ТАЗОБЕДРЕННЫЙ УЗЕЛ Российский патент 2008 года по МПК A61F2/60 

Предлагаемое изобретение относится к сфере здравоохранения, а именно к протезированию и протезостроению.

Известна конструкция тазобедренного узла, представленного в описании протеза после вычленения бедра в учебном пособии «Конструкции протезно-ортопедических изделий», М.: Легкая промышленность, 1984, стр.82-84, содержащего базовую деталь в виде кронштейна, шарнирно закрепленную на нем стойку бедра, однопозиционный фиксатор стойки, поворотное коромысло и неподвижно соединенный с ним упор, выполненный в виде резинового буфера. Недостатком данного устройства является жесткая передача усилий при пяточном толчке, а также то, что конструкция данного устройства кинематически зависимо совмещена с коленным шарниром, сгибание в котором может использоваться только для сидения, ходьба осуществляется с зафиксированной стойкой бедра без сгибания протеза в колене, устройство не обеспечивает антропоморфности ходьбы и не позволяет проводить подбор необходимых коленных модулей.

Известен тазобедренный узел 7Е7 фирмы «OTTO BOCK-Ортопедическая техника» по каталогу продукции фирмы (см. электронный адрес http://www.ottobock.ru/cgi-bin/catalog/catalog/1/?section=corporate), содержащий базовую деталь в виде опорной площадки и шарнирно закрепленную на ней стойку бедра, при этом шарнир стойки бедра оснащен разгибателем. Недостатком данного устройства является отсутствие фиксации стойки бедра в разогнутом положении, который необходим для обеспечения режима стояния или перемещения инвалида по лестнице, а также отсутствие регулируемого упора-ограничителя хода стойки при разгибании, кроме того, данное устройство осуществляет жесткую передачу усилий при пяточном толчке, причем при ходьбе стойка бедра в своем шарнире не сгибается и не имеет свободного хода при выносе протеза вперед, так как необходимо преодолевать усилие разгибателя.

Известен тазобедренный узел 7Е4 фирмы «OTTO BOCK-Ортопедическая техника» по каталогу продукции фирмы (электронный адрес тот же), содержащий базовую деталь в виде опорной площадки, шарнирно закрепленную на ней стойку бедра, регулируемый упор-ограничитель хода стойки, а также разгибатель, выполненный в виде резиновых возвратных тяг. Недостатком данного устройства является отсутствие фиксации стойки бедра в разогнутом положении, для обеспечения режима стояния или перемещения инвалида по лестнице, кроме того, данное устройство осуществляет жесткую передачу усилий при пяточном толчке, причем при ходьбе стойка бедра в своем шарнире не сгибается и не имеет свободного хода при выносе протеза вперед, так как необходимо преодолевать усилие разгибателя.

Известен также тазобедренный узел 7Е5 фирмы «ОТТО ВОСК-Ортопедическая техника» по каталогу продукции фирмы (электронный адрес тот же), содержащий базовую деталь в виде опорной площадки, шарнирно закрепленную на ней стойку бедра, однопозиционное фиксирующее устройство и регулируемый упор-ограничитель хода стойки. Недостатком данного устройства является жесткая передача усилий при пяточном толчке, при ходьбе стойка бедра в своем шарнире не сгибается и не имеет свободного хода при выносе протеза вперед, так как при ходьбе замок имеет только постоянно закрытое положение.

Наиболее близким по технической сущности является тазобедренный узел, представленный в описании изобретения к патенту РФ № 2219875 «Протез нижней конечности и части туловища». Тазобедренный узел в данном устройстве содержит закрепленную на опорной гильзе бедра базовую деталь с несущим кронштейном, на котором шарнирно закреплена стойка бедра, а также регулируемый упор-ограничитель хода стойки, жестко закрепленный на полукорсете. Достоинством данного устройства является возможность выноса стойки бедра с поворотом в ее шарнире, что способствует обеспечению антропоморфности шага. Недостатком данного устройства является жесткая передача усилий при пяточном толчке, инерционный вынос стойки бедра вперед только за счет движения таза, а также то, что отсутствует фиксация стойки бедра в режиме стояния или перемещения инвалида по лестнице.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение удобства инвалида при ходьбе на протезе после вычленения конечности в тазобедренном суставе, в частности повышение уровня антропоморфности ходьбы, снижение энергозатрат инвалида при пользовании протезом.

Для решения указанной задачи в состав тазобедренного узла, содержащего базовую деталь, шарнирно закрепленную на ней стойку бедра и регулируемый упор-ограничитель хода стойки, введены дополнительно пневматический демпфер, пружина выноса стойки бедра, выполненная, например, в виде резинового жгута, и двухпозиционное фиксирующее устройство стойки, при этом стойка бедра выполнена в виде двух параллельных упругих стержней, ориентированных во фронтальной плоскости и закрепленных неподвижно с обеих сторон в двух опорных корпусах, причем первый опорный корпус шарнирно соединен с базовой деталью, демпфер выполнен в виде цилиндра с поршнем и штоком, при этом цилиндр шарнирно соединен с передней частью базовой детали, а шток также шарнирно соединен со вторым опорным корпусом стойки бедра, кроме того, пружина выноса стойки бедра с одной стороны соединена с передней частью базовой детали, а с другой - со вторым опорным корпусом стойки бедра, причем двухпозиционное фиксирующее устройство выполнено с возможностью установки в постоянно закрытое или постоянно открытое положение.

На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - вариант исполнения двухпозиционного фиксирующего устройства.

На фиг.1 тазобедренный шарнир содержит базовую деталь 1. На базовой детали шарнирно закреплена стойка бедра 2, выполненная в виде двух параллельных упругих стержней, ориентированных во фронтальной плоскости и неподвижно зафиксированных в первом и втором опорных корпусах 3 и 4. При этом первый опорный корпус 3 шарнирно прикреплен к базовой детали 1, а второй опорный корпус 4 выполнен в виде детали, предназначенной для соединения с коленным шарниром протеза. На базовой детали 1 шарнирно закреплен регулируемый упор-ограничитель хода стойки бедра в виде поворотного упора 5 с шарнирной ограничительной скобой 6, охватывающей стойку бедра 2 и ограничителя упора 7, неподвижно закрепленного на стойке бедра, с двухпозиционным фиксирующим устройством 8 стойки. Тазобедренный шарнир содержит также пружину выноса стойки бедра 9, выполненную, например в виде резинового жгута. Пружина 9 с одной стороны соединена с базовой деталью 1 посредством неподвижно закрепленной на этой детали скобы 10, а с другой посредством скобы 11, неподвижно закрепленной на втором опорном корпусе 4. Пневматический демпфер содержит цилиндр 12 с размещенным в нем подвижным поршнем 13 со штоком 14, причем проушина 15 цилиндра шарнирно соединена с кронштейном 16, неподвижно закрепленным в передней части базовой детали 1, а проушина 17 штока 14 тоже шарнирно соединена с проушиной скобы 11.

Для удобства пояснений тазобедренный узел представлен на фиг.1 в составе протеза после вычленения бедра, части которого изображены штрихпунктирными линиями. В составе протеза базовая деталь 1 неподвижно соединена с приемной гильзой 18, а опорный корпус 4 стойки бедра неподвижно соединен с коленным шарниром 19, к которому присоединены последовательно стойка голени 20 и искусственная стопа 21.

Представленное на фиг.2 двухпозиционное фиксирующее устройство содержит защелку 22, шарнирно посредством оси 23 закрепленную на ограничителе упора 7 (неподвижно закрепленного на упругих стержнях 24 и 25 стойки бедра 2, с которым неподвижно соединены ограничители хода защелки 26, 27. Кроме того, защелка 22 посредством оси 28 шарнирно соединена с одним концом упругого толкателя 29 (выполненным, например, в виде телескопического корпуса, внутри которого размещена пружина сжатия), который вторым концом также шарнирно посредством оси 30 соединен с ограничителем упора 7. При этом защелка 22 размещена на ограничителе упора 7 с возможностью фиксации поворотного упора 5 путем зацепа неподвижно закрепленного на нем стержня 31.

Тазобедренный шарнир работает следующим образом. Исходное положение устройства (фиг.1) - стойка бедра 2 находится в крайнем разогнутом положении, пружина выноса стойки бедра 9 находится в натянутом положении, но при этом поворотный упор 5 упирается в ограничитель упора 7, защелка 22 двухпозиционного фиксирующего устройства прижата к ограничителю хода защелки 26 упругим толкателем 29 и находится в зацеплении со стержнем 31 поворотного упора, препятствуя сгибанию стойки бедра. В данном положении обеспечивается стояние на протезе, и безопасное движение по лестнице. Чтобы начать ходьбу на протезе, инвалид переводит защелку 22 в постоянно открытое положение. На фиг.2 данное положение защелки 22 обозначено пунктирной линией. При повороте защелки двухпозиционного фиксирующего устройства (на фиг.2 против часовой стрелки) из исходного положения в постоянно открытое упругий толкатель переходит через линию его максимального сжатия (через мертвое положение - когда оси 23, 26 и 28 находятся в одной плоскости). При переходе через данную линию меняется направление момента воздействия упругого толкателя 29 и он прижимает защелку 22 к ограничителю хода 27, освобождая от зацепления с защелкой стержень 31. После этого инвалид переносит вес своего корпуса на противоположную конечность. При этом упругие стержни 24 и 25 стойки бедра освобождаются от нагрузки, распрямляются и выталкивают стойку бедра вперед в направлении сгибания. Этому также способствует натянутая пружина выноса стойки бедра 9. При резком выносе стойки бедра 2 срабатывает пневматический демпфер, поршень 13 которого, двигаясь вместе со штоком 14, сжимает воздух, находящийся в цилиндре, и создает благодаря этому сопротивление движению стойки бедра 2, обеспечивая ее плавный вынос вперед. Величина принудительного выноса стойки бедра регулируется путем подбора силы натяжения пружины выноса 9, а также регулируется и контролируется инвалидом за счет компенсаторных движений таза. Благодаря активному выносу стойки бедра снижаются энергозатраты инвалида при пользовании протезом за счет сокращения объема движений корпуса и таза инвалида, а поскольку одновременно со сгибанием протеза в коленном шарнире происходит вынос стойки бедра, то ходьба на протезе с использованием предлагаемого тазобедренного узла приближается по структуре шага к естественной конечности. При касании искусственной стопой 21 опорной поверхности инвалид переносит вес на протезированную сторону, благодаря чему происходит передний (пяточный) толчок. Возрастающая нагрузка воспринимается узлами протеза, в том числе упругими стержнями 24 и 25 стойки бедра 2, которые амортизируют толчок, снижая уровень нагрузки на инвалида. В процессе фазы шага «перекат» упругие стержни 24 и 25 под нагрузкой остаются деформированными и в конце шага в момент переноса веса корпуса инвалида на противоположную конечность обеспечивают активный вынос стойки бедра для выполнения следующего шага. При необходимости изменения режима, при переходе в режим стояния или движения по лестнице, инвалид переводит защелку 22 замкового устройства в исходное закрытое положение и с помощью компенсаторного движения таза или с помощью рук устанавливает стойку бедра 2 в исходное положение, описание которого приведено выше. При этом во время движения стойки бедра в сторону разгибания поворотный упор 5 посредством стержня 31 входит в контакт со скосом защелки 22, проскальзывает по нему, отжимая защелку. После установки поворотного упора 5 в крайнее положение на ограничителе упора 7 защелка возвращается в исходное закрытое положение, замыкая своим выступом стойку бедра 2 и поворотный упор 5. Инвалид контролирует положение фиксации по слабому характерному щелчку или посредством пробного движения.

Заявляемое техническое решение, по мнению авторов, не является очевидным, а его изобретательский уровень достаточно высок.

Возможность промышленного применения предлагаемого изобретения не вызывает сомнений, так как:

- устройство предназначено для использования в конкретной отрасли народного хозяйства, а именно в здравоохранении;

- возможность реализации устройства обеспечивается с помощью описанных в заявке технических средств;

- устройство способно обеспечить достижение заявленного эффекта;

- возможность изготовления устройства не вызывает сомнений, так как в нем используются детали и узлы, применяемые в промышленности.

Изобретение относится к медицине, а именно к протезированию и протезостроению. Тазобедренный узел содержит базовую деталь, шарнирно закрепленную на ней стойку бедра, регулируемый упор-ограничитель хода стойки, пневматический демпфер, пружину выноса стойки бедра и двухпозиционное фиксирующее устройство стойки. Упор-ограничитель хода стойки бедра выполнен в виде поворотного упора с шарнирной ограничительной скобой, охватывающей стойку бедра и ограничителя упора, неподвижно закрепленного на стойке бедра. Двухпозиционное фиксирующее устройство содержит защелку, размещенную на ограничителе упора с возможностью фиксации поворотного упора. Стойка бедра выполнена в виде двух параллельных упругих стержней, ориентированных во фронтальной плоскости и закрепленных неподвижно с обеих сторон в двух опорных корпусах. Первый опорный корпус шарнирно соединен с базовой деталью. Демпфер выполнен в виде цилиндра с поршнем и штоком. Цилиндр шарнирно соединен с передней частью базовой детали. Шток также шарнирно соединен со вторым опорным корпусом стойки бедра. Пружина выноса стойки бедра с одной стороны соединена с передней частью базовой детали, а с другой - со вторым опорным корпусом стойки бедра. Двухпозиционное фиксирующее устройство выполнено с возможностью установки в постоянно закрытое или постоянно открытое положение. Техническим результатом изобретения является повышение уровня антропоморфности ходьбы и снижение энергозатрат инвалида при пользовании протезом. 2 ил.

Тазобедренный узел, содержащий базовую деталь, шарнирно закрепленную на ней стойку бедра и регулируемый упор-ограничитель хода стойки, отличающийся тем, что в него введены дополнительно пневматический демпфер, пружина выноса стойки бедра и двухпозиционное фиксирующее устройство стойки, при этом регулируемый упор-ограничитель хода стойки бедра выполнен в виде поворотного упора с шарнирной ограничительной скобой, охватывающей стойку бедра, и ограничителя упора, неподвижно закрепленного на стойке бедра, двухпозиционное фиксирующее устройство содержит защелку, размещенную на ограничителе упора с возможностью фиксации поворотного упора, стойка бедра выполнена в виде двух параллельных упругих стержней, ориентированных во фронтальной плоскости и закрепленных неподвижно с обеих сторон в двух опорных корпусах, причем первый опорный корпус шарнирно соединен с базовой деталью, демпфер выполнен в виде цилиндра с поршнем и штоком, при этом цилиндр шарнирно соединен с передней частью базовой детали, а шток также шарнирно соединен со вторым опорным корпусом стойки бедра, кроме того, пружина выноса стойки бедра с одной стороны соединена с передней частью базовой детали, а с другой - со вторым опорным корпусом стойки бедра, при этом двухпозиционное фиксирующее устройство выполнено с возможностью установки в постоянно закрытое или постоянно открытое положение.