Механизм коленного шарнира Советский патент 1992 года по МПК A61F2/64 

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано в протезах для инвалидов после ампутации нижних конечностей.

Известен механизм коленного шарнира, содержащий последовательно соединенные трубку бедра, коленный узел, трубку голени и гибкую упругую связь с пружиной (см. патент ФРГ N3 3634263 М.кл. А 61 F 2/60. 1988г.).

Недостатком известного механизма является несоответствие его работы функции естественного коленного сустава при ходьбе. Известный механизм по пат. № 3634263 в начальный момент фазы опоры полностью выпрямляет колено протеза (и этим обеспечивает подкосоустойчивость), а в естественном коленном суставе начало опоры сопровождается амортизационным подгибанием, чем обеспечивается плавность ходьбы и сокращение энергозатрат. Таким образом, известный механизм является функционально несовершенным.

Целью настоящего изобретения является обеспечения надежной подкосоустойчи- вости и амортизационного подгибания в

коленном шарнире, что позволит существенно приблизить его функцию к норме.

Указанная цель достигается тем, что в механизме коленного шарнира, содержащем последовательно соединенные трубку бедра, коленный узел, трубку голени, гибкую упругую связь с пружиной, одним концом закрепленную на консоли, установленной на трубке бедра, в коленный шарнир введены фрикцион, выполненный в виде кругового сектора, подпружиненный эксцентрик, установленный с зазором с возможностью поворота и контактирующий с круговым сектором, голенооткидная тянка, прикрепленная одним концом к консоли, а другим - к дистальной части упругой связи, сдвоенный ролик кинематически связанный с гибкой упругой связью, голенооткидной тяпкой и круговым сектором, и управляющая тяга, соединенная с подпружиненным эксцентриком.

Устройство механизма поясняется чертежом, где на фиг.1 изображены схема протеза и механизма коленного шарнира о сагиттальном разрезе, а на фиг.2 - фрон(Л

С

-ч

СП

сл

тальный разрез. Механизм состоит из трубки бедра 1, коленного шарнира 2, трубки голени 3, гибкой упругой связи 4 с пружиной 5, консоли 6, укрепленной на трубке бедра. Механизм снабжен фрикционом 7, установленном на полуосях 8 и эксцентриком 9, а также голенооткидной тянкой 10 и сдооенным роликом 11, укрепленном на фрикционе. Кроме того, механизм имеет управляемую тягу 12, соединенную с эксцентриком, и хомут 13, обеспечивающий крепление гибкой связи к трубке голени, Эксцентрик снабжен пружиной 14.

Механизм работает следующим образом. Начало шага сопровождается натяжением управляющей тяги 12, которая через ролик на поясе-креплении связана со второй конечностью. Напряжение тяги преодолевает сопротивление пружины 14 и поворачивает эксцентрик 9 до соприкосновения с рабочей поверхностью фрикциона 7, Затем, при опоре на пятку протеза (передний толчок), протез под действием веса инвалида и реакции опоры начинает сгибаться в коленном шарнире 2. При этом натягивается гибкая упругая связь 4 и через сдвоенный ролик 11 толкает и поворачивает фрикцион 7. Находящийся в контакте с фрикционом эксцентрик 9 также поворачивается вокруг своей оси и заклинивается с фрикционом. Поэтому сгибание в коленном шарнире ограничивается малым углом (до 17°) за счет растяжения пружины 5. Далее, по мере переката, момент внешних сил в коленном шарнире меняет знак (направление) и происходит обратное движение в коленном шарнире, которому активно способствует растянутая пружина 5. При этом связь 4 тянет фрикцию 7 в обратном направлении, поворачивает и расклинивает его с эксцен-оиком 9. Этому способствует пружина 14, .вторая выводит эксцентрик из контакта с фрикционом.Уп-- равляющая тяга 12 в этой фазе шага уже ос- лаблена и не препятствует расклиниванию. Далее наступает фаза перекоса протеза, в которой тяга 12 также ослаблена и поэтому фрикцион 7 не входит в контакт с эксцентриком и протез беспрепятственно сгибается. При этом фрикцион 7 с роликом 11 поворачивается на полуосях 8 до тех пор, пока точка захвата связи 4 роликами не окажется между полуосями коленного шарнира, Дальнейшее сгибание протеза происходит без поворота фрикциона 7.

Разгибание в коленном шарнире происходит под действием инерционных сил и

упругой голеностопной тянки 10, ускоряющей это движение. Фрикцион 7 возвращается в исходное положение за счет кинематически связанной с ним связи 4. Далее цикл повторяется.

Предлагаемая конструкция механизма коленного шарнира обеспечивает следующие функциональные преимущества о протезе:

1. Обеспечивается гарантийная подко- соустойчивость при любых условиях ходьбы и не зависящая от высоты каблука в обуви.

2.Благодаря этому и за счет реализации амортизационного подгибания появляется

возможность бегать на протезе бедра.

3.Снижается асимметрия движений и повышается косметический эффект протезирования.

4.Снижается нагрузка на сохранившу- юся конечность, т.к. отсутствует функциональное удлинение протеза в фазе переноса и восстанавливается часть энергии движения при активном амортизационном подгибании о протезе.

5. При управлении тягой от руки протез

может быть зафиксирован в положении некоторого сгибания в коленном шарнире и способен амортизировать пес инвалида в этом положении, что позволяет заниматься

лыжами и др. видами спорта.

Предлагаемый механизм коленного шарнира может быть использован и о протезах после вычленения бедра,

35

Формула изобретения

Механизм коленного шарнира, содержащий последовательно соединеные трубку бедра, коленный узел, трубку голени,

гибкую упругую связь с пружиной, одним концом закрепленную на трубке бедра, о т- л и чающийся тем, что, с целью обеспечения подкосоустойчивости за счет аморти- зационного подгибания в коленном

шарнире, в него введены фрикцион, выполненный в виде кругового сектора, подпружиненный эксцентрик, установленный с зазором с возможностью поворота и контактирующий с круговым сектором, голенооткидная тянка, прикрепленная одним концом к трубке бедра, а другим - к диета л ь- ной части гибкой упругой связи, сдвоенный ролик, кинематически связанный с гибкой упругой связью, голенооткидной тянкой и

круговым сектором, и управляющая тяга, со- единейная с подпружиненным эксцентриком.

X

/ +

J

/

/-

to. Ј

Назначение: обеспечение подкосоустой- чивости за счет амортизационного подгибания в коленном шарнире. Сущность изобретения: механизм содержит трубку бад- ра, коленный шарнир, трубку голени, гибкую упругую связь 4с пружиной 5, консоль, круговой сектор (фрикцион) 7, полуось 8. подпружиненный эксцентрик 9, голенооткидную т япку 10. сдвоенный ролик 11, управляющую тягу 12, хомут 13 и пружину 14. 2 ил.