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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”的數(shù)據(jù)，其中有200萬人在美國，同時每年大約發(fā)生18.5萬例截肢手術。主要引發(fā)原因是血管疾病（54%） （包括糖尿病和外周動脈疾病）、外傷（45%）和癌癥（小于2%）。 提供最好的生活質量 假肢制造商致力于開發(fā)能為截肢者提供最高生活質量的裝置。不同用戶對生活方式的要求各不相同。年齡較大的患者 可能使用簡單裝置就能滿意，但其他患者可能需要復雜的假肢，來幫助他們參與體育活動（甚至是最極限的體育運動） 并完全重現(xiàn)自然步伐。 假肢性能（尤其是復雜的裝置）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 擊負載。更先進的系統(tǒng)使用具有智能“學習”能力的微處理器，在假肢使用者站立、行走、奔跑或上樓梯時自動調整。 可靠的密封系統(tǒng) 先進的膝蓋和踝關節(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)。踝關節(jié)裝置中活塞和活塞桿的密封 系統(tǒng)一般與膝關節(jié)中使用的類似。但是，相比在膝關節(jié)中，踝關節(jié)中的密封系統(tǒng)更難有效地運行，因為腳踝更緊湊， 行程更短，而且必須能夠旋轉。這也使得側面負載更難以解決。 油缸中活塞和活塞桿都需要一個密封系統(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。 復雜系統(tǒng)中的特殊要求 對于大多數(shù)裝置，工程師致力于幫助密封系統(tǒng)實現(xiàn)零泄漏，但是，在接近2,000 psi的峰值壓力下這很難實現(xiàn)。此外， 假肢長時間不用可能導致泄漏（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載的平衡來密封液壓流體，同時，不產(chǎn)生過多的活塞桿摩擦。 為避免發(fā)生“爬行”現(xiàn)象，導致對假肢使用者造成沖擊震動的影響，應使用低摩擦的材料。帶O形圈施力的雙作用 PTFE密封件最適合這種應用。在活塞上添加一個或兩個耐磨環(huán)，使側面加載時活塞能夠正確對準。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使用壽命。 活塞桿密封系統(tǒng)有兩個獨特的功能：防止外部污染物進入系統(tǒng)，并且將液壓流體保持在油缸內(nèi)。為了實現(xiàn)這一目的，需 要一種包含多道密封件的復雜配置結構，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、粉塵和沙礫等介質進入。 活塞桿密封在高壓工 況并達到峰值時，能夠將潤滑流體保留在油缸中，同時能夠將摩擦和“爬行”降至最低程度。彈簧施力的聚四氟乙烯 （PTFE）或聚醚彈性體（Hytrel）密封件通常能在這種應用中提供最佳性能。選擇的密封材料應該和活塞桿材料、 硬度、表面處理和涂層相匹配。最后，為了使活塞桿對齊且防止金屬與金屬發(fā)生接觸，應該在系統(tǒng)中使用活塞桿軸 承。DU軸承和熱塑性軸承可提供長久的使用壽命，并有助于吸收振動和側載。 軸承也可以用于油缸的外側作為活塞桿端。它們能夠最大限度地減少“爬行”和側載對油缸的影響。金屬桿端的球 面軸承或復合軸承是由樹脂構成，這些樹脂是由織物和潤滑劑材料經(jīng)過精細編織而成，能夠用于這些應用。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？在假肢設計及其背后的密封系統(tǒng)方面，似乎每年都會出現(xiàn)一些技術進步。我們在過去幾十年 流行的電影中，已經(jīng)看到過一些未來的先進假肢。這些方案已經(jīng)成為現(xiàn)實。電子執(zhí)行器作為外骨骼的一部分，正在 幫助移動受限（比如由于中風）的患者康復，例如當患者不能移動時，幫助他們運動。仿生系統(tǒng)也出現(xiàn)了進步，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。 圖片：Capture.JPG  |
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