，其特征在于該假肢膝關(guān)節(jié)具有一個起鎖止作用的阻力裝置(30)，該阻力裝置在一個可被確定的角度范圍內(nèi)鎖止關(guān)節(jié)裝置的彎屈，其中在該可被確定的角度范圍以外該下部件(20)可在彎屈方向上自由地擺動。
2.假肢膝關(guān)節(jié)，包括一個上部件(10)，該上部件具有一個用于腿殘肢末端的接收裝置(100)的固定裝置(11)，及包括一個下部件(20)，它與上部件(10)通過一個關(guān)節(jié)裝置可擺動地連接，以及包括一個鎖止裝置(51，52，53，76，62)，用于在伸展的位置中鎖止假肢膝關(guān)節(jié)，其中鎖止裝置(51，52，53，76，62)可通過一個操作裝置(50)來鎖止及解鎖，其特征在于該假肢膝關(guān)節(jié)具有一個阻力裝置(30)，該阻力裝置在一個可被確定的角度范圍內(nèi)對關(guān)節(jié)裝置的彎屈反作用一個阻力，其中在該可被確定的角度范圍以外該下部件(20)可在彎屈方向上自由地擺動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于下部件(20)始終可以不受阻地伸展。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于抵抗彎屈的阻力可被一直提高到鎖止及阻力裝置(30)被構(gòu)造成可轉(zhuǎn)換的。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于阻力裝置(30)和/或鎖止裝置與一個操作裝置(50)相耦合，通過該操作裝置所述阻力被提高或被鎖止或所述鎖止被釋放或閉鎖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于操作裝置(50)可手動或電動地被驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于操作裝置(50)被構(gòu)造成遙控的。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于阻力裝置(30)與一個機械控制裝置(70)相連接，該機械控制裝置具有至少一個凸輪盤(71)及根據(jù)上部件(10)相對下部件(20)的彎屈角度來轉(zhuǎn)換該阻力裝置(30)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于阻力裝置(30)被構(gòu)造成一個液壓或氣動單元，一個摩擦式離合器或一個電磁式離合器或一個基于磁流變原理或壓電原理的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于液壓或氣動單元具有一個可控制的閥系統(tǒng)(60)，該閥系統(tǒng)被設(shè)置在一個可在一個缸(26)中導(dǎo)行的活塞(30’)的內(nèi)部。
11.假肢膝關(guān)節(jié)，包括一個上部件(10)，該上部件具有一個用于一個腿殘肢末端的接收裝置(100)的固定裝置(11)，及包括一個下部件(20)，它與上部件(10)通過一個關(guān)節(jié)裝置可擺動地連接，以及包括一個鎖止裝置(51，52，53，76，62)，用于在伸展位置中閉鎖假肢膝關(guān)節(jié)，其中鎖止裝置(51，52，53，76，62)可通過一個操作裝置(50)來鎖止及解鎖，其特征在于該操作裝置(50)通過遙控裝置來控制。
12.假肢膝關(guān)節(jié)，包括一個上部件(10)，該上部件具有一個用于一個腿殘肢末端的接收裝置(100)的固定裝置(11)，及包括一個下部件(20)，它與上部件(10)通過一個關(guān)節(jié)裝置可擺動地連接，以及包括一個鎖止裝置(51，52，53，76，62)，用于在伸展位置中閉鎖假肢膝關(guān)節(jié)，其中鎖止裝置(51，52，53，76，62)可通過一個操作裝置(50)來鎖止及解鎖，其特征在于對鎖止裝置(51，52，53，76，62)配置了一個延遲元件(384，385，386)，該延遲元件在解鎖操作后使鎖止裝置(51，52，53，76，62)延時地解鎖或再鎖止。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的假肢膝關(guān)節(jié)，其特征在于延時部件(38)被構(gòu)造成繼電器，彈性(386)和/或流變部件(385)或具有致動器的電子電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及假肢膝關(guān)節(jié)，它包括一個上部件(10)，該上部件具有一個用于腿殘肢末端的接收裝置(100)的固定裝置(11)，及包括一個下部件(20)，它與上部件(10)通過一個多軸的關(guān)節(jié)裝置可擺動地連接，其中下部件(20)始終可不受阻地伸展及對關(guān)節(jié)裝置配置了一個抵抗彎屈的鎖止裝置。本發(fā)明的任務(wù)是提供一種假肢膝關(guān)節(jié)，它使得可以容易地站起及可靠地坐到一個座椅上；此外在站立及行走期間膝關(guān)節(jié)應(yīng)穩(wěn)定及可鎖止，以便使老年病人獲得最大的安全性。該任務(wù)這樣來解決關(guān)節(jié)裝置具有一個阻力裝置(30)，它在彎屈時在一個可被確定的角度范圍內(nèi)對彎屈施加一個阻力及始終可自由伸展。
文檔編號A61F2/68GK1901857SQ200480040062
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者保羅·G.·范德芬, 漢斯·迪特爾, 里夏德·斯基爾拉 申請人:奧托·博克保健產(chǎn)品有限公司