Механизм коленного шарнира



Механизм коленного шарнира
Механизм коленного шарнира
Механизм коленного шарнира
Механизм коленного шарнира
Механизм коленного шарнира
Механизм коленного шарнира
Механизм коленного шарнира
Механизм коленного шарнира

 


Владельцы патента RU 2505272:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Изобретение относится к протезированию нижних конечностей. Механизм коленного шарнира содержит верхнюю опорную головку с креплением гильзы бедра, нижний опорный кронштейн с креплением трубки голени, переходное кинематическое звено, по меньшей мере две оси вращения, а также голенно-откидное устройство. Переходное кинематическое звено выполнено в виде вилки с выступами, соединяющейся с верхней опорной головкой посредством первой оси вращения. Верхняя опорная головка опирается на переходное кинематическое звено. Вторая ось вращения установлена в проушины нижнего опорного кронштейна, охватывающие переходное кинематическое звено и соединенное с ними посредством второй оси вращения. На верхней опорной головке закреплены элементы фиксации от поворота относительно второй оси вращения, взаимодействующие с выполненными на проушинах нижнего опорного кронштейна упорами. Выступы переходного кинематического звена взаимодействуют с выступающими площадками на верхней опорной головке. Первая ось вращения смещена относительно линий действия нагрузки при вертикальном положении нижнего опорного кронштейна к тыльной стороне коленного шарнира. Голенно-откидное устройство с одной стороны связано с верхней опорной головкой, а с другой оно закреплено на нижнем опорном кронштейне со стороны крепления трубки голени. Изобретение обеспечивает улучшение эргономических характеристик протеза, а также обеспечение большей устойчивости при ходьбе за счет того, что механизм коленного шарнира выполнен с дискретно-переменным положением его оси вращения. 8 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению в области медицинской техники, а именно к протезированию нижних конечностей.

Известны протезы бедра, в которых механизм коленного шарнира выполнен в виде верхней опорной площадки и нижнего кронштейна, соединенных одной осью вращения (одноосный коленный шарнир). Для обеспечения устойчивости протеза в положении стоя ось вращения коленного модуля расположена сзади линии приложения нагрузки к верхней опорной площадке по направлению ходьбы.

Недостатком конструкции данных устройств является недостаточная величина уменьшения функциональной длины протеза в фазе переноса. Во время 4)азы переноса, эта геометрия отмечена особенно низким клиренсом и, чтобы исключить спотыкания или зацепление протезом за землю на неровной поверхности, необходимо уменьшить длину протеза (длину голени). Уменьшение длины протеза в фазе переноса приводит к значительным компенсаторным движениям и асимметрии при ходьбе.

Известен механизм коленного шарнира, взятый за прототип, с бесступенчатой фиксацией протеза бедра (патент РФ №2096026, A61F 2/64), состоящий из верхней опорной головки с креплением гильзы бедра, нижнего опорного кронштейна с креплением трубки голени, соединенные кинематическим переходным звеном, осей вращения, механизма подтормаживания в виде тормозного барабана с передним и задним рычагами.

Недостатком прототипа является необходимость дополнительных компенсаторных движений пациента при ходьбе из-за неточной имитации протезом истинной траектории движения коленного шарнира.

Задачей изобретения является улучшение эргономических характеристик протеза, а также обеспечение большей устойчивости при ходьбе.

Технический результат изобретения заключается в том, что механизм коленного шарнира выполнен с дискретно-переменным положением его оси вращения. Устойчивость протеза в положении стоя обеспечивается задним расположением оси вращения относительно линий действия нагрузки при стоянии, динамика основного проноса протеза происходит при вращении коленного модуля относительно оси расположенной впереди направления действующей нагрузки в положении стоя. Функция перемены положения оси вращения приводит к естественному укорочению протеза и свободному проносу протезируемой конечности, что обеспечивает естественный рисунок ходьбы, увеличивает безопасность ходьбы по грязи, гололеду, высокой траве и разного рода неровностям.

Сущность изобретения заключается в том, что в механизме коленного шарнира, содержащего верхнюю опорную головку с креплением гильзы бедра, нижний опорный кронштейн с креплением трубки голени, переходное кинематическое звено, по меньшей мере две оси вращения, а также голенооткидное устройство переходное кинематическое звено выполнено в виде вилки с выступами, соединяющееся с верхней опорной головкой посредством первой оси вращения, при этом верхняя опорная головка опирается на переходное кинематическое звено, а вторая ось вращения установлена в проушины нижнего опорного кронштейна, охватывающих переходное кинематическое звено и соединенное с ними посредством второй оси вращения, на верхней опорной головке закреплены элементы фиксации от поворота относительно второй оси вращения, взаимодействующие с выполненными на проушинах нижнего опорного кронштейна упорами, а выступы переходного кинематического звена взаимодействуют с выступающими площадками на верхней опорной головке, при этом первая ось вращения смещена относительно линий действия нагрузки при вертикальном положении нижнего опорного кронштейна к тыльной стороне коленного шарнира, и голеннооткидное устройство с одной стороны связано с верхней опорной головкой, а с другой оно закреплено на нижнем опорном кронштейне со стороны крепления трубки голени.

Сущность изобретения поясняется фигурами:

Фиг.1 механизм коленного шарнира изображен в сагиттальной плоскости.

Фиг.2 механизм коленного шарнира изображен в сечении по сагиттальной плоскости.

Фиг.3 - механизм изображен в начальной стадии сгибания, угол 15° относительно первой оси вращения 7.

Фиг.4 - механизм изображен в основной фазе переноса протеза, относительно второй оси вращения 8.

Фиг.5 максимальный угол поворота протеза с данным коленным шарниром.

Фиг.6 вид на механизм шарнира сверху.

Фиг.7 - сечение механизма шарнира но второй оси вращения 8.

Фиг.8 - сечение механизма шарнира но первой оси вращения 7.

Механизм коленного шарнира состоит из верхней опорной головки 1, соединяемой с гильзой бедра с помощью пирамидки 2 (или других видов адаптеров), нижнего опорного кронштейна 3 соединяемого с трубкой голени при помощи клемного зажима 4. Переходное кинематическое звено 5 выполнено в виде вилки с выступами 6, соединяющейся с верхней опорной головкой 1 посредством первой оси вращения 7, при этом верхняя опорная головка 1 опирается на переходное кинематическое звено 5, а вторая ось вращения 8 установлена в проушины 9 нижнего опорного кронштейна 3, охватывающие переходное кинематическое звено 5 и соединенное с ним посредством второй оси вращения 8. На верхней опорной головке 1 выполнены элементы фиксации от поворота 10, взаимодействующие с выполненными на проушинах 9 нижнего опорного кронштейна упорами 11 относительно второй оси вращения 8, выступы 6 переходного кинематического звена 5 взаимодействует с выступающими площадками 12 на верхней опорной головке 1, при этом первая ось вращения 7, смещена относительно линий действия нагрузки при вертикальном положении нижнего опорного кронштейна 3 к тыльной стороне коленного шарнира.

В начальной стадии сгибания коленного модуля от положения стоя, когда верхняя опорная головка 1 опирается па переходное кинематическое звено 5 (фиг.3), разворот протеза происходит относительно первой оси вращения 7 па угол 15° до упора выступов переходного кинематического звена 5 в верхнюю опорную головку 1. Дальнейший разворот коленного модуля в фазе переноса протеза происходит относительно второй оси вращения 8 (фиг.4), что обеспечивает естественное укорочение протеза и как следствие свободный пронос протезируемой конечности, сохраняя естественный рисунок ходьбы.

Вращение нижнего опорного кронштейна 3 происходит па подшипниках 13 установленных на переходном кинематическом звене 5 (фиг.7). Развороту коленного модуля относительно второй оси вращения 8 препятствуют элементы фиксации от поворота 10 закрепленные на верхней опорной головке 1, взаимодействующие с выполненными на проушинах нижнего опорного кронштейна 3 упорами 11. Элементы фиксации от поворота 10 выходят из зацепления с нижним опорным кронштейном 3 при его совместном повороте с переходным кинематическим звеном 5 и верхней опорной головкой 1 относительно первой оси вращения 7 (фиг.3), после чего происходит дальнейший разворот коленного модуля относительно второй оси вращения 8.

В конструкции коленного модуля установлено голеннооткидное устройство, выполненное, например, в виде силового гидроцилиидра 14 с расположенной внутри откидной пружиной. Силовой гидроцилиндр 14 с одной стороны связан с верхней опорной головкой 1, а с другой он закреплен па нижнем опорном кронштейне 3 со стороны крепления трубки голени на оси 15 (фиг.1). На фиг.8 изображено сечение коленною модуля но первой оси вращения 7, показывающее соединение верхней опорной головки 1, переходного кинематического звена 5 и гидроцилиндра 14. Силовой гидроцилиндр 14 воспринимает основную силовую нагрузку в опорной фазе, а также предназначен для гидравлического управления скоростями сгибания и разгибания коленного модуля в фазе переноса протеза с помощью дросселей сгибания 16 и разгибания 17 предусмотренных в конструкции гидроцилиндра 14. Скорости сгибания и разгибания коленного модуля протеза можно настраивать индивидуально в соответствии с характеристиками пациента, что позволяет обеспечить гармоничный рисунок ходьбы. Максимальный угол поворота протеза с данным коленным шарниром изображен на фиг.5 и равен 130°, что позволяет пациенту посредством амортизатора 18 стоять па коленях, сидеть или одевать одежду. Максимальный угол сгибания модуля ограничивается упорным амортизатором 19.

Поджатие верхней опорной головки 1 к переходному кинематическому звену 5 в положении для хранения модуля осуществляется пружиной 20 посредством штока 21 и звена 22 соединенных осью 23 (фиг.7).

Для исключения ударных нагрузок при работе коленного модуля установлены амортизаторы 19, 24, 25. На переходном кинематическом звене 5 закреплена декоративная крышка 26.

Механизм коленного шарнира, содержащий верхнюю опорную головку с креплением гильзы бедра, нижний опорный кронштейн с креплением трубки голени, переходное кинематическое звено, по меньшей мере, две оси вращения, а также голеннооткидное устройство, отличающийся тем, что переходное кинематическое звено выполнено в виде вилки с выступами, соединяющееся с верхней опорной головкой посредством первой оси вращения, при этом верхняя опорная головка опирается на переходное кинематическое звено, а вторая ось вращения установлена в проушины нижнего опорного кронштейна, охватывающих переходное кинематическое звено и соединенное с ними посредством второй оси вращения, на верхней опорной головке закреплены элементы фиксации от поворота относительно второй оси вращения, взаимодействующие с выполненными на проушинах нижнего опорного кронштейна упорами, а выступы переходного кинематического звена взаимодействуют с выступающими площадками на верхней опорной головке, при этом первая ось вращения смещена относительно линий действия нагрузки при вертикальном положении нижнего опорного кронштейна к тыльной стороне коленного шарнира, и голеннооткидное устройство с одной стороны связано с верхней опорной головкой, а с другой оно закреплено на нижнем опорном кронштейне со стороны крепления трубки голени.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ортопедическому коленному суставу, содержащему верхнюю часть, на которой расположены верхние соединительные средства, установленную с возможностью поворота на верхней части нижнюю часть с соединительными средствами для протезных компонентов и упор для ограничения движения распрямления, а также к способу управления ортопедическим коленным суставом.

Изобретение относится к медицине. .

Изобретение относится к области медицины, в частности к управлению пассивным протезом коленного сустава. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к искусственным частям тела, и предназначено для протезирования нижних конечностей. .

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии. .

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию нижних конечностей. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, предназначенным для соединения с возможностью поворота частей ортопедического аппарата, такого как, в частности, протез коленного сустава для людей с ампутированными ногами.

Изобретение относится к медицине. Коленный шарнир экзоскелетона содержит роликовую обгонную муфту 1 с поводковой вилкой 2, электродвигатель 10, нормально замкнутый управляемый выключатель 12, выключатель 13, установленный на валу 7 голенного звена 8 датчик момента 29, управляемый переключатель 14, резистор 15, первый 22, второй 23, третий 28 и четвертый 31 пороговые элементы, датчик 24 угла относительного поворота бедренного 5 и голенного 8 звеньев экзоскелетона, элемент «И» 30, задатчик 26 требуемого угла фиксации коленного шарнира, элемент сравнения 27. Обойма 3 обгонной муфты встроена в выполненный в виде втулки 4 конец бедренного звена экзоскелетона. Ступица 6 обгонной муфты смонтирована на выполненном в виде вала конце голенного звена экзоскелетона. На валу голенного звена установлен датчик момента. На опорной части 20 голеностопного звена 21 смонтирован башмак 19. В переднюю и заднюю части подошвы 18 башмака встроены первый 16 и второй 17 датчики силы. Корпус датчика угла относительного поворота бедренного и голенного звеньев смонтирован на втулке бедренного звена. Вал голенного звена выполнен полым. Вал поводковой вилки соединен с валом 36 электродвигателя. Корпус электродвигателя смонтирован внутри вала голенного звена, а вал электродвигателя расположен соосно ступице. Применение изобретения позволит упростить конструкцию коленного шарнира, снизить металлоемкость, повысить удобство в обслуживании и эксплуатации, а также повысить надежность работы коленного шарнира. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к медицине. Способ управления искусственным ортезом или протезом сустава нижней конечности содержит создающее сопротивление приспособление, которое снабжено по меньшей мере одним исполнительным механизмом, с помощью которого изменяется сопротивление сгибанию и/или сопротивление разгибанию в зависимости от данных датчиков. Во время пользования суставом с помощью датчиков обеспечивается информация состояния. Сопротивление сгибанию в фазе стояния повышают или не уменьшают, когда выявляют уменьшающийся в направлении вертикали угол инерции голенной части и одновременно нагруженную плюсну. Устройство для осуществления упомянутого способа содержит регулируемое создающее сопротивление приспособление, которое расположено между двумя установленными шарнирно друг относительно друга компонентами искусственного ортеза или протеза коленного сустава, управляющий блок и датчики для получения информации о состоянии устройства. В устройстве предусмотрено регулировочное приспособление, и с помощью этого регулировочного приспособления обеспечивается возможность активирования или деактивирования изменения сопротивления в зависимости от нагрузки. Изобретения обеспечивают возможность того, что колено можно автоматически нагружать или блокировать при ходьбе назад с помощью повышенного сопротивления, без необходимости сознательного включения или выключения режима. 2 н. и 14 з.п.ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к области протезирования и к устройствам для гашения механических колебаний, предназначенным для производства искусственных частей тела, в частности, нижних конечностей. Пневматический демпфер для коленного модуля по первому варианту содержит цилиндр с верхней и нижней торцевыми крышками, поршень, формирующий штоковое и подпоршневое пространства в цилиндре, и канал, соединяющий через запорную и регулирующую арматуру штоковое пространство с подпоршневым. Верхняя крышка выполнена выступающей во внутреннюю полость цилиндра и снабжена эластичным клапаном. В поршне выполнена проточка, обеспечивающая взаимодействие поршня с выступающей во внутреннюю полость цилиндра крышкой. Шток поршня выполнен полым и соединяющим штоковое пространство цилиндра с внешней средой через клапан, выполненный в штоке. На конце штока выполнена серьга, обеспечивающая возможность подсоединения к ней насоса. Пневматический демпфер по второму варианту содержит цилиндр с верхней и нижней торцевыми крышками, поршень, формирующий штоковое и подпоршневое пространства в цилиндре, и канал, соединяющий через запорную и регулирующую арматуру штоковое пространство с подпоршневым. Верхняя часть поршня снабжена эластичным клапаном. Верхняя крышка содержит вставку с проточкой, обеспечивающей заход в нее верхней части поршня. Шток поршня выполнен полым и соединяющим штоковое пространство цилиндра с внешней средой через клапан. На конце штока выполнена серьга, обеспечивающая возможность подсоединения к ней насоса. Коленный модуль включает верхнюю часть сустава, нижнюю часть сустава, демпфирующее устройство и шарнирную ось, поворотно-связывающую указанные части сустава и демпфирующее устройство. В качестве демпфирующего устройства коленный модуль содержит пневматический демпфер для коленного модуля по любому из вышеуказанных вариантов. Изобретения обеспечивают повышение стабильности характеристик устройств, улучшение их эксплуатационных характеристик без использования дополнительных внешних средств (насоса) и в обеспечении высокой адаптации к темпу ходьбы. 3 н.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к медицине. Устройство для осуществления способа управления искусственным ортезом или протезом сустава нижней конечности содержит регулируемое создающее сопротивление приспособление, которое расположено между двумя установленными шарнирно относительно друг друга компонентами искусственного ортеза или протеза коленного сустава, управляющий блок и датчики для получения информации о состоянии устройства. В устройстве предусмотрено регулировочное приспособление, и с помощью этого регулировочного приспособления обеспечивается возможность активирования и/или деактивирования изменения сопротивления в зависимости от нагрузки. При осуществлении способа с помощью датчиков обеспечивается информация состояния. Сопротивление сгибанию в фазе стояния или во время стояния повышают от исходного значения в зависимости от силы реакции грунта вплоть до блокирования сустава. При этом сопротивление после повышения уменьшают в зависимости от угла инерции. Группа изобретений обеспечивает ответную реакцию на усилие реакции опоры регулирования сгибания и/или разгибания более точным образом с большим количеством настроек для обеспечения улучшенной походки пользователя, а также позволяет избежать состояния блокирования, даже если усилие реакции опоры находится на том же уровне, за счет использования угла инерции. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к медицине. Шарнирное устройство для коленного ортеза или коленного протеза с первой частью и выполненной с возможностью поворота относительно нее второй частью и средствами соединения для крепления шарнирного устройства на пользователе коленного ортеза или коленного протеза, а также с блокирующим устройством, которое препятствует повороту обеих частей относительно друг друга в направлении сгибания посредством расположенного на второй части с возможностью смещения элемента геометрического замыкания, который в положении блокировки входит с геометрическим замыканием в согласованную с первой частью выемку. Элемент геометрического замыкания установлен на второй части с возможностью поворота и имеет контур, который в положении блокировки выступает в выемку и в освобожденном положении позволяет поворот первой части мимо места опоры элемента геометрического замыкания. Изобретение обеспечивает для активного пациента с протезом возможность блокироваться пользователем даже в разогнутом (вытянутом) положении, чтобы обеспечить полное нагружение в особых ситуациях и, в частности, обеспечить надежную ходьбу и стояние во влажных зонах. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к медицине. Протезный коленный сустав содержит верхнюю часть, которая имеет верхние средства соединения, и установленную с возможностью поворота на верхней части нижнюю часть, которая имеет нижние средства соединения. Протезный коленный сустав снабжен имеющим вход и выход вакуумным насосом, который приводится в действие за счет относительного движения верхней части относительно нижней части. Вакуумный насос снабжен выпускным трубопроводом с обратным клапаном. Вакуумный насос интегрирован в верхнюю часть и соединен с вакуумным стволом. Изобретение обеспечивает улучшение фиксации на культе бедра. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к способу управления ортезом или протезом сустава нижней конечности. Способ содержит создающее сопротивление приспособление, которое снабжено по меньшей мере одним исполнительным механизмом, с помощью которого изменяется сопротивление сгибанию и/или сопротивление разгибанию в зависимости от данных датчиков. Причем во время использования сустава с помощью датчиков обеспечивается информация состояния. Посредством датчиков по меньшей мере одного приспособления для измерения моментов и/или сил определяют по меньшей мере один момент и одну силу, или два момента и одну силу, или две силы и один момент. Данные датчиков по меньшей мере двух определяемых величин связывают друг с другом с помощью математической операции и вычисляют за счет этого по меньшей мере одну вспомогательную переменную, которую используют в качестве основы для управления сопротивлением сгибанию и/или сопротивлением разгибанию. Причем в качестве вспомогательной переменной вычисляют расстояние вектора силы реакции грунта от приспособления для измерения моментов и/или сил посредством деления момента на силу. Использование изобретения обеспечивает возможность согласования в зависимости от ситуации сопротивления сгибанию и сопротивления разгибанию. 4 н. и 45 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к способу управления искусственным ортезом или протезом коленного сустава, на котором располагают компонент голени и взаимодействующее с ним создающее сопротивление приспособление, содержащее по меньшей мере один исполнительный механизм, с помощью которого изменяется сопротивление сгибанию в зависимости от данных датчиков, которые определяются посредством датчика во время использования ортеза или протеза коленного сустава, при этом исключительно с помощью по меньшей мере одного инерциального датчика определяют абсолютный угол компонента голени, определенный угол сравнивают по меньшей мере с одним предельным значением и при достижении предельного значения изменяют сопротивление сгибанию. Изобретение позволяет создать гармоничную картину ходьбы. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх