Коленный шарнир

 

Изобретение относится к медицинской технике, предназначено для протезирования коленных суставов конечностей. Цель изобретения - уменьшение асимметрии походки и энергозатрат. Коленный шарнир содержит гильзу бедра , к которой неподвижно прикреплены центральный внутренний кулачок 2 с поверхностью в виде круга и два боковых параллельно установленных относительно друг друга внутренних кулачка 3, по профилю отличных от профиля кулачка 2. Гильза гайки неподвижно прикреплена к боковым крышкам 5 гидроцилиндра-пори1ня 6, внутри которого расположен шток-г1ори1ень 7, на концах которого посредством осей 8 закреплены ролики 9, контактирующие о aiiyr- ренним кулачком 2. На гидроци, 111ид|1- поршень 6 установлен цилиндр 10 с боковыми крышками И, к которым болтами 12 прикреплены две штанги 13 с роликами 14, контактирующими с боковыи внутренними кулачками 3. Внутренние по.юсти силовых пар соединены между собой i-илромагистралями со встроенными аккуму. 1Я- торами энергии. Управляемые гидросопротивления (отсечной клапан, дроссель, обратный клапан, гидродемпфер) установлены в гидромагистрали . 3 ил. А-А & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄ„1428371 (51) 4 A 61 E= 2/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

УЕ .

Вфф. Цт ...

A-A (21) 4074881/28-14 (22) 04.06.86 (46) 07:10.88. Бюл. № 37 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института технической механики AH УССР (72) А. А. Поддуев, В. Н. Шичанин и А. Н Панченко (53) 663.18 (088.8) (56) Патент США № 4005496, кл. 3/27, 1977. (54) КОЛЕННЫЙ ШАРНИР (57) Изобретение относится к медицинской технике, предназначено для протезирования коленных суставов конечностей. Цель изобретения — уменьшение асимметрии походки и энергозатрат. Коленный шарнир содержит гильзу бедра 1, к которой неподвижно прикреплены центральный внутренний кулачок 2 с поверхностью в виде круга и два боковых параллельно установленных относительно дрмг друга внутренних кулачка 3, по профилю отличны; от профиля кулачка 2. Гильза гайки неподвижно прикреплена и боковым крышкам

5 гидроцилиндра-поршня 6, внутри которого расположен шток-поршень 7, на концах которого посредством осей 8 з»крсплены ролики 9, контактируюшие с внугренним кулачком 2. На гидроцилнндрпоршень 6 установлен цилиндр 10 с боковыми крышками 11, к которым болтами 12 прикреплены две штанги 13 с ролик»ми 14, контактируюгцими с боковыи внутренними кулачками 3. Внутренние полосги силовых пар соединены между собой пдромагистралями со встроенными аккумуляторами энергии. Управляемые гпдросопротивления (отсечной клапан, дроссель, обр»тный сО клапан, гидродемпфер) установлены в I lläðîмагистрали. 3 ил.

1428371

Изобретен!ц <г! н и нтсн ., медицинской технике и мож«т быль !геll(),iüioâàío при протезиров!!нин ког!с нных cii гавов конечностей.

Цель изобретения умсныпение асимметрии походки и энергозатрат.

На фи!.. 1 изображен коленный шарнир, разрез; HB фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фи! . 3 — коленный !!!арнир, аксонометрия.

Коленный шарнир содержит гильзу бедра 1, к которой неподвижно прикреплены центральный внутренний кулачок 2 с поверхностьк) в виде круга и два боковых параллельно установленных относительно друг друга внутренних кулачка 3, профиль которых отличен от профиля кулачка 2 и подбирается исходя из индивидуальных особенностей центроиды здоровой конечности инвалида, гильзу голени 4, которая неподвижно прикреплена к боковым крышкам 5 гидроцилиндра-поршня б, внут- 20 ри которого расположен шток-поршень 7, на концах которого посредством осей 8 закреп;!ены ролики 9, контактирующие с внутренним кулачком 2. На гидроцилиндр-поршень 6 установлен цилиндр 0 с боковыми крышками 11, к которым посредством болтов 12 прикреплены две штанги 13 с роликами !4, контактирукнцими с боковыми внутренними кулачками 3. Внутренние полости силовых нар соединены между собой гидромагистралями !5 и 16, в которые встрое- 30

Ill>l аккумуляторы 17 и 18 энергии. Управляемые гидросопротивления 19 и 20 (отсечной клапан, дроссель, обратный клапан, гидродемпфер и др.) установлены в гидром а гистрал и.

Коленный шарнир работает следующим 35 образом.

При нагружении протеза в фазе опоры гильза бедра начинает перемещаться относительно гильзы голени 4, при этом относительно бедра 1 начинает перемещаться гидроцилиндр-поршень 6 с голенью 4, который через боковые крышки 11 передает свое движение боковым штангам 13 с роликами 14 на концах. Качение роликов 4 по профилированной поверхности внутренних кулачков 3 приводит к поступа- 4 тельным перемещениям гидроцилиндра-поршня б относительно цилиндра 10 и штокпоршня 7. Соотношение значений скоростей этих перемещений зависит от соотношения сопротивлений гидромагистралей 15 и 16, которое может легко регулироваться, напри- 50 мер, с помощью широко распространенных дроссельных или золотниковых устройств, например управляемых гидросопротивлений

19 и 20.

При полностью перекрытой гидромагистрали 16 и открытой гидромагистрали 15 перемещение гидроцилиндра-поршня 6 относительно цилиндра 10 отсутствует и он, вращаясь, перемещается относительно штокпоршня 7, как но направляющей. Кинематическое движение гильзы голени 4 относительно гильзы бедра 1 при этом однозначно определяется профилем внутренних кулачков 3, который подбирается исходя из индивидуальных особенностей центроиды здоровой конечности инвалида. Если полностью перекрыта гидромагистраль 15 и открыта гидромагистраль 16, то гидроцилиндрпоршень б, а следовательно, и голень 4, вращается вместе со шток-поршнем 7 по поверхности внутреннего кулачка 2, которая профилирована по окружности. Этот случай по кинематике соответствует проскальзыванию, так как коленный шарнир в данном случае является моноцентрическим.

В промежуточном случае, т. е. при определенном и индивидуальном подбираемом соотношении сопротивлений гидромагистралей 15 и 16, реализуется кинематика, соответствующая полицентрическому шарниру и проскальзыванию, что наблюдается в здоровом суставе человека. Сгибание предлагаемого коленного шарнира осуществляется за счет усилий, создаваемых инвалидом на гильзе бедра 1, а разгибание — за счет инерционных сил и сил, создаваемых аккумуляторами 17 и 18 энергии, накапливающими энергию в уступающем режиме работы протеза. Изменение жесткости шарнира, необходимое для антропоморфности кинематики, обеспечивается благодаря соответствующему изменению сопротивления гидромагистралей 15 и 16 с помощью управляющих гидрораспределителей, дросселей и др. При полностью перекрытых гидромагистралях 15 и 16 происходит полное запирание коленного шарнира.

Профилирование образующей внутреннего кулачка предлагаемого коленного шарнира позволяет воспроизвести вращение голени с одновременным проскальзыванием относительно оси, изменяющей свое положение по отношению к бедру, что позволяет приблизить походку инвалида к походке здорового человека.

Формула изобретения

Коленный шарнир, содержащий гильзу бедра, гильзу голени, соединенные шарниром, и тормозной механизм, отличающийся тем, что, с целью уменьшения асимметрии походки и энергозатрат, в него введены управляемое гидросопротивление, аккумулятор энергии, центральный внутренний кулачок с поверхностью в виде круга и два боковых параллельно установленных относительно друг друга внутренних кулачка с профилированной поверхностью, прикрепленные неподвижно к гильзе бедра, и гидроцилиндр-поршень с боковыми крышками, внутри которого расположен шток— поршень, на концах которого посредством осей закреплены рамки, контактирующие с

142837(центральным внутренним кулачком, при этом гильза голени прикреплена к боковым крышкам, а на гидроцилиндр-поршень установлен цилиндр с боковыми крышками, к которым прикреплены две штанги с ролиФ ками, контактируюшими с боковыми внутренними кули п.алп, Il(lll этом II(),п1ст и н

ПОРШНЯ И I II (РОЦП,1ПНЛРа-IIII IIIIII)I СH>l 1

ГИДРО>Магиеl ()l<), КОТО(1<1 Я С()С.I,II III. ElII н1с

l ll. 1рОсопроти влеlllll < с Га н()н.!E. III I н Гll I(1

Составитель А. Новиков

Редактор И,1србак Техред И. Верес Корректор Л. Патай

3 а к аз 5() 63!8 Тираж 655 Поли иснос

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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