КОЛЕННЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 1997 года по МПК A61F2/64 

Изобретение относится к области протезирования и протезостроения.

Известен модуль коленный, который содержит верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, фиксированную в верхней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью с нижней вилкой. При нагрузке хомут поворачивается, упирается в выступ нижней вилки и зажимает ось колена, тем самым исключает возможность дальнейшего сгибания коленного модуля.

Анализ конструкции данного коленного модуля показывает, что при таком взаимном расположении осей и точки упора хомута в выступ нижней вилки нельзя добиться большого блокирующего момента, который бы обеспечивал безопасную ходьбу инвалида. Кроме того соединение хомута с нижней вилкой через одну ось делает конструкцию недостаточно жесткой, что снижает ее надежность. Также недостаточно надежна расфиксация оси колена, после снятия нагрузки, поскольку она осуществляется только силой упругости хомута. Также недостаточен угол сгибания не более 120 градусов.

Известен также 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, причем концы разрезного хомута соединены двухзвенной цепью, установленной с возможностью взаимодействия ее средней части с регулируемым винтовым упором, расположенным в верхней вилке.

В другом варианте данной конструкции переднее звено цепи связано с верхней вилкой регулируемой винтовой тягой, в пазу верхней вилки установлен амортизатор, опирающийся на конец разрезного хомута, а в резьбовом отверстии верхней вилки, после винтового упора, установлен стопорный винт.

Недостатки конструкции:
1. Сложность регулировки модуля коленного, которая обусловлена:
1.1. Трудностью согласования упругих характеристик амортизатора и разрезного хомута;
1.2. При необходимости перенастроить модуль коленный в собранном протезе необходимо нарушить его схему построения, чтобы обеспечить доступ к модулю;
1.3. При законтривании упора происходит его микросмещение;
1.4. В связи с фиксированной длиной звеньев передаточного механизма затруднена регулировка величины тормозного момента для конкретного модуля;
2. Введение дополнительных элементов в конструкцию модуля (тяги и стопора) усложняют конструкцию и снижают ее надежность, отверстия ослабляют сечения;
3.Ухудшаются условия работы конструкции: возможно касание звеньев цепи с осью колена, попадание амортизатора в зазор, поскольку работает он в неблагоприятных условиях (для него, в силу конструктивных особенностей, остается мало места, а нагрузка велика);
4. Компоновка модуля приводит к затруднению его применения для инвалидов с длинной культей бедра, поскольку не позволяет минимизировать габариты узла по высоте;
5. Недостаточная абсолютная деформация амортизатора не обеспечивает требуемого подгибания в фазу опоры, а стремление его реализовать приведет к росту габаритов, что усугубит недостаток конструкции по п.4.

6. Сложность согласования упругих характеристик амортизатора и разрезного хомута приводит к возникновению ударных нагрузок при взаимодействии звеньев цепи сначала с упором, а затем с тягой.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: улучшение биомеханических характеристик ходьбы путем упрощения регулировки конструкции с учетом индивидуальных антропологических параметров пациента и обеспечение подгибания, повышение надежности и улучшение условий работы конструкции, а также возможность применения для пациентов с длинной культей бедра.

Указанная цель достигается тем, что заднее звено выполнено с удлинением, задняя часть верхней вилки содержит хвостовик, между удлинением и хвостовиком, сзади оси, соединяющей заднее звено с разрезным хомутом, установлен упругий элемент.

На чертеже изображен модуль коленный в разрезе по сагитальной плоскости в ненагруженном состоянии.

Модуль коленный содержит верхнюю вилку 1 и нижнюю вилку 2, в которых неподвижно закреплена ось колена 3. Ось колена 3 охватывает разрезной хомут 4, соединенный передней осью 5 с верхней вилкой 1. Концы разрезного хомута 4 стянуты цепью, содержащей переднее звено 6 и заднее звено 7, шарнирно соединенные между собой и с хомутом. Заднее звено цепи 7 выполнено в виде рычага II рода с удлинением 8. Задняя часть верхней вилки выполнена в виде хвостовика 9. Между хвостовиком 9 и удлинением 8 заднего звена цепи 7 установлен упругий элемент 10. Цепь, включающая переднее 6 и заднее звено 7, которые соединены между собой, с разрезным хомутом 4 и с верхней вилкой 1, осями 5,11,12.

Модуль коленный работает следующим образом.

При наступании на протез нагрузка от веса инвалида передается на верхнюю вилку 1, которая поворачивается вокруг оси 5 по часовой стрелке, хвостовик 9 перемещается вниз и через упругий элемент 10 воздействует на удлинение 8 заднего звена цепи 7, которое также перемещается вниз. Заднее звено цепи 7 поворачивается относительно оси 12, шарнирно соединенной с одним из концов разрезного хомута 4, по часовой стрелке, ось 11 перемещается вверх и стягивает концы разрезного хомута 4, который плотно охватывает ось колена 3, ограничивая подвижность в коленном сочленении. Одновременно с ограничением подвижности, поворот верхней вилки 1 вокруг оси 5 и деформация упругого элемента 10 вызывает амортизационное подгибание в коленном сочленении.

При снятии нагрузки в фазе переноса протезированной конечности над опорой происходит расфиксация оси колена 3. Конструкция под действием веса протеза и упругости элемента 10 возвращается в исходное состояние и обеспечивает беспрепятственное сгибание протеза в коленном сочленении, а, следовательно, беспрепятственный перенос его над опорой. В конструктивных совершенствованиях возможно выполнение переднего звена цепи 6 заодно с верхней вилкой 1.

Применение модуля коленного обеспечивает надежную фиксацию в коленном сочленении в фазу опоры, амортизационное подгибание 8-12 градусов, размещение оси коленного модуля по линии Микулича, улучшает условия переноса протезированной конечности над опорой, уменьшает энергозатраты при ходьбе на 15-17% что значительно улучшает рисунок ходьбы и также позволяет инвалидам заниматься бегом.

Использование: в протезах нижних конечностей. Изобретение позволяет улучшить биохимические характеристики ходьбы. Это достигается за счет упрощения регулировки конструкции с учетом индивидуальных параметров пациента и обеспечения подгибания, повышения надежности и улучшения условий работы конструкции. Сущность изобретения: модуль коленный содержит верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, фиксированную в нижней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью с верхней нижней вилкой. Концы хомута соединены двухзвенной цепью. Заднее звено цепи выполнено с удлинением, задняя часть верхней вилки содержит хвостовик, между удлинением и хвостовиком, сзади оси, соединяющей заднее звено с разрезным хомутом, установлен упругий элемент. 1 ил.

Модуль коленный к протезу нижней конечности, содержащий верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, фиксированную в нижней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью с верхней вилкой, концы хомута соединены двухзвенной цепью, отличающийся тем, что заднее звено цепи выполнено с удлинением, задняя часть верхней вилки содержит хвостовик, между удлинением и хвостовиком сзади оси, соединяющей заднее звено с разрезным хомутом, установлен упругий элемент.