Искусственная стопа

 

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезам нижних конечностей. Искусственная стопа содержит задний отдел стопы, передний отдел стопы, связанный с задним отделом с помощью шарового шарнира, и упругий элемент, например пакет тарельчатых пружин, размещенный между передним и задним отделами. Стопа содержит толкатель с установленным на нем упругим элементом, соединенный с задним и передним отделами стопы с помощью шаровых шарниров с возможностью принимать при ходьбе различное наклонное положение в пространстве. Технический результат заключается в снижении массы стопы, потерь энергии на трение, увеличение накапливаемой при перекате стопы положительной энергии. 1 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезам нижних конечностей.

Наиболее близким прототипом предлагаемого изобретения является искусственная стопа, включающая щиколотку, соединенную голеностопным шарниром с задним отделом, передний отдел стопы, связанный с задним отделом посредством шарового подшипника, задний буфер, а также упругий элемент в виде комплекта тарельчатых пружин, установленных на толкателе для накопления потенциальной энергии при перекате относительно переднего отдела стопы (патент РФ 20921355, А 61 F 2/66, 1997 - прототип).

К недостаткам конструкции следует отнести ее сложность, приводящую к повышенному весу, привязку конструкции стопы к одному единственному виду щиколотки, а также существенная потеря энергии при сжатии тарельчатых пружин в положении приведения-отведения (или пронации-супинации) переднего отдела стопы, поскольку в этом случае в результате разложения сил нагружение на упругий элемент снижается, соответственно уменьшая запас накапливаемой потенциальной энергии.

Кроме того, постоянное точечное скольжение дистального конца толкателя относительно упорной плоской площадки переднего отдела стопы вызывает износ площадки и дополнительные потери энергии на трение.

Целью изобретения является упрощение конструкции стопы, снижение массы механизмов стопы, снижение потерь энергии на трение, увеличение накапливаемой при перекате на стопе потенциальной энергии, возможность стыковки стопы с различными конструкциями щиколоток, использование переката относительно переднего отдела стопы для активной ротации протеза.

Поставленная цель достигается за счет того, что в искусственной стопе, содержащей задний отдел стопы, передний отдел стопы, связанный с задним отделом с помощью шарового шарнира, и упругий элемент, например пакет тарельчатых пружин, размещенный между передним и задним отделами, толкатель с установленным на нем упругим элементом соединен с задним и передним отделами стопы с помощью шаровых шарниров с возможностью принимать при ходьбе различное наклонное положение в пространстве.

Кроме того, элементы стопы, сопрягаемые со щиколоткой и голеностопным шарниром, выполнены с возможностью стыковки с различными стандартными конструкциями щиколоток. Наряду с этим толкатель с упругим элементом установлен наклонно к сагиттальной, фронтальной и трансверсальной плоскостям стопы.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области медицинской техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена искусственная стопа.

Стопа включает задний отдел 1, передний отдел 2, в котором закреплена площадка 3, надавливающая на качающийся толкатель 4 с установленным на нем пакетом тарельчатых пружин 5, шаровой подшипник 6 с тремя степенями упругой подвижности, посаженный на ось 7 и связывающий передний и задний отделы стопы, каркас оболочки 8, упругую пластину 9, ремень 10, поворотную сферическую пяту 11, контактирующую с коническим отверстием в заднем отделе 1, защитную пластину 12 и оболочку 13. Стопа присоединяется к той или иной стандартной щиколотке 14 с голеностопным шарниром, серьгой и гайкой. Искусственная стопа функционирует следующим образом. В начале опоры передний толчок амортизируется за счет упругости пятки. Подвижность заднего отдела стопы относительно щиколотки 14 осуществляется только в сагиттальной плоскости, что обеспечивает надежную устойчивость в наиболее опасный начальный период опоры на протез. При дальнейшем перекате на всей стопе и затем относительно ее переднего отдела достигается плавность и естественность движения благодаря тому, что передний отдел стопы имеет три степени упругой подвижности относительно заднего отдела. Это достигается применением шарового подшипника 6, расположенного в области, которая в естественной стопе соответствует вершине продольного свода. Таким образом, шаровой подшипник воспроизводит функции суставов предплюсны естественной стопы, в частности поперечного сустава предплюсны. Наличие трех степеней подвижности переднего отдела стопы обеспечивает возможность передвигаться по бугристым и наклонным поверхностям без затраты излишних усилий и дополнительных наклонов туловища, а также воспринимать значительные динамические нагрузки в вертикальном направлении за счет "распластывания" стопы.

При перекате относительно переднего отдела стопы установленный на качающемся толкателе 4 пакет тарельчатых пружин 5 накапливает потенциальную энергию, которая в заключительную фазу отталкивания протезом от опоры значительно усиливает "задний толчок". Благодаря установке качающегося толкателя отсутствует потеря энергии при сжатии тарельчатых пружин в положении приведения-отведения (или пронации-супинации) переднего отдела стопы, связанная с разложением сил нагружения на упругий элемент 5, а также отсутствует износ площадки 3, связанный с точечным скольжением по этой площадке дистального конца толкателя 4.

Элементы стопы, сопрягаемые со щиколоткой и голеностопным шарниром (задний отдел 1, оболочка 13, каркас 8 оболочки, защитная пластинка 12), выполнены с возможностью стыковки с различными стандартными конструкциями щиколоток.

При нагружении переднего отдела стопы проекция линии действия силы, приложенной к толкателю, проходит на определенном расстоянии от центра шарового шарнира, что создает силовой момент относительно шарнира, который поворачивает заднюю часть стопы вместе со всей проксимальной частью протезированной конечности кнутри. Таким образом, образуется активный ротатор, управляемый вертикальной составляющей опорной реакции.

Преимущества предлагаемой искусственной стопы перед базовым объектом следующие: - упрощение конструкции стопы, позволяющее существенно уменьшить ее массу, - замена толкателя с установленным на нем упругим элементом, подвижного лишь вдоль своей оси, на толкатель, соединенный с задним и передним отделами стопы с помощью шаровых шарниров с возможностью принимать при ходьбе различное наклонное положение в пространстве, - возможность стыковки стопы с различными стандартными щиколотками, - использование вертикальной составляющей опорной реакции в качестве активного ротатора протезированной конечности благодаря соответствующей наклонной установке толкателя.

Техническое решение конструкции искусственной стопы позволяет упростить ее, повысить надежность, снизить вес и значительно расширить ее использование в практике протезирования инвалидов с культями бедра и голени.

Формула изобретения

Искусственная стопа, содержащая задний отдел стопы, передний отдел стопы, связанный с задним отделом с помощью шарового шарнира, и упругий элемент, например пакет тарельчатых пружин, размещенный между передним и задним отделами, отличающаяся тем, что толкатель с установленным на нем упругим элементом соединен с задним и передним отделами стопы с помощью шаровых шарниров с возможностью принимать при ходьбе различное наклонное положение в пространстве, причем шаровой шарнир, соединяющий отделы стопы, расположен в области вершины продольного свода.

РИСУНКИ

Рисунок 1