Пневматический протез руки Советский патент 1976 года по МПК A61F1/06 

(54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОТЕЗ РУКИ

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам верхних конечностей.

Известен пневматический протез руки, содержащий гильзу плеча, источник питания, пневмоприводы плеча, кисти и лучезапястого шарнира, блок управления и тяги. Однако число активных функций протеза ограничено.

С делью увеличения числа активных функций, утгравляемых от одной тяги, и удобства манипуляции при схвате и переносе предметов протезом, а также для уменьшения веса конструкции и упрошения технологии изготовления,протез снабжен пневмоавтоматическим переключателем с возможностью последовательного включения пневмоприводов кисти и лучезапястного шарнира по определенной программе, вьшолненным в виде установленного в корпусе на двух JTHIOTнительных элементах, например резиновых кольцах, плунжера, поджатого пружиной при помощи регулировочного винта. Пневмопривод лучезапястного шарнира вьшолнен в виде привода одностороннего дейсгВИЯ, связанного с фланцем кисти осями., с возможностью шарнирного соединения поршня и цилиндра с фланцем кисти.

На фиг. 1 изображен пневматический протез руки, общий вид; на фиг. 2 -блок управления пневмопривода плеча в разрезе; на фиг. 3 - пневматический переключа1е71Ь с управляющим рычагом пневмопривода кисти; на фиг. 4 - пневматический пере слючатель с управляющим рычагом пневмопривода плеча; на фиг. 5 - пневмоавтоматический переключа гея t,; на фиг. 6 - кисть с лучезапястным шарниром.

Пневматический протез руки содержит жестко связанные между собой гильзу 1 плеча (см. фиг. 1), блок питания 2, блок управ1;-.-шш 3 с зттравляющими рьиагами 4 и 5 и тягами о и 7, пневмопривод 8 плеча с зубчатым сектором 9, к которому прикреплена скоба 10, связанная посредством соединительный втулок 11 с пневмоавтоматическим переключателем 12 и пневмоприводом 13 лучезапястного шарнира, кинематически связанного с пневмоприводом 14 кисти

Блок 3 связан с блоком 2 (см. фиг. 2) резьбовым соединением с упло iнительной прокладкой 15 и представляет собой корпус 16, в котором установлены два пневматических переключателя, содержашрих клапан впуска. Последний состоит из крышки 17, штока 18с пружиной 19, уплотнительного элемен т 20, штока 21, зластичного уплотнительного элемента 22 и глушителя 23, представляющего собой полость, заполненную пористым материалом. В корпусе 16 закреплены рычаг управления 4 (см. фиг. 3) на оси 24 и рычаг 5 yin н 1ения (см. фиг. 4) на оси 25. В цилиндре 26 пневмопривода 8 локтя (см. фиг. 2) перемещается поршень 27 с уплотнител ным элементом 28 и зубчатой рейкой 29, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом на оси 30, вращающейся в подщипниках 31. На оси 30 посредством щпоночного соединения неподвижно установлен зубчатый сектор с прикрепленными к нему СКОРОЙ 10 и соединительной втулкой 11, жестко связанной с пневмоавтоматическим переключателем 12 В цилиндре 26, оси 30, скобе 10 и соединительной втулке 11 вьшолнены каналы для подвода газа к пневмоавтоматическому переключат,елю 12. Уплот нение в местах сопряжения деталей обеспечено прокладкой 32, уплотнительными кольцами 33 и прокладкой 34. В корпусе 35 пневмоавтоматического переключателя 12 (см. фиг. 5) установлены уплотпительные резиновые кольца 36, плунжер 37, пружина 38, поджатая винтом 39. Пневмоприводы 13 и 14 выполнены в корпусе 40 (см. фиг. 6), где установлены на осях 41 и 42 соответственно большой палец 43 и блок 44 I1-V -го пальцев, кинематически связанные между собой рычагом 45, винтом 46 и осью 47. На последней так же установлен шток 48, конец которого вьшолнен в виде сферического щарнира и связан с пружиной 49, поджатой гайкой 50, и с порщнем 51, установленным на уплотнительном резиновом кольце 52 в цилиндре 53. Последний жестко связан благодаря винту 54 с фланцем 55. На оси 56 установлен направляющий цилиндр 57, в котором на уплотнительном резиновом кольце 58 установлен порщень 59, поджатый пружиной 60 через гайку 61 и сферический шарнир штока 62. Нижний конец штока 62 шарнирно связан с осью 63, установленной в фланце 55. Пневматический протез руки работает следующим образом. Выбирая тягу 6 (см. фиг. 3), инвалид поворачивает рычаг 4 вокруг оси 24 и толкает шток Последний, входя с натягом в уплотнительный элемент 22, перекрывает клапан выпуска. При дальнейшем движении шток 21 поднимает шток 18. Открывается клапан вауска, и сжатый газ через отверстие в крышке 17 и кольцевой зазор между штоком 18 и уплотнительным элементом 20 подается в полость между клапанами и далее через каналы в корпусе 16, цилиндре 26, оси 30, скобы 10 и втулки 11 (см. фиг. 2), через отверстие О. (см. фиг. 5) - в пневмоавтоматический переключатель 12 и далее через отверстие 5 в пневмопривод 14. При небольшом отпускании тяги 6 (см. фиг. 3) шток 18 под действием пружршы 19 опускается на элемент 20, и клапан впуска закрьшается. Так как клапан выпуска газа остается перекрытым, то газ, находящийся в пневмоприводе, обеспечивает фиксацию пальцев кис ти. Усилие на тяге при этом соответствует силе давления газа на шток 21 и пропор1шонально давлению газа в пневмоприводе, а следовательно, и величине раскрытия кисти. При отпускании тяги 6 шток 21 под действием давления сжатого газа выходит из элемента 22 и газ вьшускается из пневмопривода в атмосферу через глушитель 23. Аналогично действует пневматический переключатель, управляющий пневмоприводом 8 плеча. Отличие в том, что при выборке тяги 7 (см. фиг. 4) зуб рычага 5 сначала расцепляется с зубчатым сектором 9 и только после этого начинает толкать шток 21, который, войдя в уплотпительный элемент 22, перек рывает клапан выпуска газа и далее поднимает шток 18, открывая клапан впуска Газ от источника питания через кольцевой зазор между штоком 18 и элементом 20 подается в полость между клапанами и по каналу в корпусе 16 - в цилиндр 26. Порщень 27 перемещается под давлением сжатого газа, поворачивая ось 30 и связанную с пей конструкцию предплечья. При небольщом отпускании тяги, когда шток 18 (см. фиг. 4) опускается па уплотнительный элемент 20, клапаны впуска и выпуска перекрыты. Сжатым газом в пневмоприводе обеспечивается фиксация сгибания в локте, причем усилие на гяге пропорционально силе давления газа на поршень механизма локтя, а следовательно, - нагрузке на предплечье. Отпуская тягу 7 с небольшой скоростью (при этом шток 21 под действием силы давления газа выходит из уплотнительного элемента 20), инвалид может регулировать скорость и угол разгибания локтя. При быстром и полном отпускании тяги 7 зуб рычага 5 входит в зацепление с зубчатым сектором 9, и угол сгибапия фиксируется. Пневмоавтоматический переключатель 12 (см. фиг. 5) управляет работой лучезапястного следующим образом. Выбирая тягу 6 (см.фиг 1), инвалид включает впускной клапан и подает газ через отверстие а в пневмоавтоматический переключатель 12 и далее через отверстие (5 - в пневмопривод 14. По мере нарастания давления в системе плунжер 37 перемещается до тех пор, пока давление не достигнет значения, при котором пневмопривод кисти сработает полностью. При этом плупжер 37 выходит из нижнего )шлотнительного резинового кольца 36 и входит в верхнее кольцо 36. Газ из системы, питающей пневмопривод кисти через отверстие б поступает в лучезапястный шарнир. При выпуске газа из системы давление снижается, и плунжер 37 под действием пружины 38, сила которой регулируется винтом 39, перемещается в исходное положение. В начальной стадии движения плунжер 37 входит в оба уплотнительных кольца 36, а газ, поступивший в пневмопривод 13, остается в нем. Таким образом, и лучезапястпый шарнир остается в заданном положении. При окончательном снижении давления в системе, когда механизм кисти возвратился в исходное положение, плунжер 37 под действием пружины 38 выходит из верхнего уплотнительного резинового кольца и газ из пневмопривода 13 вьшускается через отверстие t в атмосферу. При подаче газа в пневмопривод 14 нарастание давления в полости цилиндра 53 (см. фиг. 6) приводит к перемещению поршня 51, который через сферический шарнир передает усилие на шток 48. Другой конец штока 48, шарнирно связанный осью 47 с блоком 44, перемещаясь, вращает его вокруг оси 42. Блок 44 через рычаг 45, винт 46 и ось 41 передает усилие на большой палец 43. В результате этого пальцы кисти раскрываются. При выпуске газа из полости цилиндра 53 возврат поршня 51 в исходное положение, а следовательно, и закрытие пальцев кисти осуществляется пружиной 49. Для установки необходимой силы схвата на кончиках пальцев используется гайка 50, вращая которую можно сжимать или разжимать пружину 49.

При поступлении газа в пневмопривод 13 нарастание давления в полости цилиндра 57 приводит к перемещению поршня 59. Линейное перемещение поршня 59 преобразуется в угловое перемещение лучезапястного шарнира благодаря кинематической связи цилиндра 57 и поршня 59 через шток 62 и оси 56 и 63 с фланцем 55. Осью вращения лучезапятстного шарнира является ось 56. Возврат механизма в исходное положение осуществляется с выпуском газа из полости цилиндра 57 при помощи пружины 60

Формула изобретения

2Лротез ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения веса конструкции и упрощения технологии изготовления, пневмопривод лучезапястного щарнира вьтолнен в виде привода одностороннего действия, связанного с фланцем кисти осями, с возможностью щарнирного соединения поршня и цилиндра с фланцем кисти.

tpuZ.f

-ш;

56

0

Фиг. 5