PL236788B1 - Hybrydowa proteza podudzia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowa proteza podudzia przeznaczona dla ludzi po amputacji kończyn dolnych, ułatwiająca funkcjonowanie osób niepełnosprawnych w społeczeństwie.

Aktywna proteza podudzia znana z polskiego opisu patentowego nr PL219837, ma dwie napędzane osie, z których oś stawu kolanowego, napędzana jest silnikiem elektrycznym napędu kolana, a oś stawu skokowego napędzana jest silnikiem elektrycznym napędu stopy, przy czym obroty silników redukowane są przekładniami. Staw kolanowy, który posiada sprzęgło z mechanizmem załączającym, przenoszące moment obrotowy przekazywany z silnika elektrycznego napędu kolana na dolną część protezy, połączony jest ze stawem skokowym łącznikiem.

Aktywna proteza podudzia znana z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.401609, charakteryzuje się tym, że staw kolanowy posiada hamulec hydrauliczny wyzwalany pompą hydrauliczną i połączony z czujnikiem ciśnienia. Czujnik ciśnienia podłączony jest do układu sterującego pracą protezy, który połączony jest z czujnikiem położenia kątowego oraz z silnikiem elektrycznym napędu kolana. Ponadto proteza ma element mocujący połączony co najmniej jednym elementem kumulującym energię z łącznikiem kolana i stopy, a na łączniku kolana i stopy osadzona jest przesuwnie obejma połączona z elementem suwliwym amortyzacji pracy stopy.

Istota protezy podudzia według wynalazku polega na tym, że mechanizm stawu kolanowego ma wałek napędowy napędzany układem napędowym, korzystnie silnikiem, na którym osadzona jest przekładnia odwracająca kierunek obrotów oraz sprzęgło, które od strony przekładni ma bieżnię zaopatrzoną w koszyczek z elementami klinującymi. Za bieżnią osadzony jest pierścień z wybraniami, przy czym w wybraniach pierścienia osadzone są elementy tarciowe dociskane do koszyczka sprężynami, ponadto elementy klinujące osadzone są pomiędzy tuleją zdawczą i bieżnią.

Korzystnie, mechanizm stawu kolanowego połączony jest z rurką protezową poprzez mechanizm regulacji prędkości ruchu podudzia.

Korzystnie, przekładnia odwracająca kierunek obrotów jest przekładnią falową, lub przekładnią planetarną lub przekładnią cykloidalną.

Korzystnie, pierścień i elementy tarciowe sterujące koszyczkiem, obracane są w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów tulei zdawczej oraz przekładni.

Hybrydowa proteza podudzia według wynalazku, podczas chodu po powierzchni płaskiej zachowuje się jak proteza pasywna i nie pobiera energii z baterii. Natomiast przy wchodzeniu pod górę lub po schodach przełącza się w tryb protezy aktywnej. W tym trybie uruchamia się zewnętrzny napęd wspomagający. Takie połączenie sprawia, że osoba niepełnosprawna będzie mogła poruszać się swobodniej w każdych warunkach, a jej ruchy będą bardzo naturalne. Jednocześnie rozwiązanie to gwarantuje niskie zużycie energii.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia hybrydową protezę podudzia, fig. 2 - przekrój osiowy A-A poprzez mechanizm stawu kolanowego, fig. 3 - przekrój poprzeczny D-D poprzez mechanizm stawu kolanowego, fig. 4 - przekrój poprzeczny C-C poprzez mechanizm stawu kolanowego, a fig. 5 - mechanizm stawu kolanowego w widoku aksonometrycznym.

P r z y k ł a d 1

Hybrydowa proteza podudzia ma uchwyt 1 połączony poprzez mechanizm stawu kolanowego 2 i rurkę protezową 3 ze stopą 4, przy czym mechanizm stawu kolanowego 2 ma wałek napędowy 7 napędzany silnikiem 6, na którym osadzona jest przekładnia 8 odwracająca kierunek obrotów oraz sprzęgło. Przekładnią 8 odwracającą kierunek obrotów jest przekładnia falowa. Sprzęgło od strony przekładni 8 ma bieżnię 9 zaopatrzoną w koszyczek 11 z elementami klinującymi 12. Za bieżnią 9 osadzony jest pierścień 10a z wybraniami, przy czym w wybraniach pierścienia 10a osadzone są elementy tarciowe 10b dociskane do koszyczka 11 sprężynami. Elementy klinujące 12 osadzone są pomiędzy tuleją zdawczą 13 i bieżnią 9. Ponadto pierścień 10a i elementy tarciowe 10b sterujące koszyczkiem 11, obracane są w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów tulei zdawczej 13 oraz przekładni 8.

P r z y k ł a d 2

Hybrydowa proteza podudzia wykonana jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że mechanizm stawu kolanowego 2 połączony jest z rurką protezową 3 poprzez mechanizm regulacji prędkości ruchu podudzia 5 oraz przekładnią 8 odwracającą kierunek obrotów jest przekładnia planetarna.

PL 236 788 B1

P r z y k ł a d 3

Hybrydowa proteza podudzia wykonana jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że przekładnią 8 odwracającą kierunek obrotów jest przekładnia cykloidalna.

Proteza połączona jest z użytkownikiem poprzez dopasowany lej mocujący który jest zintegrowany z protezą poprzez uchwyt 1. Poniżej uchwytu mocującego znajduje się mechanizm stawu kolanowego 2. Mechanizm ten jest połączony ze stopą 4 poprzez rurkę protezową 3. Proteza posiada również mechanizm regulacji prędkości ruchu podudzia 5. Jest to mechanizm pneumatyczny tłumiący prędkość obrotową podudzia. Dodatkowo poprzez mechanizm sprężynowy pełni on funkcję prostowania protezy. Hybrydowa proteza posiada zespół samozasprzęglający, który jest urządzeniem do przekazywania energii z silnika 6 na wałek napędowy 7 a następnie poprzez przekładnię 8 oraz sprzęgło składające się z bieżni 9, pierścienia 10a, elementu tarciowego 10b, koszyczka 11 i elementu klinującego 12 do tulei zdawczej 13 połączonej z dolną częścią podudzia. Wałek 7 napędzany silnikiem 6 obracając się, przekazuje ruch obrotowy na przekładnię 8, która charakteryzuje się tym, że kierunek obrotów wejściowych do przekładni 8 jest odwrotny do kierunku obrotów na wyjściu z przekładni 8. Może to być zrealizowane poprzez zastosowanie odpowiedniej przekładni odwracającej obroty np. przekładnia falowa, przekładnia planetarna lub cykloidalna. Odwrócenie obrotów może zostać zrealizowane poprzez zastosowanie dodatkowego mechanizmu odwracającego kierunek obrotów. Energia ruchu obrotowego z przekładni 8 jest przekazana bezpośrednio na bieżnię 9 posiadającą gniazda klinowe, w których spoczywają elementy klinujące 12. Jednocześnie przy ruchu obrotowym wałka napędowego 7 obroty są przekazane na pierścień 10a i elementy tarciowe 10b, które tarciowo oddziaływają na koszyczek 11. Ten znowu powoduje przemieszczenie elementów klinujących 12 w kierunku zasprzęglenia w gniazdach klinowych powodując zaklinowanie bieżni 9 oraz tulei zdawczej 13, co powoduje przekazanie energii ruchu obrotowego z bieżni 9 na tuleję zdawczą 13. W momencie zatrzymania wałka napędowego 7 lub przekroczenia prędkości tulei zdawczej 13 w stosunku do prędkości bieżni 9 następuje samoczynne rozsprzęglenie tulei zdawczej 13. Sterując ruchem obrotowym wałka napędowego 7 możemy sterować zasprzęglaniem lub rozsprzęglaniem układu.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

- uchwyt,

- mechanizm stawu kolanowego,

- rurka protezowa,

- stopa,

- mechanizm regulacji prędkości ruchu podudzia,

- silnik,

- wałek napędowy,

- przekładnia,

- bieżnia,

10a - pierścień,

10b - element tarciowy,

- koszyczek,

- element klinujący,

- tuleja zdawcza.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Hybrydowa proteza podudzia zawierająca uchwyt połączony poprzez mechanizm stawu kolanowego i rurkę protezową ze stopą oraz silnik, znamienna tym, że mechanizm stawu kolanowego (2) ma wałek napędowy (7) napędzany układem napędowym, korzystnie silnikiem, na którym osadzona jest przekładnia (8) odwracająca kierunek obrotów oraz sprzęgło, które od strony przekładni (8) ma bieżnię (9) zaopatrzoną w koszyczek (11) z elementami klinującymi (12), a za bieżnią (9) osadzony jest pierścień (10a) z wybraniami, przy czym w wybraniach pierścienia (10a) osadzone są elementy tarciowe (10b) dociskane do koszyczka (11) sprężynami, ponadto elementy klinujące (12) osadzone są pomiędzy tuleją zdawczą (13) i bieżnią (9).

   PL 236 788 B1
2. 2. Proteza według zastrz. 1, znamienna tym, że mechanizm stawu kolanowego (2) połączony jest z rurką protezową (3) poprzez mechanizm regulacji prędkości ruchu podudzia (5).
3. 3. Proteza według zastrz. 1, znamienna tym, że przekładnia (8) odwracająca kierunek obrotów jest przekładnią falową.
4. 4. Proteza według zastrz. 1, znamienna tym, że przekładnia (8) odwracająca kierunek obrotów jest przekładnią planetarną.
5. 5. Proteza według zastrz. 1, znamienna tym, że przekładnia (8) odwracająca kierunek obrotów jest przekładnią cykloidalną.
6. 6. Proteza według zastrz. 1, znamienna tym, że pierścień (10a) i elementy tarciowe (10b) sterujące koszyczkiem (11), obracane są w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów tulei zdawczej (13) oraz przekładni (8).