МНОГОСЛОЙНАЯ ИСКУССТВЕННАЯ ГОЛЕНЬ СО СТОПОЙ Российский патент 1999 года по МПК A61F2/60 A61F2/66 

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и протезостроению.

Известны слоистые элементы в протезах, выполненные в виде пакета упругих пластин из композиционных материалов, соединенных монолитно [1].

Недостаток аналога - конструкция работает практически в "упругой" зоне по симметричному линейному закону изменения деформаций (сгибание - разгибание).

Известны также слоистые элементы для протезов, представляющие собой консольно пакет упругих пластин, выполняющих рессорную функцию [2].

Недостатки прототипа - конструкция работает практически в "упругой" зоне по симметричному линейному закону изменения деформации (сгибание - разгибание), а также каждая пластина в пакете работает независимо, что обусловлено беспрепятственным скольжением соприкасающихся поверхностей пластин друг относительно друга, в то время как костно-мышечно-сухожильный аппарат человека работает по линейному закону, обусловленному взкоупругим поведением системы и изменяющемуся в зависимости от темпа ходьбы.

Задачей изобретения является приближение закона угловой деформации искусственной стопы относительно голени под действием нагрузки в процессе ходьбы к биомеханике движения в сочленениях при ходьбе в норме и обеспечения автоматической подстройки под темп ходьбы путем создания несимметричного закона сгибания-разгибания, изменения жесткости конструкции (при сгибании - разгибании) в зависимости от скорости нагружения и улучшения совместной работы пакета пластин.

Поставленная задача достигается тем, что поверхности слоев соприкасающихся пластин покрыты вязким связующим, например полиметилсилоксановой жидкостью.

Совокупность приведенных признаков не обнаружена в науке и технике до даты подачи заявки, что соответствует требованию "новизна". Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "положительный эффект". Помимо этого авторами не обнаружено подобных решений, следовательно, совокупность существенных признаков отвечает критерию изобретения "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематически изображено устройство искусственной голени со стопой; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг. 3 - сечение Б-Б.

Вся искусственная голень со стопой состоит из пакетов соприкасающихся упругих пластин. Искусственная голень со стопой содержит голень с носовой частью стопы в виде пакета пластин 1 и 2 из упругого материала, например из углепластика. К нижней пластине 2 присоединена пяточная часть стопы в виде пакета пластин 3 и 4 из упругого материала с помощью разъемного соединения. Пяточная часть стопы может состоять из одной пластины. В этом случае ее вязкоупругие свойства обеспечиваются вязкоупругими деформациями голени с носовой частью стопы. Между пластинами голени и пятки находится вязкое связующее 7, например полиметилсилоксановая жидкость. Разъемное соединение пяточной части стопы обеспечивает также крепление скобы 8 с прижимным роликом 5, ось 6 которого имеет эксцентрик и контровочную отгибную шайбу 9.

Устройство работает следующим образом.

В фазе опоры опорная реакция изменяется по величине, направлению и точке приложения к подошве стопы, перемещаясь от пятки к носку. В результате этого упругая голень 1, 2 со стопой и пяточной частью постоянно меняет сою форму, изгибаясь сначала "назад" при переднем толчке и переходят плавно к максимальному изгибу "вперед" при заднем толчке. Конструкция голени с носком представляет собой упругие пластины 1 и 2 (несколько), соединенные между собой вязким связующим веществом 7.

Конструкция пяточной части стопы также может быть набором упругих пластин 3 и 4, соединенных между собой вязким связующим 7, либо это одна пластина. В результате изгибных деформаций, описанных выше, происходит постоянное смещение пластин относительно ДРУГ друга. Этому смещению противодействует вязкость связующего 7. Величина силы противодействия P пропорциональна коэффициенту вязкости жидкости γ, площади соприкосновения пластин F, скорости взаимного смещения пластин V, обратно пропорциональна толщине слоя вязкого связующего вещества h и определяется по формуле где k - масштабный коэффициент, обеспечивающий соответствие размерностей входящих в формулу величин.

Геометрическая форма пластин голени с носовой частью стопы такова, что при их деформациях в фазу опоры возникают усилия, отрывающие пластины друг от друга. Для предотвращения отхода пластин друг от друга на скобе 8 установлен прижимной ролик 5, ось которого имеет эксцентрики, позволяющие регулировать интегральную толщину зазора между пластинами 1, 2 и, таким образом, регулировать величину сил сопротивления P, т.е. осуществлять подстройку протеза "под конкретного инвалида". Закон изменения сил сопротивления от величины и скорости взаимного смещения пластин может также регулироваться путем изменения формы и площади каждой из пластин, введением различных фасонных прорезей, изменяющих площадь взаимодействия (взаимного контакта) пластин в зависимости от величины их взаимного смещения.

Таким образом, меняя толщину слоя h и вязкость связующего вещества γ, а также форму, размеры и количество пластин, можно получить практически любой закон изменения взкоупругих характеристик искусственной голени со стопой в зависимости от величины и скорости их деформации, т.е. от темпа ходьбы инвалида, что и требуется для повышения качества и комфортности ходьбы инвалида.

Источники информации
1. Стопа Кингслей, Business News Publication Jnc, September 1, 1993, p. 4.

2. Каталог "Полуфабрикаты, сборные узлы, инструменты и оборудование протезного производства".-М.: "Техснабэкспорт", 1987, п. 1.86. с. 61.

Многослойная искусственная голень со стопой предназначена для протезирования и может быть использована для протезирования инвалидов с автоподстройкой под темп ходьбы и приближения закона угловой деформации пластин под действием нагрузки к биомеханике движения в сочленениях путем создания несимметричного нелинейного закона сгибания - разгибания и улучшения совместной работы пакета пластин. Поверхности слоев соприкасающихся пластин покрыты вязким связующим, выполненным в виде полиметилсилоксановой жидкости. Технический результат заключается в повышении качества и комфортности ходьбы инвалида. 3 ил.

Искусственная вязкоупругая слоистая голень со стопой с автоматической подстройкой под темп ходьбы, содержащее набор пластин, отличающаяся тем, что поверхности соприкасающихся упругих пластин покрыты вязким связующим, например полиметилсилоксановой жидкостью.