PL219055B1 - Mechanizm przegubowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm przegubowy o zmiennym położeniu środka obrotu, a zwłaszcza mechanizm mogący pełnić funkcje stawu kolanowego człowieka.

Z opisu zgłoszeniowego nr PL 294554 A1 znany jest przegub mechaniczny ze zmiennym położeniem środka obrotu. Przegub składa się z dolnego elementu zakończonego u góry płetwą, która wchodzi w szczelinę w górnym elemencie, przy czym w płetwie znajdują się dwa fasolowe otwory, a przez każdy z nich przechodzi trzpień zamocowany w górnym elemencie. Nadto dolna powierzchnia górnego elementu jest wypukła i przylega do górnej powierzchni dolnego elementu. Drugi element może obracać się względem pierwszego elementu wokół osi pierwszego lub/i drugiego trzpienia a jednocześnie drugi element może się obtaczać po pierwszym elemencie. Dzięki temu środek obrotu przegubu jest zmienny, podobnie jak w rzeczywistym stawie kolanowym.

Z kolei z opisu ochronnego nr PL 52148 Y1 znana jest endoproteza stawu kolanowego, która składa się z elementu dolnego i opierającego się na nim elementu górnego. Element dolny na swej górnej powierzchni posiada dwa równoległe do siebie gniazda, w których spoczywają płozy górnego elementu. Zarówno gniazda jak i płozy mają zarys krzywoliniowy, przy czym gniazdo jest wklęsłe zaś płoza wypukła. Opis nie wyjaśnia jak jest połączony element dolny z elementem górnym, co jest konieczne dla zapewnienia ich stałego kontaktu.

Z opisu zgłoszeniowego nr PL 322417 A1 znana jest proteza kolana. Proteza zwiera dolny korpus połączony z górnym korpusem za pośrednictwem dwóch równoległych dźwigni oraz za pośrednictwem umieszczonej pomiędzy nimi trzeciej dźwigni. Środki obrotu wszystkich dźwigni wyznaczają czworobok przegubowy. Trzecia dźwignia jest trójramienna, przy czym trzecie ramię opiera się o mechanizm sprężynowy osadzony w dolnym korpusie.

Natomiast z opisu zgłoszeniowego nr PL 375715 A1 znany jest mechanizm przegubowy łączący szyny aparatu stabilizującego chory lub uszkodzony staw kolanowy. Pierwsza szyna połączona jest z drugą szyną za pośrednictwem dwóch krzyżujących się elementów sprzęgających, przy czym każdy element sprzęgający zamocowany jest obrotowo do szyny, i każdy w innym miejscu. Mechanizm ten nie nadaje się do przenoszenia obciążeń jakie występują w rzeczywistym stawie kolanowym, to jest nie może stanowić konstrukcji protezy stawu kolanowego.

Istota mechanizmu przegubowego o zmiennym położeniu środka obrotu, zawierającego pierwszy człon połączony przegubowo za pośrednictwem elementów pośrednich z drugim członem, przy czym drugi człon obtacza się po pierwszym elemencie, polega na tym, że drugi człon zaopatrzony jest w wózek, który opiera się na pierwszym członie, przy czym pierwszy człon połączony jest z drugim członem za pośrednictwem pierwszego łącznika lub/i pierwszego wahacza. Pierwszy człon korzystnie składa się ze słupa zakończonego głowicą, która zawiera pierwszą bieżnię, przy czym bieżnia może być wklęsła, płaska albo wypukła zależnie od rozmieszczenia i wymiarów elementów pośrednich. Wózek korzystnie składa się z korpusu wewnątrz którego osadzone są dwa kółka, przy czym korpus składa się z bazy zaopatrzonej z jednej strony w trzpień, zaś z drugiej strony w płytę, po bokach której znajdują się dwie burty. Płyta leży korzystnie na przedłużeniu trzpienia. Pierwszy człon dodatkowo połączony jest z drugim członem za pośrednictwem zespołu napędowego, który zawiera siłownik. Cylinder siłownika korzystnie zamocowany jest do drugiego członu, a zwłaszcza do trzpienia, zaś tłoczysko połączone jest z pierwszym członem, a korzystnie z jego głowicą. Tłoczysko siłownika korzystnie zaopatrzone jest w widełki, w których ułożyskowana rolka, zaś od zewnątrz zamocowany jest pierwszy drążek, którego drugi koniec połączony jest z głowicą. Rolka w czasie pracy przylega do grzbietu trzpienia albo do grzbietu płyty. Pierwszy łącznik korzystnie zamocowany jest do pierwszej burty i jest równoległy do drugiego łącznika zamocowanego do drugiej burty. Pierwszy łącznik korzystnie stanowi element pracujący na rozciągania, a zwłaszcza element sprężysty. Z kolei pierwszy wahacz zamocowany jest do głowicy oraz do płyty, podobnie jak drugi wahacz, przy czym ich osie krzyżują się i tworzą czworobok przegubowy.

Mechanizm przegubowy nadaje się do stosowania jako proteza stawu kolanowego, gdyż występują w nim pewne podobieństwa zarówno konstrukcyjne jak i funkcjonalne. W obu przypadkach położenie środka obrotu - jest zmienne. Natomiast łączniki spełniają role wiązadeł pobocznych, zaś wahacze - wiązadeł krzyżowych. Z kolei rolka pełni rolę rzepki a drążki wiązadeł rzepki. Nadto obciążenie z drugiego członu jest przenoszone na pierwszy człon poprzez wózek oparty na podstawie, dzięki czemu pozostałe elementy są odciążone. Toczenie się kółek eliminuje tarcie ślizgowe, które występuje w naturalnym stawie wpływa na jego zużycie.

PL 219 055 B1

Mechanizm przegubowy według wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

• fig. 1 przedstawia mechanizm w widoku aksonometrycznym, • fig. 2 przedstawia mechanizm w widoku z boku, z kierunku W₁ i zaznaczonego na fig. 1, • fig. 3 przedstawia mechanizm w widoku z tyłu, z kierunku W2 zaznaczonego na fig. 1.

Mechanizm przegubowy składa się z pierwszego członu (1) połączonego przegubowo z drugim członem (2) oraz z zespołu napędowego (3) łączącego pierwszy człon (1) z drugim członem (2), a tym samym zapewniającego ich wzajemny obrót i stabilizację ustawienia.

Pierwszy człon (1) składa się z trzpienia (4) i osadzonej na nim głowicy (5). Głowica (5) posiada dwie równoległe do siebie bieżnie, pierwszą bieżnię (6a) i drugą bieżnię (6b), pomiędzy którymi znajduje się belka (7). Głowica (5) jest symetryczna względem prostopadłej do niej i przechodzącej przez belkę (7) płaszczyzny.

Jeżeli przy danym oznaczeniu liczbowym występuje litera „a” albo „b”, to oznacza, że w mechanizmie występują dwie jednakowe lub/i symetrycznie położone części.

Do pierwszego boku (8a) pierwszej bieżni (6a) zamocowany jest obrotowo pierwszy łącznik (9a) oraz pierwszy drążek (10a). Pierwszy łącznik (9a) łączy głowicę (5) z drugim członem (2), zaś pierwszy drążek (10a) jest częścią składową zespołu napędowego (3).

Drugi człon (2) składa się z wózka (12) zaopatrzonego od góry w trzpień (13). Wózek (12) składa się z korpusu (14), wewnątrz którego zamocowane są dwa kółka, pierwsze koło (15a) i drugie koło (15b). Korpus (14) jest symetryczny i składa się z bazy (16) zaopatrzonej pośrodku w płytę (17), a po bokach w burty, pierwszą burtę (18a) i drugą burtę (18b). Do pierwszej burty (18a), od strony płyty (17) zamocowane jest pierwsze koło (15a), zaś od zewnątrz zamocowany jest pierwszy łącznik (9a). Natomiast do płyty (17) od strony drugiej burty (18b) zamocowany jest obrotowo drugi wahacz (20), którego drugi koniec zamocowany jest obrotowo do belki (7).

Zespół napędowy (3) składa się z siłownika (21), którego cylinder zamocowany jest do trzpienia (13), zaś tłoczysko do widełek (22) zaopatrzonych w rolkę (23) i pierwszy drążek (10a). Rolka (23) opiera się o trzpień (13).

Figura 2 przedstawia mechanizm przegubowy w widoku z boku. Na głowicy (5) spoczywa wózek (12) zaopatrzony w trzpień (13), który poprzez zespół napędowy (3) połączony jest głowicą (5). W górnej powierzchni (24) pierwszej bieżni (6a) znajduje się łukowe zagłębienie (25), o dno którego opiera się pierwsze kółko (15a) wózka (12). Natomiast do boku głowicy (5) obrotowo zamocowany jest pierwszy łącznik (9a), którego drugi koniec zamocowany jest także obrotowo do pierwszej burty (18a) wózka (12). Do głowicy (5) zamocowany jest także pierwszy wahacz (19) jak i drugi wahacz (20), których drugie końce zamocowane są do niewidocznej na tej figurze płyty (17), przy czym rzut pierwszego wahacza (19) krzyżuje się z rzutem drugiego wahacza (20). Dla potrzeby kasowania luzów wynikających z niedokładności wykonania jak i zużywania się mechanizmu pierwszy łącznik (9a) i drugi łącznik (9b) posiadają pewną, wzdłużną sprężystość.

Figura 3 przedstawia mechanizm w widoku z tyłu, to jest od strony zespołu napędowego (3). Zespół napędowy (3) składa się z siłownika (21), którego cylinder zamocowany jest do trzpienia (13), zaś tłoczysko do widełek (22) zaopatrzonych wewnątrz w rolkę (23), zaś po bokach w drążki, pierwszy drążek (10a), którego drugi koniec zamocowany jest do pierwszego boku (8a) pierwszej bieżni (6a) i drugi drążek (10b), którego drugi koniec zamocowany jest odpowiednio. Rolka (23) opiera się o trzpień (13), który łagodnie łączy się płytą (17). Grzbiet trzpienia (13) wraz z grzbietem płyty (17) stanowią drogę, po której porusza się rolka (23) w miarę ruchu tłoczyska siłownika (21). Płyta (17) leży ponad belką (7) i jest z nią połączona dwoma wahaczami, pierwszym wahaczem (19) leżącym od strony pierwszej burty (18a) i drugim wahaczem (20) leżącym od strony drugiej burty (18b). Natomiast do pierwszej burty (18a), od strony płyty (17) zamocowane jest pierwsze kółko (15a) opierające się o pierwszą bieżnię (6a).

Mechanizm przegubowy działa następująco. W wyniku wysuwania się tłoczyska z siłownika (21) następuje obrót w prawo członu (2), przy czym jednocześnie pierwsze kółko (15a) i drugie kółko (15b) toczą się także w prawo tak, że środek obrotu drugiego członu (2) zmienia swoje położenie. W tym czasie pierwszy łącznik (9a) i drugi łącznik (9b) obracają się synchronicznie, zaś pierwszy wahacz (19) obraca się w kierunku przeciwnym niż drugi wahacz (20). Łączniki jak i wahacze zapewniają stabilną pracę mechanizmu oraz jego zwartą konstrukcję.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mechanizm przegubowy o zmiennym położeniu środka obrotu, zawierający pierwszy człon połączony przegubowo za pośrednictwem elementów pośrednich z drugim członem, przy czym drugi człon obtacza się po pierwszym elemencie, znamienny tym, że drugi człon (2) zaopatrzony jest w wózek (12), który opiera się na pierwszym członie (1), przy czym pierwszy człon (1) połączony jest z drugim członem za pośrednictwem pierwszego łącznika (9a) lub/i pierwszego wahacza (19).
2. 2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy człon (1) składa się ze słupa (4) zakończonego głowicą (5).
3. 3. Mechanizm według zastrz. 2, znamienny tym, że głowica (5) zawiera pierwszą bieżnię (6a).
4. 4. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że wózek (12) zaopatrzony jest w trzpień (13).
5. 5. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że wózek (12) zawiera pierwsze kółko (15a).
6. 6. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że wózek (12) składa się z korpusu (14) wewnątrz którego osadzone jest pierwsze kółko (15a) i drugie kółko (15b).
7. 7. Mechanizm według zastrz. 6, znamienny tym, że korpus (14) składa się z bazy (16) zaopatrzonej pośrodku w płytę (17), a po bokach w równoległe do niej burty, pierwszą burtę (18a) i drugą burtę (18b).
8. 8. Mechanizm według zastrz. 7, znamienny tym, że płyta (17) leży na przedłużeniu trzpienia (13).
9. 9. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy człon (1) połączony jest z drugim członem za pośrednictwem zespołu napędowego (3).
10. 10. Mechanizm według zastrz. 9, znamienny tym, że zespół napędowy (3) składa się z siłownika (21), którego cylinder zamocowany jest do drugiego członu (2), zaś tłoczysko połączone jest z pierwszym członem (1).
11. 11. Mechanizm według zastrz. 10, znamienny tym, że siłownik (21) zamocowany jest od trzpienia (13) drugiego członu (2), zaś tłoczysko do głowicy (5) pierwszego członu (1).
12. 12. Mechanizm według zastrz. 11, znamienny tym, że tłoczysko siłownika (21) zaopatrzone jest w widełki (22), wewnątrz których osadzona jest rolka (23), zaś od zewnątrz zamocowany jest pierwszy drążek (10a), którego drugi koniec połączony jest z głowicą (5).
13. 13. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że rolka (23) przylega do trzpienia (13).
14. 14. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy łącznik (9a) zamocowany jest do pierwszej burty (18a) i jest równoległy do drugiego łącznika (9b) zamocowanego do drugiej burty (18b).
15. 15. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy wahacz (19) zamocowany jest do głowicy (5) oraz do płyty (17).
16. 16. Mechanizm według zastrz. 15, znamienny tym, że do głowicy (5) oraz do płyty (17) zamocowany jest drugi wahacz (20), którego oś krzyżuje się z osią pierwszego wahacza (19).
17. 17. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza bieżnia (6a) jest wklęsła.