протез бедра с бесступенчато фиксируемым коленным шарниром

Формула изобретения

Протез бедра, содержащий последовательно соединенные искусственную стопу, щиколотку, голень, одноосный коленный узел, выполненные без относа оси назад, бедро, приемную гильзу, кожаный вертлуг с поясом, а также плечевой пояс, связанный через тягу с коленным узлом, отличающийся тем, что коленный узел состоит из корпуса (элемента голени), опоры бедра, оси зафиксированной относительно корпуса и двух фрикционных втулок: вспомогательной и рабочей, причем последняя, связанная с управляющей тягой и возвратной пружиной, при отсутствии управляющего воздействия, наворачиваясь по резьбе оси сначала до контакта с опорой бедра под воздействием возвратной пружины, а затем за счет фрикционного взаимодействия опоры бедра и втулок зажимает опору бедра, фиксируя ее относительно голени.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам нижних конечностей.

Одним из основных требований к конструкции протеза является обеспечение подкосоустойчивости в колонном шарнире. Под подкосоустойчивостью понимают возможность фиксации межзвенных углов в шарнире протеза. Одним из способом обеспечения подкосоустойчивости является создание специальных устройств с различными типами приводов, которые обеспечивали бы замыкание шарнира в разные фазы шага. Известны протезы, позволяющие равнонадежно, бесступенчато фиксировать в различных положениях голень относительно бедра при сгибании и разгибании коленного шарнира, например, протезы бедра:

US N 5062857 [1]

GB N 2244006 [2]

SU N 1577785 [3]

Эти протезы обладают как всеми достоинствами, так и недостатками гидравлических систем.

Частично задачу по обеспечению подкосоустойчивости решает относ осей шарниров назад относительно линии действия силы, нагружающий протез таким образом, чтобы создавалось их замыкание по типу пассивного замыкания суставов в живой конечности, но такой относ оси коленного шарнира влечет за собой отрицательные факторы, такие как увеличение функциональной длины протеза в переносную фазу шага и подъем колена при сидении. В настоящее время существуют конструкции протеза без относа оси коленного шарнира, например, протез бедра а. с. N 1351600 A1 SU (Якобсон и др.) [4]. Известны протезы бедра с автоматическим замыканием коленного шарнира под действием приложенного к культеприемнику усилия. Так, например, в протезе бедра с коленным узлом а.с. N 923540 (Кужекин и др.) [5] под действием нагрузки клинья зажимают фиксирующий гребень, тем самым запирая коленный узел.

В протезе с узлом 7ПЛ [6] конструкции Подрезкова при приложении усилия к культеприемнику происходит торможение колодки тормоза о чашку голени. В обоих случаях: и по а.с. N 923540, и в протезе с узлом 7ПЛ - фиксация голени относительно бедра бесступенчатая, но возможная в определенных пределах угла сгибания. При полном и близком к полному разгибанию колено надежно фиксируется; чем больше недоразгибание (т.е. больше сгибание) коленного шарнира, тем менее надежна фиксация. Как показывает практика использования узла 7ПЛ коленный узел фиксируется при сгибании до 45^o.

Протез с узлом 7ПЛ как наиболее близкий по технической сущности к предлагаемой конструкции является прототипом. Кроме названных недостатков, прототип обладает недостатками конструкций с относом коленного шарнира назад, о которых говорилось ранее: увеличением функциональной длины протеза в переносную фазу шага и подъемом колена при сидении.

Целью изобретения является повышение подкосоустойчивости протеза, обеспечиваемой равнонадежной фиксацией коленного шарнира при любом положении голени относительно бедра.

На фиг. 1 представлен протез бедра, вид спереди; на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 изображен коленный узел, вид спереди; на фиг. 4 - вид сбоку; на фиг. 5 - вид сверху.

На представленных графических материалах введены следующие обозначения:

1 - искусственная стопа

2 - щиколотка

3 - голень

4 - коленный узел

5 - бедро

6 - приемная гильза

7 - кожаный вертлуг с поясом

8 - плечевой пояс

9 - тяга

10 - корпус (элемент голени)

11 - опора бедра

12 - ось

13 - вспомогательная втулка

14 - рабочая втулка

15 - возвратная пружина

Указанная цель достигается следующим. Протез бедра (фиг. 1) содержит последовательно соединенные: искусственную стопу 1, щиколотку 2, голень 3, одноосный коленный узел 4, выполненный без относа оси назад, бедро 5, приемную гильзу 6 с прикрепленным к ней кожанным вертлугом с поясом 7, а также плечевой пояс 8, связанный через тягу 9 с коленным узлом. Коленный узел (фиг. 2) включает в себя корпус 10 (элемент голени), опору бедра 11, ось 12, две фрикционные втулки: вспомогательную 13 и рабочую 14, где последняя имеет возвратную пружину 15 и связана с управляющей тягой 9. Ось 12 и втулка 13 зафиксированы относительно корпуса 10. Опора бедра 11 расположена на оси 12 и своими фрикционными поверхностями взаимодействует с втулками 13 и 14 таким образом, что от усилия возвратной пружины 15 при отсутствии управляющего воздействия втулка 14 наворачивается по резьбе оси 12 до контакта с опорой бедра.

Фиксация коленного шарнира осуществляется следующим образом. При повороте бедра относительно голени опора бедра 11 за счет сил трения увлекает за собой рабочую втулку 14, вызывает ее движение по резьбе оси 12, тем самым обеспечивая фрикционное взаимодействие опоры бедра 11 со вспомогательной втулкой 13. Таким образом, рабочая втулка 14 зажимает опору бедра и фиксирует ее относительно корпуса (элемента голени). Следует отметить, что коленный шарнир зафиксирован только при сгибании, а разгибание за счет тех же параметров резьбы остается возможным как с помощью управляющего воздействия на втулку 14, так и обеспечением культей бедра момента разгибания.

Для управляющей расфиксации коленного шарнира необходимо натянуть тягу 9, втулка 14, растянув пружину 15, повернется, образуя необходимые для свободного движения в коленном шарнире зазоры между фрикционными парами.

При освобождении тяги 9 под действием пружины 15 втулка 14 замыкает фрикционные поверхности. Коленный шарнир подготовлен к автоматической фиксации.

Так, сгибание протеза в коленном шарнире вызовет собственное торможение, фиксацию.

Протез работает следующим образом. В положении "стоя" тяга 9 не натянута, коленный шарнир подготовлен к автоматической фиксации. В начальный момент шага за счет движения плеча вверх (близкому к естественному при ходьбе) через натяжение тяги 9 осуществляется расфиксация коленного шарнира, и голень беспрепятственно поворачивается относительно бедра.

В конце переноса протеза над опорой воздействие с тяги 9 снимается - опускается плечо, рабочая втулка 14 под действием пружины 15 замкнет фрикционные поверхности (собственную и опоры бедра 11) - коленный шарнир оказывается подготовленным к автоматической фиксации, которая и срабатывает в момент опоры на стопу протеза и начала относительного вращения бедра и голени. Если бедро и голень по каким-либо причинам не оказались в положении полного разгибания, коленный шарнир все равно зафиксируется при условии снятия управляющего воздействия с тяги.

При зафиксированном коленном шарнире осуществляется перекат. После чего в момент начала фазы переноса протеза над опорой опять необходима расфиксация коленного шарнира, для чего необходимо натяжение тяги 9.

Выполнение коленного узла без относа оси коленного шарнира назад позволяет избавиться от удлинения конечности в переносную фазу шага и подъема колена при сидении, о чем говорилось ранее. Возможность фиксировать коленный шарнир в любой момент и при любом положении бедра относительно голени по типу активного замыкания суставов повышает подкосоустойчивость протезов при меняющихся условиях ходьбы (неровность почвы, толчки окружающих и т.п.), а также дает дополнительные возможности инвалиду в преодолении препятствий определенной высоты, самообслуживании (например, завязывание шнурков на обуви) и т.д.

Список, используемой литературы

1. ИСМ N 11, 1993, US N 5062857, A 61 F 2/64, 2/72.

2. ИСМ N 8, 1993, GB N 2244006, A 61 F 2/64, 2/70.

3. ИСМ N 19, 1990, SU N 1577785, A 61 F 2/74.

4. SU N 1351600 A1, A 61 F 2/60 "Протез бедра" Я.С. Якобсон и др.

5. SU N 923540 A 61 F 1/08 "Коленный узел протеза бедра", А.П. Кужекин и др.

6. Каталог полуфабрикатов, сборочных узлов, инструмента и оборудования протезного производства. - Москва, ТЕХСНАБЭКСПОРТ, Внешторгиздат, изд. 28159.