коленный узел для ортезов и протезов

Формула изобретения

Коленный узел для ортезов и протезов, содержащий соосно соединенные шарниром головки шин бедра и голени, подпружиненный упор, отличающийся тем, что в нем шарнир выполнен в виде барабана, размещенного на фигурном выступе головки шины бедра, с выемкой и окном, крепежной головки, двух зажимных головок, которые укреплены вместе с подпружиненным упором на фигурном выступе головки шины бедра, причем головка шины голени снабжена выступом-упором и выполнена кольцеобразной с возможностью вращения вокруг барабана, при этом подпружиненный упор расположен в окне барабана, одна из зажимных головок расположена в выемке барабана, фигурный выступ головки шины бедра выполнен в виде одной из крышек коленного узла, другая крышка которого выполнена съемной и прикреплена к крепежной головке и зажимным головкам, на внутренних поверхностях обеих крышек расположены, например, фторопластовые прокладки, а в окне барабана расположена эластичная прокладка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности, к конструкциям коленных узлов для ортопедических аппаратов и шинно-кожаных протезов нижней конечности.

Известен коленный узел, примененный в протезе нижней конечности, содержащем приемную гильзу бедра с чашкой, связанные с трубкой голени и со стопой через коленный механизм, выполненный из кольцевого барабана с наружным и внутренним зажимными элементами, а также, нажимной ролик с упругим элементом, центрирующую втулку, установленную внутри кольцевого барабана, и проушину, соединенную с чашкой приемной гильзы, причем кольцевой барабан соединен с трубкой голени, а внутренний и наружный зажимные элементы и нажимной ролик установлены на проушине, при этом нажимной ролик с упругим элементом установлен внутри полости центрирующей втулки, а между наружным и внутренним зажимными элементами расположена стенка кольцевого барабана (авт.свид. CCCP N 1469602, А 61 F 2/60, 1987 г.).

Недостатком этой конструкции является ее громоздкость, а также возможность ее использования только в протезе нижней конечности с трубкой голени.

Наиболее близким по технической сущности является коленный узел для ортезов и протезов, содержащий соосно соединенные головки шин бедра и голени, подпружиненный упор (Пат.США N 3826251, А 61 F 2/60, 1974 г.).

Недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает фиксацию шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном, угле их сгибания друг относительно друга, фиксация же может выполняться только дискретно, через определенные углы поворота шин бедра и голени.

Целью изобретения является обеспечение фиксации шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном, угле их сгибания друг относительно друга.

Указанная цель достигается тем, что в коленном узле для ортезов и протезов, содержащем соосно соединенные шарниром головки шин бедра и голени, подпружиненный упор, отличительной особенностью является то, что в нем шарнир выполнен в виде барабана, размещенного на фигурном выступе головки шины бедра, с выемкой и окном, крепежной головки, двух зажимных головок, которые укреплены вместе с подпружиненным упором на фигурном выступе головки шины бедра, причем головка шины голени снабжена выступом упором и выполнена кольцеобразной с возможностью вращения вокруг барабана, при этом подпружиненный упор расположен в окне барабана, одна из зажимных головок расположена в выемке барабана, при этом фигурный выступ головки шины бедра выполнен в виде одной из крышек коленного узла, другая крышка которого выполнена съемной и прикреплена к крепежной головке и зажимным головкам, на внутренних поверхностях обеих крышек расположены, например, фторопластовые прокладки, а в окне барабана расположена эластичная прокладка.

Совокупность приведенных признаков для обеспечения фиксации шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном, угле их сгибания друг относительно друга в науке и технике до даты подачи заявки не обнаружена, что соответствует требованию " новизна". Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию " положительный эффект". Помимо того, авторами не обнаружено подобных технических решений, следовательно, совокупность существенных признаков отвечает критерию изобретения "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен внешний вид коленного узла в сборе, на фиг.2 коленный узел в разобранном виде, на фиг. 3 положение головок шин бедра и голени (верхняя крышка и фторопластовая прокладка условно не показаны) ортопедического аппарата, надетого на пораженную конечность пациента, при вертикальном положении ортезированной конечности без нагрузки в фазу переноса; на фиг.4 то же, но при сидении ( без нагрузки); на фиг.5 то же, но для положения "стоя" в фазу опоры и с нагрузкой; на фиг.6 то же, но при любом согнутом положении ортезированной конечности при опоре (имеется в виду приложение нагрузки в направлении от шины бедра к центру коленного узла).

Коленный узел для ортезов и протезов содержит головку шины бедра 1, головку шины голени 2, барабан 3, упор 4, первую (внутреннюю) зажимную головку 5, вторую (наружную) зажимную головку 6, пружину 7, головку крепежную 8, эластичную (резиновую) прокладку 9, окно 10, выемку 11, выступ-упор 12, первую крышку 13, первую фторопластовую прокладку 14, вторую крышку 15, вторую фторопластовую прокладку 16, первый крепежный винт 17, второй крепежный винт 18, третий крепежный винт 19.

Предложенный коленный узел, будучи помещен в ортопедический аппарат на нижнюю конечность согласно назначению врача-ортопеда, функционирует следующим образом.

Головка шины бедра 1 и головка шины голени 2 кинематически соединены между собой промежуточным звеном барабаном 3, который устанавливается на фигурном выступе головки шины бедра 1, являющемся первой крышкой 13 коленного узла, на которой запрессованы упор 4 и первая (внутренняя) зажимная головка 5. Эти два элемента имеют цилиндрическую форму и расположены так, что их центры и центр барабана 3 находятся на одной прямой. На этой же прямой находится и центр второй (наружной) зажимной головки 6, также запрессованной на первой крышке 13 коленного узла. Внутренняя поверхность кольца головки шины голени 2, будучи при сборке коленного узла надета на барабан 3, должна легко, но без люфта вращаться вокруг барабана 3 в тех пределах, которые обусловлены конструкцией коленного узла, что, в свою очередь, определено физиологическим состоянием коленного сустава и окружающих его мышц пораженной конечности пациента; в корпусе барабана 3 имеется окно 10, в которое при сборке коленного узла должны быть вставлены, кроме упора 4, еще и пружина 7, и эластичная (резиновая) прокладка 9, первая (внутренняя) зажимная головка 5 и вторая (наружная) зажимная головка 6 снабжены резьбовыми отверстиями, при помощи которых и соответствующих первого и второго крепежных винтов 17 и 18 крепится вторая крышка 15, не дающая возможности сойти кольцу головки шины голени 2 с барабана 3. Таким образом, у головок шин бедра 1 и голени 2 остается возможность двигаться друг относительно друга только за счет скольжения внутренней поверхности кольца головки шины голени 2 по наружной цилиндрической поверхности барабана 3; эффект скольжения со стороны взаимодействующих поверхностей кольца головки шины голени 2 и барабана 3 усиливается размещением с внутренних сторон первой и второй крышек 13 и 15 соответственно первой и второй фторопластовых прокладок 14 и 16.

В корпус головки шины бедра 1 (на первой крышке 13) запрессована еще одна головка головка крепежная 8, в которой также есть резьбовое отверстие для осуществления дополнительного крепежа второй крышки 15 к корпусу головки шины бедра 1 с помощью третьего крепежного винта 19.

При ходьбе в надетом на пораженную нижнюю конечность ортопедическом аппарате предлагаемый коленный узел работает следующим образом.

В любой момент при отсутствии нагрузки на ортезированную ногу пружина 7, являющаяся пружиной сжатия, давит на упор 4 и этим жестко прижимает к нему через эластичную (резиновую) прокладку 9 верхнюю часть окна 10 в корпусе барабана 3. В итоге воображаемая прямая, проходящая через центры первой (внутренней) и второй (наружной) зажимных головок 5 и 6 и через центр упора 4, будет проходить и через центр барабана 3 (см.фиг. 3). В этот момент конструкционный зазор между первой и второй зажимными головками 5 и 6 будет больше на величину , чем толщина кольцеобразной части головки шины голени 2 в зазоре между указанными выше первой и второй зажимными головками 5 и 6.

Это дает возможность свободного поворота головки шины голени 2 фактически вокруг центра О₁ центра барабана 3. В таком состоянии своего механизма коленный узел находится в фазу переноса, при подготовке ортезированной нижней конечности к положению "сидя" и при самом положении "сидя" (см. фиг.4). Аналогичное состояние механизма коленного узла может наблюдаться и при положении пациента "стоя", при котором вся нагрузка перенесена на здоровую (без ортопедического аппарата) ногу, а ортезированная конечность находится как бы во "взвешенном" состоянии. Если бедро при этом слегка отведено назад, то механизм коленного узла принимает положение, изображенное на фиг.3. Если при таком положении механизма коленного узла принять условно положение шины голени 2 (а, следовательно, и головки шины голени) вертикально вниз, то ось головки шины бедра 1 по отношению к оси головки шины голени 2 будет наклонена вперед до упора, обусловленного конструкцией узла, на угол 4.5^o (рекурвация). Это дает запас подкосоустойчивости при неожиданном резком переносе тяжести тела инвалида (пациента) на ортезированную (пораженную) конечность.

В фазу опоры (см.фиг. 5 и для сравнения фиг.3) головка шины бедра 1 под действием веса пациента, распределяющегося и на ортезированную конечность, опускается вниз и, соответственно, нижними частями цилиндрических поверхностей первой (внутренней) зажимной головки 5 и упора 4 давит на расположенные под ними элементы конструкции коленного узла: первая (внутренняя) зажимная головка 5 в точке O₂ на твердую внутреннюю поверхность кольцевого отверстия в головке шины голени 2, а упор 4 давит вниз на пружину 7. В точке О₂ возникает сила трения, не дающая свободно поворачиваться головке шины бедра 1 вокруг барабана 3. С дальнейшим увеличением прилагаемой силы в точке O₂ возникает сильное торможение, и головка шины бедра 1 вместо того, чтобы равномерно опускаться, начинает перемещаться только со стороны упора 4 вокруг точки О₂, как мгновенного центра вращения. Одновременно первая (внутренняя) зажимная головка 5, перемещаясь вместе с головкой шины бедра 1 на определенном, очень малом, участке поверхности кольцевого отверстия в головке шины голени 2, поворачивается вокруг центра O₃, проскальзывает в районе точки O₂, и при этом в первый момент действия силы тяжести точка O₂ поднимается вверх по краю поверхности кольцевого отверстия в головке шины голени 2 и перемещается на очень малую неопределенную величину. Когда действие силы тяжести на ортезированную конечность достигнет максимума, точка O₂ фиксируется окончательно, и вокруг нее упор 4 опускается, сжимая пружину 7. В то же время вторая (наружная) зажимная головка 6 как бы поднимается вверх и часть кольцеобразного участка головки шины голени 2 зажимается между двумя, специально предназначенными для этого первой и второй, зажимными головками 5 и 6, и заклинивается. При этом обеспечивается надежная опороспособность ортезированной конечности.

В фазу опоры при положении ортезированной нижней конечности "стоя" состояние механизма коленного узла изображено на фиг. 5, а при опоре на ортезированную нижнюю конечность при ее полусогнутом положении фиг. 6.

Предлагаемый коленный узел для ортезов и протезов обеспечивает фиксацию шины бедра относительно шины голени при любом, физиологически обоснованном, угле их сгибания друг относительно друга. Ожидаемые преимущества применения предлагаемого коленного узла заключаются в упрощении сборки (изготовления) коленного узла, в некотором универсализме с позиций медицинского назначения, поскольку коленный узел как бы объединяет в себе при его функционировании преимущества беззамкового и замкового узлов, причем замок в коленном узле срабатывает почти мгновенно при приложении пациентом нагрузки своего тела вдоль оси шины бедра к центру коленного узла.