Протез нижней конечности Советский патент 1981 года по МПК A61F1/08 

1

Изобретение относится к медицинской, технике, а именно к протезостроению.

Известен протез ниж.нейКонечности который содержит искусственную стопу с голеностопным шарниром, коленный шарнир, аккумулятор энергии, электропривод в виде электродвигателя постоянного тока с редуктором, три электромагнитные муфты, программный блок, схему сравнения, датчик накопления энергии, тактильный датчик, располо.женный в стопе, тазобедренный шарнир гильзы бедра и голени, попукорсет и элементы крепления 1.

Однако в известном устройстве не обеспечивается нормализация заключительной фазы опорного времени, что приводит к динамической и кинематической асимметрии, отсуЛзтвию надлежащего движительного импульса в фазу заднего толчка.

Так же недостатком устройства является нерациональное распределение веса приводных устройств в протезе в связи с наличием отдельного привода для тазобедренного шарнира и наличием отдельных электромагнитных муфт для коленного и тазобедренного

шарниров, что увеличивает энергозатраты инвалида при ходьбе.

Цель изобретения - снижение энергозатрат инвалида и нормализация динамических и кинематических характеристик движения.

Поставленная цель достигается тем/ что протез снабжен подпружиненной тягой и втулкой, расположенной з гиль0зе бедра с возможностью перемещения вдоль нее и соединенной с одной стороны с подпружиненной тягой через фиксирующий механизм, а с другой стороны-с тазобедренным шарниром через

5 аккумулирующую пружину, при этом тазобедренный шарнир выполнен в виде палзушки, соединенной с полукорсетом посредством направляющей и с гильзой бедра через подпружиненную ось.

0

Кроме того, втулка снабжена фиксатором ее положения относительно1 ильзы бедра.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема протеза нижне«;| конечности

5 в период опОры; на фиг. 2 - характеристики пружинных аккумуляторов; на фи/. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 кинематическая схема протеза в период переноса ; на фиг. 5 - узел II на 0 фиг. 1.

Протез содержит голеностопный узел, включающий.искусственную.стопу 1 с голеностопным шарниром 2, гильзу 3 голени, соединенную с гильзой 4 бедра посредством коленного шарнира 5. Гильза 4 бедра соединена с полукорсетом б с помощью тазобедренного шарнира, выполненного в виде П-образной ползушки 7, входящей в Т-образную направляющую

На гильзе 3 голени укреплен электропривод 9 голеностопного шарнира, содержащий диск 10 с роликами 11, жесткую тягу 12, коромысло 13, соединенное с пружинным аккумулятором энергии в виде пружины 14 и с механизмом 15 автоматического сцепления - расцепления со стопой 1. Коромысло 13 посредством подпружиненной тяги 16 связано также с втулкой 17, имеющей возможность продольного перемещения по.трубке гильзы 4 бедра. Одним концом втулка 17 соединена посредством фиксирующего механизма, выполненного в виде шайбы 18, установленной во втулке 17, штока 19 и пружин 20 и 21 с тягой 16, а другим концом - посредством аккумулирующей пружины 22 с П-образной ползушкой 7 тазобедренного шарнира. Кроме того, во втулке 17 расположен фиксатор 23 ее положения относительно гильзы бедра, имеющий возможность входить в паз 24 гильзы 4 бедра, и посто янно поджатый к ней пружиной 25.

К трубке гильзы 4 бедра прикрепле.на ось 26, которая взаимодействует с пружиной 27, а на. стопе 1 установлен кнопочный выключатель 28. Кроме того, ;На трубке гильзы 4 бедра установлен упор 29, с которым взаимодействует шрйба 18 фиксирующего механизма, а в,тазобедренном шарнире установлен упор 30.

Протез работает следующим образом. Чтобы обеспечить нормальное функционирование протеза без увеличения максимальной мощности привода, необходимо заряжать пружинные аккумуляторы по времени, как показано на фиг. 2 Здесь С2 - жесткость 2-го пружинного аккумулятора (пружина 14), обеспечивающего активный задний толчок, tg - время его зарядки; 1-ый пружинный аккумулятор (пружина 2,), обеспечивающий активное сгибание в тазобедренном шарнире (ТБШ) , имеет жесткость. С и время зарядки t, сработать же он должен после разрядки 2-го пружинного аккумулятора, через сравнительно малое время t. Таким образом, вначале происходит задний толчок, а вслед за этим - сгибание в ТБШ. вследствие того, что задний толчок требует значительно больших энергозатрат, 1-ы же аккумулятор расходует свою энергию лишь на сообщение протезу угловой скорости сгибания оТносительно -ТБШ. Небольшая задержка по времени дЪ достигается за счет инерционности механизмов .

В период опоры протез функционирует следующим образом.

Электропривод 9 через диск 10 и ролик 11, посредством жесткой тяги 12 коромысла 13 и подпружиненной тяги 16 Ьаряжа.ет. оба пружинных аккумулятора пружины 14 и 22. При этом фиксирующий механизм находится в замкнутом положении (фиг. 5), т.е. через шток 19, закрепленный шайбой 18, втулка 17 перемещается по трубке гильзы 4 бедра вниз, заводя пружину 22.Кроме того, в период опоры ТБШ заперт, так как под действием веса протезируемого ось 26, к которой кпепится трубка гильзы 4 бедра, находится в крайнем верхнем положении и неподвижна относительно ползушки 7 .(фиг. 3). Зарядка 1-го аккумулятора происходит до требуемого известного значения С, в этот момент фиксатор 23 входит в паз 24, а шайба 18 освобождает подпружиненный шток 19, упираясь в упор 29. При этом обеспечивается фиксация втулки 17 и требуемый заряд 1-го пружинного аккумулятора, в то время, когда 2-ой пружинный аккумулятор продолжает заряжаться до требуемого значения С. Затем электропривод 9 отключается. В момент заднего толчка электропривод 9 вновь включается, получая сигнал от микрокнопочного выключателя 28, и под действием команд системы управления (не изображенной на чертеже) выводит жесткую тягу 12 из контакта с роликом 11. В-результате этого происходитразряд 2-го пружинного аккумулятора и активный момент посредством механизма 15 автоматического сцепления - расцепления передается на стопу 1. Воспроизводится задний толчок. Коромысло 13 возвращается в исходное положение, освобождая тягу 16, а шток 19 при помощи пружины 21 также занимает исходное положение. После активного заднего толчка протезированной конечностью вес тела инвалида перемещается на сохранившуюся конечность и ось 26 под действием пружины 27 освобождается, занимая крайнее нижнее положение (фиг, 3 пунктирная линия). Одновременно освобождается анергия, накопленная аккумулирующей пружиной 22 и происходит сгибание в ТБШ, обеспечивается сгибание и перенос протеза. При этом время активного действия 1-го пружинного аккумулятора легко регулируется упором 30, так как фиксатор 23 освобождает втулку 17 лишь после контакта с упором 30. Втулка 17 при этом возвращается в исходное положение.

При следующем шаге все повторяется При сидении на протезп noi-.-aviuKa 7 перемещается по Т-образной наирав.чяюшей 8 влево и не мешает имналклу. Bci прпмя ходьбы она фиксируечг я ,-; гncr.nrf.,но направляющей 8 специальным знаком (не изображенным на чертеже). В результате такого выполнения про теза нижней конечности значительно уменьшаются энергозатраты инвалида/ уменьшается асимметрия ходьбы и нормализуются Динамические и кинематические характеристики движения. Формула изобретения 1. Протез нижней конечности, содер жащий голеностопный узел, включающий искусственную стопу с голеностопным шарниром гильзу голени со встроенным в нее .электроприводом голеностопного шарнира и пружинным аккумулятором энергии, коленный шарнир, гильзу бедра, тазобедренный шарнир, полукор.сет и элементы крепления, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат инвалида и норФиг--}мализации динамических и кинематических характеристик движения, он снабжен подпружиненной тягой и втулкой, расположенной в гильзе бедра с возможностью перемещения вдоль нее и соединенной с одной стороны с подпружиненной тягой через фиксирующий механизм, а с другой - с тазобедренным шарниром через аккумулирующую пружину при этом тазобедренный шарнир выполнен в виде ползушки, соединенной с полукорсетом посредством направляющей и с гильзой бедра через подпружиненную ось. 2. Протез по п. 1, отличающийся тем, что втулка снабжена фиксатором ее положения относительно гильзы бедра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по. заявке 2475692/28-13, кл. А 61 F 1/08, 1978.