Кистевой протез
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам, в частности к кистевому протезу. Кистевой протез (100) содержит основание (1; 101) и соединительные элементы (2) для закрепления кистевого протеза на культе руки, а также, по меньшей мере, один шарнир (10) для сгибания и разгибания кистевого протеза (100) относительно соединительных элементов (2). Основание (1; 101) удерживается в нейтральном положении против усилия пружины. Основанию (1; 101) придан, по меньшей мере, один пружинящий элемент (3), имеющий прогрессивную характеристику и по мере увеличения угла сгибания или разгибания создающий возрастающее ответное усилие. Задачей настоящего изобретения является усовершенствование кистевого протеза таким образом, чтобы он имел максимально естественный внешний вид. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к кистевому протезу, содержащему основание и соединительные элементы для закрепления кистевого протеза на культе руки, а также, по меньшей мере, один шарнир для сгибания и разгибания кистевого протеза относительно соединительных элементов, причем основание удерживается в нейтральном положении против усилия пружины.
Из US 2004/0015240 А1 известен кистевой протез с захватными элементами на основании, содержащем полукруглый вращающийся элемент. Между пластиной основания и монтажной пластиной расположена вращающаяся пружина, которая удерживает основание с приводимыми от электродвигателя захватными элементами в нейтральном положении. Посредством перемещаемой блокировочной пластины основание может блокироваться в разных угловых положениях.
Задачей настоящего изобретения является усовершенствование кистевого протеза таким образом, чтобы он имел максимально естественный внешний вид.
Согласно изобретению эта задача решается посредством кистевого протеза с признаками п.1 формулы. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах.
В кистевом протезе, содержащем основание и соединительные элементы для закрепления кистевого протеза на культе руки, а также, по меньшей мере, один шарнир для сгибания и разгибания кистевого протеза относительно соединительных элементов, причем основание удерживается в нейтральном положении против усилия пружины, предусмотрен, по меньшей мере, один пружинящий элемент, приданный основанию, имеющий прогрессивную характеристику и по мере увеличения углов сгибания или разгибания создающий возрастающее ответное усилие. Для достижения максимально естественного внешнего вида кистевого протеза предусмотрена его максимальная имитация как по функции, так и по внешнему виду, чтобы он получил одобрение носителей протезов. Чтобы при касании окружающих людей или предметов не возникло впечатления искусственной части тела, необходимы мягкое выполнение всех лежащих на поверхности деталей протеза и целенаправленное встраивание эластичных деталей в кисть, в частности в зону шарнира кисти. При этом шарнир кистевого протеза выполнен как таковой в виде свободного шарнира, который удерживается в нейтральном или исходном положении, по меньшей мере, один пружинящим элементом. Этот пружинящий элемент придан основанию и поддерживает его относительно другой шарнирной детали, в частности соединительных элементов или промежуточных компонентов. При этом пружинящий элемент выполнен так, что он имеет прогрессивную характеристику по мере увеличения углов сгибания или разгибания, так что в нейтральном положении кисти возможны мягкая характеристика и легкая подвижность в пределах нейтрального положения и в небольшом угловом диапазоне вокруг него. В направлении соответствующих конечных положений основания кисти создается повышенное ответное усилие во избежание резкого удара на границах движений. Это усиливает естественность кистевого протеза.
Пружинящий элемент может быть выполнен в виде торсионной пружины, действующей как в направлении разгибания, так и в направлении сгибания. В качестве альтернативы против разгибания и сгибания может действовать по одному пружинящему элементу, причем пружинящий элемент может быть образован также несколькими пружинящими компонентами, действующими последовательно. Точно также возможно выполнение пружинящего элемента в виде эластомерной детали, которая в зависимости от угла сгибания или разгибания противодействует проворачиванию вокруг сгибающего шарнира повышенным, в частности прогрессивным, усилием. Пружинящий элемент или пружинящие элементы могут быть выполнены сменными, чтобы обеспечить подгонку к соответствующему кистевому протезу или удовлетворить потребности пользователей протезами.
Помимо только сгибания и разгибания предусмотрено, что основание установлено с возможностью вращения вокруг оси, в основном, параллельно продольной протяженности культи руки, чтобы создать дополнительную составляющую движения в шарнире кисти для максимально естественного внешнего вида кистевого протеза.
Чтобы после взятия предмета можно было поднять и удерживать его, предусмотрено, что в шарнире расположено стопорное устройство, которое фиксирует его в выбранном положении. Это стопорное устройство предназначено как для сгибающе-разгибающего шарнира, так и для вращающегося шарнира. В принципе, такое стопорное устройство может быть встроено в кистевой протез также отдельно без необходимости наличия соответствующей характеристики пружины или возвратного устройства. Стопорное устройство может иметь при этом, в частности, плоский зубчатый венец, приводимый в зацепление для фиксации шарнира. Это имеет преимущество легкого отделения и очень точного углового шага, так что кистевой протез может быть фиксирован почти в любом угловом положении.
Для максимально естественной имитации кистевого протеза сгибающе-разгибающий шарнир расположен в пястной зоне основания. Механизм для осуществления стопорной функции может включаться путем однократного нажатия и выключаться путем повторного нажатия, как в шариковой ручке. Срабатывание стопорного устройства может осуществляться либо вручную посредством кнопки, либо посредством электропривода.
Ориентация оси сгибающе-разгибающего шарнира под косым, в частности тупым, углом к продольной протяженности культи руки комбинирует свойства сгибания и одновременной абдукции кистевого протеза. Это оптимально для большой части повседневных функций.
Ниже пример осуществления изобретения более подробно поясняется с помощью прилагаемых чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: общий вид сверху кистевого протеза;
- фиг.2: вид сбоку кистевого протеза из фиг.1;
- фиг.3: шарнир кистевого протеза в перспективе и разобранном состоянии;
- фиг.4: разрез шарнира протеза в нейтральном положении;
- фиг.5: разрез по линии А-А из фиг.4;
- фиг.6: вид по фиг.4 в повернутом на 60° положении;
- фиг.7: стопор сгибания в перспективе, разобранном состоянии и в разрезе;
- фиг.8: разрез стопора сгибания из фиг.7 в собранном состоянии.
На фиг.1 при виде сверху в общем виде изображен кистевой протез 100 с основанием 101, установленным с возможностью поворота посредством шарнирного устройства 10 вокруг оси поворота как в направлении сгибания, так и в направлении разгибания. Шарнирное устройства 10, называемое ниже шарниром, содержит монтажную пластину 1 для закрепления на основании 101. В шарнире 10 выполнен корпус 200 для соединения кистевого протеза 100 с крепежными устройствами на культе руки. Корпус 200 может быть соединен с монтажной пластиной 1 посредством соединительного элемента 2. Также предусмотрено, что корпус 200 и, тем самым, кистевой протез 100 совершают вращательное движение вокруг оси 5. Ось 5 вращения ориентирована, в основном, параллельно продольной протяженности предплечья. Ось 4 поворота для сгибания и разгибания расположена под прямым углом к оси 5 вращения.
На шарнире 10 сбоку расположен упругий исполнительный элемент 6 для расположенного внутри шарнира 10 стопорного устройства. Посредством исполнительного элемента 6 основание 101 может быть блокировано в выбранном угловом положении. Точно также основание 101 может быть переведено из блокированного положения в деблокированное положение путем повторного нажатия исполнительного элемента 6.
На фиг.2 при виде сбоку изображены кистевой протез 100 с основанием 101 и монтажная пластина 1, на которой основание 101 закреплено посредством отверстий 14 и с помощью подходящих крепежных средств. Кистевой протез 100 находится на фиг.2 в нейтральном положении и может совершать разгибающее движение против часовой стрелки и сгибающее движение по часовой стрелке, как это обозначено двойной стрелкой. Пальцы могут приводиться в движение электродвигателем внутри основания 101 или корпуса 200 по отдельности или вместе. Кистевой протез 100 удерживается в нейтральном положении посредством пружинящего элемента в шарнире 10, в результате чего возможно легкое перемещение основания 101 в нейтральное положение.
На фиг.3 монтажная пластина 1 кистевого протеза (не показан) изображена с кругообразной рамкой 11. В монтажной пластине 1 выполнены отверстия 14 для закрепления других компонентов кистевого протеза. В центре рамки 11 выполнено центральное отверстие 13 для размещения вращающейся цапфы 23 соединительного элемента 2. Между соединительным элементом 2 и монтажной пластиной 1 или соответствующим элементом основания 101 расположен пружинящий элемент 3 в виде эластомерного тела. Пружинящий элемент 3 имеет центральное отверстие 33, в которое вращающаяся цапфа 23 вставлена в монтажном положении. В этом положении вращающаяся цапфа 23 входит в отверстие 13 монтажной пластины 1.
На соединительном элементе 2, который, в свою очередь, может быть закреплен на крепежной детали или корпусе 200 для размещения на культе руки, расположен или выполнен штифт 21, входящий во вращающуюся втулку 41. На монтажной пластине 1 также выполнен штифт 12 (на фиг.3 не показан), входящий в противоположную вращающуюся втулку 42. Втулки 41, 42 упираются в поверхность пружинящего элемента 3 с возможностью обката по ней.
На фиг.4 шарнир 10 кистевого протеза изображен в разрезе в нейтральном положении. Обе втулки 41, 42 расположены на своих опорных штифтах 21, 12 и прилегают друг против друга к углублениям 34 пружинящего элемента 3. Пружинящий элемент 3 вставлен в кругообразную рамку 11, выполненную на монтажной пластине 1, причем его внешняя периферия на отдельных участках соответствует внутреннему контуру рамки 11. В данном случае пружинящий элемент 3 выполнен зеркально-симметричным, так что в направлениях разгибания и сгибания его усилие одинаково. Оно может варьироваться в зависимости от назначения, так чтобы имели место разные усилия при разгибании и сгибании. В пружинящем элементе 3 выполнены вырезы 35, влияющие на пружинящую характеристику. Чем больше вырезы 35, тем мягче опора кистевого протеза вокруг нейтрального положения.
На фиг.5 в разрезе видно, что рамка 11 выполнена за одно целое с монтажной пластиной 1, как и опорный штифт 12 для вращающейся втулки 42. С соединительным элементом 2 выполнен за одно целое опорный штифт 21, как и вращающаяся цапфа 23.
При повороте кистевого протеза 100 вместе с монтажной пластиной 1 относительно соединительного элемента 2, как это показано на фиг.6, опорные штифты 21, 12 смещаются по отношению друг к другу. Пружинящий элемент 3, выполненный в данном случае в виде цельной эластомерной детали, сжимается, причем за счет данного выполнения пружинящего элемента 3 может быть достигнута его прогрессивная характеристика. Это может осуществляться, например, за счет помещенных внутрь пружинящего элемента 3 компонентов и их последовательного активирования в зависимости от угла поворота или за счет соответствующей формы. В нейтральном положении на фиг.3 пружинящий элемент 3 имеет относительно мягкую характеристику, так что при движении предплечья кистевой протез 100 поворачивается относительно мягко, как естественная кисть. Углубления 34 обеспечивают предпочтительную позицию нейтрального положения, так что кистевой протез 100 за счет возвратных усилий пружинящего элемента 3 всегда возвращается в это положение. Чем дальше кистевой протез 100 поворачивается относительно соединительного элемента 2, тем выше становится ответное усилие за счет пружинящего элемента 3, что препятствует резкому удару в концевые упоры. Это соответствует естественному процессу движения и внешнему виду кисти и, кроме того, позволяет защитить механические компоненты кистевого протеза 100.
В качестве альтернативы цельному выполнению пружинящего элемента 3 он может быть выполнен также из нескольких отдельных пружинящих элементов. Например, могут быть предусмотрены разные пружинящие элементы для разгибания и сгибания. В этом случае кистевой протез удерживается в нейтральном положении двумя пружинами.
На фиг.7 подробно изображено стопорное устройство 7, расположенное на корпусе 200. Внутри стопорного устройства 7 расположена монтажная или базовая пластина 1 для закрепления основания 101. В данном варианте стопорного устройства 7 описанный выше пружинящий элемент не показан. За счет плоской формы пружинящего элемента 3 возможно, однако, его встраивание в стопорное устройство 7 или при установке на корпусе 200.
На корпусе 200 выполнен внешний зубчатый венец 201 с радиально огибающим ребром 202. В промежуток между внешним зубчатым венцом 201 и ребром 202 вводится кольцо 73 с внутренним зубчатым венцом, которое вместе с основанием 101 поворачивается относительно базовой пластины 1. Вращение достигается посредством опорных шариков 8, движущихся по соответствующим дорожкам внутри кольца 73 и опорного корпуса 79 базовой пластины 1. Уплотнительное кольцо 9 служит для герметизации промежутка между корпусом 200 и опорным корпусом 79. Внутри опорного корпуса 79 в зоне базовой пластины 1 выполнен внутренний зубчатый венец 17. В зацепление с кольцом 73 входит диск 72 с внешним плоским зубчатым венцом. В смонтированном состоянии при блокированном шарнире диск 72 находится в зацеплении со вторым, противоположным диском 71, который также имеет внешний плоский зубчатый венец и входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом опорного корпуса 79. Диски 71, 72 прижимаются друг к другу и удерживаются в зацеплении пружинной шайбой 80 и тарельчатой пружиной 26. Тарельчатая пружина 26 опирается через кнопку 77 на упругую крышку 6 в качестве исполнительного элемента. Крышка 6 влагонепроницаемо крепится посредством удерживающего кольца 16 на базовой пластине 1 или опорном корпусе 79. Тарельчатая пружина 26 и пружинная шайба 80 опираются через нажимные шайбы 81, 82 на диски 71, 72.
Внутри дисков 71, 72 расположен расцепляющий механизм, который при срабатывании раздвигает их в осевом направлении. В направлении корпуса 200 может смещаться нажимной колпачок 77, перемещающий в направлении корпуса 200 нажимную втулку 76, в которой расположены расцепляющий штифт 75 и шарик 78. Тарельчатая пружина 26 давит на нажимную шайбу 82 в направлении корпуса 200 и оказывает усилие на расположенную вокруг нажимной втулки 76 расцепляющую втулку 74. Последняя имеет огибающее ребро, которое входит между дисками 71, 72 и может входить в зацепление с приданным кольцу 73 диском 72. Шарик 78 расположен внутри нажимной втулки 76 и входит в расцепляющий штифт 75, в котором выполнена направляющая в виде развертки кардиоиды, как в шариковой ручке. При перемещении нажимного колпачка 77 в направлении корпуса 200 тарельчатая пружина 26 через нажимную шайбу 82 давит на расцепляющую втулку 74, в результате чего происходит вращение вокруг оси шарнира. При дальнейшем нажатии на нажимной колпачок 77 находящаяся под натяжением тарельчатая пружина 26 начинает смещаться внутрь, причем шарик 78 на неподвижном расцепляющем штифте 75 направляется вдоль выполненной в форме сердца направляющей в направлении неподвижного корпуса 200, вследствие чего нажимная втулка 76 остается фиксированной на расцепляющем штифте 75 посредством шарика 78. Таким образом, возможно дальнейшее вращение вокруг оси 4.
При повторном нажатии на нажимной колпачок 77 шарик 78 перемещается дальше в направляющей расцепляющего штифта 75. При выдвигании шарика 78 из стопорящего мертвого положения расцепляющая втулка 74 возвращается в блокированное положение на фиг.8. Механизм функционирует аналогично шариковой ручке или элементу «push-push».
Тот же механизм стопорного устройства 7 может использоваться также при блокировании и деблокировании вращения вокруг оси 5.
1. Кистевой протез, содержащий основание и соединительные элементы для закрепления кистевого протеза на культе руки, а также, по меньшей мере, один шарнир для сгибания и разгибания кистевого протеза относительно соединительных элементов, причем основание удерживается в нейтральном положении против усилия пружины, отличающийся тем, что основанию (1; 101) придан, по меньшей мере, один пружинящий элемент (3), имеющий прогрессивную характеристику и по мере увеличения угла сгибания или разгибания создающий возрастающее ответное усилие.
2. Протез по п.1, отличающийся тем, что пружинящий элемент (3) выполнен в виде торсионной пружины.
3. Протез по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый пружинящий элемент (3) выполнен с возможностью действия против разгибания или сгибания.
4. Протез по п.1, отличающийся тем, что пружинящий элемент (3) выполнен в виде эластомерной детали.
5. Протез по п.1, отличающийся тем, что пружинящий элемент (3) состоит из нескольких отельных пружин.
6. Протез по п.1, отличающийся тем, что пружинящий элемент (3) выполнен сменным.
7. Протез по п.1, отличающийся тем, что основание (1; 101) помимо сгибания или разгибания установлено с возможностью вращения вокруг оси (5), в основном, параллельно продольной протяженности культи руки.
8. Протез по п.1, отличающийся тем, что в шарнире (10) расположено стопорное устройство (7), выполненное с возможностью фиксации шарнира (10) в выбранном положении.
9. Протез по п.8, отличающийся тем, что стопорное устройство (7) содержит приданные шарниру (10) плоские зубчатые венцы (71, 72), выполненные с возможностью зацепления для фиксации шарнира.
10. Протез по п.1, отличающийся тем, что ось (4) основания (1; 101) сгибающе-разгибающего шарнира (10) расположена в пястной зоне.
11. Протез по п.1, отличающийся тем, что ось (4) шарнира ориентирована под тупым углом к продольной протяженности культи руки.
