несущая трубка из композиционно-волокнистого материала для протеза нижней конечности

Формула изобретения

1. НЕСУЩАЯ ТРУБКА ИЗ КОМПОЗИЦИОННО-ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПРОТЕЗА НИЖНЕЙ КОНЕЧНОСТИ, содержащая полый цилиндрический корпус, выполненный из слоев углепластика, отличающаяся тем, что слои углепластика размещены между по крайней мере одним наружным и одним внутренним слоями стеклопластика.

2. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что слои углепластика и стеклопластика расположены коаксиально.

3. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что слои образованы спиральными витками углепластика и стеклопластика.

4. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что волокна в слоях углепластика ориентированы вдоль образующей трубки, а в слоях стеклопластика в окружном направлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению, и может быть использовано при изготовлении протезов голени и бедра.

Известна несущая трубка для протезов нижних конечностей, выполненная из металла, например алюминиевого или титанового сплава. Недостатком такой трубки является их большая масса, что соответственно повышает массу протеза в целом.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой несущей трубке является несущая трубка из композиционно-волокнистого материала для протеза нижней конечности, содержащая полый цилиндрический корпус, выполненный из слоев высокомодульного материала углепластика. Трубка имеет большую толщину стенки и полностью выполнена из углепластика с расположением углеродных волокон под углом к образующей трубки. Данное техническое решение принято в качестве прототипа. Недостатком указанной трубки является высокая чувствительность ее материала к контактным механическим воздействиям, неизбежно возникающим как в процессе сборки протеза, так и в процессе его эксплуатации, поскольку углеродные волокна являются очень хрупкими, несмотря на их высокую прочность и упругость. Разрушение углеродных волокон в поверхностных слоях трубки приводит к существенному снижению ее несущей способности и возрастанию вероятности отказов в процессе эксплуатации.

Кроме того, следует отметить неэффективное использование углепластика, так как он не только воспринимает основную нагрузку, действующую на трубку в процессе ее эксплуатации (сжатие, изгиб и кручение), но и выполняет не свойственные ему функции формирует наружную и внутреннюю посадочные поверхности, воспринимает возможные механические воздействия (удары, контактные воздействия от зажимов и т.п.). Это приводит к увеличению количества используемого при изготовлении трубки (по сравнению с необходимым для восприятия нагрузок) дорогостоящего материала, что вызывает резкое увеличение стоимости такой трубки, несмотря на высокую весовую эффективность.

Для предотвращения контактного механического воздействия на углепластик в заявляемой несущей трубке из композиционно-волокнистого материала для протеза нижней конечности, содержащей полый цилиндрический корпус, выполненный из слоев углепластика, слои углепластика размещены между, по крайней мере, одним наружным и одним внутренним слоем стеклопластика. Слои углепластика и стеклопластика могут быть расположены коаксиально. Слои могут быть образованы спиральными витками углепластика и стеклопластика. Волокна в слоях углепластика могут быть ориентированы вдоль образующей трубки, а в слоях стеклопластика в окружном направлении. Выполнение наружного и внутреннего слоев несущей трубки из стеклопластика предотвращает механическое контактное воздействие на углеродные волокна как в процессе сборки протеза, так и в процессе эксплуатации, что приводит к повышению несущей способности трубки по сравнению с трубкой из чистого углепластика.

Кроме того, в такой конструкции высокопрочные и дорогие углеродные волокна используются более рационально, так как они выполняют только свойственные им функции, а функции формирования наружных и внутренних поверхностей перекладываются на более дешевые и менее хрупкие стеклянные волокна. Это позволяет за счет экономии углеродных волокон снизить стоимость трубок, что создает предпосылки для массового использования таких трубок в практике протезостроения.

На фиг. 1 и 2 изображена предлагаемая трубка, разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 разрез Б-Б на фиг. 2.

Трубка 1 включает слои 2 углепластика, размещенные между наружным 3 и внутренним 4 слоем стеклопластика. Слои 2, 3 и 4 расположены коаксиально (фиг. 1 и 3). Слои 2 углепластика выполнены из однонаправленного углеволокнистого материала типа "Слопрег" (углеволокнистая лента ЛУ-4, пропитанная эпоксиноволачным связующим ЭНФБ), причем углеродные волокна ориентированы в слоях 1 преимущественно вдоль образующей трубки.

Слои 3 и 4 выполнены из стеклопластика на основе стеклоровинга типа ВМС и связующего ЭНФБ, волокна в слоях стеклопластика расположены в окружном направлении.

Трубка 1 включает слои 2 углепластика, размещенные между наружными 3, внутренними 4 и промежуточными 5 слоями стеклопластика (фиг. 2). Слои 2, 3, 4 и 5 расположены коаксиально (фиг. 4).

Слои углепластика 2 выполнены из углеволокнистого ровинга УКН-4000, пропитанного эпоксидным связующим ЭДТ-10. Углеродные волокна в слоях углепластика 2 расположены под углом к образующей трубки 1.

Слои 3, 4 и 5 выполнены из стеклопластика на основе стеклоровинга типа ВМС и связующего ЭДТ-10, волокна в слоях стеклопластика расположены в окружном направлении.

Трубка 1 включает слои 2 углепластика, размещенные между наружным 3, внутренними 4 и промежуточными 5 слоями стеклопластика (фиг. 2). Слои 2, 3, 4 и 5 образованы витками углепластика и стеклопластика, уложенными по спирали (фиг. 5).

Слои 2 углепластика выполнены из однонаправленного углеволокнистого материала типа "Слопрег" (углеволокнистая лента ЛУ-4, пропитанная эпоксиноволачным связующим ЭНФБ), причем углеродные волокна ориентированы вдоль образующей трубки.

Слои 3, 4 и 5 выполнены из стеклопластика на основе стеклоткани типа Т-10 и связующего ЭНФБ, при этом волокна в слоях стеклопластика расположены преимущественно в окружном направлении.

Предлагаемую несущую трубку 1 из композиционно-волокнистого материала изготавливают намоткой на цилиндрическую оправку предварительно пропитанного связующим угле- и стекловолокнистого материала с последующим отверждением полученной заготовки и (при необходимости) механической обработкой наружной поверхности трубки 1.

Предлагаемая трубка протеза нижней конечности может быть использована в протезах голени как соединительная трубка, связывающая стопу с гильзой голени, а также в протезах бедра в качестве трубки голени, соединяющей стопу с коленным суставом, и трубки бедра, соединяющей коленный сустав с гильзой бедра.

Эксплуатация несущей трубки из композиционно-волокнистого материала в течение гарантийного срока эксплуатации протезов бедра и голени показала, что она полностью соответствует требованиям, предъявляемым к соединительным элементам протезов голени и бедра, обладает минимальным весом, высокой надежностью и высокой стойкостью к механическим повреждениям.