假足组件制造技术

本发明专利技术涉及一种假足组件，包括假足和连接到假足的串联弹性气动致动器，串联弹性气动致动器可在假足移位到第一静止位置的第一配置状态和假足移位到第二位置的第二配置状态之间进行配置。间进行配置。间进行配置。

Prosthetic foot assembly

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】假足组件


[0001]本专利技术涉及假足
，特别涉及利用气动进行驱动的假足。

技术介绍

[0002]致动器的发展正在迅速演变，并在效率、功率和力输出方面不断取得新进展。在其他应用中，与静电、热和压电致动器相比，气动和液压的致动器很少。研究表明，气动和液压致动器在微尺度上提供最高的力和功率密度。
[0003]本专利技术的目的之一是提供一种替代致动器，该致动器可在蹬伸过程中提供帮助，其产生的力足以在不使用电力的情况下提升并向前移动用户的重心。
[0004]首先了解腿的生物结构、这些结构的运动学和动力学以及它们在运动过程中的相互作用是至关重要的。当在平地上行走时，生物足底屈肌产生了完成每个步态周期所需的近80％的机械功，通常它们产生的正功比负功多。通常使用碳纤维弹簧进行弹簧加载的正常人体动力假足只能在与地面接触时储存和释放机械能，并产生一半的机械能。这些假肢设计不能产生净正功，只能从生物足底屈肌释放不到推进所需机械功率的八分之一。
[0005]在动态假足中使用的设计概念是从跟腱的功能衍生而来的，该设计概念在平足时储存能量，在蹬伸时释放能量。过去，跟腱的功能分为两类：张力传递；以及在步态过程中弹性能应变的存储和释放。跟腱的弹性使其能够储存和释放机械能，因此减少了在蹬伸过程中提升和移动重心所需的能量。
[0006]本专利技术旨在将能量储存和释放的概念与动力产生结合起来，这就是串联弹性件的工作原理。串联弹性件是指与收缩部件(包括跟腱)串联的每个结缔组织。在膝下截肢手术中，一部分串联弹性件连同踝关节一起被移除。这会干扰串联弹性件的功能，因为它不再会带动踝关节位移。多年来，一些假肢设计已经提出了一种替代串联弹性件的方法，通过使用串联弹性致动器来实现机械关节位移。到目前为止，这些串联弹性致动器似乎工作得很好，它们产生的正机械功比负机械功多。
[0007]本专利技术的目的是提供一种串联弹性致动器，当用于假足时，其将产生比本领域已知的串联弹性致动器更多的机械功。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术，提供了一种假足组件，包括：
[0009]假足；和
[0010]串联弹性气动致动器，其连接至假足，串联弹性气动致动器可在第一配置状态和第二配置状态之间进行配置，使假足分别在第一静止位置和第二位置之间移位。
[0011]应当理解地，假足的第一静止位置可对应于在使用时假足的足底表面基本上水平/平行于地面布置的配置状态，并且假足的第二位置可对应于在使用时的一个步态周期中假足的跖屈位置或假足的背屈位置。
[0012]在使用时的一个步态周期中，假足于背屈位置和跖屈位置之间配置时的角度可在
0
°
到36
°
之间。
[0013]串联弹性气动致动器可包括气缸(优选是单作用气缸)和推动元件(例如弹簧)，推动元件与从气缸伸出的一活塞呈直线或串联连接。
[0014]假足组件还可包括空气回路，空气回路包括与串联弹性气动致动器呈流体连通的空气压缩机，用于向串联弹性气动致动器提供压缩空气，以使串联弹性气动致动器能够在第一配置状态和第二配置状态之间进行配置。
[0015]空气回路还可包括空气干燥器、压力表、压缩空气储气罐、消音器和安全阀。
[0016]空气回路可通过合适的导管连接至串联弹性气动致动器。
[0017]假足组件还可包括排气阀，当串联气缸在第一配置状态和第二配置状态之间进行配置时，排气阀允许空气被释放到大气中或储气罐中或该两者中。排气阀可安装在气动致动器上。
[0018]在一个实施例中，释放回储气罐的空气除了(或可选地)由空气压缩机进行加压之外，排气还可在使用时的一个步态周期，在假足的脚跟撞击过程中，通过作用在假足上的力进行加压和压缩。
[0019]假足组件还可包括控制阀，优选是滚轮杠杆阀，其可安装在假足上，控制阀被布置为在一个步态周期中向假足，优选地向假足的球形区域上施加压力/力时打开，以允许压缩流体(即空气)从空气回路流入串联弹性气动致动器，使串联弹性气动致动器在第一配置状态和第二配置状态之间进行配置。
[0020]假足组件可包括支撑装置，支撑装置包括：
[0021]位于上方的直立构件，其与气动致动器连接；
[0022]位于下方的可移动构件，其可移动地连接至位于上方的直立构件；
[0023]可移动连接件，优选是枢轴连接件，将可移动直立构件连接至位于上方的直立构件；
[0024]第一基座，其固定连接至可移动构件，第一基座容纳在假足中，并安装在假足内部的足底表面上或其附近，其中第一基座具有布置在假足的前端附近的远端和布置在假足的后端附近的近端；和
[0025]第二基座，其在第一基座上方与第一基座间隔设置，并且位于可移动连接件的下方，第二基座远离第二直立构件沿朝向假足的后端的方向延伸，其中串联弹性气动致动器的推动元件在第二基座和活塞的自由端之间延伸，活塞的自由端可活动地朝向假足的足底表面的方向延伸，这样在使用时的一个步态周期中，当活塞在第一配置状态(即静止位置)和第二配置状态(伸展位置或缩回位置)之间移动时，第二基座带动可移动构件在静止位置和第二位置之间移动，其中当可移动构件在静止位置时，第一基座位于与假足的静止位置相对应的第一配置状态，当可移动构件在第二位置时，第一基座移位至与假足的第二位置相对应的第二配置状态。
附图说明
[0026]通过参考以下结合附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的目的和获得它们的方式将变得更加明显，并且本专利技术本身将得到更好的理解，其中：
[0027]图1显示根据本专利技术的假足组件的剖视图；
[0028]图2显示图1中的假足组件处于跖屈配置状态；和
[0029]图3显示图1和图2中的假足组件处于背屈配置状态。
具体实施方式
[0030]现提供本专利技术的以下描述作为本专利技术可实施的教导。相关领域的技术人员将认识到，可对所描述的实施例进行许多更改，同时仍然可获得本专利技术的有益结果。同样显而易见的是，通过选择本专利技术的一些特征而不利用其他特征，可实现本专利技术的一些期望益处。因此，本领域技术人员将认识到，对本专利技术的修改和改编是可能的，甚至在某些情况下是可取的，并且是本专利技术的一部分。因此，提供以下描述是为了说明本专利技术的原理，而不是限制。
[0031]如图中所示，提供一种总体由标记10指示的假足组件。假足组件10包括空心假足12。假足12被布置成在第一静止位置，如图1所示，其中假足12的足底表面(即鞋底)14被布置成基本平坦/平行于水平面，并且假足12还可被配置成第二位置，该第二位置对应于如图2所示的跖屈位置，或如图3所示的背屈位置，其中在一个步态周期中，跖屈位置与背屈位置之间的角度大小约在0
‑
36度的范围内。
[0032]将注意力转向图1，假足组件10还包括气动致动器，这里以单作用气缸16的形式为例。气缸16内限定有气体腔室18，在气体腔室18内布置可滑动地位移的活塞头/活塞20，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种假足组件，包括：假足；和串联弹性气动致动器，其连接至所述假足，所述串联弹性气动致动器可在所述假足移位至第一静止位置的第一配置状态和所述假足移位至第二位置的第二配置状态之间进行配置。2.如权利要求1所述的假足组件，其中所述串联弹性气动致动器包括气缸(优选是单作用气缸)和推动元件，所述推动元件与从所述气缸伸出的一活塞相连。3.如权利要求2所述的假足组件，其中所述假足组件包括空气回路，所述空气回路包括与所述串联弹性气动致动器呈流体连通的空气压缩机，用于向所述串联弹性气动致动器提供压缩空气，以使所述串联弹性气动致动器能够在所述第一配置状态和所述第二配置状态之间进行配置。4.如权利要求3所述的假足组件，其中所述空气回路通过合适的导管连接至所述串联弹性气动致动器。5.如权利要求4所述的假足组件，还包括排气阀，当所述串联气缸在所述第一配置状态和所述第二配置状态之间进行配置时，所述排气阀允许空气被释放到大气中或所述空气回路的一储气罐中或该两者中。6.如权利要求3所述的假足组件，还包括控制阀(优选是滚轮杠杆阀)，所述控制阀被布置为在一个步态周期中向所述假足施加压力时打开，以允许压缩空气从所述空气回路流入所述串联弹性气动致动器，使所述串联弹性气动致动器在所述第一配置状态和所述第二配置状态之间进...

【专利技术属性】
技术研发人员：扎诺杜莫，
申请(专利权)人：沃尔特，
类型：发明
国别省市：