Протез нижней конечности

 

ПРОТЕЗ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ , содержащий приемную гильзу бедра, шарнирно-соединенную с гильзой голени и стопой, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при ходьбе инвалида при одновременном обеспечении подкосоустойчивости , он снабжен электромеханическим фиксатором коленного шарнира, ось которого смещена вперед от оси конечности до 7 см, состоящим из установленного иа оси коленного щарнира барабана и ленты, выполненных из магнитомягкого материала, а также размещенного в гильзе голени соленоида, и расположенным в стопе контактным датчиком, соединенным с последовательно подключенными источником питания и электронным усилителем, выход которого соединен с токопроводящими обмотками барабана и соленоида, один конец ленты жестко соединен с гильзой голени, а другой прикреплен к сердечнику соленоида. (Л СП 4i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1175471 (5ц4 А 61 F 2/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3621037/28-13 (22) 29.04.83 (46) 30.08.85. Бюл. № 32 (72) Б. С, Фарбер (53) 615.475 (088.8) (56) Руководство по протезированию. Под ред. проф. Н. И. Кондрашина, М.: Медицина, 1976, с. 86, рис. 24.

Авторское свидетельство СССР № 69909, кл. А 61 F 2/60, 1956. (54) (57) ПРОТЕЗ НИЖНЕИ КОНЕЧНОСТИ, содержащий приемную гильзу бедра, шарнирно-соединенную с гильзой голени и стопой, о гличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при ходьбе инвалида при одновременном обеспечении подкосоустойчивости, он снабжен электромеханическим фиксатором коленного шарнира, ось которого смещена вперед от оси конечности до 7 см, состоящим из установленного на оси коленного шарнира барабана и ленты, выполненных из магнитомягкого материала, а также размещенного в гильзе голени соленоида, и расположенным в стопе контактным датчиком, соединенным с последовательно подключенными источником питания и электронным усилителем, выход которого соединен с токопроводящими обмотками барабана и соленоида, один конец ленты жестко соединен с гильзой голени, а другой прикреплен к сердечнику соленоида.

75471

11

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам нижних конечностей.

Целью изобретения является снижение энергозатрат при ходьбе инвалида при одновременном обеспечении подкосоустойчивости.

На фиг. 1 изображена схема построения протеза в сагиттальной плоскости и блок-схема системы управления электромеханическим фиксатором коленного шарпара; на фиг. 2 — пример выполнения электромеханического фиксатора коленного шарнира, в сагиттальной плоскости; на фиг. 3 — то же, во фронтальной плоскости, на фиг. 4 — протез нижней конечности в сагиттальной плоскости; на фиг. 4— траектории движений носка искусственной стопы протеза нижней конечности при разном относительно естественной автоматической оси расположении оси коленного шарнира.

Протез нижней конечности содержит приемную гильзу 1 бедра, гильзу 2 голени со стопой, ось 3 коленного шарнира, которая шарнирно установлена в подшипниках4 гильзы голени 2 и жестко соединена с гильзой 1 бедра. На ось 3 насажен барабан 5, который охвачен стальной лентой 6. Бараоан 5 и лента 6 выполнены из магнитомягкого материала. Один из концов 7 ленты 6 с помощью штифта 8 жестко прикреплен к внутренней поверхности гильзы 2 голени, а другой конец стальной ленты 6 с помощью зажима 9 и регулировочного винта 10 прикреплен к сердечнику 11 соленоида 12.

Соленоид 12 жестко соединен с пластинами 13 и рычагом 14. Рычаг 14 установлен в гильзе 2 голени с возможностью поворота относительно болта 15 с целью настройки коленного механизма, а с противоположной стороны с помощью болта 16 рычаг 14 может быть установлен в необходимое положение в криволинейном круговом пазу 17 гильзы 2 голени. На пластинах 13 и рычаге 14 установлены регулировочные болты 18. Внутри барабана 5 расположена токопроводящая обмотка 19, напряжение к которой подводится с помощью контактных щеток 20. Кроме того, протез включает центры тазобедренного 21 коленного 22 и голеностопного 23 шарниров в норме (линия 21 — 22 — 23 — естественная анатомическая ось — линия Микулича), контактный датчик 24, Источник 25 питания и электронный усилитель 26.

Рассмотрим протез бедра в сагиттальной плоскости (фиг. 4), где Lz — длина гильзы бедра (21 — 22);

1.?. — длина гильзы голени (22 — 23); длина искусственной стопы отголеностопного шарнира до носка;

Z У вЂ” расстояние и угол выноса оси коленного шарнира протеза нижней конечности

2 естественной анатомической относительно оси.

В фазу переноса искусственной конечности над опорной поверхностью функциональная длина протеза нижней конечности увеличивается и носок искусственной стопы

«задевает» за опорную поверхность. Рассмотрев сумму проекций сегментов протеза нижней конечности на ось У и выполнив соответствующ б

1.у=1. сов o(+ (Ъ СОВ (1В )") с (< Ф-Я+ .у сОь ) Ьзю — Усов(<+ у) +Lansing.

Пусть функция Ly = f(Z> ) является непрерывной. Исследовав данную функцию на экстремум, видно, что в зависимости от антропометрических характеристик (при различных соотношениях длин бедра и голени 1.а) для беспрепятственного переноса протезированной конечности над опорой необходимо, чтобы выполнялось условие

0<Х<0,07 м (Х=У).

Полученные результаты согласуются с результатами испытаний на модели, представленными на фиг. 5, где а — а — траектория движения носка искусственной стопы протеза нижней конечности при расположении оси коленного шарнира впереди относительно естественной анатомической оси (линии Микулича); б — б — траектория движения носка искусственной стопы прореза нижней конечности при расположении оси коленного шарнира на естественной анатомической оси; в — в — траектория движения носка искусственной стопы протеза нижней конечности при относе оси коленного шарнира назад.

Таким образом, при относе оси коленного шарнира вперед) относительно естественной анатомической оси (линии

Микулича) на расстояние Х (O

Протез нижней конечности работает следующим образом.

В фазу переноса протезированной конечности над опорной поверхностью на обмотку соленоида 12 не подается импульс тока от системы: контактный датчик 24, источник 25 питания, электронный усилитель 26; сердечник 11 выведен из соленоида 12, стальная лента 6 выведена из соприкосновения с поверхностью барабана 5 и гильза 2 голени свободно поворачивается в подшипнике 4 относительно гильзы 1 бедра. В фазу опоры на протезированную конечность контактный датчик 24 срабатывает при угле между осями гильзы 2 голени и приемной гильзы 1 бедра, равном 8 — 17 . Это обьяс1175471

3 няется следующим образом. При ходьбе в норме угол подгибания в среднем темпе для каждого человека принимает характерные значения. Однако у разных людей величина изменения угла подгиба ния в среднем темпе для каждого человека принимает характерные значения. Однако у разных людей величина изменения угла о подгибания лежит в диапазоне 8 — 17 .

Применительно к данному протезу нижней конечности для конкретного инвалида проводят настройку контактного датчика 24 на конкретный коленный угол, величина которого выбирается по сохранившеися конечности и заключена в интервале

8 — 17

Итак, на обмотку соленоида 12 от системы, контактный датчик 24, источник 25 питания, электронный усилитель 26 подается импульс тока. При этом сердечник 11 вытягивается в соленоид 12 и натягивает соединенную с ним ленту 6 (одновременно импульс тока пропускается и по токопроводящей обмотке 19, расположенной внутри барабана 5) . Происходит затягивание стальной ленты 6 вокруг поверхности барабана 5, что обусловливает надежную фиксацию гильзы 2 голени относительно прием4 ной гильзы 1 бедра при определенном угловом положении между гильзами 1 бедра и 2 голени. При отключении импульса тока от обмоток 19 и соленоида 12 происходит расфиксация коленного механизма.

В следующий двойной шаг (при опоре на протезированную конечность) весь процесс повторяется. Пропускание импульса тока по обмотке 19 создает дополнительный тормозящий эффект ленты 6 относительно барабана 5. Для регулировки необходимой степени затяжки ленты 6 ослабляют болты 15 и 16 и поворачивают рычаг 14 вокруг болта 15, затем болты 15 и 16 зажимают и регулировку осуществляют с помощью зажима 9 и болтов 18.

Применение протеза нижней конечности указанной конструкции позволит обеспечить подгибание и подкосоустойчивость в фазу опоры на протезированную конечность и уменьшить функциональную длину протеза в фазу переноса протезированной

20 конечности над опорнои поверхностью. Это дает возможность частично нормализовать ходьбу и снизить энергоемкость ходьбы на 10 — 25% при ходьбе на протезе нижней конечности при простой одноосной схеме построения.

1175471

Уродец лондер

Составитель М. Пластиннн

Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес

Заказ 5246/5 Тираж 722 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, % — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4