МОДУЛЬ КОЛЕННЫЙ К ПРОТЕЗУ НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК A61F2/64 

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

Для восстановления функций ходьбы и бега у инвалида по ампутации ноги на уровне бедра необходимо, чтобы коленный модуль протеза не только надежно фиксировался на фазе опоры, но и обеспечивал амортизированное подгибание на угол 10 15^oC, а также беспрепятственное сгибание колена протеза в фазе переноса, причем, при сгибании протез не должен удлиняться (см. "Протезирование и протезирование", 1986, вып. 75, с. 95 105).

Известные конструкции коленных модулей не обеспечивают в полном объеме эту функцию. Например, наиболее близкой по технической сущности к заявляемому модуль коленный по патенту ФРГ N 2228391, А 61 F 2/64, 1975 г. содержащий верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в нижней вилке, и разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью вращения с верхней вилкой.

При опоре на протез верхняя вилка, поворачиваясь вокруг передней оси, давит на разрезной хомут, стягивает его и благодаря этому, блокируется сгибание протеза. Известная конструкция решает задачу фиксации колена протеза при опоре, но не обеспечивает амортизированное подгибание необходимое для естественной, плавной ходьбы с минимальными энергозатратами, а кроме того, создает эффект удлинения протеза при сгибании,т. к. ось колена отнесена от осевой линии модуля назад, а такая компоновка затрудняет ходьбу и увеличивает энергозатраты.

Причиной, препятствующей решению всего комплекса функциональных задач и известной конструкции по патенту ФРГ N 2228391, является недостаточное усилие стягивания хомута, которое не превышает 1/2 веса инвалида (остальную нагрузку воспринимает передняя ось). Поэтому блокирующий момент мал и не обеспечит фиксацию колена, если его ось вынести на осевую линию модуля. Кроме того, отсутствует механизм реализации амортизированного подгибания при блокированной оси вращения.

Таким образом, необходимо увеличить усилие стягивания хомута при опоре на протез, вынести ось колена на осевую линию модуля и реализовать в модуле амортизационное подгибание при блокированной оси колена.

В соответствии с изобретением эти задачи могут быть решены в предлагаемой конструкции, имеющей следующие общие с прототипом признаки: верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в нижней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью в верхней вилкой. Признаками, обеспечивающими решение поставленных задач являются следующие: разрезной хомут установлен вертикально на оси, размещенной по оси модуля, а его концы соединены двухзвенной цепью, установленной с возможностью взаимодействия ее средней частью с регулируемым винтовым упором, расположенным в верхней вилке, причем, между звеньями цепи и хомутом установленных в пазах упругие прокладки.

Кроме того, верхняя и нижняя вилки выполняются с ребрами, выступающими за переднюю стенку и образуют на ней вертикальный желоб.

Существо предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез модуля в ненагруженном положении, а на фиг. 2 в нагруженном положении, соответствующем началу опоры на протез (нижняя часть модуля условно не показана).

Предлагаемый модуль коленный содержит верхнюю вилку 1 и нижнюю вилку 2, в которой неподвижно закреплена на ось колена 3. Ось 3 охватывает разрезной хомут 4, соединенный передней осью 5 с верхней вилкой. Концы хомута стянуты цепью, содержащей звенья 6 и 7, шарнирно соединенные между собой и с хомутом. В верхней вилке установлен регулируемый винтовой упор 8, взаимодействующий со средней частью цепи. Под звеньями цепи установлены в пазах хомута упругие прокладки 9. Нижняя вилка снабжена обрезиненным упором 10, ограничивающим сгибание вперед, и ребрами 11, образующими вертикальный желоб на ее передней стенке. Присоединительные сборочные элементы, выполненные на верхней и нижней вилках, соответствуют стандартам современных модульных систем.

Предлагаемый модуль функционирует следующим образом.

При опоре на протез под действием веса тела верхняя вилка 1 поворачивается вокруг передней оси 5 и через упор 8 оказывает давление на звенья 6 и 7, связанные общей осью. В результате звенья "проседают" и стягивает концы хомута, как это изображено на фиг. 2. Стягивание усилия, в результате разложения силы, оказываются в 5 8 раз больше усилия, передаваемого упором. Благодаря этому хомут 4 надежно фиксируется на оси 3 и исключается сгибание протеза в колене. Одновременно за счетвращения верхней вилки вокруг оси 5 при "присоединении" звеньев цепи реализуется амортизационное подгибание бедренной части протеза с амплитудой 10 15^o, что обеспечивает биомеханически правильную ходьбу инвалида.

В последующей фазе движения, когда вектор нагрузки перемещается вперед по траектории переката стопы протеза, усилие от упора 8 снижается, звенья цепи 6 и 7 возвращаются в исходное положение под действием сжатых упругих прокладок 9. К моменту завершения опоры хомут 4 может свободно вращаться вокруг колена 3, обеспечивается беспрепятственное сгибание протеза в последующей фазе переноса.

Таким образом, поставленные задачи увеличение блокирующего момента в модуле посредством соответствующего увеличения усилия стягивания хомута, смещение, благодаря этому, оси колена на осевую линию модуля и реализация в нем амортизационного подгибания обеспечены отличительными признаками заявляемой конструкции, а именно, вертикальной установкой разрезного хомута и соединением его концов двухзвенной цепью, взаимодействующей средней частью с винтовым упором, что позволило увеличить в 5 8 раз стягивание усилия, а взаимодействие звеньев цепи с упругими прокладками обеспечило реализацию амортизационного подгибания в необходимом диапазоне.

Для регулирования движения в модуле в фазе переноса используется резино-текстильная тянка, которую устанавливают между ребрами 11 верхней и нижней вилки и закрепляют на бедренной и голенной частях протеза.

Использование предлагаемого модуля коленного обеспечивает безопасную, плавную, биохимически правильную ходьбу со сниженными энергозатратами, а также при соответствующем выполнении других функциональных узлов протеза, позволяет инвалидам заниматься бегом и другими динамическими видами спорта.

Использование: в протезах нижних конечностей. Существо изобретения: модуль коленный содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 вилки с присоединительными сборочными элементами, ось 3 колена, разрезной хомут 4, охватывающий соль и соединенный передней осью с верхней вилкой, двухзвенную цепь, концы хомута и взаимодействующую с винтовым регулируемым упором 8, установленным в верхней вилке. 2 ил.

1. Модуль коленный к протезу нижней конечности, включающий верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в нижней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью вращения с верхней вилкой, отличающийся тем, что в нем разрезной хомут установлен вертикально на оси, размещенной по оси модуля, а его концы соединены двухзвенной цепью, установленной с возможностью взаимодействия ее средней частью с регулируемым винтовым упором, расположенным в верхней вилке, причем между звеньями цепи и хомутом установлены в пазах упругие прокладки. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя вилки выполнены с ребрами, образующими на передней стенке модуля вертикальный желоб.