ШАРНИРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ НЕГАТИВОВ Российский патент 1998 года по МПК A61F2/60 

Изобретение относится к протезированию, а именно к устройствам для приготовления точных разъемных магнитных негативов, преимущественно культи голени инвалида.

Известно устройство для изготовления неразъемных магнитных негативов, содержащее электрическую катушку, окруженную со всех сторон магнитопроводом с отверстием, соосным с катушкой, и емкость для формовочного материала (А. с. N 1586703, кл. A 61 F 2/60, СССР, 1988).

Основным недостатком этого устройства является ограниченная область применения - только для получения негативов объектов относительно простой формы (конусообразной).

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому устройству (прототипом) является устройство для изготовления магнитных полунегативов, содержащее источник магнитного поля в виде электрической катушки, (ЭК), витки которой охватывают ее каркас и сердечник магнитопровода, две полюсные пластины с полярностью N и S в рабочем состоянии, ограждение для формовочного материала и основание.

Горизонтальный сердечник и две вертикальные полюсные пластины устройства образуют C-образный магнитопровод, сердечник которого расположен у боковых торцев полюсных пластин (А. с. СССР N 1779360, кл. F 61 F 2/60, 1990).

Основные недостатки устройства:
ограниченные область применения и технологические возможности, т.к. оно не позволяет моделировать области собственной связки надколенника на уровне щели коленного сустава и подколенной ямки из-за отсутствия соответствующих приспособлений;
повышенный расход энергии на намагничивание разъемного негатива, состоящего из двух полунегативов и двух устройств, из-за наличия двух ЭК и сердечников;
повышенный расход материалов, требуемых для изготовления двух ЭК и их сердечников;
повышенные габариты по высоте и длине и масса.

Сущность изобретения достигается тем, что в известное устройство для изготовления разъемных негативов, содержащее источник магнитного поля в виде электрической катушки, витки которой охватывают ее каркас и сердечник магнитопровода, две полосные пластины с полярностью N и S в рабочем состоянии, ограждение для формовочного материала и основание, согласно изобретению дополнительно введены два приспособления для моделирования и две полюсные пластины, которые с основными полюсными пластинами и с сердечником соединены шарнирно и расположены горизонтально. В верхних полюсных пластинах выполнен вырез для прохождения анатомического объекта и отверстия для засыпки формовочного материала, а сердечник расположен вертикально и снабжен опорой для установки его на основание. Сердечник может быть выполнен составным и состоять из цилиндра, выполняющего функцию оси, и охватывающей его втулки. На плоской шарнирной поверхности нижних основных и дополнительных полюсных пластин могут быть выполнены кольцевые канавки для шариков подшипника. Плоские торцевые поверхности сердечника могут быть выполнены контактирующими с плоскими шарнирными поверхностями дополнительных полюсных пластин, а цилиндрические поверхности сердечника могут быть выполнены контактирующими с ответными цилиндрическими поверхностями отверстий основных полюсных пластин. На основании устройства может быть установлен стопор для фиксации положения электрической катушки. Моделирующее приспособление может содержать пластину с прорезями, к которой прикреплена гайка для ходового винта, имеющего с одной стороны рукоятку, а с другой - штырь для размещения моделирующего насадка. В вырезах верхних полюсных пластин могут быть расположены полукольцевые ферромагнитные вкладыши. Устройство может быть снабжено опорой для анатомического объекта, а также зажимным приспособлением для скрепления половин устройства.

Выполнение устройства для изготовления разъемных магнитных негативов с горизонтально расположенными полюсными пластинами и вертикально расположенным сердечником, а также их шарнирным соединением между собой, позволяет снизить габариты и массу установки (в сравнении с прототипом); трудоемкость изготовления, расходы энергии и материалов благодаря использованию одной электрической катушки и одного сердечника; трудоемкость соединения и разъединения половин устройства за счет применения шарнира.

Использование в устройстве моделирующих приспособлений позволяет расширить технологические возможности, в результате чего становится возможным изготовление в одном устройстве двух полунегативов, более точно воспроизводящих конфигурацию анатомических объектов в областях моделирования.

На фиг. 1 показано устройство для изготовления магнитных разъемных негативов, вид спереди; на фиг. 2 - то же, разрез по разъему устройства; на фиг. 3 - моделирующее приспособление.

Предлагаемое устройство для изготовления разъемных магнитных негативов содержит основание 1, вертикально расположенный сердечник 2 магнитопровода, две пары полюсных пластин-верхние 3, 4 и нижние 5, 6, источник магнитного поля в виде электрической катушки 7, ограждение 8 для формовочного материала, два приспособления 9 для моделирования.

На основание 1 крепится опора 10 для установки культи инвалида на требуемый уровень относительно основания 1, например, содержащая винтовую пару, состоящую из неферромагнитных гайки 10 и винта 11. Однако выставление культи по высоте относительно основания может осуществляться также и путем заполнения формовочным материалом емкости, образованной полюсными пластинами 3, 4, 5, 6 и ограждением 8, до определенного уровня.

Сердечник 2 может быть цельным, но может быть выполнен и составным. Составной сердечник содержит цилиндр 2, выполняющий функцию оси, и втулку 12, охватывающую этот цилиндр. Выполнение сердечника составным позволяет существенно уменьшить трение в его шарнирном соединении с полюсными пластинами 3, 4, 5, 6. В нижний торец цилиндра 2 может быть ввинчена неферромагнитная опора 13, имеющая контактные поверхности, соответствующие контактным поверхностям ответного отверстия в основании 1. В верхний торец цилиндра 2 ввинчен винт 14. Таким образом, нижние 3, 4 и верхние 5, 6 полюсные пластины, соединенные с сердечником 2 шарнирно, образуют два C-образных магнитопровода.

Верхние полюсные пластины 5, 6 имеют полярность, например, N в рабочем состоянии, тогда нижние полюсные пластины 3, 4 имеют одинаковую полярность S.

Одноименные полюсные пластины 5, 6, и 3, 4 у одного из своих торцев соединены между собой шарнирно с возможностью их вращения относительно оси шарнира и смыкания между собой по поверхности разъема устройства. Цилиндр 2 составного сердечника 2 проходит через отверстия в основных полюсных пластинах 3, 5 и сопрягается с ними по цилиндрическим поверхностям, а с дополнительными полюсными пластинами 4, 6 он контактирует по плоским поверхностям. Кроме того, втулка 12 составного сердечника 2 своими торцевыми кольцевыми поверхностями контактирует с основными полюсными пластинами 3 и 5. На обращенных друг к другу шарнирных поверхностях нижней пары полюсных пластин 3 и 4 выполнены кольцевые канавки, которые в совокупности с шариками 15, уложенными в них и шайбой-сепаратором 16, образуют опорный подшипник. Такое соединение позволяет снизить момент сил трения относительно оси шарнира, возникающих в результате контакта в шарнире нижних полюсных пластин 3, 4, магнитного взаимодействия разноименных полюсных пластин 3, 4 и 5, 6 при размыкании и смыкании половин работающего устройства, а также обеспечить неразрывность магнитного потока воздушными зазорами.

Кроме того, на торцевых поверхностях верхних полюсных пластин 5 и 6 имеются ручки 17, служащие для переноса устройства, раскрытия и смыкания половин устройства; зажимное приспособление, например, в виде "ласточкина хвоста" и скобы 18 соответствующей формы, обеспечивающее быстрое скрепление и разъединение скрепленных половин устройства.

В верхних полюсных пластинах 5 и 6 выполнены отверстия для засыпки формовочного материала и вырез для прохождения анатомического объекта. Зазор, образованный торцевыми поверхностями выреза в полюсных пластинах 5 и 6 и анатомическим объектом, может быть заполнен полукольцевыми ферромагнитными вкладышами 19, которые увеличат магнитную индукцию возле культи.

Электрическая катушка 7 содержит ферромагнитный каркас 20 с выполненной на нем обмоткой 7, в котором имеется сквозное отверстие для размещения в нем сердечника 2. Для исключения поворота катушки относительно вертикальной оси при раскрытии и смыкании половин устройства ее положение зафиксированно, например, стопорной шпилькой 21.

Ограждение 8 прикреплено к разноименным односторонним полюсным пластинам 3, 6 и 4, 5 так, чтобы это позволяло размыкать и смыкать половины устройства. В ограждении 8 каждой из половин устройства имеются отверстия для прохождения и обеспечения вертикального перемещения относительно обращения элементов моделирующих приспособлений 9, а также крепежные элементы для фиксации положения последних.

Два моделирующих приспособления 9 обеспечивают вертикальное и горизонтальное перемещения укрепленных на них моделирующих насадок, а также фиксации последних в выбранном положении. Моделирующие приспособления 9 имеют похожую конструкцию и содержат пластинку 9 с не менее чем двумя прорезями, гайку 22, ходовой винт 23 с ручкой и штырем для размещения на нем соответствующего моделирующего насадка, крепежные винты 24, проходящие сквозь прорези пластины 9.

Предложенное устройство может быть использовано для получения негативов различных анатомических объектов. При изготовлении негативов культи голени инвалида устройство, наиболее полно укомплектованное, работает следующим образом.

С помощью ручки 17 половины устройства раздвигаются на удобный для его обслуживания угол. На опорную гайку 10 устанавливается культя голени. При этом вращением гайки 10 добиваются при необходимости компенсации укорочения усеченной конечности. По разъему из половин устройства укрепляют, например, винтами 25, неферромагнитные тонкие разделительные пластины 26, 27, обладающие достаточной жесткостью, обеспечивающей их недеформируемость под действием собственного веса. Изгиб краев пластин, находящихся в непосредственной близости от культи, соответствует изгибу линии раздела культи на поверхности с разнонаправленными уклонами, нанесенной на культю предварительно.

На штыри винтов 23 моделирующих приспособлений 9 устанавливаются соответствующие предварительно изготовленные или подобранные из имеющихся моделирующие насадки 28 для моделирования областей собственной связи надколенника на уровне щели коленного сустава и подколенной ямки. Причем эти различные моделирующие насадки устанавливаются на ходовых винтах 23 левых и правых моделирующих устройств 9 в зависимости от того, какая нога ампутирована у инвалида. Затем к культе подводятся половины устройства с укрепленными на них моделирующими приспособлениями, которые выводятся на уровень моделируемых областей путем их перемещения по прорезям в пластинах 9 моделирующих приспособлений относительно ограждения 8 по вертикали с последующей фиксацией приспособлений 9 винтами 24. Собранные половины устройства скрепляются скобами 18. После чего моделирующие насадки вдавливаются ходовыми винтами 23 моделирующих приспособлений 9 в соответствующие области культи. Затем в полость устройства через отверстия в верхних полюсных пластинах 5, 6 засыпается намагничивающийся формовочный материал и одновременно осуществляется его уплотнение, например, вибрацией. По окончании заполнения полости в вырез верхних полюсных пластин 5, 6 вокруг культи могут укладываться при необходимости полукольцевые вкладыши 19.

Электрическая катушка 7 устройства подключается к регулируемому источнику постоянного тока. Ток, проходя по виткам обмотки катушки 7, создает магнитное поле, которое намагничивает цилиндр 2, втулку 12 сердечника 2 и ферромагнитный каркас 20 электрической катушки 7, усиливается с их помощью и направляется для намагничивания полюсных пластин 3, 4, 5, 6, которые также усиливают магнитное поле и распределяют его по объему формовочного материала. При намагничивании разноименные пары полюсных пластин 3, 4 и 5, 6 притягиваются в шарнирном соединении друг к другу и прижимаются к торцу сердечника 2. При этом появляются существенные силы трения, затрудняющие размыкание и смыкание половин устройства и возрастающие с увеличением индукции магнитного поля. Для уменьшения этих сил в шарнирном соединении между одноименными пластинами на обращенных друг к другу шарнирных поверхностях нижней пары полюсных пластин 3 и 4 выполнены кольцевые канавки, которые вместе с шариками 15, уложенными в них, и шайбой-сепаратором 16 образуют опорный подшипник. Однако, несмотря на это, остается существенное трение между торцом цельного сердечника 2 и основными полюсными пластинами 3 и 5. Для его устранения сердечник выполнен составным в виде втулки 12 с осью, выполненной в виде цилиндра 2, который сопряжен с основными полюсными пластинами 3, 5 по цилиндрическим поверхностям, а с дополнительными полюсными пластинами 4, 6 - по плоским поверхностям. При этом торцы втулки 12 находятся в контакте с основными полюсными пластинами 3 и 5. В этом случае полюсные пластины 4, 6, сопряженные с цилиндром 2 по плоским поверхностям, вращаются вместе с ним относительно втулки 12. Возможное вращение электрической катушки 7 при раскрытии и смыкании половин устройства предупреждено стопорной шпилькой 21. После намагничивания и упрочнения формовочного материала магнитным полем снимаются скобы 18, раздвигаются половины устройства с помощью ручек 16 путем вращения относительно оси шарнира одной или обеих половин устройства с образовавшимися полунегативами в каждой. После удаления культи из раствора, осмотра полунегативов и возможного исправления дефектов половины устройства вновь соединяются ручками 17 и скрепляются скобами 18. Затем в полость негатива заливается моделирующий материал, после затвердения которого электрическая катушка 7 устройства отключается от источников питания. После чего снимаются скобы 18, половины устройства раздвигаются и одновременно удаляется готовый позитив. При этом формовочный материал высыпается из полости устройства и через отверстия в основании 1 попадает в емкость (не показана). Цикл работы закончен.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным (по прототипу) имеет следующие преимущества:
- расширенные область применения и технологические возможности. Это достигается тем, что в него введены дополнительно две полюсные пластины и два приспособления для моделирования областей собственной связки надколенника на уровне щели коленного сустава и подколенной ямки. В результате чего становится возможным изготовление в одном устройстве двух полунегативов, более точно воспроизводящих конфигурацию анатомического объекта в областях моделирования;
- пониженные габариты по длине и расходы материалов и энергии на намагничивание полунегативов благодаря использованию одной электрической катушки и одного сердечника для намагничивания обоих полунегативов. Это достигается горизонтальным расположением полюсных пластин и вертикальным расположением сердечника, а также их шарнирным соединением между собой.

Использование: в протезировании для изготовления точных разъемных магнитных негативов, преимущественно культи голени инвалида. Сущность изобретения: предлагаемое устройство для изготовления магнитных негативов содержит источник магнитного поля в виде электрической катушки, витки которой охватывают ее каркас и сердечник магнитопровода, две пары полюсных пластин с полярностью N и S в рабочем состоянии, ограждение для формовочного материала, основание, два приспособления для моделирования. Две пары полюсных пластин соединены между собой и сердечником шарнирно и расположены горизонтально. В верхних полюсных пластинах выполнен вырез для прохождения анатомического объекта и отверстия для засыпки формовочного материала, а сердечник расположен вертикально и снабжен опорой для установки его на основание. На плоской шарнирной поверхности нижних полюсных пластин могут быть выполнены кольцевые канавки. Сердечник может быть выполнен составным и иметь цилиндр, выполняющий функцию оси, и охватывающую цилиндр втулку. Плоские торцевые поверхности сердечника могут быть выполнены контактирующими с плоскими шарнирными поверхностями одной из пар полюсных пластин, а цилиндрические его поверхности могут быть выполнены контактирующими с ответными цилиндрическими поверхностями отверстий в другой паре полюсных пластин (основных). Торцы втулки сердечника могут быть выполнены контактирующими в шарнирном соединении с внутренней поверхностью одной из пары полюсных пластин. На основании устройства может быть установлен стопор для фиксации положения электрической катушки. Моделирующее приспособление может содержать пластину с прорезями, к которой прикреплена гайка для ходового винта, имеющего с одной стороны рукоятку, а с другой - штырь для размещения на нем моделирующего насадка. В вырезах верхних полюсных пластин могут быть расположены полукольцевые ферромагнитные вкладыши. Устройство может быть снабжено регулируемой опорой для анатомического объекта и зажимным приспособлением для скрепления половин устройства. Технический результат: позволяет расширить область применения и технологические возможности, а также снизить габариты по длине, расходы материалов и энергии. 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Шарнирное устройство для изготовления разъемных магнитных негативов преимущественно культи голени инвалида, содержащее источник магнитного поля в виде электрической катушки, витки которой охватывают ее каркас и сердечник магнитопровода, две полюсные пластины с полярностью N и S в рабочем состоянии, ограждение для формовочного материала и основание, отличающееся тем, что в него дополнительно введены два приспособления для моделирования и две полюсные пластины, которые с основными полюсными пластинами и сердечником соединены шарнирно и расположены горизонтально, причем в верхних полюсных пластинах выполнены вырез для прохождения анатомического объекта и отверстия для засыпки формовочного материала, а сердечник расположен вертикально и снабжен опорой для установки его на основание. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на плоской шарнирной поверхности нижних основных и дополнительных полюсных пластин выполнены кольцевые канавки для шариков подшипника. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сердечник выполнен составным и имеет цилиндр, выполняющий функцию оси, и охватывающую цилиндр втулку. 4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что плоские торцевые поверхности сердечника выполнены контактирующими с плоскими шарнирными поверхностями дополнительных полюсных пластин, а цилиндрические его поверхности - с ответными цилиндрическими шарнирными поверхностями отверстий в основных полюсных пластинах. 5. Устройство по пп.1, 2 и 4, отличающееся тем, что торцы втулки сердечника выполнены контактирующими в шарнирном соединении с внутренней поверхностью основных полюсных пластин. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на основании установлен стопор для фиксации положения электрической катушки. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что моделирующее приспособление содержит пластину с прорезями, к которой прикреплена гайка для ходового винта, имеющего с одной стороны рукоятку, а с другой - штырь для размещения на нем моделирующего насадка. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в вырезах верхних полюсных пластин расположены полукольцевые ферромагнитные вкладыши. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено регулируемой опорой для анатомического объекта. 10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено зажимным приспособлением для скрепления половин устройства.