Модуль коленный

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в протезах нижних конечностей. Модуль содержит две вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в верхней вилке. Разрезной хомут охватывает ось и соединен двумя осями вращения с нижней вилкой. Оси вращения расположены одна над другой и по одну сторону от оси колена, нижняя часть разрезного хомута продлена горизонтально назад, снабжена упором, ограничивающим переразгибание хомута, и соединена регулировочным винтом через амортизирующие прокладки с нижней вилкой. Затягиванием регулировочного винта уменьшается зазор между осью колена и разрезным хомутом вплоть до полной фиксации модуля. Технический результат заключается в обеспечении регулируемой бесступенчатой зарессоренной фиксации в фазе опоры и обеспечении гарантированной своевременной расфиксации модуля при завершении фазы опоры или при снятии нагрузки вне зависимости от износа деталей, увеличении эксплуатационной надежности конструкции, смягчении ударных нагрузок в начале и конце фазы опоры при ходьбе. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в протезах нижних конечностей.

Известен модуль коленный по патенту RU 2095037, МПК A 61 F 2/64 за 1997 г. Модуль содержит верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в верхней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней и задней осями вращения с нижней вилкой, причем передняя и задняя оси вращения расположены по одну сторону от оси колена. Под действием нагрузки, возникающей при ходьбе, хомут в начале фазы опоры поворачивается на осях вращения, деформируется и зажимает (фиксирует) ось колена, чем обеспечивается безопасность инвалида. В конце фазы опоры фиксирующее усилие снижается до нулевого значения и колено протеза может беспрепятственно сгибаться.

Исследования показывают, что расфиксация модуля происходит с некоторым замедлением в связи с тем, что вектор опорной реакции, направленный в фазе полной опоры вертикально, последовательно пересекает сначала заднюю, а затем переднюю оси вращения в нижней вилке и только после этого освобождается ось колена. В связи с этим, при выполнении неполного шага возможны случаи "заедания" коленного модуля, т. е. он сгибается с задержкой, что нарушает естественную структуру движений инвалида и снижает возможный темп ходьбы.

Кроме того, коленный модуль по патенту RU 2095037 не имеет устройства для регулирования зазора между хомутом и осью колена, поэтому, по мере износа трущихся поверхностей, появляются люфты и снижается надежность фиксации модуля.

Отсутствие в конструкции по патенту RU 2095037 элемента, ограничивающего разгибание хомута после расфиксации оси колена, создает избыточную деформацию хомута и поэтому снижает срок службы этой детали и модуля в целом.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение функциональных и эксплуатационных характеристик коленного модуля, а именно повышение надежности фиксации и расфиксации модуля, а также эксплуатационной надежности.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом модуле, включающем верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в верхней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный двумя осями вращения с нижней вилкой, причем обе оси вращения расположены по одну сторону от оси колена, передний упор, снабженный амортизатором, оси вращения в нижней вилке расположены одна над другой, а нижняя часть хомута продлена в горизонтальном направлении назад и на ней выполнены упор, ограничивающий разгибание хомута, и отверстие для регулировочного винта, который через амортизирующие прокладки упруго связывает хомут с нижней вилкой с возможностью регулирования их взаимного положения.

На чертеже изображен модуль коленный в разрезе по сагитальной плоскости в ненагруженном состоянии.

Присоединительные сборочные элементы модуля соответствуют современным стандартам. Модуль содержит нижнюю вилку 1 и верхнюю вилку 2, в которой неподвижно закреплена ось колена 3, установленная на винтах 4. Ось колена охвачена разрезным хомутом 5, нижняя часть которого продлена назад в горизонтальном направлении. Хомут связан с нижней вилкой двумя осями вращения: верхней 7 и нижней 8 и имеет упор 9, ограничивающий переразгибание хомута под нагрузкой. Выступающая назад нижняя часть хомута соединена с нижней вилкой регулировочным винтом 10, проходящим через амортизирующие прокладки 11 и 12. Сгибанию коленного модуля вперед препятствует передний упор, снабженный амортизатором 13. Регулировочный винт 10 затягивается гайкой 14, имеющей стопорное устройство.

Модуль функционирует следующим образом: при опоре на протез под действием реакции опоры, приложенной к пяточному отделу стопы, нижняя вилка 1 поворачивается вокруг оси 7 по часовой стрелке и стягивает хомут 5 на оси колена 3. Тем самым исключается сгибание протеза в колене. По мере выполнения шага вектор реакции опоры перемещается вперед по подошве стопы и, как только он пересекает оси вращения 7 и 8, момент силы, стягивающий хомут, уменьшается до нулевого значения, а затем меняет знак. Колено протеза расфиксируется. При опоре на передний отдел стопы разгибание хомута ограничивается упором 9, таким образом исключается его избыточная деформация. Регулировочный винт 10, проходящий через амортизирующие прокладки 11 и 12, дает возможность регулировать зазор между осью колена 3 и хомутом 5 и устранять люфты. Это обеспечивает настройку модуля на определенное усилие, при котором ось колена блокируется.

Амортизирующие прокладки 11 и 12 обеспечивают упругое соединение между нижней вилкой и хомутом даже при износе деталей в процессе эксплуатации, а также служат накопителями энергии движения.

В зависимости от массы тела инвалида используются прокладки с разной жесткостью.

Предлагаемый коленный модуль может быть установлен в протезе в "перевернутом" положении, в частности, при протезировании инвалидов после ампутации в средней или верхней трети бедра. При этом усилие (момент) фиксации увеличивается в связи с увеличением плеча действия сил реакции опоры на 12-14%.

Испытания опытных образцов в протезах бедра подтвердили эффективность предлагаемой конструкции модуля, причем, чем ближе расположены оси вращения модуля к общей вертикали, тем надежнее его расфиксация.

Таким образом, поставленные задачи: повышение надежности расфиксации оси колена, регулирование рабочих зазоров в кинематической паре ось колена - хомут при износе деталей и ограничение деформации хомута при расфиксации модуля - обеспечены отличительными признаками заявляемой конструкции, а именно расположением осей одна над другой в нижней вилке и конструкцией хомута, через продленную часть которого проходит нижняя ось вращения и на которой выполнен упор, ограничивающий разгибание хомута, а также отверстие для регулировочного винта, который через амортизирующие прокладки связывает хомут с нижней вилкой модуля.

Использование коленного модуля повышает надежность протеза и безопасность инвалида, позволяет увеличить темп ходьбы, достичь биомеханически правильной ходьбы при одновременном снижении энергозатрат инвалида, а также позволяет инвалидам выполнять более широкий диапазон бытовых, трудовых и спортивных движений и даже заниматься динамичными видами спорта, кроме того, наличие доступной регулировки момента фиксации в процессе эксплуатации, вплоть до полной блокировки коленного модуля, дополнительно расширяет возможности инвалида и обеспечивает увеличение срока эксплуатации протеза без замены коленного модуля, а в целом повышает реабилитационный эффект протезирования за счет увеличения двигательных возможностей инвалида.

Формула изобретения

Модуль коленный к протезу нижней конечности, включающий верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в верхней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный двумя осями вращения с нижней вилкой, причем обе оси вращения расположены по одну сторону от оси колена, передний упор, снабженный амортизатором, отличающийся тем, что оси вращения в нижней вилке расположены одна над другой, а нижняя часть хомута продлена в горизонтальном направлении назад и на ней выполнены упор, ограничивающий разгибание хомута, и отверстие для регулировочного винта, который через амортизирующие прокладки связывает хомут с нижней вилкой с возможностью регулирования их взаимного положения.

РИСУНКИ

Рисунок 1