CN218943610U - 一种人造假膝关节结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种人造假膝关节结构，通过在膝曲柄组件内设置转角检测组件，其包括与膝曲柄同步转动的导轨部、相对于膝曲柄固定设置的轴抱箍以及磁钢组件，通过在导轨部上沿膝曲柄转动的圆周方向开设弧形槽，在轴抱箍上正对导轨的一侧沿膝轴体的轴向方向开设横槽，磁钢组件同时卡设于弧形槽和横槽内，随着膝曲柄的转动，磁钢组件伴随弧形槽的运动导向沿横槽做往复直线运动，巧妙的利用了膝曲柄的旋转运动带动磁钢组件进行线性移动以产生变化磁场，从而获取膝角度数据，磁钢组件在卡槽结构的导向限位下仅做小行程的线性移动，保障外部接收单元能够始终精准快速接收到变化磁场并判断用户的步态意图，解决了现有技术中存在的膝关节转动状态信息识别精准度差、反应慢等技术问题。

Description

一种人造假膝关节结构

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种人造假膝关节结构。

背景技术

随着技术的发展，目前市面上出现了智能假肢，极大改善了大腿以下截肢的患者的生活水平。目前，市场上的假肢结构和功能主要集中在人工膝关节和脚板功能上的体现，通过结构学和仿生学的应用给假肢赋予了新的含义，并从早期的功能型向舒适型转化。现代假肢在实现代步功能的前提下，努力提高受用者的舒适性和灵活性。

中国专利CN201380020329.8公开了用于控制人造矫正或者假膝关节的方法，所述人造矫正-或者假膝关节上设置小腿组件，所述人造矫正-或者假膝关节配备具有至少一个执行器的阻力装置，通过所述执行器使弯曲阻力根据传感器数据被改变，所述传感器数据在利用该人造矫正-或者假膝关节期间通过传感器求取，其中，仅仅通过至少一个惯性传感器确定所述小腿组件的绝对角度，将求取到的角度与至少一个阈值比较并且在达到所述阈值时改变所述弯曲阻力。

然而现有技术方案中，设置磁铁随膝关节进行转动产生变化磁场，配合由外部接收元件接收变化磁场，进而识别出膝关节的转动状态信息，然而这种磁铁转动的方式，由于磁铁转动过程相对于外部接收元件发生较大位移，导致接收元件无法精确识别到变化磁场，因此现有技术存在膝关节转动状态信息识别精准度差、反应慢等技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种人造假膝关节结构，通过在膝曲柄组件内设置转角检测组件，其包括与膝曲柄同步转动的导轨部、相对于膝曲柄固定设置的轴抱箍以及磁钢组件，通过在导轨部上沿膝曲柄转动的圆周方向开设弧形槽，在轴抱箍上正对导轨的一侧沿膝轴体的轴向方向开设横槽，磁钢组件同时卡设于弧形槽和横槽内，随着膝曲柄的转动，磁钢组件伴随弧形槽的运动导向沿横槽做往复直线运动，巧妙的利用了膝曲柄的旋转运动带动磁钢组件进行线性移动以产生变化磁场，从而获取膝角度数据，磁钢组件在卡槽结构的导向限位下仅做小行程的线性移动，保障外部接收单元能够始终精准快速接收到变化磁场并判断用户的步态意图，解决了现有技术中存在的膝关节转动状态信息识别精准度差、反应慢等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种人造假膝关节结构，包括：膝轴体和膝曲柄，所述膝曲柄通过轴承转动安装于所述膝轴体上；以及还包括转角检测组件，所述转角检测组件连接设置于所述膝轴体与膝曲柄之间，所述膝曲柄相对于膝轴体进行转动时，带动所述转角检测组件同步动作并产生变化磁场，以配合获取该膝曲柄的转动状态信息。

作为优选，所述转角检测组件包括：卡槽结构；以及磁钢组件，所述磁钢组件限位卡设于所述卡槽结构内，所述膝曲柄转动时，所述磁钢组件在卡槽结构的导向限位作用下发生小行程的线性移动，以产生变化磁场。

作为优选，所述转角检测组件还包括：轴抱箍，所述膝曲柄相对于所述轴抱箍进行转动，所述轴抱箍上沿所述膝轴体的轴向方向开设有横槽；导轨部，所述导轨部安装于所述膝曲柄上以随所述膝曲柄同步转动，所述导轨部上沿所述膝曲柄的转动方向开设有弧形槽，且所述弧形槽设置为沿所述横槽的开设方向扭曲的斜曲线结构；所述横槽与弧形槽形成所述卡槽结构，所述导轨部转动时，所述磁钢组件受弧形槽导向在横槽内进行平移。

作为优选，所述弧形槽沿所述横槽的开设方向扭曲的角度为α，其中5°≤α≤10°；所述横槽的长度为L，其中1cm≤L≤3cm。

作为优选，所述轴抱箍同轴固定套设于所述膝轴体上并由所述膝曲柄所包覆，所述横槽正对所述弧形槽设置。

作为优选，所述导轨部设置为弧形结构并包覆于所述膝曲柄的外圆周上。

作为优选，所述轴抱箍对所述膝曲柄进行转动限位，以限制该膝曲柄所能到达的最大伸直位置。

作为优选，所述轴抱箍上中部沿膝轴体的径向方向向外凸出设置有限位部，所述膝曲柄的前部及下部沿其转动方向开设有转槽，所述限位部位于所述转槽内，所述膝曲柄转动至所述最大伸直位置时，所述限位部与转槽的前端部相抵触。

作为优选，所述导轨部包覆于所述转槽外部。

作为优选，所述横槽设置于所述限位部上。

作为优选，还包括：电池，所述膝轴体设置为中空结构，所述电池安装于所述膝轴体内。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型通过在膝曲柄组件内设置转角检测组件，其包括与膝曲柄同步转动的导轨部、相对于膝曲柄固定设置的轴抱箍以及磁钢组件，通过在导轨部上沿膝曲柄转动的圆周方向开设弧形槽，在轴抱箍上正对导轨的一侧沿膝轴体的轴向方向开设横槽，磁钢组件同时卡设于弧形槽和横槽内，随着膝曲柄的转动，磁钢组件伴随弧形槽的运动导向沿横槽做往复直线运动，巧妙的利用了膝曲柄的旋转运动带动磁钢组件进行线性移动以产生变化磁场，从而获取膝角度数据，磁钢组件在卡槽结构的导向限位下仅做小行程的线性移动，保障外部接收单元能够始终精准快速接收到变化磁场并判断用户的步态意图；

（2）本实用新型中磁钢组件被导轨部和轴抱箍包裹着运动，稳定性好，无脱落和松动风险；

（3）本实用新型中的轴抱箍兼具在意外状态下对膝曲柄组件进行转动限位的作用，当较大的外力时，膝曲柄旋转至最大伸直位置时被轴抱箍的限位部卡死限位，从而防止因膝曲柄反曲而导致用户摔倒的情况发生，充分保障用户的使用安全性；

（4）本实用新型通过在膝轴体中内置可充电电池，应用其的假肢在使用过程中无需任何外接数据线，充分保障用户使用的便捷性。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型中转角检测组件的安装结构示意图；

图3为本实用新型中导轨部的结构示意图；

图4为本实用新型中轴抱箍与磁钢组件的安装结构示意图；

图5为本实用新型中导轨部的结构正视图；

图6为本实用新型中横槽的结构正视图；

图7为本实用新型中轴抱箍与膝曲柄组件的配合结构示意图；

图8为本实用新型整体结构剖视图；

图9为应用本实用新型人造假膝关节结构的小腿假肢处于最大伸直位置的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

一种人造假膝关节结构，如图1所示，包括：膝轴体1；以及膝曲柄2，所述膝曲柄2通过轴承20转动安装于所述膝轴体1上；如图2所示，还包括：转角检测组件3，所述转角检测组件3连接设置于所述膝轴体1与膝曲柄2之间，所述膝曲柄2相对于膝轴体1进行转动时，带动所述转角检测组件3同步动作并产生变化磁场，以配合获取该膝曲柄2的转动状态信息。

在本实施例中，配合本实施例中的人造假膝关节结构设置主控组件，主控组件上设置角度传感器，由膝轴体1和膝曲柄2组成膝曲柄组件，通过设置转角检测组件3，其随膝曲柄组件的转动动作产生变化磁场，所述角度传感器接收该变化磁场并反馈至主控组件，从而识别出膝曲柄组件的转动状态信息。

作为优选，如图2所示，所述转角检测组件3包括：卡槽结构30；以及磁钢组件4，所述磁钢组件4限位卡设于所述卡槽结构30内，所述膝曲柄2转动时，所述磁钢组件4在卡槽结构30的导向限位作用下发生小行程的线性移动，以产生变化磁场。

在本实施例中，磁钢组件4在卡槽结构30的导向限位下仅做小行程的线性移动，保障磁钢组件4能够始终在外部接收单元的信号接收范围内，从而保障外部接收单元能够精准快速接收到变化磁场。

作为优选，如图3-4所示，所述转角检测组件3还包括：轴抱箍5，所述膝曲柄2相对于所述轴抱箍5进行转动，所述轴抱箍5上沿所述膝轴体1的轴向方向开设有横槽51；导轨部6，所述导轨部6安装于所述膝曲柄2上以随所述膝曲柄2同步转动，所述导轨部6上沿所述膝曲柄2的转动方向开设有弧形槽61，且所述弧形槽61设置为沿所述横槽51的开设方向扭曲的斜曲线结构；所述横槽51与弧形槽61形成所述卡槽结构30，所述导轨部6转动时，所述磁钢组件4受弧形槽61导向在横槽51内进行平移。

本实施例中转角检测组件3设计的关键点在于，假肢小腿进行屈伸动作的过程中，膝曲柄2绕膝轴体1进行转动，固定于膝曲柄2上的导轨部6随膝曲柄2同步转动，通过在导轨部6上设置上述弧形槽61，磁钢组件4的两侧分别卡设于弧形槽61和横槽51内，由于轴抱箍5固定于膝轴体1上，由此，磁钢组件4伴随导轨部6的转动沿着轴抱箍22的横槽221做往复直线运动。由于轴抱箍5固定于膝轴体1上锁紧不动且膝轴体1本身不转动，在轴抱箍5上开设横槽51后，将磁钢组件4的支架部分嵌于弧形槽61内，磁钢嵌于横槽51内，弧形槽61沿着圆周方向开设且为一条斜曲线，利用膝曲柄2的旋转运动来带动磁钢组件4小范围线性移动，保障外部接收单元能够始终精准快速接收到磁钢组件4的变化磁场，结构设计巧妙。

此外，值得说明的是，如图2所示，磁钢组件4被弧形槽61和横槽51包裹着运动，不存在脱落和松动的风险，整体结构动作稳定性强。

作为一种优选的实施方式，外部接收单元可正对磁钢组件4设置于导轨部6相对于磁钢组件4的另一侧上，这样保证外部接收单元与磁钢组件4贴近，能够很好地接收磁钢组件4的磁场变化，信号接收能力强。

作为优选，如图5所示，所述弧形槽61沿所述横槽51的开设方向扭曲的角度为α，其中5°≤α≤10°；如图6所示，所述横槽51的长度为L，其中1cm≤L≤3cm。

作为一种优选的实施方式，α=7°，L=1.5cm。

在本实施例中，弧形槽61的扭曲角度小，所需配合的横槽51的长度短，磁钢组件4线性往复移动的位移短。

作为优选，所述轴抱箍5同轴固定套设于所述膝轴体1上并由所述膝曲柄2所包覆，所述横槽51正对所述弧形槽61设置，所述导轨部6设置为弧形结构并包覆于所述膝曲柄2的外圆周上，整体结构紧凑稳定。

实施例二

本实施例与上述实施例中相同或相应的部件采用与上述实施例相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与上述实施例的区别点。该实施例与上述实施例的不同之处在于：

作为优选，所述轴抱箍5对所述膝曲柄2进行转动限位，以限制该膝曲柄2所能到达的最大伸直位置。

作为优选，如图7所示，所述轴抱箍5上中部沿膝轴体1的径向方向向外凸出设置有限位部52，所述膝曲柄2的前部及下部沿其转动方向开设有转槽11，所述限位部52位于所述转槽11内，所述膝曲柄2转动至所述最大伸直位置时，如图8-9所示，所述限位部52与转槽11的前端部110相抵触。

在本实施例中，所述轴抱箍5除了起到磁钢组件4的导向槽的作用以外，还兼具限位作用，具体的，当外力冲击尤其在外力冲击力较大时，膝曲柄12可能发生过度旋转而发生反曲，使用户有摔倒风险，本实施例中通过设置限位部52，膝曲柄12转动到极限位置时可被限位部52限位而无法继续转动反曲，此时膝曲柄12的角度与水平面呈4°角（该角度可通过轴抱箍5的锁定位置进行调节），避免了膝关节反曲的情况。

作为优选，所述导轨部6包覆于所述转槽11外部。

作为优选，所述横槽51设置于所述限位部52上。

实施例三

本实施例与上述实施例中相同或相应的部件采用与上述实施例相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与上述实施例的区别点。该实施例与上述实施例的不同之处在于：

作为优选，如图4所示，还包括：电池7，所述膝轴体1设置为中空结构，所述电池7安装于所述膝轴体1内。

在本实施例中，电池7设置为可充电电池，使得应用该人造假膝关节结构的假肢在使用过程中无需外接移动电源，用户在使用过程中无需担忧各种拖拉在外部的数据线给其行动造成的不变，使用舒适性好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人造假膝关节结构，其特征在于，包括：

膝轴体；

膝曲柄，所述膝曲柄转动安装于所述膝轴体上；以及

转角检测组件，所述转角检测组件连接设置于所述膝轴体与膝曲柄之间，所述膝曲柄相对于膝轴体进行转动时，带动所述转角检测组件同步动作并产生变化磁场，以配合获取该膝曲柄的转动状态信息。

2.根据权利要求1所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述转角检测组件包括：

卡槽结构；以及

磁钢组件，所述磁钢组件限位卡设于所述卡槽结构内，所述膝曲柄转动时，所述磁钢组件在卡槽结构的导向限位作用下发生线性移动，以产生变化磁场。

3.根据权利要求2所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述转角检测组件还包括：

轴抱箍，所述膝曲柄相对于所述轴抱箍进行转动，所述轴抱箍上沿所述膝轴体的轴向方向开设有横槽；

导轨部，所述导轨部随所述膝曲柄同步转动，所述导轨部上沿所述膝曲柄的转动方向开设有弧形槽，且所述弧形槽设置为沿所述横槽的开设方向扭曲的斜曲线结构；

所述横槽与弧形槽形成所述卡槽结构，所述导轨部转动时，所述磁钢组件受弧形槽导向在横槽内进行平移。

4.根据权利要求3所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述弧形槽沿所述横槽的开设方向扭曲的角度为α，其中5°≤α≤10°；所述横槽的长度为L，其中2cm≤L≤5cm。

5.根据权利要求3所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述轴抱箍同轴套设于所述膝轴体上，所述横槽正对所述弧形槽设置。

6.根据权利要求3所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述导轨部设置为弧形结构并包覆于所述膝曲柄的外圆周上。

7.根据权利要求3-6任一所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述轴抱箍对所述膝曲柄进行转动限位，以限制该膝曲柄所能到达的最大伸直位置。

8.根据权利要求7所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述轴抱箍上凸出设置有限位部，所述膝曲柄上沿其转动方向开设有转槽，所述限位部位于所述转槽内，所述膝曲柄转动至所述最大伸直位置时，所述限位部与转槽的前端部相抵触。

9.根据权利要求8所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，所述横槽设置于所述限位部上。

10.根据权利要求3-6任一所述的一种人造假膝关节结构，其特征在于，还包括：

电池，所述膝轴体设置为中空结构，所述电池安装于所述膝轴体内。

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