Протез бедра

 

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (,51) 4 А 61 F 2/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3786483/28-14 (22) 31.08.84 (46) 15.06.86. Бюл. У 22 (71) Украинский научно-исследовательский институт протезирования, протезостроения, экспертизы и восстановления трудоспособности инвалидов (72) И.Н.Добров, Е.В.Коновалов, А.Н.Ситенко и Б.И.Смагин (53) 612.418(088.8) (56) Якобсон Я.С. и др. Биомеханическая структура искусственного колена, допускающего быструю ходьбу на моторизованном протезе бедра: Тезисы докладов. Рига, 1983, т.ТТ, с.95. (54)(57) 1.ПРОТЕЗ БЕДРА, содержащий голеностопный шарнир с осью и вилкой, трубку голени, одноосный коленный ме„„SU 12 7204 А 1 ханизм и приемную гильзу, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат инвалида при ходьбе, на трубке голени между коленным механизмом и голеностопным шарниром установлены последовательно соединенные между собой кривошипно-ползунный механизм с возвратной пружиной, рекуператор, распорная пружина, узел управления голеностопным шарниром и узел формирования заднего толчка, а на оси коленного механизма расположена фрикционная муфта сцепления,связанная с приемной гильзой.

1737204

?. Протез по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что рекуператор выполнен в виде днух ползунов с. расположенной между ними пружиной, 3. Протез по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что узел управле— ния голеностопным шарниром выполнен н виде двух утапливаемых в трубке голени подпружиненных эащелок и двух стаканон с выступами, верхнего и нижнего, соединенных посредством резьбы, причем выступы нижнего стакана связаны с прикрепленной к трубке голени упругой прокладкой, а выступ верхнего стакана имеет криволинейные пазы, контактирующие с защелкой.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезостроению.

Цель изобретения — снижение энергозатрат инвалида при ходьбе путем упругого подгибания коленного узла и подошвенного сгибания стопы, использования потенциальной энергии, накопленной в упругих элементах протеза от действия сил тяжес.ти инвалида.

На фиг. 1 и 2 схематично изображен протез бедра в двух проекциях; на фиг. 3 — фрикционная муфта сцепления, сечение; на фиг. 4 — узел управ- >5 ления голеностопным шарниром, продольное сечение.

Протез бедра содержит голеностопный шарнир 1 с осью 2 и вилкой 3, трубку 4 голени и одноосный коленный 20 механизм 5. На трубке 4 голени между коленным механизмом 5 и голеностопным п>арниром 1 установлены последовательно соединенные между собой кривошипно-ползунный механизм с возвратной пружиной 6, рекуператор, раснорная пружина 7, узел управления голеностопным шарниром и узел формиронания заднего толчка. Рекуператор выполнен в виде двух ползунов 8 и 9 с 30 расположенной между ними гружиной

10. Узел управления голеностопным шарниром выполнен в ниде двух утапливаемых н трубке 4 голени подпружи4. Протез по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что узел формиро-, вания заднего толчка вь>по»нен н виде кривошипов, нь>полнен»ьгх заодно с ви»кой с возможностью вращения сТНос .ительно осН Голеностопного шарнира, и шатунов, шарнирно соединеннь>х одними концами с кривошипами, а другими — с нижним стаканом узла управления голеностопным шарниром.

5, Протез по и. 1, о т л -и ч аю щ и и с. я тем, что фрикционная муфта сцепления выполнена н виде обоймы и шарнирно на ней установленных верхнего и нижнего рычагов, связанных между собой посредством шпильки с упругими шайбами. ненных защелок 11 и 1? и двух стаканов 13 и 14 с выступами 15 и 16, верхнего и нижнего, соединенных посредством резьбы 17. Выступы 16 нижнего стакана 14 связаны с прикрепленной к трубке голени упругой прокладкой 18, а выступ 15 верхнего стакана 13 имеет криволинейные пазы 19, контактирующие с защелкой.

Узел формирования заднего толчка содержит кривошипы 20, выполненные заодно с вилкой 3 с возможностью вращения относительно оси 2 голеностопного шарнира., и шатуны ?1, шарнирно соединенные одними концами с кривошипами 20, а другими — с нижним стаканом 14 узла управления голеностопным шарниром.

На оси 22 коленного механизма расположена фрикционная муфта сцепления, связанная с приемной гильзой 23 и выполненная в виде упругой обоймы 24 и шарнирно установленных на ней на осях

25 и ?6 верхнего 27 и нижнего 28 рычагов, связанных между собой посредством шпильки 29 с упругими шайбами

30 — 32.

Кривошипно-ползунный механизм включает в себя кривошипь> 33, шатуны 34, соединенные с ползуном 8 рекупераT ора, H BHJIK+ 35.

Кроме того, фрикционная муфта сцепления соединена с приемной гиль1237204 зой 23 посредством переходного узла

36, а стопа 37 посредством другого переходного узла 38 соединена с вилкой 3 голеностопного шарнира.

Протез работает следующим образом. 5

При нагрузке на протез (начало пяточного переката) рычаги 27 и 28 фрикционной муфты сцепления поворачиваются вокруг осей 25 и 26, упругая обойма 24 сжимается и приемная гильза 23 входит в надежное механическое зацепление с осью 22 коленного механизма. По мере возрастания опорной реакции в первую половину опорного периода шага в коленном механизме реализуется упругое подгибание, сопровождаемое накоплением энергии пружиной 10 рекуператора и возвратной пружиной 6. При этом приемная гильза 23 под действием силы N тяжести инвалида поворачивается по часовой стрелке относительно оси 22, что приводит в движение кривошип

33, шатуны 34 и нолзун 8, который осуществляет упругую деформацию пру-25 жины 10 рекуператора. Одновременчо с подгибанием в коленном механизме происходит подошвенное сгибание стопы 37. При этом шатуны 21 перемещают стаканы 13 и 14 узла управления голеностопным шарниром вниз, что приводит к сжатию упругой прокладки

18 и формированию эффекта амортизации подошвенного сгибания стопы относительно оси 2 голеностопного шар;5 нира. .1

В середине опорного шага под действием инерционных и потенциальных сил, развиваемых за счет энергии,накопленной ранее пружйнами 10 и 6 и g упругой прокладкой 18,происходит разгибание в коленном шарнире,что необходимо для моделирования функции коленного сустава при ходьбе здорового человека. 45

Для моделирования функции коленного сустава в норме в начале второй половины опорного периода шага под действием внешней нагрузки в коленном механизме протеза начинается повтор- g0 ное сгибание,при котором происходит накопление энергии пружинами 6 и 10.

Одновременно формируется тыльное сгибание стопы, при котором вилка 3 и кривошипы 20 перемещают шатуны 21 и стаканы 13 и 14 узла управления голеностопным шарниром вверх, сжимая при этом пружину 7. При движении вверх стаканов 13 и 14 нижние выступы защелок 11 и 12 скользят по внешним кромкам криволинейных пазов 19.

Защелки 11 и 12 утапливаются в стверстиях трубки 4 голени. Верхние выступы защелок 11 и 12 удерживают ползун 9 и обеспечивают накопление энергии пружиной 10 до тех пор, пока скольжение стаканов 13 и 14 вверх по трубке 4 голени не приведет к расфиксации ползуна 9.

При расфиксации полэуна 9 под действием силы сжатия пружины 10 перемещается вниз и через пруялну 7 воздействует на стаканы 13 и 14,связанные с ними шатуны 21, кривошипы

20, вилку 3 и через переходной узел

38 на стопу 37, формируя упругое подошвенное сгибание стопь1,функционально подобное заднему толчку. Энергия, накопленная пружиной 10, отдается при этом в форме толчкового импульса, перемещающего протез вперед и вверх.

При отсутствии нагрузки на протез (в фазе переноса} рычаги 27 и 28 и обойма 24 фрикционной муфты сцепления под действием сил упругих шайб 30—

32 возвращаются в исходное положение, соответствующее свободному вращению фрикционной муфты сцепления вокруг оси 22 коленного механизма. Возвратная пружина 6 возвращает в исходное положение ползун 8 рекуператора и связанные с ним элементы. Стаканы

13 и 14 и защелки 11 и 12 возвращаются в исходное положение. Цикл работы протеза повторяется.

Таким образом, в фазе переднего толчка за счет упругого подгибания в коленном механизме и упругого подошвенного сгибания в голеностопном шарнире достигается эффект амортизации, позволяющий уменьшить резкие силовые воздействия на культю инвалида со стороны протеза в период опоры, что уменьшает возможность травматизации мягких тканей и возникновения нарушений в них кровообращения. Кроме того, устраняется необходимость выработки инвалидом дополнительных риспособительных компенсаторных движений, уменьшающих болевые ощущения во время опоры на протез, что снижает энергозатраты инвалида при ходьбе. Б середине опорного периода шага под действием инерционных и потенциальных сил конструкция поэ3 f 2 37?М Ь оляет производить аналогичное норме сгибания стопы протеза, что также разгибание коленного механизма. Фаза уменьшает энергозатраты инвалида.Посзаднего толчка протеза реализуется ле отрыва протеза от опоры происхоза счет накопленной в установленных дит расфиксация коленного механизма в коленном механизме упругих элемен- $ и обеспечивается перенос протеза тах рекуператора энергии с помощью над опорой с использованием накогленузла управления толеностопным шарни- ных механизмом потенциальных иинерром,передающего эту энергию на осущест- ционных сил, что дополнительно снивление принудительного подошвенного жает энергозатраты инвалида.

23

22

1

1237204

Составитель Л,Соловьев

Редактор А.Orap Техред М.Моргентал Корректор Г.Решетник

Заказ 3219/б Тираж 6б0 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4