Протез нижней конечности

 

ПРОТЕЗ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ, содержащий последоьа:тельно соединенные голеностопный узел, гильзу голени , коленныйшарнир,-гильзу бедра, тазобедренный шарнир и полукорсет с приводным механизмом, электропривод с системой управления,«о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и ассимметрии ходьбы инвалида с высокой ампутацией конечностей, он снабжен корректирующим узлом, выполнейным в виде цилиндра с поршнем и дросселя, при этом поршень посредством штока соединен с гильзой бедра, а сам цилиндр установлен на полукорсете, приводной механизм выполнен в виде упора, установленного на гильзе бедра, и пружинного аккумулятора с толкателем, кулачка, установленного на выходном g валу электропривода и соединенного с толкателем, контактирукадим с упором.

СОЮЗ C0BE1 GHHX

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) A 61F 1/08.=Р .Р»

Ц б

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3396316/28-13 (22) 15.02.82. (46) 07.07 » 83. Вюл. 9 25 (72) Е.B.Êîíoâàëoâ, A.Н.Ситенко, Д.A.ßðåìåíêo, E.Â.Ðûáêà,Ë.Ï. Пасичнык и В.И.Вереитинов (7i) Украинский научно -исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов (53) 615.477.22(088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

М 835441, кл. A 61 F 1/08, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

9 806024, кл. A 61 F 1/08, 1981. (54)(57) ПРОТЕЗ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ, содержащий последовательно соединенные голеностопный узел, гильзу го„„сц„„1026Я()2 А лени, коленный шарнир, гильзу бедра, тазобедренный шарнир и полукорсет с приводным механизмом, злектропривод с системой управления, о т л и ч а-ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и ассимметрии ходьбы инвалида с высокой ампутацией конечностей, он снабжен корректирующим узлом, выполненным в виде цилинд, а с поршнем и дросселя, при этом поршень посредством штока соединен с гильзой бедра, а сам цилиндр установлен на полукорсете, приводной механизм выполнен в виде упора, установленного на гильзе бедра, и пружинного аккумулятора с толкателем, кулачка, установленного на выходном Я валу электропрявода и соединенного с толкателем, контактирующим с упором.

1026802

Изобретение oríoñèòñÿ к медиций-скОй технике, а именно к протезированию и протезостроению и может быть использовано при изготовлении протезов нижних конечностей с внешними источниками энергии.

Известен протез бедра, содержащий стопу, голеностопный шарнир, гильзы голени с пружиной, рычагом и регулируемыми упорами, коленный шарнир, гильзу бедра, пружинный аккумулятор, механизм периодического сброса энергии и электропривод 11.

Недостатком этого протеза является то, что он не решает задач, связанных с управлением протеэированной конечности в фазу переноса, что существенно снижает его функциональность и ограничивает его использование при протезировании инвалидов с высоким уровнем ампутации или с нарушениями функций тазобедренного сустава, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату„ является протез нижней конечности, содержащий последовательно соединенные голеностопный узел, гильзу голени, коленный шарнир, гильзу бедра, тазобедренный шарнир и полукорсет с приводным механизмом, электропривод с сис темой управления $2).

Однако тазобедренный шарнир этого протеза в опорную фазу шага замкнут, поэтому имеется несоответствие кинематики тазобедренного шарнира кинематике соответствующего сустава здоровой нижней конечности. Кроме того, в конструкции известного протеза отсутствуют узлы, предназначенные для коррекции параметров движения звеньев протеза в фазу переноса, что также приводит к отличию кинематических и динамических характеристик движения искусственной конечности от нормя, Все это осложняет обучение инвалидов пользованию такими конструкциями и требует выработки нового стереотипа ходьбы, отличного от норж и компенсирующего недостатки механизма, это приводит к дополнительным затратам энергии на управление протезом.

К дополнительным затратам энергии инвалида при пользовании таким протезом приводит также нерациональное размещение наиболее массивного узла конструкции — приводного механизма, управляющего тазобедренным шарниром, Этот механизм размещен на большом расстоянии от оси вращения шарнира— внутри гильзы голени, что приводи:т к увеличению осевого момента инерции ,протеза в целом.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и ассиметрии ходьбы инвалида с высокой ампут аци ей конечностей.

Поставленная цель достигается тем, что протез нижней конечности, содер-,". жащий последовательно соединенные голеностопный узел, гильзу голени, коленный шарнир, гильзу бедра, тазобедренный шарнир и полукорсет с приводным механизмом, электропривод с системой управления, снабжен корректирующим узлом, выполненным в виде цилиндра с поршнем и дросселя, при

IG этом поршень посредством штока соединен с гильзой бедра, а сам цилиндр установлен на полукорсете, приводной механизм выполнен в виде упора, установленного на гильзе бедра, и пружинного аккумулятора с толкателем, кулачка, установленного на выходном валу электропривода и соединенного с толкателем„ контактирующим с упором.

На фиг, 1 показана кинематическая схема механизмов протеза в фазу переднего толчка," на фиг. 2 — то же, в одноопорную фазу; на фиг. 3 — то же, в фазу заднего толчака.

Прот ез содержит гол енос топный узел, включающий искусственную стопу

1 с голеностопным шарниром 2, соединенным с гильзой 3 голени, Гильза

3 голени посредством коленного шарнира 4 соединена с гильзой 5 бедра, которая посредством тазобедренного шарнира 6 соединена с полукорсетом

7, Приводной механизм выполнен в виде упора 8, установленного на гильзе 5 бедра и пружинного аккумулятора

9 с толкателем 10, кулачка 11 и ко-

35 ромйсла 12. Кроме того, механизм протеза нижней конечности содержит корректирующий узел, выполненный в виде гидравлического демпфера, включающего цилиндр 13, поршень 14 со

40 штоком и дроссель15. Цилиндр 13 шарнирно соединен с полукорсетом 7, а шток поршня 14 шарнирно соединен с гильзой 5 бедра.

Кроме того, протез содержит систему 16 управления, подключенную к приводному механизму и к дросселю 15

Работа механизма протеза, начиная с фазы переднего толчка (фиг. 1) осу ществляется следующим образом.

Для обе с печени я у с той чи вой ходьбы инвалида необходимо обеспечить подкосоустойчивость в шарнирах протеза: голеностопном, коленном и таз обедренном. Подкосоустойчивость в первых двух шарнирах протеза обеспечивается традиционным способом — путем определенной схемы построения протеза. Подкосоустойчивость в тазобедренном шарнире 6 обеспечивается эа счет использования корректирующе60 го у зла, выполненного в виде гидр asлического демпфера. Для этого по команде системы 16 управления дроссель

l5 полностью перекрывает канал, сообщающий смежные полости гидравлического демпфера, что обеспечивает—

1026 802 ся неподвижностью штока поршня по отношению к цилиндру .

Одновременно с началом фазы переднего толчка включается приводной механизм. Приводной.механизм, управляемый системой 16 управления, вращает кулачок 11 по часовой стрелке и через коромысло 12 и толкатель 10 сжимает пружинный аккумулятор 9.Таким образом начинается процесс аккумулирования энергии в пружинном ак- !() ку муля т ор е 9 .

Переход протеза.от фазы переднего толчка в одноопорную фазу ходьбы (полной опоры на протез) совершается за счет заднего толчка сохранившейся ноги инвалида. для этого дроссель

15 открывает канал, сообщает смежные полости гидроцилиндра и гильза 5 бедра вращается относительно тазобедренного шарнира по часовой стрелке.

При этом поршень 14 из крайнего нижнего положения перемещается вверх.

Параметры движения поршня и протеза в целом регулируются дросселем 15, т.е. корректирующий узел обеспечивает регулирование моментов сил по ко« мандам системы .управления.

В одноопорную фазу ходьбы, наряду со сгибанием гильзы 5 бедра по отношению к тазобедренному шарниру, продолжается зарядка пружинного аккумулятора 9. В случае ускоренного сгибания гильзы 5 бедра, она своим упором 8 воздействует на коромысло 12 и толкатель 10 и, таким образом, способствует работе приводного механизма по зарядке пружинного аккумулятора

9.

В фазу заднего толчка (фиг. 2) поршень. 14 достигает крайнего верх него положения, а пружинный аккуму- 40 лятор 9 имеет запас потенциальной энергии, достаточной для последующего переноса протеза. По команде системя 16 управления кулачок 11 дополнительно поворачивается и посред- 45 ством коромысла 12, и толкателя 10 освобождает пружинный аккумулятор 9 от защемления.

В фазу переноса (фиг. 3) усилие от пружинного, аккумулятора 9 через упор 8 передается на гильзу 5 бедра и накопленная энергия реализуется для приведения в движение всей нижней конечности. Кинематические параметры перемещения нижней конечности относительно тазобедренного шарнира

6 регулируются дросселем 15. K концу фазы переноса механизмы протеза оказываются в исходном положении для выполнения следующего цикла двойного шага: пружинный аккумулятор 9 разряжен, а поршень 14 гидравлического демпфера находится в крайнем нижнем положении.

В начале фазы опоры описанный выше процесс работы нижней конечности воз обн овля ется .

Таким образом, конструктивное расположение и построение выходного звена, обеспечивающее независимую работу приводного механизма по отношению к угловоМу положению гильзы бедра, позволяет осуществлять вэ аимодействие приводного механизма с гильзой бедра только в необходимые фазы шага, не препятствуя в то же время перемещению ее в оставшееся время шага, т.е. движение искусственной конечности приближается к естественному .

Использование корректирующего узла, обеспечивающее формирование наперед заданных моментов сил сопротивления относительно тазобедренного шарнира, позволяет у правл ят ь т аз обедренным шарниром по заданному закону, т.е. появляется возможность приблизить функцию передвижения искусственного тазобедренного шарнира к естественной, что устраняет необходимость выработки инвалидом не» естественных координационных движений, а значит, уменьшает энергозатраты инвалида на управление этим протез ом.

Размещение элементов приводного механизма на расстоянии более близком к объекту управления, тазобедренному шарниру, по сравнению с известным устройством, позволяет уменьшить. осевой момент инерции системы на 40%.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно уменьшить кинематическую и динамическую ассиметрию ходьбы. инвалида, снижает общие энергоэатраты его организма за счет снижения энергозатрат, связанных с управлением протезом как в опорную, так в переносную фазу, т.е. позволяет оизводить более полную социальнотрудовую реабилитацию наиболее трудного в протезировании контингента инвалидов с высокими ампутациями нижних конечностей.

1026 802

4Риг. 1

Редактор Н. Воловик Техред A,Бабинец

Кор ректор Л. Бокшан

Заказ 46 11/8 Тираж 7 13 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж- 35, Рауп ская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4