Захват искусственной верхней конечности Советский патент 1992 года по МПК A61F2/54 

Изобретение относится к медицине, точнее к протезированию и протезострое- нию, и может быть использовано в рабочих протезах плеча и предплечья как захватное устройство.

Известен захват верхней конечности (авт. св. СССР № 1570721, кл. А 61 F 2/54, I988), который содержит шарнирно соеди- неьяые неподвижную и подвижную бран- ши, пружину, фиксатор и рычаг, присоединенный к тяге; барабан, установленный на неподвижной бранше с возможностью углового перемещения и фиксации, в котором установлены набор пружин разной жесткости и упоры, подвижная бранша выполнена с упором, а барабан выполнен с пазом для фиксации этой бранши.

Известное устройство позволяет целенаправленно изменять жесткость пружины, обеспечивающей захват предмета. По технической сущности и достигаемому результату оно наиболее близко к предлагаемому, поэтому принято за прототип. Недостатки его заключаются в том, что оно не позволяет увеличивать силу схвата в определенной зоне, что приводит к необходимости для подь- ема, например тяжелых предметов, выполнять полный цикл работы пружины, преодолевать ее сопротивление или удержание в напряженном состоянии, что увеличивает энергозатраты инвалида и снижает эксплуатационные характеристики протеза, Кроме того, барабан с пружинами находится в рабочей зоне захвата, хотя и не ограничивает его глубины. В то же время зона, в которое расположен барабан, могла быть использована, например для дополнительных губок.

Цель изобретения - повышение функциональности протеза и снижение энергозатрат при пользовании им. Эта цель достигается тем, что захват искусственной верхней конечности, содержащий пружинный механизм схвата, выполненный в виде барабана с набором внутри него пружин разной жесткости, установленным с возможностью поворота, оснащенные крючками и упорами неподвижную браншу и кинематически связанную с ней посредством пружинного механизма схвата подвижную браншу с фиксатором и рычагом, связанным с тягой, отличается тем, что в него введен узел пассивной ротации с осью, установленный в гильзе предплечья, барабан выполнен в виде секции из сдвоенных пружин, закрепленных между двумя подвижными и третьим, неподвижным упорами. На подвижной бранше закреплен кольцевой толкатель, входящий в контакте упорами. Барабан установлен на оси узла

пассивной ротации, на которой жестко закреплена неподвижная бранша, при этом нижняя пружина в секции расслаблена, а верхняя сжата до требуемого порога. Использование узла пассивной ротации сосью и установка на него барабана с набором пружин позволяет полностью освободить рабочую зону захватного устройства: комбинации пружин по две, одна из которых

0 расслаблена, а вторая сжата до определенного порога, совместно с подвижными и неподвижными упорами позволяет получить переменную жесткость пружины и соответственно регулируемую силу схвата в различ5 ные фазы раскрытия и закрытия бранш захватного устройства; наличие кольцевых подвижных упоров в секции позволяет строго регламентировать порог срабатывания жесткой пружины в зависимости от величи0 ны раскрытия захвата: расположение барабана на оси протеза и крепление на ней неподвижной бранши позволяет увеличить комплект пружин и сместить ось шарнира, приближая тягу к стенке протеза. Увеличе5 ние комплекта пружин расширяет функцио- нальные возможности захватного устройства.

Исследование признаков предлагаемого решения на предмет соответствия его

0 критерию существенные отличия в других областях техники не проводилось, так как положительные свойства решения проявляются только в системе человек-устройство.

5Сущность предложения поясняется чертежом, на котором приведен общий вид устройства в разрезе.

Устройство содержит неподвижную и подвижную бранши 1 и 2 с крючками 3 и 4,

0 функциональный упор 5 для захвата тонких предметов и осевой упор 6. Подвижная бранша 2 выполнена с рычагом 7, упорной лункой 8, губкой 9, сопряженной с губкой 10. Рычаг 7 через толкатель 11 связан с бараба5 ном 12, расположенным на несущей оси 13, жестко связанной с неподвижной браншей 1. В барабане 12 размещен набор пружин 14. Пружины имеют верхний неподвижный упор 15, нижний подвижный упор 16 со сфе0 рической лункой 17, которая является одновременно фиксатором барабана 12, и промежуточный подвижный упор 18, выполненный в виде кольца с отверстием по диаметру витков более тонкой пружины. Сверху

5 барабан 12 с пружинами замыкается стаканом 19, закрепленным в гильзе протеза, установленными на оси 13 запорными дисками 20, образующими механизм пассивной ротации захвата. Барабан 12, распо- ложенный вне рабочей зоны устройства,

имеет возможность вращения вокруг оси 13. Рычаг 7 связан с тягой 21, управляющей захватом. Неподвижная бранша 1 жестко закреплена на оси 13.

Каждому больному индивидуально при сборке захвата подбираются по жесткости пружины 14. Для захвата конкретных предметов устанавливается упор 18, на него - соответствующая необходимой силе схвата верхняя пружина, предварительно сжатая до определенного порога для фиксации исходного состояния бранш. При этом нижняя пружина выбрана с меньшей жесткостью, установлена в исходном состоянии без предварительного сжатия и связана с нижним упором 16 во всем диапазоне раскрытия захвата. Усилие разжатия пружин пропорционально силе схвата. Такая комбинация пружин позволяет, например, для взятия предмета толщиной 5 см с силой схвата 3-5 кг раскрывать захват до 4,5 см с усилием на тяге, пропорциональным силе схвата 0,3 кг, а затем, увеличив усилие на тяге до 3-5 кг, раскрыть захват для захвата предмета и,отпустив тягу, получить силу схвата 3-5 кг.

Устройство работает следующим образом.

Для раскрытия захвата с помощью мышц плечевого пояса прикладывается усилие на тяге 21, которая через рычаг7, жестко соединенный с подвижной браншей 2, упорную лунку 8, толкатель 11 и сферическую лунку упора 16 воздействует на менее жесткую внутреннюю пружину 14, сжимая ее. Захват раскрывается. При дальнейшем раскрытии упор 16 подходит к упору 18. При этом в работу включается вторая предварительно сжатая верхняя пружина 14. Усилие на тяге 21 возрастает. При захвате предмета усилие с тяги 21 снимается, бранши под воздействием пружин закрываются, зажимая предмет, увеличивая силу схвата. Таким образом, для раскрытия захвата необходимо преодолеть сопротивление пружины (ос- новной)лишь в пределах, близких к размеру захватываемого предмета.

На участке от 0 до раскрытия, близкого к размеру захватываемого предмета, преодолевается усилие сжатия только менее жесткой пружины 14. Энерготраты инвалида при этом незначительные. При освобождении тяги 21 от усилия подвижная бранша 2 возвращается в исходное положение, захватывая предмет браншами 1 и 2. Причем сила схвата пропорциональна усилию разжатия пружин в интервале настройки. В других ячейках барабана 12 пружины подбираются, а более жесткая верхняя пружина настраивается на другой порог

срабатывания. Например, в каждой ячейке барабана можно установить включение верхней пружины на раскрытие: 1 см, 2 см, 3 см, 4 см, 5 см и т.д, Тогда для длительной работы, например, при перекладывании кирпичей, включается ячейка с пружиной, настроенной на 5 см. При этом раскрытие захвата до 4 см будет осуществляться менее жесткой внутренней пружиной, а на последнем сантиметре подключится более жесткая верхняя пружина, обеспечивающая необходимую силу схвата предмета.

Размещение барабана с пружинами вне рабочей зоны позволяет повысить функциональность захвата в целом за счет увеличения количества пружин и ислс/. овс, ,л . , в комбинации. Введение . х/точ упора позволяет рационально BK,.T..TI пружины в необходимые фгзь . гп.

захвата и тем самым снизите ,, г i лЈ инвалида при работе с захватом на кой работе. При необходимости, з к; положении может быть реализована -кест- кая фиксация закрытых бранш остановкой

барабана в промежуточное положение Все это позволяет инвалиду выполнить бопьшее количество операций, вклюиая х/дземкие, с меньшей утомляемостью, так как энерготраты его снижаются в 2 раза, расширяются

функциональные возможности инвалида, он может манипулировать большим количеством предметов в рабочей или домашней среде, тем самым повышается уровень социально-трудовой реабилитации инвалидов.

Формула изобретения Захват искусственной верхней конечности, содержащий пружинный механизм

схвата, выполненный в виде барабана с набором внутри него пружин разной жесткости, установленный с возможностью поворота, оснащенные крючками и упорами, неподвижную браншу и кинематически

связанную с ней посредством пружинного механизма схвата подвижную браншу с фиксатором, оснащенную рычагом связанным с тягой, отличающийся тем, что, с целью повышения функциональности и

снижения Энергозатрат инвалида путем изменения силы схвата в определенных зонах, в него введен узел пассивной ротации с осью, устанавливаемый в гильзе предплечья, причем барабан выполнен в виде

секций из сдвоенных пружин, закрепленных между двумя подвижными и неподвиж- ным упорами, на подвижной бранше закреплен толкатель, расположенный у нижнего подвижного упора, при этом барабан установлен на оси узла пассивной ротации, с которой жестко связана неподвиж- секции барабана расслаблены, а верхние ная бранша, при этом нижние пружины в сжаты.

Назначение, протезирование и протезо- строение. Может быть использовано в рабо- чих протезах плеча и предплечья. Повышение функциональности и снижение энергозатрат инвалида. Сущность изобретения: захват содержит пружинный механизм схвата, установленный с возможностью поворота и кинематически связанный с оснащенными крючками 3,4 и упорами 6 неподвижной 1 и подвижной 2 браншами Подвижная 2 бранша оснащена фиксатором и рычагом, связанным с тягой. В гильзе предплечья установлен узел пассивной ротации кисти с осью, на которой жестко закреплена неподвижная 2 бранша и размещен барабан 12 пружинного механизма схвата, выполненный в виде секций из сдвоенных пружин, закрепленных между двумя подвижными 16 и третьим неподвижным 15 упорами. На подвижной бранше закреплен толкатель 11, входящий в контакт с нижними подвижными упорами, нижние пружины в секциях барабана расслаблены, а верхние сжаты до требуемого порога. 1 ил. со С о N О Ч