Функционально-косметический протез руки Российский патент 2024 года по МПК A61F2/54 

Область техники.

Заявляемое техническое решение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и техническим средствам реабилитации пациентов.

Уровень техники.

Известны косметические и активно-косметические протезы кисти рук, выполненные в виде каркаса и одеваемой на него оболочки, имеющей дактилоскопический рисунок и раскрашенной под натуральный цвет руки (например, патент Японии на изобретение JPH11207042, МПК A61F2/56, Патентообладатель National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST, опубликован 03.08.1999, [1]). Данные изделия построены на принципе обязательного наличия косметической оболочки, имитирующей цвет и фактуру кожи руки. Такие изделия не способны обеспечивать социально активные жесты. Также изделия имеют технологические недостатки, увеличивающие габарит в области внутренней стороны «ладони», которая исключает естественное поднутрение, создавая эффект «раздутости» кисти.

Среди протезов руки, известен, например, функционально-косметический протез кисти (патент РФ на изобретение RU2775647, МПК A61F2/54, патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», опубликован 05.07.2022, [2]), который в обязательном порядке предусматривает наличие косметической оболочки, имеющий внутри каркас из материала с эффектом «памяти» и возможностью сгибания (разгибания) пальцев в пределах 60°.

Недостатком аналога является увеличенный габарит в области внутренней стороны «ладони», которая исключает естественное поднутрение, создавая эффект «раздутости» кисти.

В качестве прототипа к заявляемому техническому решению принят протез функционально-косметической кисти со сферическими шарнирами "запястья" и третьего "сустава" первого "пальца" (RU2102037 от 21.05.1996, A61F2/54, Киракозов Левон Рубенович, Кузенков Сергей Степанович, опубл. 20.01.1998, [3]), содержащий каркас "ладони" с двумя сферическими шарнирами в «запястье», «большой» палец с шарниром у основания каркаса «ладони», пять пальцев с плоскими шарнирами с возможностью фиксации при помощи кнопок, расположенных на тыльной стороне ладони.

Однако прототип [3] сложно реализуем и имеет сложное управление. Это вызывает затруднение, особенно в условиях социальной среды, где требуется быстрое и интуитивное управление. К тому же прототип имеет одностороннюю фиксацию шарниров между фалангами пальцев и предусматривает косметическую оболочку.

Перечисленные недостатки упомянутых примеров можно разделить на 2 основных направления:

1) Имитация цвета и фактуры кожи косметической оболочки не обеспечивает эстетического подобия в полной мере, так как со временем оболочка изнашивается, или меняется цвет кожи пользователя из-за загара. При этом статичность протеза с косметической оболочкой из-за отсутствия независимой подвижности каждого пальца в отдельности в пределах, имитирующих движение здоровой руки человека, даёт «себя обнаружить» в ущерб косметической функции.

2) Полная или частичная неподвижность пальцев, или их зависимая подвижность не позволяет в полной мере использовать кисть для выполнения функциональных задач, так как не обладает геометрическими антропоморфными свойствами и не обеспечивает полноценную и естественную конфигурацию схватов кисти.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении или использовании технического решения является создание такой механической конструкции, которая даёт возможность совершать независимое движение пальцев в каждом шарнире между всеми фалангами а также совершать независимое движение флексии и экстензии в шарнире запястья и ротационное движение в области «предплечья» обеспечивая пронацию и супинацию кисти, тем самым открывая возможность для максимальной геометрической имитации протеза по отношению к здоровой руке пользователя.

Раскрытие заявляемого технического решения.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение антропоморфной идентичности с выполнением протезом всех естественных видов жестов «руки» задаваемых при помощи управления второй здоровой руки пользователя.

Другими техническими результатами являются:

- естественные виды схватов для удержания предметов весом от 200 до 1000 грамм (в зависимости от первоначальной настройки по желанию пользователя);

- геометрически независимая динамичность конструкции. У аналогов антропоморфная идентичность достигается наличием косметической оболочки, имитирующей цвет и кожу руки человека;

- компенсация зазора, который увеличивается в процессе эксплуатации и износа материала в паре трения шарнира.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что функционально-косметический протез руки, содержит кисть с сопряженными с фалангами всех пальцев первыми шарнирами. Отличается тем, что протез имеет раму предплечья с каркасом культеприёмной гильзы, в котором жёстко закреплена культеприёмная гильза. При этом первые шарниры выполнены тугоподвижными, кисть имеет подвижное соединение с рамой предплечья посредством второго тугоподвижного шарнира запястья. Каркас культеприёмной гильзы имеет соединение с рамой предплечья посредством третьего тугоподвижного шарнира, обеспечивающего бесступенчатую ротацию. Первые шарниры и второй шарнир запястья выполнены пассивными. Каждая фаланга пальца протеза содержит петлю, выполненную из полимера, причем в осях петель с обеих сторон установлены винты с возможностью сжатия петель, а между проушинами и винтом установлены эластомерные пружины.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема расположения основных элементов функционально - косметического протеза; на фиг. 2 - трехмерная модель косметического протеза; на фиг. 3 – схема расположения основных элементов конструкции пальца косметического протеза; на фиг. 4 – трехмерная модель конструкции пальца косметического протеза; на фиг. 5 – палец протеза (вид снизу); на фиг. 6 - палец протеза (вид сбоку); на фиг. 7 – разрез А-А фиг. 6; на фиг. 8 – вид В фиг. 7; на фиг. 9 – взрыв-схема пальца протеза.

Перечень ссылочных обозначений фиг. 1-4:

1 – первые тугоподвижные шарниры;

2 – второй тугоподвижный шарнир;

3 – третий тугоподвижный шарнир;

4 – кисть;

5 – рама предплечья;

6 – каркас культеприёмной гильзы;

7 – культеприёмная гильза;

8 – фаланга пальца.

Перечень ссылочных обозначений фиг. 5-9:

9 – петля фаланги;

10 – проушина;

11 – винты;

12 – ось;

13 – эластомерная пружина.

Осуществление технических решений.

Функционально-косметический протез руки (Часть Человека) (фиг. 1, 2) представляет собой «руку», содержащую кисть (4) и раму предплечья (5).

При этом кисть (4) содержит пятнадцать пассивных первых тугоподвижных шарниров (1), сопряженных с фалангами (8) всех пальцев (фиг. 3, 4).

Кисть (4) подвижно соединена с рамой предплечья (5) посредством второго пассивного тугоподвижного шарнира запястья (2), обеспечивающего бесступенчатое движение флексии или экстензии этой кисти (4).

Рама предплечья (5) содержит каркас культеприёмной гильзы (6) и культеприёмную гильзу (7).

Культеприёмная гильза (7) жёстко закреплена в каркасе культеприёмной гильзы (6).

Каркас культеприёмной гильзы (6) соединён с рамой предплечья (5) посредством третьего тугоподвижного шарнира (3), обеспечивающего бесступенчатую ротацию в предплечье.

Каждая фаланга (8) пальца протеза (фиг. 5-7) содержит петлю (9), выполненную из полимера и обладающую достаточной пластичностью. Трение обеспечено проушинами (10) петель (9) шарнира (фиг. 5).

Петли (9) сжаты винтами (11), которые установлены в осях (12) с обеих сторон (фиг. 8, 9).

Отличительной особенностью является использование эластомерных пружин (13), которые расположены между проушинами (10) и винтом (11)

Эластомерные пружины (13) стягивают первый тугоподвижный шарнир (1) с обеих сторон, таким образом компенсируя зазор, который увеличивается в процессе эксплуатации и износа материала в паре трения шарнира.

Каждый шарнир (1-3) включает в себя вращательную кинематическую пару с трением поверхностей, лежащих в плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенным выше примером.

Описание работы.

Движение всех шарниров реализовано посредством фрикционных пар трения. Всеми естественными жестами «руки» управляют при помощи второй здоровой руки пользователя.

Данная конструкция, благодаря своей динамичности, позволяет максимально естественно имитировать положение здоровой руки зеркальным образом, тем самым гармонично компенсируя недостающую часть тела пользователя в различных ситуациях.

Функционально косметический протез руки может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включённого в формулу изобретения на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения, а также критерию «полнота раскрытия» для изобретения.

В соответствии с предложенным изобретением заявителем был изготовлен опытный образец функционально косметического протеза руки.

Изобретение относится к медицине. Функционально-косметический протез руки содержит кисть с сопряженными с фалангами всех пальцев первыми шарнирами, раму предплечья с каркасом культеприёмной гильзы, в котором жёстко закреплена культеприёмная гильза. Первые шарниры выполнены тугоподвижными. Кисть имеет подвижное соединение с рамой предплечья посредством второго тугоподвижного шарнира запястья. Каркас культеприёмной гильзы имеет соединение с рамой предплечья посредством третьего тугоподвижного шарнира, обеспечивающего бесступенчатую ротацию. Первые шарниры и второй шарнир запястья выполнены пассивными. Каждая фаланга пальца протеза содержит петлю, выполненную из полимера. В осях петель с обеих сторон установлены винты с возможностью сжатия петель. Между проушинами и винтом установлены эластомерные пружины. Изобретение обеспечивает антропоморфную идентичность с выполнением протезом всех естественных видов жестов «руки», задаваемых при помощи управления второй здоровой руки пользователя. 9 ил.

Функционально-косметический протез руки, содержащий кисть с сопряженными с фалангами всех пальцев первыми шарнирами, отличающийся тем, что он имеет раму предплечья с каркасом культеприёмной гильзы, в котором жёстко закреплена культеприёмная гильза, при этом первые шарниры выполнены тугоподвижными, кисть имеет подвижное соединение с рамой предплечья посредством второго тугоподвижного шарнира запястья, каркас культеприёмной гильзы имеет соединение с рамой предплечья посредством третьего тугоподвижного шарнира, обеспечивающего бесступенчатую ротацию, первые шарниры и второй шарнир запястья выполнены пассивными, каждая фаланга пальца протеза содержит петлю, выполненную из полимера, причем в осях петель с обеих сторон установлены винты с возможностью сжатия петель, а между проушинами и винтом установлены эластомерные пружины.