Протез бедра

 

ПРОТЕЗ БЕДРА, содержащий последовательно .соединенные голеностопный узел, гильзу голени, соединенную с ней посредством коленного шарнира гильзу бедра , тазобедренный шарнир, элементы крепления с полукорсетом, а также корректирующий узел с системой управления, состоящий из гидроцилиндра с поршнем и дросселя, приводной механизм, включающий кулачок, установленный на оси электропривода , пружинный аккумулятор и толкатель , отличающийся тем, что, с целью расширения показаний использования протеза при работе от внешнего источника энергии и без него, а также снижения энергозатрат инвалида при ходьбе благодаря рекуперации энергии и восполнению рассеянной энергии внешним источником энергии, гидроцилиндр с поршнем корректирующего узла, пружинный аккумулятор и толкатель приводного механизма установлены подвижно по оси гильзы бедра, образуя телескопическое звено, пружинный аккумулятор снабжен ползуном, в котсфом установлен толкатель, выполненный в виде двуплече (Л го рычага, соединенного с кулачком, а ось .тазобедренного щарнира установлена со смещением на передней части полукорсета и посредством щатуна щарнирно соединена с телескопически.м звеном.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1074522

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/,1;,„. ,у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i л у

/ (21) 3468399/28-13 (22) 09.07.82 (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) Е. В. Коновалов, Е. В. Рыбка, А. Н. Ситенко и Л. П. Пасичнык (71) Харьковский ь(аучно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов (53) 615.477 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 806024, кл. А 61 F 1/08, 1981.

2. Патент США № 4215441, кл. А 61 F 1/08, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3396316/13, кл. А 61 F 1/08, 12.02.82. (54) (57) ПРОТЕЗ БЕДРА, содержащий последовательно .соединенные голеностопный узел, гильзу голени, соединенную с ней посредством коленного шарнира гильзу бедра, тазобедренный шарнир, элементы крепления с полукорсетом, а также корректирующий узел с системой управления, состоящий из гидроцилиндра с поршнем и дросселя, приводной механизм, включающий кулачок, установленный на оси электропривода, пружинный аккумулятор и толкатель, отличающийся тем, что, с целью расширения показаний использования протеза при работе от внешнего источника энергии и без него, а также снижения энергозатрат инвалида при ходьбе благодаря рекуперации энергии и восполнению рассеянной энергии внешним источником энергии, гидроцилиндр с поршнем корректирующего узла, пружинный аккумулятор и толкатель приводного механизма установлены подвижно по оси гильзы бедра, образуя телескопическое звено, пружинный аккумулятор снабжен ползуном, в котором установлен толкатель, выполненный в виде двуплечего рычага, соединенного с кулачком, а ось .тазобедренного шарнира установлена со смещением на передней части полукорсета и посредством шатуна шарнирно соединена с телескопическим звеном.

1074522

Изобретение относится к медицине, точнее к протезированию и протезостроению, и может также использоваться в роботах и атропоморфных механизмах.

Известен протез бедра, содержащий голеностопный узел, гильзу голени с встроенным электроприводом голеностопного шарнира и пружинным аккумулятором, коленный шарнир, гильзу бедра, тазобедренный шарнир, при этом приводной механизм выполнен в виде ползушки, подпружиненной тяги и втулки, расположенных в гильзе бедра (1).

Недостатком протеза является несоответствие кинематических и динамических характеристик протеза норме, что требует выработки у инвалида нового стереотипа ходьбы, отличного от нормы, и приводит к дополнительным энергозатратам на управление протезом.

Известен протез бедра, содержащий искусственную стопу, трубку голени, двухшарнирный коленный узел, гильзу бедра с упором и смонтированный на корсете механизм тазобедренного шарнира (2).

Недостатки протеза заключаются в необходимости постоянной концентрации внимания со стороны инвалида при управлении протезом в процессе ходьбы, в маловариабельности ходьбы, в больших энер гозатратах инвалида при пользовании протезом.

Наиболее близким к предлагаемому является протез бедра, содержащий последовательно соединенные голеностопный узел, гильзу голени; соединенную с ней с помощью коленного шарнира гильзу бедра, тазобедренный шарнир, элементы крепления с полукорсетом, а также корректирующий узел с системой управления, состоящий из гидроцилиндра с поршнем и дросселя, приводной механизм, включающий кулачок, установленный на оси электропривода, пружинный аккумулятор и толкатель (3).

Недостатком известного устройства являются значительные энергозатраты инвалида в процессе ходьбы вследствие нерационального распределения моментов сил, действующих на тазобедренный шарнир, и нерационального использования потенциальной энергии сил тяжести сегментов тела человека.

Цель изобретения — расширение показаний использования протеза при работе от внешнего источника энергии и без него, а также снижение энергозатрат инвалида при ходьбе благодаря рекуперации энергии и восполнению рассеянной энергии внешним источником энергии.

Поста влен н ая цель дости га ется тем, что в протезе бедра, содержащем последовательно соединенные голеностопный узел, гильзу голени, соединенную с ней посредством коленного шарнира гильзу бедра, тазобедренный шарнир, элементы крепления с полукорсетом, а также корректирующий узел с системой управления, состоящий из гидроцилиндра с поршнем и дросселя, приводной механизм, включающий кулачок, установленный на оси электропривода, пружинный аккумулятор и толкатель, гидроцилиндр с поршнем корректирующего узла, пружинный аккумулятор и толкатель приводного механизма установлены подвижно по оси гильзы бедра, образуя телеско5

l0 пическое звено, пружинный аккумулятор снабжен ползуном, в котором установлен толкатель, выполненный в виде двуплечего рычага, соединенного с кулачком, а ось тазобедренного шарнира установлена со смещением на передней части полукорсета и посредством шатуна шарнирно соединена с телескопическим звеном.

На чертеже представлена кинематическая схема протеза бедра.

Протез содержит последовательно сое15

Переход протеза из фазы переднего толчка в одноопорную фазу ходьбы (полная опора на протез) совершается за счет работы мышц сохранившейся конечности, а также за счет действия потенциальных сил, участвующих в угловом перемещении и полукорсета относительно гильзы 4 бедра. Для этого дроссель 13 открывает канал, сообщая тем самым смежные полости гидродиненные голеностопный узел 1, гильзу 2 голени, коленный шарнир 3, гильзу 4 бедра с упором 5, тазобедренный шарнир 6, полукорсет 7 с элементами крепления. Протез включает также корректирующий узел

8 с системой 9 управления и приводной механизм 10. Корректирующий узел 8 содержит гидроцилиндр 11 с поршнем 12 и дроссель 13, а приводной механизм 10. включает кулачок 14, установленный на оси электропривода 15, пружинный аккумулятор 16, ползун 17, с которым шарнирно соединен толкатель 18, выполненный в виде двуплечего рычага, находящегося в контакте с кулачком 14. Гидроцилиндр !1 с поршнем 12 корректирующего узла 8, пружинный аккуз5 мулятор 16 и толкатель 18 приводного механизма 10 установлены подвижно по оси гильзы 4 бедра и образуют телескопическое звено. Ось тазобедренного шарнира 6 установлена со смещением на переднюю часть полукорсета 7 и посредством шатуна 19 шарнирно соединена с телескопическим звеном и коленным шарниром 3.

Работа механизма протеза осуществляется следующим образом.

Одновременно с началом фазы переднего толчка при ходьбе по сигналу системы 9 управления включается приводной механизм 10, который вращает кулачок 14 по часовой стрелке и через толкатель 18 сжимает пружинный аккумулятор 16.

1074522

Составитель С. Никитин

Техред И. Верес Корректор И.Муска

Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор О. Юрковецкая

Заказ 177/5 цилиндра 11, полукорсет 7 вращается относительно тазобедренного шарнира 6 по часовой стрелке. При этом поршень 12 из крайнего нижнего положения перемещается вверх. Параметры движения поршня и протеза в целом регулируются дросселем

13 по командам системы 9 управления.

В одноопорную фазу ходьбы наряду со сгибанием гильзы 4 бедра по отношению к полукорсету 7 продолжается зарядка пружинного аккумулятора 16. В случае ускоренного сгибания гильзы 4 бедра упор 5 воздействует на ползун 17, в результате чего заряжается пружинный аккумулятор 16.

В фазу заднего толчка поршень 12 достигает крайнего верхнего положения, а в пружинном аккумуляторе 16 к этому моменту накоплен запас потенциальной энергии, достаточный для последующего переноса протеза. По команде системы 9 управления кулачок 14 дополнительно поворачивается и посредством толкателя 18 и ползуна 1? освобождает пружинный аккумулятор 16 от зацепления.

В фазу переноса усилие от пружинного аккумулятора 16 передается на гидроцилиндр 11 и накопленная энергия реализуется на приведение в движение протеза. Кинематические параметры перемещения протеза относительно тазобедренного шарнира 6 регулируются дросселем 13. К концу фазы переноса механизм протеза оказывает10 ся в исходном положении и готов к выполнению следующего цикла двойного шага.

Пружинный аккумулятор 16 в этот момент разряжен, а поршень 12 гидроцилиндра 11 вновь, находится в крайнем нижнем положении.

Таким образом, предлагаемый протез за счет рационального использования потенциальной энергии сил тяжести сегментов тела человека позволяет снизить энергозатраты инвалида при ходьбе, а конструктивное решение его расширяет показания использования протеза при работе от внешнего источника энергии и без него.