Устройство для исследования динамических характеристик узлов протезов Советский патент 1988 года по МПК A61F2/54 A61F2/76 

4 4 1С

ю

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и про- тезостроению, и предназначено для определения ряда динамических характеристик голеностопных узлов и буферов протезов нижних конечностей.

Цель изобретения - исследование динамических характеристик протезов путем создания динамических нагрузок различной амплитуды и длительности.

На фиг. 1 изображено устройство для исследования динамических характеристик узлов протезов; на фиг. 2 - графики ударной нагрузки и возникающего переходного процесса.

Устройство содержит корпус 1 с фиксаторами 2 для крепления щиколотки 3 по оси голеностопного шарнира, опоры 4 и 5 под пяточный и передний отделы исследуемой стопы б, образующие с наклонными плоскостями 7 и 8 корпуса клиновые механизмы, винты 9 и 10 в резьбовых втулках 11 и 12, коромысло 13 с направляющей 14 в виде дуги окружности с центром на оси фиксаторов 2, на верхнем конце которой закреплен и опускается вниз по ее поверхности гибкий трос 15 с крючком 16 на его конце для подвески тензометрического датчика 17 с датчиками 18, стержень 19 с отверстиями 20, площадку 21, пружину 22, наружную 23 и центральную 24 составные части, образующие Т-образную гирю, причем центральная часть имеет канавку 25, втулку 26 с выступами 27, на которых установлены двуплечие рычаги 28 с захватами 29, входящими в канавку 25, пружину 30, фиксирующий штифт 31, потенциометр 32, контактная щетка которого закреплена на щиколотке 3 соосно с фиксаторами 2, а корпус потенциометра закреплен неподвижно на корпусе 1, измерительный мост 33, блок 34 питания, усилитель 35, самописец 36. На щиколотке 3 имеется площадка 37 для надавливания на буфер 38 стопы 6.

Потенциометр 32, измерительный мост 33, блок 34 питания, усилитель 35 и самописец 36 образуют блок регистрации, а тензо- метрический датчик 17, стержень 19 с втулкой 26 и рычагами 28 с гирей образуют узел нагружения.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений ось голеностопного щарнира щиколотки 3 со стопой б закрепляется фиксаторами 2 в горизонтальной плоскости. Вращением винтов 9 и 10 во втулках 11 и 12 опоры 4 и 5 передвигаются поступательно по наклонным плоскостям 7 и 8 для установки стопы б со щиколоткой 3 в исходное положение. Втулка 2б устанавливается на стержне 19 посредством фиксации щтифтом 31 в одном из отверстий 20 в зависимости от требуемой высоты установки Т-образного груза относительно верхнего торца пружины 22, опирающейся на площадку 21. Т-образный груз

1442208

5

5

удерживается на требуемой высоте при помощи захватов 29, установленных с возможностью поворота на выступе 27 и входящих в канавку 25 под действием пружины 30. Для сбрасывания груза производится надавливание на верхний конец захватов 29, в результате чего нижние его концы выходят из канавки 25 и груз свободно падает на верхний торец пружины 22. Усилие динамического удара передается че0 рез пружину 22, площадку 21, стержень 19 на тензометрический датчик 17 и через гибкий трос 15 и коромысло 13 создает динамический момент на площадке 37 щиколотки 3, который воспринимается и уравновещи- вается буфером 38 стопы 6. Динамический удар воспринимается датчиками 18 и после усилителя 35 регистрируется самописцем 36. Угол поворота щиколотки 3 относительно стопы 6 воспринимается потенциометром 32 и через измерительный мост 33 с блоком 34 пи0 тания регистрируется самописцем 36.

Таким образом, получаются синхронно записанные графики динамической нагрузки и возникающего переходного процесса, примеры которых представлены на фиг. 2, где Q (Н-м) и ф° - соответственно динамическая нагрузка (в ньютонометрах) и изменение угла (в градусах) наклона щиколотки относительно стопы во времени /; Qi - максимум динамической нагрузки в течение времени Т и соответствующий ему .максимум угла ф|; Q2 - величина динамического удара и ср2 - соответствующее ему значение угла после подскока груза; М - момент силы спокойно висящего груза и Фо - соответствующее ему статическое отклонение. Значения Qi, ф|, М и фо используются для определения раличий динамической и статической жесткостей буферов, а Qa и ф2 - для определения диссипатив- ных потерь в буферах за счет вязкоэлас- тичных свойств их материалов. Измерение угла фз по прошествии 5 мин с момента

0 начала нагружения дает возможность оценить скорость релаксации напряжений в материале буфера. Определенные с использованием полученных данных значения динамической (Сд) и статической (Сет) жесткостей могут быть использованы для расчета биомеханики искусственной стопы в различных режимах при ходьбе с учетом действия динамических нагрузок (Q, ф|) и при стоянии с учетом действия статических нагрузок (М, фо).

На основании проведенных исследований показано, что для всех буферов из вязко- эластичных материалов (например, резины) динамическая жесткость больше статической.; СА .

Величину динамического удара можно

5 варьировать посредством изменения наружной части 23 Т-образной гири и изменения высоты груза над пружиной 22. Длительность действия динамического удара изме0

5

5

0

няется при установке пружины 22 с другой жесткостью.

Применение устройства позволит улучшить качество протезирования, поскольку при подборе буферов протезов учитывается их работа в условиях, близких к реальным, отражающих динамический характер прилагаемой нагрузки.

Формула изобретения

Устройство для исследования динамических характеристик узлов протезов, содержащее корпус с фиксаторами, в котором рас10

регистрации и гибкий тросик, а на конце коромысла выполнена направляющая поверхность, в виде дуги окружности, на которой укреплен гибкий тросик, причем узел на- гружения выполнен в виде тензометричес- кого датчика и стержня, на котором с возможностью осевого перемещения установлена втулка с выступами, на которой установлен зажим из двух подпружиненных рычагов с захватами, расположенными оппо- зитно и симметрично относительно продольной оси, а в стержне и втулке выполнены отверстия, в одном из которых установлен фиксирующий щтифт, причем гиря расположена на стержне с возможностью

положены опоры щиколотки голеностопного 5 осевого перемещения, гибкий тросик через

узла в виде клиновых механизмов, узел на- гружения, включающий коромысло, установленное на стержне, и грузы, отличающееся тем, что, с целью исследования динамических характеристик протезов путем создания динамических нагрузок различной амплиту- 20 ды и длительности, в него введены блок

. ./л

тензометрическии датчик связан со стержнем, а блок регистрации выполнен в виде потенциометра, контактная щетка которого закреплена на щиколотке соосно с фиксаторами, соединенного с одним из входов самописца, другой вход которого соединен с тензометрическим датчиком.

/4/J

д2

регистрации и гибкий тросик, а на конце коромысла выполнена направляющая поверхность, в виде дуги окружности, на которой укреплен гибкий тросик, причем узел на- гружения выполнен в виде тензометричес- кого датчика и стержня, на котором с возможностью осевого перемещения установлена втулка с выступами, на которой установлен зажим из двух подпружиненных рычагов с захватами, расположенными оппо- зитно и симметрично относительно продольной оси, а в стержне и втулке выполнены отверстия, в одном из которых установлен фиксирующий щтифт, причем гиря расположена на стержне с возможностью

тензометрическии датчик связан со стержнем, а блок регистрации выполнен в виде потенциометра, контактная щетка которого закреплена на щиколотке соосно с фиксаторами, соединенного с одним из входов самописца, другой вход которого соединен с тензометрическим датчиком.

/4/J

Изобретение относится к медицинской технике, касается протезирования и протезо- строения,предназначено для определения ряда динамических характеристик голеностопных узлов и буферов протезов нижних КО; нечностей. Цель изобретения - исследование динамических характеристик протезов путем создания динамических нагрузок различной амплитуды и длительности. Применение устройства улучшает качество протезирования, так как при подборе буферов протезов учитывается их работа в условиях, близких к реальным, отражающим динамику прилагаемой нагрузки. 2 ил.

9игЛ

Pas.Z