继续奔跑

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很不幸的是，肢体残缺事故的发生越来越多。福布斯报告显示，全球有1,000万到1,500万数量的截肢人群。根据“截肢
者联合会”的数据，其中有200万人在美国，同时每年大约发生18.5万例截肢手术。主要引发原因是血管疾病（54%）
（包括糖尿病和外周动脉疾病）、外伤（45%）和癌症（小于2%）。

提供最好的生活质量
假肢制造商致力于开发能为截肢者提供最高生活质量的装置。不同用户对生活方式的要求各不相同。年龄较大的患者
可能使用简单装置就能满意，但其他患者可能需要复杂的假肢，来帮助他们参与体育活动（甚至是最极限的体育运动）
并完全重现自然步伐。

假肢性能（尤其是复杂的装置）正在快速提升，大多数假肢目前使用液压系统，用户可以通过改变减震力来帮助降低冲
击负载。更先进的系统使用具有智能“学习”能力的微处理器，在假肢使用者站立、行走、奔跑或上楼梯时自动调整。

可靠的密封系统
先进的膝盖和踝关节装置的主要挑战之一是为其液压油缸开发一种可靠的密封系统。踝关节装置中活塞和活塞杆的密封
系统一般与膝关节中使用的类似。但是，相比在膝关节中，踝关节中的密封系统更难有效地运行，因为脚踝更紧凑，
行程更短，而且必须能够旋转。这也使得侧面负载更难以解决。
油缸中活塞和活塞杆都需要一个密封系统。活塞的外径必须密封，将流体以受控的方式通过活塞阀，以最大程度地
提高电子阀效率。密封材料必须与润滑流体相兼容，确保假肢在一般操作温度（0 °F-190 °F）下，具有长久的使
用寿命。腈类、聚氨酯橡胶、氟橡胶(FKMs), 聚四氟乙烯(PTFE)、Hytrel®和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料通
常是比较适合的。

复杂系统中的特殊要求
对于大多数装置，工程师致力于帮助密封系统实现零泄漏，但是，在接近2,000 psi的峰值压力下这很难实现。此外，
假肢长时间不用可能导致泄漏（例如将假肢放上一晚）。在这种情况下，粘在活塞杆上的油会滑下来，在外密封件顶部
产生一滩油。此外，必须打破密封件和唇负载的平衡来密封液压流体，同时，不产生过多的活塞杆摩擦。
为避免发生“爬行”现象，导致对假肢使用者造成冲击震动的影响，应使用低摩擦的材料。带O形圈施力的双作用
PTFE密封件最适合这种应用。在活塞上添加一个或两个耐磨环，使侧面加载时活塞能够正确对准。选择的密封和轴承
材料必须与缸孔材料、表面光洁度和涂层相配合，这样才能最大程度地延长使用寿命。

活塞杆密封系统有两个独特的功能：防止外部污染物进入系统，并且将液压流体保持在油缸内。为了实现这一目的，需
要一种包含多道密封件的复杂配置结构，由于每道密封件都能分别发挥作用，这样组合起来就可以提供最优的密封性能。

各种解决方案相结合
带密封唇的防尘圈可用于清洁活塞杆，刮除油缸上的碎屑，防止污垢、粉尘和沙砾等介质进入。 活塞杆密封在高压工
况并达到峰值时，能够将润滑流体保留在油缸中，同时能够将摩擦和“爬行”降至最低程度。弹簧施力的聚四氟乙烯
（PTFE）或聚醚弹性体（Hytrel）密封件通常能在这种应用中提供最佳性能。选择的密封材料应该和活塞杆材料、
硬度、表面处理和涂层相匹配。最后，为了使活塞杆对齐且防止金属与金属发生接触，应该在系统中使用活塞杆轴
承。DU轴承和热塑性轴承可提供长久的使用寿命，并有助于吸收振动和侧载。

轴承也可以用于油缸的外侧作为活塞杆端。它们能够最大限度地减少“爬行”和侧载对油缸的影响。金属杆端的球
面轴承或复合轴承是由树脂构成，这些树脂是由织物和润滑剂材料经过精细编织而成，能够用于这些应用。作为塑
料，在系统中它们还能够提供减振功能。

未来的假肢
假肢未来将如何发展？在假肢设计及其背后的密封系统方面，似乎每年都会出现一些技术进步。我们在过去几十年
流行的电影中，已经看到过一些未来的先进假肢。这些方案已经成为现实。电子执行器作为外骨骼的一部分，正在
帮助移动受限（比如由于中风）的患者康复，例如当患者不能移动时，帮助他们运动。仿生系统也出现了进步，肢
体能够连接到身体的神经系统，使用户能像控制自己的肢体一样控制假肢活动。