Staiger的微流体电磁阀在假肢中的应用

全球每30秒就有一人因糖尿病而截肢，这些患者通常伴有神经的病变，导致下肢知觉丧失，无法感知由不合适假体造成的损伤，最终可能导致进一步的截肢。开发一种阻尼假肢，旨在减少脚踝到膝关节间截肢患者的皮肤溃疡和疼痛。本文将探讨Staiger的Spider电磁阀在这一创新技术中的应用。

阀门用于调节假体的阻尼能力，并根据特定需求和使用场景（如站立、行走或爬楼梯）进行适配。阀门必须能够承受高达200 bar的静态压力。

Staiger的Spider电磁阀以其紧凑的设计、高可靠性和精确的控制能力而闻名。这些特性使其成为假肢理想的流体控制解决方案。Spider电磁阀的小型化和轻量化设计特别适合集成到假肢中，不会增加额外的负担。

该阀门是液压阻尼假体的核心组件：它根据需要打开和关闭，从而调节阻尼/弹簧速率。这种直接与患者腿部交互的人机界面（MMI）单元，要求结构设计紧凑且系统具有长寿命。我们通过一种扁平衔铁阀门（P15 2-way Spider）成功实现了这一高要求目标（包括高达200 bar静态压力的调节）。

P15 Spider HiProp 阀门 

• 型号：VP 204-570 V 15 SAL 80 24/00 - 604-000-786-B

• 功能：2/2 通比例常闭阀

• 连接：插装式

• 介质质量：≤ 10 μm

• 孔径：6.0 毫米

• 最大流量（空气 | @ 2 bar(g) | @ 20 °C）：210 L/min ± 10L/min

• 流量系数 Kv：最高 0.3 立方米/小时

• 环境温度范围：5 °C 至 50 °C

• 介质温度范围：5 °C 至 50 °C

• 存储温度范围：-40 °C 至 80 °C

• 内部泄漏 @ pmax：< 5 毫升/分钟

• 外部泄漏 @ pmax：< 2 毫升/分钟

• 重量：约 25 克

• 安装方向：任意方向

   

电气参数

• 电气连接：飞线，70 – 80 毫米

• 电流范围：0 至 225 mA

• 推荐开路电压：24 V

• 额定线圈电阻 @ 20 °C：60.5 Ω

• 额定功耗 @ 20 °C：最大 3 W

• 热阻（无流量时）：约 45 K/W

• 工作周期（无流量时）：100% @ I < 120 mA

• 电流滞后：< 10% 最大电流

   

使用Spider电磁阀的优势包括:

• 精确控制：确保每个致动器都能提供所需的压力，提高假肢的舒适性和功能性。

• 紧凑设计：轻量化和小型化的设计使得整个系统更加便携，适合日常使用。

• 高可靠性：Spider电磁阀的耐用性和稳定性保证了假肢的长期可靠运行。

   

未来，科研团队计划将压力传感器直接集成到假肢衬垫中，可能会使用含有压力传感材料的新型柔软针织织物。这将进一步提高假肢的智能化水平，使其能够实时监测和调整压力，为患者提供更加个性化和舒适的穿戴体验。

结论

Staiger的Spider电磁阀假肢中的应用，展示了其在精密流体控制领域的强大能力。通过集成这一高效、可靠的电磁阀，新型假肢不仅能够有效管理残肢的压力和体积变化，还能显著提升患者的生活质量。随着技术的进一步发展，Spider电磁阀有望在更多医疗和康复设备中发挥关键作用。