[发明专利]具有可切换旋转约束离合器的机械关节

说明书

本文档涉及一种双向可旁路超越离合器，其结合在提供与生物膝盖类似的功能的机械假体膝盖内或者结合在另一个铰接装置如机器人或矫形铰接装置或构件中。目前公开的双向可旁路超越离合器允许在禁用时双向自由旋转，但是在启用时防止一个方向上的旋转同时允许另一个方向上的自由旋转。在机械假肢膝盖中，该双向可旁路超越离合器通过施加机械力而启用并且通过除去该机械力而被禁用。

相关申请案的交叉参考

本申请要求本申请要求于2016年10月26日提交的PCT申请第PCT/US2016/058948号的优先权，该PCT申请要求于2015年10月26日提交的临时申请第62/246,485号的权益。

技术领域

本发明涉及用于假体、外骨骼、矫形和/或机器人装置中的人造关节，并且具体涉及一种双向可旁路超越离合器，该双向可旁路超越离合器结合到假体关节中以对旋转提供可切换约束。

背景技术

假肢和关节的设计和制造是大型且重要的行业。假肢用于解决由于军事冲突、交通事故以及许多不同类型的疾病和病理(包括目前不断上升的糖尿病发病率)导致的肢缺损损伤。目前，大量设计和开发工作是针对由一个或多个微处理器控制的精密机电假体，其中一些设计旨在通过感测和响应于患者体内的神经活动来至少部分地控制假肢的运动和操作。这些复杂和昂贵的假体中的许多提供了模拟的自然运动和类生物肢体操作特性，但是它们与许多缺点相关。第一个缺点是成本。对于很多人来说，即使在发达国家，耗费数万美元至数十万美元的人造肢体也是买不起的。在许多发展中国家，包括遭受军事冲突和残余危险(诸如地雷和未检测到的的未爆炸的炸弹)的贫穷国家，即使对于相对富裕的居民来说，现代精密的机电假体也太过昂贵。精密的机电假体也具有显著缺点，包括难以提供可靠的电源、陡峭的学习曲线、体能要求以及与使用这种假体相关联的训练开销、通常伴随着复杂设计和实施的许多类型的故障模式，包括缺乏耐水性和易受破坏性环境因素的损伤，以及频繁的维护和修理开销。由于这些原因，开发制造简单、相对便宜、坚固和可靠的新型机械假体仍然受到极大的关注。

发明内容

本文档涉及一种双向可旁路超越离合器，其结合在提供与生物膝盖类似的功能的机械假体膝盖内或者结合在另一个铰接装置如机器人或矫形铰接装置或构件中。目前公开的双向可旁路超越离合器允许在禁用时双向自由旋转，但是在启用时防止一个方向上的旋转同时允许另一个方向上的自由旋转。在机械假肢膝关节中，该双向可旁路超越离合器通过施加机械力而启用并且通过除去该机械力而被禁用。

附图说明

图1示出了人类的步态周期。

图2提供了目前公开的双向可旁路超越机械离合器的分解图，该双向可旁路超越机械离合器包括双重卷绕弹簧离合器元件并且结合在机械假体膝关节中。

图3A至图3D夸大地示出了双重卷绕弹簧离合器元件的离合操作。

图4示出了目前公开的假体膝盖的组装的双向可旁路超越离合器机构。

图5示出了结合上述双向可旁路超越离合器的假腿。

图6A至图6C示出了图5中所示的假腿的操作。

图7示出了矫形外骨骼状装置，其可被穿戴以促进伤腿的愈合或者为受损肢体提供增加的功能。

图8A至图8B示出了可结合到更复杂的假体关节和机器人组件中的双重机械离合器组件。

具体实施方式