кинематический шарнир коленного узла протеза нижней конечности

Формула изобретения

Кинематический шарнир коленного узла протеза нижней конечности, содержащий барабан с контактной поверхностью в форме тела вращения, отличающийся тем, что в него введены рычаг и тяга, причем барабан установлен контактной поверхностью на рычаг и соединен с рычагом при помощи тяги, один конец которой закреплен на оси контактной поверхности барабана, а другой на рычаге.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области медицинской техники, а именно, к протезированию и протезостроению.

Известен кинематический шарнир коленного узла протезов и ортезов, обеспечивающий фиксацию (заклинивание) шарнира в широком диапазоне межзвенного коленного угла (1).

Недостатком этого шарнира является дискретность его фиксации, позволяющая заклинивать шарнир через определенные углы поворота головок шин бедра и голени.

Наиболее близким по технической сущности является кинематический шарнир коленного узла протеза нижней конечности, содержащий кольцевой барабан, внутренний и наружный зажимные элементы, обеспечивающие одностороннее бесступенчатое заклинивание и подгибание в шарнире (2).

Недостатками известного шарнира являются узкий диапазон межзвенного угла, при котором происходит заклинивание шарнира, и наличие громкого щелчка при его расклинивании, а также отсутствие подрессоренности подгибания.

Целью предполагаемого изобретения является повышение устойчивости, симметрии и комфортности ходьбы путем обеспечения одностороннего бесступенчатого заклинивания шарнира во всех диапазоных межзвенного коленного угла, обеспечения подрессоренного под гибания в шарнире в момент опорного толчка и устранения щелчка при расклинивании шарнира.

Указанная цель достигается тем, что кинематический шарнир содержит барабан с контактной поверхностью в форме тела вращения, ось которого является осью вращения шарнира, и содержит рычаг с ответной контактной поверхностью и подпружиненную тягу, причем барабан установлен контактной поверхностью на рычаг и соединен с рычагом при помощи тяги, один конец которой закреплен на оси вращения шарнира, а другой закреплен на рычаге.

Совокупность приведенных признаков, обеспечивающих одностороннее бесступенчатое заклинивание кинематического шарнира во всем диапазоне межзвенного коленного угла, подрессоренное подгибание в шарнире в момент опорного толчка и устранение щелчка при раск линивании шарнира, не обнаружена в науке и технике до даты подачи заявки, что соответствует требованию "новизна". Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "положительный эффект". Помимо этого, авторами не обнаружено подобных решений, следовательно, совокупность существенных признаков отвечает критерию изобретения "существенные отличия". Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где схематически изображен кинематический шарнир коленного узла протеза нижней конечности.

Кинематический шарнир содержит барабан 1, рычаг 2, тягу 3, оси 4 и 5, упор 6 и упругий элемент 7. Барабан 1 и рычаг 2 соединены между собой тягой 3, один конец которой закреплен на оси 4, а другой закреплен на оси 5. Упор 6 установлен на рычаге 2, а упругий элемент 7 закреплен своими концами на рычаге 2 и тяге 3. Барабан 1 и рычаг 2 крепятся к бедренной и голеной частям протеза. Контактная поверхность барабана 1 имеет форму тела вращения, ось которого совпадает с осью 4 и является осью вращения шарнира. Место расположения оси 5 на рычаге 2 выбрано таким образом, чтобы между контактирующими поверхностями барабана 1 и рычага 2 возникли силы, обеспечивающие заклинивание шарнира.

Кинематический шарнир коленного узла протеза нижней конечности функционирует следующим образом.

При опирании инвалида на протезированную конечность происходит деформирование упругого элемента 7 и поворот тяги 3 относительно рычага 2, что приводит к сближению контактных поверхностей рычага 2 и барабана 1. В момент соприкосновения контактных поверхностей рычага 2 и барабана 1 происходит заклинивание шарнира и коленный узел начинает передавать нагрузку от опорной реакции стопы на гильзу бедра. Действие нагрузки в узле вызывает удлинение тяги 3 и деформирование барабана 1 и рычага 2. Благодаря появившимся деформациям происходит накатывание барабана 1 на рычаг 2, что приводит к уменьшению межзвенного коленного угла и подгибанию протеза.

При уменьшении нагрузок в завершающей фазе опоры происходит скатывание барабана 1 с рычага 2 под действием накопленных в элементах узла упругих сил и осуществляется расфиксация шарнира.

В начальной фазе переноса протезированной конечности над опорной поверхностью упругий элемент 7 осуществляет поворот тяги 3 относительно рычага 2. Благодаря этому смещению образуется свободное вращение голеностопной части протеза относительно гильзы бедра.

Применение кинематического шарнира в коленном узле протеза нижней конечности обеспечивает подрессоренное подгибание протеза в начальный момент опорного толчка, что является важным при ходьбе в среднем и быстром темпах. Наряду с этим, ходьба характеризуется подкосоустойчивостью при опирании как на выпрямленный, так и согнутый протез, что весьма важно при движении по неровной поверхности и лестнице. Энергозатраты ходьбы на протезе с предложенным шарниром уменьшаются в среднем на 15 а сама ходьба становится более симметричной и антропоморфной.