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很不幸的是，肢體殘缺事故的發(fā)生越來越多。福布斯報(bào)告顯示，全球有1,000萬到1,500萬數(shù)量的截肢人群。根據(jù)“截肢
者聯(lián)合會(huì)”的數(shù)據(jù)，其中有200萬人在美國(guó)，同時(shí)每年大約發(fā)生18.5萬例截肢手術(shù)。主要引發(fā)原因是血管疾病（54%） （包括糖尿病和外周動(dòng)脈疾病）、外傷（45%）和癌癥（小于2%）。 提供最好的生活質(zhì)量 假肢制造商致力于開發(fā)能為截肢者提供最高生活質(zhì)量的裝置。不同用戶對(duì)生活方式的要求各不相同。年齡較大的患者 可能使用簡(jiǎn)單裝置就能滿意，但其他患者可能需要復(fù)雜的假肢，來幫助他們參與體育活動(dòng)（甚至是最極限的體育運(yùn)動(dòng)） 并完全重現(xiàn)自然步伐。 假肢性能（尤其是復(fù)雜的裝置）正在快速提升，大多數(shù)假肢目前使用液壓系統(tǒng)，用戶可以通過改變減震力來幫助降低沖 擊負(fù)載。更先進(jìn)的系統(tǒng)使用具有智能“學(xué)習(xí)”能力的微處理器，在假肢使用者站立、行走、奔跑或上樓梯時(shí)自動(dòng)調(diào)整。 可靠的密封系統(tǒng) 先進(jìn)的膝蓋和踝關(guān)節(jié)裝置的主要挑戰(zhàn)之一是為其液壓油缸開發(fā)一種可靠的密封系統(tǒng)。踝關(guān)節(jié)裝置中活塞和活塞桿的密封 系統(tǒng)一般與膝關(guān)節(jié)中使用的類似。但是，相比在膝關(guān)節(jié)中，踝關(guān)節(jié)中的密封系統(tǒng)更難有效地運(yùn)行，因?yàn)槟_踝更緊湊， 行程更短，而且必須能夠旋轉(zhuǎn)。這也使得側(cè)面負(fù)載更難以解決。 油缸中活塞和活塞桿都需要一個(gè)密封系統(tǒng)。活塞的外徑必須密封，將流體以受控的方式通過活塞閥，以最大程度地 提高電子閥效率。密封材料必須與潤(rùn)滑流體相兼容，確保假肢在一般操作溫度（0 °F-190 °F）下，具有長(zhǎng)久的使 用壽命。腈類、聚氨酯橡膠、氟橡膠(FKMs), 聚四氟乙烯(PTFE)、Hytrel?和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料通 常是比較適合的。 復(fù)雜系統(tǒng)中的特殊要求 對(duì)于大多數(shù)裝置，工程師致力于幫助密封系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零泄漏，但是，在接近2,000 psi的峰值壓力下這很難實(shí)現(xiàn)。此外， 假肢長(zhǎng)時(shí)間不用可能導(dǎo)致泄漏（例如將假肢放上一晚）。在這種情況下，粘在活塞桿上的油會(huì)滑下來，在外密封件頂部 產(chǎn)生一灘油。此外，必須打破密封件和唇負(fù)載的平衡來密封液壓流體，同時(shí)，不產(chǎn)生過多的活塞桿摩擦。 為避免發(fā)生“爬行”現(xiàn)象，導(dǎo)致對(duì)假肢使用者造成沖擊震動(dòng)的影響，應(yīng)使用低摩擦的材料。帶O形圈施力的雙作用 PTFE密封件最適合這種應(yīng)用。在活塞上添加一個(gè)或兩個(gè)耐磨環(huán)，使側(cè)面加載時(shí)活塞能夠正確對(duì)準(zhǔn)。選擇的密封和軸承 材料必須與缸孔材料、表面光潔度和涂層相配合，這樣才能最大程度地延長(zhǎng)使用壽命。 活塞桿密封系統(tǒng)有兩個(gè)獨(dú)特的功能：防止外部污染物進(jìn)入系統(tǒng)，并且將液壓流體保持在油缸內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，需 要一種包含多道密封件的復(fù)雜配置結(jié)構(gòu)，由于每道密封件都能分別發(fā)揮作用，這樣組合起來就可以提供最優(yōu)的密封性能。 各種解決方案相結(jié)合 帶密封唇的防塵圈可用于清潔活塞桿，刮除油缸上的碎屑，防止污垢、粉塵和沙礫等介質(zhì)進(jìn)入。 活塞桿密封在高壓工 況并達(dá)到峰值時(shí)，能夠?qū)?rùn)滑流體保留在油缸中，同時(shí)能夠?qū)⒛Σ梁汀芭佬小苯抵磷畹统潭取椈墒┝Φ木鬯姆蚁?/font> （PTFE）或聚醚彈性體（Hytrel）密封件通常能在這種應(yīng)用中提供最佳性能。選擇的密封材料應(yīng)該和活塞桿材料、 硬度、表面處理和涂層相匹配。最后，為了使活塞桿對(duì)齊且防止金屬與金屬發(fā)生接觸，應(yīng)該在系統(tǒng)中使用活塞桿軸 承。DU軸承和熱塑性軸承可提供長(zhǎng)久的使用壽命，并有助于吸收振動(dòng)和側(cè)載。 軸承也可以用于油缸的外側(cè)作為活塞桿端。它們能夠最大限度地減少“爬行”和側(cè)載對(duì)油缸的影響。金屬桿端的球 面軸承或復(fù)合軸承是由樹脂構(gòu)成，這些樹脂是由織物和潤(rùn)滑劑材料經(jīng)過精細(xì)編織而成，能夠用于這些應(yīng)用。作為塑 料，在系統(tǒng)中它們還能夠提供減振功能。 未來的假肢 假肢未來將如何發(fā)展？在假肢設(shè)計(jì)及其背后的密封系統(tǒng)方面，似乎每年都會(huì)出現(xiàn)一些技術(shù)進(jìn)步。我們?cè)谶^去幾十年 流行的電影中，已經(jīng)看到過一些未來的先進(jìn)假肢。這些方案已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。電子執(zhí)行器作為外骨骼的一部分，正在 幫助移動(dòng)受限（比如由于中風(fēng)）的患者康復(fù)，例如當(dāng)患者不能移動(dòng)時(shí)，幫助他們運(yùn)動(dòng)。仿生系統(tǒng)也出現(xiàn)了進(jìn)步，肢 體能夠連接到身體的神經(jīng)系統(tǒng)，使用戶能像控制自己的肢體一樣控制假肢活動(dòng)。 圖片：Capture.JPG  |
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