Протез кисти

Изобретение относится к медицине, а именно к протезированию, и может быть использовано в протезах верхних конечностей с тяговым управлением и пассивным (пружинным) схватом. Протез кисти содержит подпружиненный четырехзвенный механизм, приводной барабан, приводимый в действие тягой управления, кулачок и опорный ролик, обкатывающийся по кулачку. Кулачок выполнен в виде отрезка спирали и жестко соединен с приводным барабаном. Четырехзвенный механизм кинематически связан с опорным роликом. Техническим результатом изобретения является уменьшение усилия раскрытия кисти, прилагаемого к тяге управления, при обеспечении заданной величины усилия схвата. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к медицине, к протезированию и может быть использовано в протезах верхних конечностей с тяговым управлением и пассивным (пружинным) схватом.

В качестве аналога рассматриваются конструкции кистей с активным раскрытием и пассивным (пружинным) схватом, управляемые одной тягой, например, кисть 901 [1] или кисть ЛНИИ-52-1 [1].

В качестве прототипа предлагаемой конструкции кисти рассматривается кисть 9549 [2].

Кинематическая схема кисти 9549 приведена на фиг.1.

При приложении усилия к гибкой тяге 1, закрепленной неподвижно на приводном барабане 2, последний приходит во вращательное движение, которое передается посредством приводного рычага 3 к исполнительному четырехзвеннику 7, 8, 9, 10, соединяющему первый палец 4 и блок II-V пальцев 5. При этом после снятия усилия с тяги 1, под действием пружины 6 звенья механизма совершают движение в обратном направлении и пальцы кисти смыкаются. Пружина 6, кроме возврата в сомкнутое положение, обеспечивает заданное усилие схвата.

Недостатком известных технических решений является то, что усилие в тяге возрастает по мере раскрытия кисти и может достигать значения порядка 80 Н.

Это происходит за счет того, что плечо приводного рычага по мере поворота приводного барабана увеличивается и, наряду с ростом упругой силы пружины, обеспечивающей схват, в большей степени растет усилие в тяге управления.

Кроме того, эти технические решения обладают еще одним недостатком - неопределенностью усилия схвата в сомкнутом положении кисти, в котором приводной рычаг находится в положении вблизи мертвой точки механизма привода и, при малых технологических отклонениях, может мешать полному смыканию кисти.

Задачей изобретения является уменьшение усилия раскрытия кисти, прилагаемого к тяге управления, при обеспечении заданной величины усилия схвата.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом протезе кисти, содержащем подпружиненный четырехзвенный механизм, приводной барабан, приводимый в действие тягой управления, введен кулачок в виде отрезка спирали и опорный ролик, обкатывающийся по кулачку. При этом кулачок жестко соединен с приводным барабаном, а четырехзвенный механизм кинематически связан с опорным роликом.

Кулачок может быть выполнен в виде отрезка логарифмической спирали.

Кулачок может быть выполнен в виде отрезка спирали Архимеда.

Сущность предлагаемого протеза поясняется фиг.2 - конструктивно-кинематической схемой и фиг.3 - результатами расчета усилий в управляющей тяге по ее экскурсии.

На фиг.3 позицией 13 представлено изменение усилия в тяге для кулачка в виде отрезка логарифмической спирали, 14 - для кулачка в виде отрезка спирали Архимеда и 15 - для рычажного привода, характерного для прототипа.

Протез кисти включает приводной барабан 2, жестко соединенный с кулачком 11, опорный ролик 12, кинематически связанный с исполнительным четырехзвенным механизмом 7, 8, 9, 10, соединяющим первый палец 4 с блоком II-V пальцев 5, пружину 6, обеспечивающую усилие схвата, и управляющую тягу 1, жестко закрепленную на приводном барабане 3, осуществляющую передачу управляющего усилия к механизму кисти.

Из конструктивно-кинематической схемы предлагаемой конструкции видно, что введены кулачок 11 и опорный ролик 12, осуществляющие связь приводного барабана 2 с исполнительным четырехзвенным механизмом 7, 8, 9, 10, соединяющим первый палец с блоком II-V пальцев. Фиксация кисти в сомкнутом положении достигается пружиной схвата 6, раскрытие кисти происходит при приложении усилия к тяге управления 1.

При приложении усилия к тяге управления 1 она приводит во вращение приводной барабан 2, которое через кулачок 11, закрепленный на приводном барабане, передается посредством давления на опорный ролик 11 к исполнительному четырехзвеннику 7, 8, 9, 10, соединяющему первый палец 4 и блок II-V пальцев 5.

После снятия усилия с тяги 1, под действием пружины 6 звенья совершают движение в обратном направлении и пальцы кисти смыкаются.

Благодаря отсутствию приводного рычага 3 прототипа достигается полная определенность усилия схвата в сомкнутом положении кисти.

Подбор положения оси опорного ролика на рычаге первого пальца и радиуса опорного ролика позволяет получить минимальное значение плеча силы опорного ролика относительно оси вращения приводного барабана, что минимизирует усилие в управляющей тяге.

Для выбора формы кулачка были проведены расчеты усилия в управляющей тяге по ходу экскурсии для логарифмической и архимедовой спиралей, представленные на фиг.3 позициями 13, 14 соответственно.

Позицией 15 представлены усилия для кисти-прототипа.

Предпочтение отдается логарифмической спирали, так как у нее сохраняется угол между радиус-вектором в точке касания к касательной, в то время как у архимедовой спирали этот угол возрастает по мере увеличения угла поворота, за счет чего плечо силы реакции возрастает больше, чем у логарифмической спирали при равных начальных условиях.

Как явствует из фиг.3, введение кулачкового механизма с кулачком в форме отрезка логарифмической спирали гарантирует не менее, чем двукратное снижение усилия в тяге управления.

Литература

1. Коротков П.А. Исследования механизмов искусственных кистей. - Диссертация, Л., ЛНИИП, 1952.

2. Каталог протезных полуфабрикатов инструмента, оборудования и приспособлений. - М., 1976.

1. Протез кисти, содержащий подпружиненный четырехзвенный механизм и приводной барабан, приводимый в действие тягой управления, отличающийся тем, что в него введен кулачок в виде отрезка спирали и опорный ролик, обкатывающийся по кулачку, при этом кулачок жестко соединен с приводным барабаном, а четырехзвенный механизм кинематически связан с опорным роликом.

2. Протез кисти по п.1, отличающийся тем, что кулачок выполнен в виде отрезка логарифмической спирали.

3. Протез кисти по п.1, отличающийся тем, что кулачок выполнен в виде отрезка спирали Архимеда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и протезостроению. .

Изобретение относится к области протезирования, в частности к устройствам для получения приемных гильз протезов нижних и верхних конечностей по сложным анатомическим моделям, имеющим поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами.

Изобретение относится к протезостроению и может быть использовано в протезах верхних конечностей. .

Изобретение относится к протезостроению и может быть использовано в протезах верхних конечностей. .

Изобретение относится к протезостроению и может быть использовано в протезах верхних конечностей. .

Изобретение относится к области протезирования, в частности к устройствам для получения приемных гильз протезов нижних и верхних конечностей по сложным анатомическим моделям, имеющим поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами.

Изобретение относится к области медицинской техники. .

Изобретение относится к области протезирования, в частности к способам и устройствам для получения приемных гильз протезов нижних и верхних конечностей по сложным анатомическим моделям, имеющим поднутрения и поверхности с разнонаправленными уклонами.

Изобретение относится к области медицины, а именно к протезированию и протезостроению. .

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и протезостроению. .

Изобретение относится к медицине, а именно к протезированию, и может быть использовано в протезах верхних конечностей с тяговым управлением и пассивным (пружинным) схватом

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию, и предназначено для использования в протезах верхних конечностей

Изобретение относится к протезу пальца руки или ноги, имеющему интракорпоральный имплантат и внешнюю модульную рамку и состоящему из сердечника протеза пальца руки или ноги и некоторого числа модулей или компонентов, каждый из которых выполняет свою собственную функцию

Изобретение относится к медицине

Изобретение относится к кистевому протезу с основанием, на котором, по меньшей мере, один пальцевый протез шарнирно установлен с возможностью движения вокруг, по меньшей мере, одной оси поворота посредством привода, соединенного с ним через устройство для передачи усилий, а также к устройству для передачи усилий как таковому

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к кистевому протезу

Изобретение относится к медицинской технике

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам предплечья. Протез предплечья содержит искусственную кисть, несущую гильзу с элементами крепления, и размещенную в ней с возможностью поворота приемную гильзу. Несущая гильза выполнена в виде шин с локтевым шарниром и манжетами на предплечье и плечо, причем концы шин предплечья неподвижно присоединены к опорному корпусу, в котором шарнирно установлен вал ротации кисти, неподвижно соединенный одним концом с приемной гильзой, а другим - с шарниром сгибания кисти. В протез введен разъемный наплечник, охватывающий плечевой сустав руки, шарнирно соединенный с манжетой на плечо. Гибкая тросовая неполноповоротная передача сгибания-разгибания кисти содержит два корпуса с шарнирно установленными в них поворотными блоками, неподвижно соединенными с входным и выходным валами передачи, две ветви тросовой передачи, закрепленные на поворотных блоках, размещенные в гибких оболочках в виде спиралей, навитых виток к витку с внутренней антифрикционной облицовкой и соединенных попарно с каждым корпусом. На наплечнике закреплена направляющая с винтовым пазом, с которым подвижно соединен ведущий палец гибкой передачи, неподвижно закрепленный на рычаге, соединенном неподвижно с входным валом первого корпуса, который закреплен неподвижно посредством кронштейна на манжете плеча, причем второй корпус неподвижно соединен с кронштейном шарнира сгибания кисти, а его выходной вал присоединен к корпусу кисти. Кисть выполнена электромеханической с возможностью управления приводом посредством снятия полезных биоэлектрических сигналов с поверхности сокращающихся мышц предплечья. Чувствительные элементы в виде двух пар поверхностных электродов закреплены на манжете предплечья и электрически соединены с электронным блоком управления, содержащим две электрические цепи, последовательно соединенных предварительного усилителя и прибора детектирования сигнала, присоединенных к широтно-импульсному усилителю, который соединен с электродвигателем привода кисти, при этом электронный блок управления и источник электропитания закреплены на наплечнике. Использование изобретения позволяет повысить удобство пользования протезом за счет расширения функциональных возможностей устройства при выполнении инвалидом целенаправленных действий по самообслуживанию, сокращения объема компенсаторных движений и времени выполнения двигательных операций при пользовании протезом путем реализации активной функции сгибания-разгибания кисти при одновременном управлении ротацией кисти и схватом. 4 ил.

Группа изобретений относится к области бионики и касается создания бионической конечности. Предложенная конечность включает искусственный скелет, представляющий собой изделия в форме костей, соединенные между собой шарнирно, а также прикрепленными к ним исполнительными органами. В качестве последних служат искусственные мышцы и нервы. Мышцы содержат нити интерметаллидов с памятью формы и нейлоновое и/или полиэтиленовое волокно. Нервы содержат электропроводящий полимер со сквозной пористостью и одним концом вшитых в искусственные мышцы. Предложен также способ изготовления бионической конечности. Искусственные нервы готовят посредством смешивания вспенивателя и по крайней мере одного органического электропроводящего полимера. Полученную смесь нагревают до температуры разложения вспенивателя, выдерживают до завершения процесса образования сквозных пор, остужают и пропускают через фильеру. Пропитывают полученную нить раствором ионов Na+ и К+, обвивают ее по крайней мере одним слоем полимерного диэлектрика. На один конец наносят катионообменную мембрану. Искусственные мышцы готовят посредством прошивания среды из по крайней мере одного полиорганосилоксана одной или более нитями по крайней мере одного интерметаллида с памятью формы, а также нейлоновым и/или полиэтиленовым волокном. Далее вшивают искусственные нервы в искусственные мышцы таким образом, чтобы оголенные от полимерного диэлектрика участки двигательных и/или смешанных нервов соприкасались с нитями интерметаллидов и нейлоновым и/или полиэтиленовым волокном. Концы чувствительных и/или смешанных нервов без нанесенной мембраны соединяют с матрицей пьезоэлектриков. Изобретения обеспечивают точность и пластичность движений, возможность осязать и чувствовать температуру, приживаемость конечности и упрощение ее установки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 пр., 3 табл., 3 ил.
Наверх