ШАРНИР ПРОТЕЗА Российский патент 1995 года по МПК A61F2/60 

Изобретение относится к медицине и может быть, в частности, использовано в протезировании при конструировании искусственных протезов конечностей человека, а также при проектировании антропоморфных роботов и манипуляторов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является шарнир для протеза, содержащий внешний элемент с шаровой внутренней поверхностью, вкладыш в форме полусферы с цилиндрической частью, поджимающий элемент и фиксатор в виде клина (Каталог Техснабэкспорт. Шифр изделия 5534. N 3, с. 95).

Недостатком описанного устройства является его низкая функциональность вследствие отсутствия управляющих моментов.

Задачей изобретения является повышение функциональности за счет обеспечения управляющих моментов.

Сущность изобретения заключается в том, что шарнир протеза, содержащий внешний элемент с шаровой внутренней поверхностью, вкладыш в форме полусферы с цилиндрической частью, поджимающий элемент и фиксатор в виде клина, дополнительно снабжен пакетным пьезовибратором, при этом внешний элемент выполнен в форме стакана, пакетный пьезовибратор закреплен на донной части внешнего элемента с эксцентриситетом относительно его оси.

На чертеже представлен шарнир протеза, разрез.

Шарнир протеза содержит внешний элемент 1, выполненный в форме стакана с шаровой внутренней поверхностью, в которой фрикционно контактирует вкладыш 2 в форме полусферы с цилиндрической частью. Через отверстие в полюсной зоне вкладыша 2 проходит поджимающий элемент 3 с фрикционной шайбой 4. На донной части внешнего элемента 1 установлен пакетный пьезовибратор 5, поджатый шайбой 6 поджимающего элемента 3. Пакетный пьезовибратор 5 установлен с эксцентриситетом относительно оси поджимающего элемента 3, причем эксцентриситет находится в плоскости поворота шарнира. Стопорение вкладыша 2 относительно внешнего элемента 1 осуществляется клиновым фиксатором 7. Для крепления приемной гильзы протеза устройство снабжено кольцевой юбкой 8.

Устройство работает следующим образом.

При расстопоренном клиновом фиксаторе 7 на обкладки пакетного пьезовибратора 5 подается напряжение резонансной частоты механической многомассовой колебательной системы (внешний элемент 1 вкладыш 2 поджимающий элемент 3 пакетный пьезовибратор 5). Пакетный пьезовибратор 5, меняя вследствие обратного пьезоэффекта свои геометрические размеры, возбуждает механические колебания внешнего элемента 1. Установка пакетного пьезовибратора 5 эксцентрично относительно оси поджимающего элемента 3 являющегося элементом, обеспечивающим фиксацию пакетного пьезовибратора 5, вызывает неравенство сил его поджатия в плоскости эксцентриситета, т.е. в плоскости вращения шарнира, а этом вызывает неравенство величин диэлектрической проницаемости, емкости, тангенса угла диэлектрических потерь, коэффициента электромеханической связи, и как следствие, неравенство амплитуд колебаний. Таким образом удается получить в плоскости эксцентриситета разные величины амплитуды колебаний края внешнего элемента 1, что вследствие ударно-фрикционного воздействия на вкладыш 2 обеспечивает его вращение в плоскости эксцентриситета. Одновременно, установка пакетного пьезовибратора 5 с эксцентриситетом относительно оси поджимающего элемента 3, а, следовательно, и оси внешнего элемента 1, обеспечивает разность длин хода волны деформаций до края внешнего элемента 1. Поэтому волна деформаций доходит до удаленной от пакетного пьезовибратора 5 точки края внешнего элемента 1, контактирующего с вкладышем 2, с запаздыванием относительно точки края внешнего элемента 1, расположенной ближе к пакетному пьезовибратору 5. Этот временный сдвиг волн деформации края внешнего элемента 1 устанавливает эффект вращения вкладыша 2, вызванный разностью амплитуд колебаний края внешнего элемента 1, обусловленной неравномерностью прижима пакетного пьезовибратора 5. Аналогичные процессы происходят и при взаимодействии фрикционной шайбы 4, закрепленной на поджимающем элементе 3, с внутренней поверхностью вкладыша 2. Фиксация вкладыша 2 в заданном положении шарнира осуществляется смещением клинового фиксатора 7. Для приведения шарнира в исходное положение на обкладки пакетного пьезовибратора 5 подается напряжение резонансной частоты, но половинной от номинальной амплитуды. При этом амплитуда колебаний края внешнего элемента 1 недостаточна для обеспечения движения вкладыша 2, но достаточна для значительного (до 95%) снижения момента трения в шарнире.

Применение описанного устройства позволяет реализовать активный протез конечности со сферическим шарниром, что значительно повышает его функциональные возможности.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в протезировании при конструировании протезов конечностей инвалида, а также при проектировании роботов и манипуляторов. Сущность: шарнир протеза содержит внешний элемент 1, выполненный в форме стакана с шаровой внутренней поверхностью, с которой контактирует вкладыш 2 в форме полусферы с цилиндрической частью. Через отверстие в полюсной зоне вкладыша 2 проходит поджимающий элемент 3 с фрикционной шайбой 4. На донной части внешнего элемента 1 установлен пакетный пьезовибратор 5, поджатый шайбой 6. Пакетный пьезовибратор 5 установлен с эксцентриситетом относительно оси поджимающего элемента. 1 ил.

ШАРНИР ПРОТЕЗА, содержащий внешний элемент с шаровой внутренней поверхностью, вкладыш в форме полусферы с цилиндрической частью, поджимающий элемент и фиксатор в виде клина, отличающийся тем, что он снабжен пакетным пьезовибратором, при этом внешний элемент выполнен в форме стакана, пакетный пьезовибратор закреплен на донной части внешнего элемента с эксцентриситетом относительно его оси.