写的AZoM2001年3月16日
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背景
假肢设计
未来
背景
残疾人运动员之间的竞争并不比他们的身体健全的同胞之间的竞争激烈，他们的竞争对手创造出真正鼓舞人心的体育表演。目前，一名截肢运动员100米短跑的世界纪录是11.03秒，只比最快的奥运会短跑运动员慢了大约一秒。是什么让这成为可能?
当然，主要因素是竞争对手的实力、技术和决心，但等式的一个重要部分是他们所使用的假肢的材料技术。亚博网站下载木腿的时代早已过去，就像许多其他运动一样，先进的材料技术已经彻底改变了残疾人运动的表现水平。亚博网站下载
假肢设计
设计假肢的过程是一个复杂的过程。以一名膝关节以下截肢的运动员为例。剩下的残肢通常非常柔软，由各种组织类型组成，其中一些是压力敏感的，一些是耐压的。给运动员装假肢的医生首先要设计一个硬窝，在残肢承受压力的区域下支撑假肢。这些硬插座由聚丙烯或编织碳纤维复合材料制成。亚博网站下载为了保护压敏组织，在残肢上磨损了软硅橡胶衬垫，并且硬和软的套筒组合为运动员提供了舒适的支持。
为了替换小腿的胫骨和腓骨，通过金属螺母和螺栓组件将空心圆杆连接到硬插座上。该棒由几种不同的碳纤维材料制成，编织纤维和单向纤维与长丝缠绕纤维结合使用。亚博网站下载连接到圆形杆的底部是一个弯曲的足部，也是由碳纤维复合材料制成的。它的作用是充当弹簧，帮助前进。
为了理解这是如何实现的，必须考虑人类的行走模式或步态周期。散步是一项活动,我们很少思考,但是这个过程可以分为四个不同阶段,脚跟罢工(HS),脚平(FF),鞋跟掉(HO)和脚趾(),(见图1)。在这一点上脚后跟接触地面被称为脚跟罢工。在步幅的中点，脚平放在地面上，随着步幅的进行，脚跟离开地面，脚趾跟着离开地面，然后重复这个循环。在脚后跟脱落的时候，脚部开始在运动员的负荷下弯曲，在这样做的时候，脚部储存了弹性应变能。在脚上的负荷和储存的能量，达到最大的中间阶段的脚跟和脚趾离开，超过这一点储存的能量被返回，提供一个向前的冲量。这种像弹簧一样的动作可以帮助运动员实现更自然的步态，这有助于提高100米短跑的速度。
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图1所示。人类的步态包括四个不同的阶段，脚跟着地(HS)，平足(FF)，脚跟脱落(HO)和脚趾脱落(TO)。
碳纤维复合材料被用于制造脚部部分，部分原因是由此产生的结构具有较高的强度和刚度，同时质量相对较低。使用这些材料亚博网站下载还因为它们使设计具有高度的灵活性。不同的纤维在足部的方向会改变弯曲刚度，考虑到参赛运动员的质量变化，弯曲刚度至关重要。一个给定的脚的弯曲刚度现在可以被裁剪，以确保负载是弹性的，能量存储是最大的。
未来
义肢技术的未来是令人兴奋的，特别是在骨结合领域，即通过钛植入物将义肢设备直接固定在骨头上。这项技术并非没有困难。义肢与骨骼连接的事实意味着皮肤并没有在义肢和骨骼固定区域形成一个连续的表面，增加了感染和随后疾病的潜在威胁。然而，如果感染问题得到解决，那么我们将看到残奥会运动员与奥运会运动员并肩比赛。
主要作者:Mike Jenkins博士
资料来源:《材料亚博网站下载世界》，第八卷，第11页，2000年9月
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