一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔制造技术

本发明专利技术一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔，采用在残肢接受腔内衬表面设置若干柔性凸起，从内衬到外腔设置若干通孔的方式，使整个接受腔并非密闭结构，空气能进入接受腔内部，有利于汗液的挥发，热量的释放，同时促进残肢肌肉血液循环，达到按摩效果；悬吊环带由离子电活性聚合物制成，具有柔性，极大提高患者的舒适度；通过移动端与电控装置和数据采集装置连接，能根据患者情况灵活的调节悬吊环带的悬吊压力，能够配合压力传感单元实现对不同位置收紧力的方便控制，提高其可操作性和可控性，满足不同情况的多种需求，而且一方面保证悬吊功能，提高使用的舒适性，另一方面电源模块所需电压小，具有安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔
本专利技术涉及医疗康复设备
，具体为一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔。
技术介绍
接受腔是假肢最重要的组成部分，它直接与残肢接触，容纳残肢，悬吊假肢，支撑人体重量、进行力的传递，控制假肢运动，因此接受腔是整个假肢设计制造的重点和难点，并且直接影响到假肢的穿戴舒适性和使用效果，由于假肢是具有高度个性化的产品，因此需要满足不同截肢者的总体需求，但是传统假肢接受腔的制作很大程度上依赖技师经验和患者的不断试穿反馈来制作接受腔。制作后的接受腔往往只能满足患者当前状态的需求，如果患者的活动方式或者残肢形貌发生了一定变化，则需要重新制作新的接受腔来满足患者，而穿戴假肢行走是一个动态过程，运动过程中腿部肌肉收缩时，腿部肌肉受到硬质接受腔过度压迫，肌肉膨胀但没有活动空间来释放就会产生不舒适感，患者在行走的腿摆动阶段，由于惯性问题，往往会出现残肢末端触碰到接受腔内壁的情况，形成固定的“踢点”，长时间行走会导致残肢末端红肿，擦破等皮肤问题，在行走及其他步态过程中肌肉的收缩舒张会导致残肢形貌的变化，受到设计和制作工艺的限制，现存接受腔几乎均为硬质刚性的，假肢接受腔材料和结构并不能适应这种变化。患者穿戴假肢时，假肢接受腔与残肢形成接触界面，过高的界面正压力会导致软组织的损伤，皮肤血液循环障碍会随着皮肤所受压力的增加而愈加明显。所以，残肢所受压力不可以过高，界面压力过高会造成残肢血液循环不流畅，甚至导致残肢肿胀和组织坏死。同时由于接受腔为密闭空间，空气无法流通，会使得运动过程中，残肢残生的热量无法排出，出现皮肤发热，汗液附于皮肤表面，在压力和摩擦力的作用下产生水泡、红肿以及溃烂，因为人体有一定的容忍能力，这些往往在患者不自知的情况下发生，现有技术和方法对残肢的舒适度进行测评往往在接收腔内壁安装各种集成传感器，如专利CN202699352U假肢接受腔与人体界面的温湿度测量装置和专利CN202699352U一种假肢接受腔舒适性评估的测量装置，均采用微小型集成传感器，但是驱动电压高，设备复杂，且传感器不易安装和固定，虽能达到监测效果，但由于材料原因会大大影响人体舒适程度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种透气性好，具有柔性，髁上悬吊压力可调节，能适应残肢软组织形貌变化，极大提高患者的舒适度，且能够实时监测残肢敏感性区域压力的基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔，包括接受腔、连接在接受腔上的悬吊环带和控制系统；所述的接受腔包括外腔和紧贴外腔内壁设置的内衬；所述的内衬设有若干互通的通孔，内表面上还设有柔性凸起，内部设置有若干压力传感单元；所述的外腔上设置有孔隙，且与内衬上对应的通孔连通；所述的悬吊环带呈圆环状，采用离子电活性聚合物制成；所述的压力传感单元包括单元上下表面的柔性电极和设置在柔性电极之间的离子电活性聚合物单元；所述的控制系统包括电控装置、数据采集装置和电连接线；所述的电控装置输出端通过电连接线与悬吊环带连接控制悬吊环带的收紧压力；所述的数据采集装置输入端通过电连接线与压力传感单元连接采集各压力传感单元的压力信号。优选的，所述的悬吊环带包括轴向依次连接的多个离子电活性聚合物环带，每个离子电活性聚合物环带通过柔性电极与电控装置有线连接。进一步，电控装置通过电压或电流参数变化控制每个离子电活性聚合物环带的收紧力。优选的，电控装置输入端通过无线连接移动端输出端，移动端的输入端通过无线连接数据采集装置输出端；移动端用于更改电控装置的电压或电流参数控制悬吊环带的收紧力，并接收数据采集装置采集的压力信号。优选的，所述的悬吊环带在周向包括连接成环的内髁、外髁、腿前侧和腿后侧四个部分，分别通过至少一个硬质束带与外腔固定连接，悬吊环带的轴向宽度为50-100mm。优选的，所述的通孔的孔径为3-5mm；所述的柔性凸起为半球形，其高度为0.2-1mm，直径为5-20mm。优选的，所述的压力传感单元对应设置在柔性凸起下方。优选的，所述的孔隙大小为5-15mm，呈散点分布，位于外腔同一高度上的孔隙不超过10个。优选的，所述的外腔采用3D打印制成；腿部肌肉位置对应外腔厚度不大于3mm，接受腔底部位置外腔厚度不小于5mm，其余部分的外腔厚度为3-5mm；胫骨远端前侧对应的外腔位置采用柔性材料；腿部肌肉位置对应外腔材料的弹性模量小于接受腔底部位置对应外腔材料的弹性模量。优选的，所述的压力传感单元采用离子电活性聚合物IPMC制成，悬吊环带采用离子电活性聚合物PVDF制成。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术通过采用在残肢接受腔内衬表面设置若干柔性凸起，且从内衬到外腔设置有若干通孔的方式，使得整个接受腔并非密闭结构，空气可以进入到接受腔内部，有利于汗液的挥发，热量的释放，同时能促进残肢肌肉血液循环，达到按摩效果；采用的悬吊环带也由离子电活性聚合物制成，具有柔性，极大提高患者的舒适度；同时，通过将移动端与电控装置和数据采集装置连接，能够根据患者自身情况灵活的调节悬吊环带的悬吊压力，且能够配合压力传感单元实现对不同位置收紧力的方便控制，提高其可操作性和可控性，满足不同情况的多种需求，而且这种控制方式一方面保证了悬吊功能，提高了使用的舒适性，另一方面电源模块所需电压小，具有安全性。本专利技术采用的悬吊环带包括多个通过柔性电极与电控装置有线连接离子电活性聚合物环带，能分别控制其收紧力，有效改善现存硬质悬吊过度压迫肌肉，不能提供个性化悬吊压力所带来的不舒适感。本专利技术通过将电控装置与移动端连接，移动端又与数据采集装置连接；能有效更改电控装置的电压或电流参数，从而控制悬吊环带的收紧力，并接收数据采集装置采集的压力信号，使得悬吊压力可自由调节，方便可靠性强。本专利技术采用的悬吊环带在周向包括连接成环的内髁侧、外髁侧、腿前侧和腿后侧四个部分，使其与残肢更加匹配，并配合硬质束带进行固定穿戴，有效提高稳固可靠性；同时，通过将压力传感单元对应设置在柔性凸起下方，在力的作用下能自身将力学信息转变为电信号，无需外部提供电源，反应灵敏迅速，通过对电信号的处理使得患者能在移动端清晰的观测到自身残肢受力情况。本专利技术通过采用散点分布方式的设置大小为5-15mm孔隙，形成具有空隙结构的内衬，从而使内衬变形能力增强，弹性模量可控，能有效的缓冲减震，避免过高的冲击应力和应力集中等问题。本专利技术采用的外腔采用3D打印制成，且多材料变厚度的接受腔外腔能够使其在满足强度的情况下具有柔性，能适应因肌肉收缩和舒张等情况导致的残肢形貌变化，接受腔对应胫骨侧远端处做成柔性区域能有效解决由于惯性在残肢摆动阶段导致的残肢末端红肿，擦破等问题，能最大程度满足患者不同运动状态的需求。附图说明图1为本专利技术实施例中的结构示意图。图2为本专利技术中内衬的局部放大示意图。图3为本专利技术中外腔的剖面示意图。图4为本专利技术中悬吊环带的结构示意图图中：残肢1、内衬2、外腔3、数据采集装置4、电控装置5、悬吊环带6、电连接线7、柔性凸起8、压力传感单元9、孔隙10、硬质束带11、移动端12、通孔13、离子电活性聚合物环带14、小腿内侧15、小腿外侧16、腘窝17、胫骨18。具体实施方式下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔，其特征在于：包括接受腔、连接在接受腔上的悬吊环带(6)和控制系统；所述的接受腔包括外腔(3)和紧贴外腔(3)内壁设置的内衬(2)；所述的内衬(2)设有若干互通的通孔(13)，内表面上还设有柔性凸起(8)，内部设置有若干压力传感单元(9)；所述的外腔(3)上设置有孔隙(10)，且与内衬(2)上对应的通孔(13)连通；所述的悬吊环带(6)呈圆环状，采用离子电活性聚合物制成；所述的压力传感单元(9)包括单元上下表面的柔性电极和设置在柔性电极之间的离子电活性聚合物单元；所述的控制系统包括电控装置(5)、数据采集装置(4)和电连接线(7)；所述的电控装置(5)输出端通过电连接线(7)与悬吊环带(6)连接控制悬吊环带(6)的收紧压力；所述的数据采集装置(4)输入端通过电连接线(7)与压力传感单元(9)连接采集各压力传感单元(9)的压力信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔，其特征在于：包括接受腔、连接在接受腔上的悬吊环带(6)和控制系统；所述的接受腔包括外腔(3)和紧贴外腔(3)内壁设置的内衬(2)；所述的内衬(2)设有若干互通的通孔(13)，内表面上还设有柔性凸起(8)，内部设置有若干压力传感单元(9)；所述的外腔(3)上设置有孔隙(10)，且与内衬(2)上对应的通孔(13)连通；所述的悬吊环带(6)呈圆环状，采用离子电活性聚合物制成；所述的压力传感单元(9)包括单元上下表面的柔性电极和设置在柔性电极之间的离子电活性聚合物单元；所述的控制系统包括电控装置(5)、数据采集装置(4)和电连接线(7)；所述的电控装置(5)输出端通过电连接线(7)与悬吊环带(6)连接控制悬吊环带(6)的收紧压力；所述的数据采集装置(4)输入端通过电连接线(7)与压力传感单元(9)连接采集各压力传感单元(9)的压力信号。2.根据权利要求1所述的一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔，其特征在于：所述的悬吊环带(6)包括轴向依次连接的多个离子电活性聚合物环带(14)，每个离子电活性聚合物环带(14)通过柔性电极与电控装置(5)有线连接。3.根据权利要求2所述的一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔，其特征在于：电控装置(5)通过电压或电流参数变化控制每个离子电活性聚合物环带(14)的收紧力。4.根据权利要求1所述的一种基于离子电活性聚合物的柔性假肢接受腔，其特征在于：电控装置(5)输入端通过无线连接移动端(12)输出端，移动端(12)的输入端通过无线连接数据采集装置(4)输出端；移动端(12)用于更...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱子才，刘虎，何西铭，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61