RO129266B1 - Sistem tehnic gât biofidelic al manechinelor de testare pentru încercări experimentale - Google Patents

Description

Orice persoană are dreptul să formuleze în scris și motivat, la OSIM, o cerere de revocare a brevetului de invenție, în termen de 6 luni de la publicarea mențiunii hotărârii de acordare a acesteia

RO 129266 Β1

Invenția se referă la un gât biofidelic al manechinelor pentru încercări experimentale (manechinele pot fi utilizate în domeniul medical, al testărilor la coliziuni a autovehiculelor rutiere etc.).

Este cunoscut un sistem tehnic tip gât al manechinului de testare, prezentat în brevetul de invenție US 3877156, din 15 aprilie 1975, în care structura principală a componentei gâtului este un cilindru de cauciuc sintetic conectat la cap, și toracele superior al manechinului având o fantă în partea frontal-superioară, și o cavitate în partea centrală inferioară. Astfel se simulează mișcările de flexie și extensie ale capului manechinului în momentul unei coliziuni.

Este cunoscut, de asemenea, un sistem tehnic gât al manechinului de testare, prezentat în brevetul de invenție US 3740871, din 26 iunie 1973, în care gatul este constituit dintr-un mecanism hidraulic integrat între structura capului și trunchiul manechinului de testare. Mecanismul hidraulic poate controla extensia gâtului în condiții de decelerare excesivă. Este compus din două camere, închise de două supape de sens, care, în funcție de alimentarea cu lichid hidraulic, realizează mișcările de flexie și extensie ale gâtului.

Este cunoscut un sistem tehnic gât al manechinului de testare, prezentat în brevetul de invenție US 5152692, din 6 octombrie 1992, în care un gât manechin biofidelic cuprinde un fascicul de cauciuc butilic introdus între o placă de montaj din aluminiu și un capac de aluminiu, cu un cablu de oțel inoxidabil de asamblare-rigidizare a gâtului. Placa de montaj este atașată gâtului astfel încât să se poată realiza mișcarea de pivotare a capului, extensie-flexie. Rezistența la mișcarea de flexie a gâtului poate fi modificată prin modificarea grosimii fasciculului de cauciuc butilic.

Este cunoscut un sistem tehnic gât al manechinului de testare prezentat în brevetul de invenție US 3762069, din 2 octombrie 1973, în care se prezintă o coloană vertebrală compusă dintr-o serie de vertebre sub formă de discuri, având între ele discuri intervertebrale dintr-un material viscoelastic. Gâtul prezintă o serie de articulații sferice prin care se poate face simularea mișcărilor gâtului, de flexie și extensie. Gâtul este tensionat de un cablu central, care poate să mențină într-o poziție rigidă elementele viscoelastice și vertebrele gâtului.

Este cunoscut un sistem tehnic gât al manechinului de testare, prezentat în brevetul de invenție US 3762070, din 2 octombrie 1973, unde un simulator de coloană vertebrală cervicală simulează mișcarea acesteia în condiții de impact. Gâtul include un număr de vertebre metalice care simulează vertebrele cervicale, care au între ele elemente dintr-un material viscoelastic. Elementele viscoelastice sunt concepute pentru a absorbi și consuma energia în timpul încercărilor de impact, similar cu deplasarea coloanei vertebrale umane.

Este cunoscut un sistem tehnic gât al manechinului de testare, prezentat în brevetul de invenție US 3753301, din 21 august 1973, unde o construcție a acestuia, printr-o structură, cuplează capul manechinului de toracele superior al acestuia. Construcția gâtului cuprinde unități pivotante interconectate și interpuse între structura capului si toracelui superior ale manechinului, și care permit mișcările de flexie-extensie, de rotație în jurul unei axe situate într-un plan median al gâtului.

Este cunoscută o construcție a unui sistem tehnic gât al manechinului de testare prezentată în brevetul de invenție US 7942672 B2, din 17 mai 2011, unde modelul coloanei vertebrale umane include o multitudine de discuri rigide, fiecare având o formă radială alungită a extremităților, ce reprezintă vertebrele cervicale, și o multitudine de elemente elastice care reprezintă conexiunile musculare, toate montate pe partea de sus a carcasei gâtului. Se poate realiza în acest fel flexia și extensia discurilor coloanei vertebrale, și funcționarea musculaturii gâtului.

RO 129266 Β1

Se mai cunoaște un model de gât biomecanic din componența manechinelorfolositeîn 1 cadrul testelor la impact ale autovehiculelor (THE NEW NECK DESIGN FOR THE REAR-END IMPACT DUMMY, BioRID I), alcătuit din șapte elemente cervicale articulate între ele, de 3 grosimi identice, având intercalate niște elemente elastice, patru cabluri de oțel atașate unui mecanism cu resort străbătând toate cele șapte vertebre, pentru o rezistență minimă la 5 mișcarea de retragere, în timp ce se menține o rezistență biofidelică la mișcarea de flexiereflexie. 7

Aceste sisteme tehnice gât de manechin de testare prezintă următoarele dezavantaje:

- construcții tehnice destul de greoaie; 9

- foarte multe construcții ale coloanei vertebrale au în componență o multitudine de dispozitive mecanice; 11

- nu pot realiza toate mișcările unui gât uman, ci doar o parte din acestea.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui sistem tehnic tip 13 gât biofidelic al unui manechin de testare, care, prin construcția acestuia (atât a vertebrelor, cât și a discurilor intervertebrale), respectă într-o foarte mare măsură caracteristicile tehnico- 15 mecanice și constructive ale celor umane, prin utilizarea unor elemente elastice de acționare care să permită simularea musculaturii cervicale în timpul testelor de coliziuni ale 17 autovehiculelor.

Sistemul tehnic gât biofidelic, ce are în alcătuire șapte vertebre între care sunt prevăzute 19 niște discuri intervertebrale, vertebre care sunt prevăzute cu niște elemente de simulare a mișcărilor mușchilor cervicali, rezolvă problema tehnică și înlătură dezavantajele menționate 21 prin aceea că discurile intervertebrale amplasate între ultimele cinci vertebre și o parte din vertebre sunt prevăzute cu câte un orificiu central, pentru trecerea unui cablu multifilar flexibil, 23 o altă parte dintre vertebre fiind prevăzută pe circumferință cu niște găuri de trecere și degajări rectangulare, pentru fixarea elementelor de simulare a mișcărilor mușchilor cervicali, elastice, 25 realizate din materiale cu memoria formei, acționate electronic; cele șapte vertebre, discurile intervertebrale, elementele elastice și niște discuri de eliminare a vibrațiilor, din material 27 fonoabsorbant, alcătuiesc un subansamblu A1, iar gâtul biofidelic mai are în compunere un subansamblu A2, pentru realizarea mișcării de rotație a sistemului, generate de un motor 29 montat într-o flanșă de fixare, prin intermediul unei flanșe exterioare pe care este fixat inelul interior al unui rulment, angrenată cu o flanșă intermediară, pe care este fixat inelul exterior al 31 rulmentului, aflată în legătură cu o flanșă de acționare, fixată pe rotorul motorului, flanșa de acționare fiind conectată axial cu ultima vertebră a subansamblului A1. 33

Sistemul tehnic gât biofidelic prezintă următoarele avantaje:

- discurile intervertebrale sunt realizate dintr-un material ce are proprietățile 35 fizico-chimice viscoelastice și mecanice compatibile cu discurile intervertebrale umane;

- sistemul simulează atât flexia, cât și extensia gâtului manechinului de testare; 37

- sistemul simulează mișcarea de rotație a gâtului uman;

- sistemul simulează mișcările laterale ale gâtului. 39

Sistemul tehnic, denumit gât biofidelic, este constituit din: niște vertebre, în număr de șapte, fiecare cu câte o construcție particularizată, niște discuri intervertebrale, în număr de 41 patru, niște elemente elastice fixate pe vertebrele cervicale, care, prin acțiunea lor, simulează musculatura cervicală, precum și un mecanism de acționare care îi poate permite gâtului 43 biofidelic o mișcare de rotație în jurul axei sale proprii, existând posibilitatea de a realiza mișcări combinate ale acestor elemente utilizate. 45

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătura cu fig. 1 ...13, care reprezintă: 47

- fig. 1, vedere explodată a dispozitivului tehnic gât biofidelic;

RO 129266 Β1

- fig. 2, vertebra 1, C1 (numită anatomic atlas): a) vedere de ansamblu; b) vedere explodată;

- fig. 3, vertebra 2, C2 (numită anatomic axis);

- fig. 4, vertebra 3, C3;

- fig. 5, vertebra 4, C4;

- fig. 6, vertebra 5, C5;

- fig. 7, vertebra 6, C6;

- fig. 8, vertebra 7, C7;

- fig. 9, flanșa de acționare a unui motor ce determină mișcarea de rotație a gâtului biofidelic;

- fig. 10, flanșa ce asigură mișcarea de rotație unui motor de acționare: a) vedere de ansamblu; b) vedere explodată;

- fig. 11, flanșa de fixare motor acționare mișcare de rotație;

- fig. 12, vedere de ansamblu a dispozitivului tehnic gât biofidelic;

- fig. 13, vedere a elementelor elastice de acționare a sistemului tehnic gât biofidelic.

Sistemul tehnic gât biofidelic din componența manechinului de testare a accidentelor rutiere este format din niște vertebre notate ca în literatura de specialitate, cu litera C (de la cervical), urmate de câte un indice numeric ce reprezintă poziția vertebrei, de la 1 la 7, respectiv: C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7.

Sistemul tehnic gât biofidelic este compus din niște subansambluri, în număr de două, notate cu A1 și A2.

Subansamblul A1 are în componență vertebrele cervicale 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, notate C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, fiecare dintre ele prezentând o anumită formă constructivă; între vertebrele 3-4, notate C3-C4, 4-5, notate C4-C5, 5-6, notate C5-C6, 6-7, notate C6-C7, există câte un disc intervertebral 8,9,10,11, fiecare fiind realizate dintr-un material ce are proprietățile fizico-chimice viscoelastice și mecanice compatibile cu discurile intervertebrale umane; între vertebrele 1 și 2, notate C1 și C2, nu există disc intervertebral; în scopul realizării mișcărilor de flexie-extensie a capului manechinului sunt utilizate niște elemente elastice 12, în număr de două. Elementele elastice 12 sunt cuprinse între vertebra 2, notată C2, și o piesă excentrică a vertebrei 1, notată C1. Pentru montarea și fixarea sistemului tehnic gât biofidelic în funcție de testele cerute, se poate utiliza un element rigid de tip cablu muItifilar flexibil, terminat cu o bucșă filetată 13, prin strângere cu ajutorul unei piulițe.

De vertebrele metalice sunt fixate niște elemente elastice 22, din materiale cu memoria formei, ce sunt acționate cu ajutorul unui dispozitiv electronic, oferindu-le posibilitatea contractării sau alungirii lor, în funcție de solicitarea cerută în timpul testelor. Prin acționarea elementelor elastice se pot obține înclinările sistemului tehnic gât biofidelic, stânga-dreapta, dar și o combinație a acestora (la un anumit unghi cerut de testele ce trebuie efectuate). Elementele elastice 22 sunt fixate simetric, dispuse față de axa sistemului tehnic, în următoarea configurație: C3-C6, C5-C7, C4-C6, C3-C5, C4-C7.

Discurile intervertebrale notate 8, 9, 10 și 11 sunt dispuse concentric, amplasate între vertebrele C3, C4, C5, C6 și C7 astfel: discul intervertebral 8 este amplasat între vertebrele C3 și C4, discul intervertebral 9 este amplasat între vertebrele C4 și C5, discul intervertebral 10 este amplasat între vertebrele C5 și C6, discul intervertebral 11 este amplasat între vertebrele C6 și C7. Discul fonoabsorbant 20 este amplasat între vertebrele C2 și C3, iar discul fonoabsorbant 21 este situat între vertebra C7 și flanșa de acționare a motorului pentru obținerea mișcării de rotație a gâtului. Cablul multifilar flexibil 13 realizează rigidizarea vertebrei C3, discului intervertebral 8, vertebrei C4, discului intervertebral 9, vertebrei C5, discului intervertebral 10,

RO 129266 Β1 vertebrei C6, discului intervertebral 11, vertebrei C7, fiind amplasat în canalul cilindric obținut 1 din găurile centrale ale acestor elemente. Tensiunea din acest cablu multifilar este reglată prin asamblarea dintre bucșa filetată și o piuliță de strângere. 3

Vertebra 1, notată C1, numită anatomic atlas, are în construcția propusă două piese, notate cu 1.1 și 1.11, ce se fixează între ele prin niște șuruburi (în număr de 4), realizându-se 5 un excentric 1a, care îi poate da vertebrei 1, notate C1, o decalare a axei de simetrie a zonei craniene față de axa de simetrie a coloanei cervicale 2-7, notată C2- C7. Vertebra 1 este 7 prevăzută cu o suprafață ce asigură o cuplă de rotație, notată cu 1b, în care culisează un pivot 1.111; strângerea acestuia pe cupla de rotație se realizează cu niște șuruburi 1.1111, în număr 9 de două.

Vertebra 2, notată C2, numită anatomic axis, prezintă o proeminență numită și dinte 2a, 11 care se fixează în piesa excentrică a vertebrei 1, C1, cu ajutorul pivotului 1.111 și al unor șuruburi 1.1111, în număr de două; vertebra 2, notată C2, este prevăzută cu niște degajări 2b, în 13 număr de două; vertebra 2, notată C2, are prevăzute niște găuri filetate 2c, în număr de patru, prin care se fixează cu ajutorul unor șuruburi de vertebra 3, notată C3, și golul cilindric 2e pe 15 partea dorsală, pentru capul cilindric al cablului de rigidizare 13. Subansamblul format din vertebra 1, notată C1, vertebra 2, notată C2, cupla de rotație și cele două elemente elastice 17 realizează mișcările de flexie-extensie ale gâtului manechinului de testare a accidentelor rutiere.

Vertebra 3, notată C3, prezintă o degajare 3a pentru fixarea unui disc intervertebral 19 dintr-un material viscoelastic, niște găuri diametral opuse, notate cu 3b, prin care vertebra 3, notată cu C3, este fixată de vertebra 2, notată cu C2, și prezintă niște degajări rectangulare 3c, 21 pentru fixarea unor elemente elastice. în zona centrală vertebra 3, notată C3, prezintă o gaură de trecere, notată 3d, prin care trecere cablul de rigidizare 13 a sistemului tehnic gât biofidelic. 23

Vertebra 4, notată C4, prezintă niște degajări 4a, pe ambele fețe frontale, pentru fixarea unor discuri intervertebrale dintr-un material viscoelastic, niște degajări rectangulare 4b, de 25 fixare a unor elemente elastice, și niște găuri de trecere 4c, pentru traversarea de către elementele elastice, conform schemei de conexiune propuse. în zona centrală, vertebra 4, notată C4, 27 prezintă o gaură de trecere, notată 4d, prin care trecere cablul de rigidizare a sistemului tehnic gât biofidelic. 29

Vertebra 5, notată C5, prezintă la rândul ei degajările 5a, pe ambele fețe frontale, pentru fixarea unor discuri intervertebrale dintr-un material viscoelastic, niște degajări rectangulare 5b, 31 de fixare a unor elemente elastice, și niște găuri de trecere 5c, pentru traversarea de către elementele elastice, conform schemei de conexiune propuse. în zona centrală vertebra 5, 33 notată C5, prezintă o gaură de trecere, notată 5d, prin care trece cablul de rigidizare a sistemului tehnic gât biofidelic. 35

Vertebra 6, notată C6, prezintă la rândul ei degajările 6a, pe ambele fețe frontale, pentru fixarea unor discuri intervertebrale dintr-un material viscoelastic, niște degajări rectangulare 6b, 37 de fixare a unor elemente elastice, și niște găuri de trecere 6c, pentru traversarea de către elementele elastice, conform schemei de conexiune propuse. în zona centrală, vertebra 6, notată 39 C6, prezintă o gaură de trecere, notată 6d, prin care trece cablul de rigidizare a sistemului tehnic gât biofidelic. 41

Vertebra 7, notată C7, are de asemenea o degajare 7a pentru fixarea unui disc intervertebral dintr-un material viscoelastic, precum și niște degajări rectangulare 7b, de fixare a 43 unor elemente elastice, și niște găuri 7c, prin care se trec niște șuruburi necesare fixării vertebrei 7, notată C7, de subansamblul ce realizează mișcarea de rotație a sistemului tehnic 45 gât biofidelic.

RO 129266 Β1

Subansamblul Α2, amplasat în partea inferioară a dispozitivului gât biofidelic, are în componență o flanșă de acționare 14 a motorului ce realizează mișcarea de rotație, oflanșă 15 care are la interior un rulment 16 și o flanșă exterioară 17, astfel realizându-se mișcarea de rotație a gâtului în jurul axei proprii. Motorul de acționare 18 a dispozitivului gât biofidelic este încorporat în flanșa 14, cu ajutorul unor plăcuțe și al unor șuruburi; întregul mecanism ce realizează mișcarea de acționare de rotație a dispozitivului gât biofidelic se poate fixa de masa unui dispozitiv de testări cu ajutorul unor șuruburi 20, în număr de patru. Pentru eliminarea vibrațiilor ce pot apărea în timpul testelor, s-au introdus niște discuri, 20 și 21, dintr-un material fonoabsorbant, corespunzător vertebrelor 2-3, notate C2-C3, respectiv, vertebra 7, notată C7, și flanșa 14 de acționare a unui motor ce asigură mișcarea de rotație.

Flanșa de acționare 14a motorului pentru obținerea mișcării de rotație a gâtului biofidelic are următoarea formă constructivă: un disc 14.1 cu niște găuri de trecere 14a, în număr de patru, necesare fixării sistemului de acționare a motorului ce asigură mișcarea de rotație, și este prevăzută în partea centrală cu o zonă cilindrică 14b, cu o suprafață cilindrică interioară 14c, în care poate culisa o bucșă a cablului de rigidizare 13 și o piuliță de strângere. în partea superioară a zonei cilindrice sunt realizate niște găuri filetate 14d, în care se fixează rotorul motorului de acționare 18, pentru realizarea mișcării de rotație.

Flanșa ce asigură mișcarea de rotație a sistemului tehnic gât biofidelic este obținută dintr-o flanșă 15 ce are la interior un rulment 16 și o flanșă 17, între care se realizează montarea cu strângere a rulmentului 16, ce are în zona centrală montat un rulment 16 și niște găuri de trecere 17a, în număr de patru, care sunt necesare fixării întregului subansamblu ce realizează mișcarea de rotație a sistemului tehnic gât biofidelic.

Flanșa 19 de fixare a motorului ce realizează mișcarea de rotație a sistemului tehnic gât biofidelic are prin construcție o formă cilindrică, cu o degajare centrală 19a, cu dimensiuni de gabarit egale cu ale motorului de acționare, niște zone extrudate 19b, în număr de două, necesare fixării motorului de acționare cu niște șuruburi, în număr de patru, și niște găuri de trecere 19c, în număr de opt, care sunt necesare fixării întregului subansamblu ce realizează mișcarea de rotație a sistemului tehnic gât biofidelic. Sistemul tehnic gât biofidelic poate fi utilizat în scopul simulării în timp real a reacțiilor subiectului uman pe durata unui accident rutier simulat (poate fi utilizat pentru determinarea în timp real a musculaturii cervicale în timpul unui accident rutier), prin mișcări laterale, a flexiei și extensiei obținute cu subansamblul A1, a mișcării de rotație stânga-dreapta, obținute cu subansamblul A2, dar și de mișcări combinate ale celor două subansambluri.

Claims (2)

1. Sistem tehnic gât biofidelic, ce are în alcătuire șapte vertebre (C1-C7) între care sunt 3 prevăzute niște discuri intervertebrale (8-11), vertebre care sunt prevăzute cu niște elemente de simulare a mișcărilor mușchilor cervicali, caracterizat prin aceea că discurile intervertebrale 5 (8-11) amplasate între ultimele cinci vertebre (C3-C7) și o parte din vertebre (C3-C6) sunt prevăzute cu câte un orificiu central (3d, 4d, 5d, 6d) pentru trecerea unui cablu multifilar flexibil 7 (13), o altă parte dintre vertebre (C3-C7) fiind prevăzute pe circumferință cu niște găuri de trecere și degajări rectangulare, pentru fixarea elementelor de simulare a mișcărilor mușchilor 9 cervicali (22), elastice, realizate din materiale cu memoria formei, acționate electronic, cele șapte vertebre (C1-C7), discurile intervertebrale (8-11), elementele elastice (22) și niște discuri 11 (20, 21) de eliminare a vibrațiilor, din material fonoabsorbant, alcătuiesc un subansamblu A1, iar gâtul biofidelic mai are în compunere un subansamblu A2, pentru realizarea mișcării de 13 rotație a sistemului, generate de un motor (18) montat într-o flanșă de fixare (19), prin intermediul unei flanșe exterioare (17) pe care este fixat inelul interior al unui rulment (16), angre- 15 nată cu o flanșă intermediară (15), pe care este fixat inelul exterior al rulmentului (16), aflată în legătură cu o flanșă de acționare (14) fixată pe rotorul motorului (18), flanșa de acționare (14) 17 fiind conectată axial cu ultima vertebră (C7) a subansamblului A1.

2. Sistem tehnic gât biofidelic, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că 19 elementele elastice (22) de simulare a mișcărilor mușchilor cervicali sunt amplasate astfel încât să conecteze vertebrele [(C3, C6), (C5, C7), (C4, C6), (C3, C5), (C4, C7)]. 21