RU2071300C1

RU2071300C1 - Knee unit of low extremity prosthesis

Info

Publication number: RU2071300C1
Application number: RU9494007972A
Authority: RU
Inventors: О.П. Заболоцкий
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Реабилитация инвалидов"
Priority date: 1994-03-05
Filing date: 1994-03-05
Publication date: 1997-01-10

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has superior fork 1 and inferior fork 2 with attaching montage members, knee axle 3, notched yoke 4, embracing the axle and connected through the axle with the superior fork, double-link chain binding the yoke ends and engageable with controllable screw rest 8 mounted in the superior fork. EFFECT: accelerated assembly of knee prostheses. 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в прорезях нижних конечностей. The invention relates to medical equipment and can be used in cuts of the lower extremities.

Для восстановления функций ходьбы и бега у инвалида по ампутации ноги на уровне бедра необходимо, чтобы коленный модуль протеза не только надежно фиксировался на фазе опоры, но и обеспечивал амортизированное подгибание на угол 10 15^oC, а также беспрепятственное сгибание колена протеза в фазе переноса, причем, при сгибании протез не должен удлиняться (см. "Протезирование и протезирование", 1986, вып. 75, с. 95 105).To restore the walking and running functions of a disabled person by leg amputation at the hip level, it is necessary that the knee module of the prosthesis is not only securely fixed in the support phase, but also provides amortized bending at an angle of 10 15 ^o C, as well as unhindered bending of the prosthesis knee in the transfer phase, moreover, when bent, the prosthesis should not be extended (see "Prosthetics and prosthetics", 1986, issue 75, p. 95 105).

Известные конструкции коленных модулей не обеспечивают в полном объеме эту функцию. Например, наиболее близкой по технической сущности к заявляемому модуль коленный по патенту ФРГ N 2228391, А 61 F 2/64, 1975 г. содержащий верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в нижней вилке, и разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью вращения с верхней вилкой. Known designs of knee modules do not fully provide this function. For example, the closest in technical essence to the claimed module of the knee according to the patent of Germany N 2228391, A 61 F 2/64, 1975 containing the upper and lower forks with connecting assembly elements, the axis of the knee fixedly fixed in the lower fork, and a split clamp, covering the axis of the knee and connected by the front axis of rotation with the upper fork.

При опоре на протез верхняя вилка, поворачиваясь вокруг передней оси, давит на разрезной хомут, стягивает его и благодаря этому, блокируется сгибание протеза. Известная конструкция решает задачу фиксации колена протеза при опоре, но не обеспечивает амортизированное подгибание необходимое для естественной, плавной ходьбы с минимальными энергозатратами, а кроме того, создает эффект удлинения протеза при сгибании,т. к. ось колена отнесена от осевой линии модуля назад, а такая компоновка затрудняет ходьбу и увеличивает энергозатраты. When resting on the prosthesis, the upper fork, turning around the front axle, presses on the split collar, tightens it and, as a result, bending of the prosthesis is blocked. The known design solves the problem of fixing the knee of the prosthesis while supporting, but does not provide the shock-absorbed bending necessary for a natural, smooth walk with minimal energy consumption, and in addition, it creates the effect of lengthening the prosthesis during bending, t. K. the axis of the knee is taken back from the center line of the module, and this arrangement makes walking difficult and increases energy costs.

Причиной, препятствующей решению всего комплекса функциональных задач и известной конструкции по патенту ФРГ N 2228391, является недостаточное усилие стягивания хомута, которое не превышает 1/2 веса инвалида (остальную нагрузку воспринимает передняя ось). Поэтому блокирующий момент мал и не обеспечит фиксацию колена, если его ось вынести на осевую линию модуля. Кроме того, отсутствует механизм реализации амортизированного подгибания при блокированной оси вращения. The reason that impedes the solution of the whole complex of functional tasks and the well-known design of the Federal Republic of Germany patent No. 2228391 is the insufficient clamping force, which does not exceed 1/2 the weight of the invalid (the front axle takes up the rest of the load). Therefore, the blocking moment is small and will not ensure fixation of the knee if its axis is brought to the axial line of the module. In addition, there is no mechanism for the implementation of amortized bending with a blocked axis of rotation.

Таким образом, необходимо увеличить усилие стягивания хомута при опоре на протез, вынести ось колена на осевую линию модуля и реализовать в модуле амортизационное подгибание при блокированной оси колена. Thus, it is necessary to increase the pulling force of the clamp when resting on the prosthesis, move the knee axis to the axial line of the module and implement depreciation bending in the module with the knee axis blocked.

В соответствии с изобретением эти задачи могут быть решены в предлагаемой конструкции, имеющей следующие общие с прототипом признаки: верхнюю и нижнюю вилки с присоединительными сборочными элементами, ось колена, неподвижно фиксированную в нижней вилке, разрезной хомут, охватывающий ось колена и соединенный передней осью в верхней вилкой. Признаками, обеспечивающими решение поставленных задач являются следующие: разрезной хомут установлен вертикально на оси, размещенной по оси модуля, а его концы соединены двухзвенной цепью, установленной с возможностью взаимодействия ее средней частью с регулируемым винтовым упором, расположенным в верхней вилке, причем, между звеньями цепи и хомутом установленных в пазах упругие прокладки. In accordance with the invention, these problems can be solved in the proposed design, which has the following characteristics common with the prototype: upper and lower forks with connecting assembly elements, a knee axis fixedly fixed in the lower fork, a split clamp covering the knee axis and connected by the front axle in the upper with a fork. The signs ensuring the solution of the tasks are as follows: the split clamp is mounted vertically on an axis located along the axis of the module, and its ends are connected by a two-link chain, installed with the possibility of interaction of its middle part with an adjustable screw stop located in the upper fork, and, between the chain links and a collar of elastic gaskets installed in the grooves.

Кроме того, верхняя и нижняя вилки выполняются с ребрами, выступающими за переднюю стенку и образуют на ней вертикальный желоб. In addition, the upper and lower forks are made with ribs protruding beyond the front wall and form a vertical groove on it.

Существо предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез модуля в ненагруженном положении, а на фиг. 2 в нагруженном положении, соответствующем началу опоры на протез (нижняя часть модуля условно не показана). The essence of the invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a section through a module in an unloaded position, and FIG. 2 in the loaded position corresponding to the beginning of support on the prosthesis (the lower part of the module is not shown conditionally).

Предлагаемый модуль коленный содержит верхнюю вилку 1 и нижнюю вилку 2, в которой неподвижно закреплена на ось колена 3. Ось 3 охватывает разрезной хомут 4, соединенный передней осью 5 с верхней вилкой. Концы хомута стянуты цепью, содержащей звенья 6 и 7, шарнирно соединенные между собой и с хомутом. В верхней вилке установлен регулируемый винтовой упор 8, взаимодействующий со средней частью цепи. Под звеньями цепи установлены в пазах хомута упругие прокладки 9. Нижняя вилка снабжена обрезиненным упором 10, ограничивающим сгибание вперед, и ребрами 11, образующими вертикальный желоб на ее передней стенке. Присоединительные сборочные элементы, выполненные на верхней и нижней вилках, соответствуют стандартам современных модульных систем. The proposed knee module comprises an upper fork 1 and a lower fork 2, in which it is fixedly mounted on the axis of the knee 3. Axis 3 covers a split clamp 4 connected by the front axle 5 to the upper fork. The ends of the clamp are pulled together by a chain containing links 6 and 7, pivotally connected to each other and to the clamp. An adjustable screw stop 8 is installed in the upper fork, interacting with the middle part of the chain. Under the links of the chain, elastic gaskets 9 are installed in the grooves of the clamp 9. The lower fork is equipped with a rubber stop 10, limiting forward bending, and ribs 11, forming a vertical groove on its front wall. Connecting assembly elements made on the upper and lower forks comply with the standards of modern modular systems.

Предлагаемый модуль функционирует следующим образом. The proposed module operates as follows.

При опоре на протез под действием веса тела верхняя вилка 1 поворачивается вокруг передней оси 5 и через упор 8 оказывает давление на звенья 6 и 7, связанные общей осью. В результате звенья "проседают" и стягивает концы хомута, как это изображено на фиг. 2. Стягивание усилия, в результате разложения силы, оказываются в 5 8 раз больше усилия, передаваемого упором. Благодаря этому хомут 4 надежно фиксируется на оси 3 и исключается сгибание протеза в колене. Одновременно за счетвращения верхней вилки вокруг оси 5 при "присоединении" звеньев цепи реализуется амортизационное подгибание бедренной части протеза с амплитудой 10 15^o, что обеспечивает биомеханически правильную ходьбу инвалида.When resting on the prosthesis under the influence of body weight, the upper fork 1 rotates around the front axis 5 and exerts pressure on the links 6 and 7 connected by a common axis through the stop 8. As a result, the links “sag” and pull together the ends of the clamp, as shown in FIG. 2. The contraction of the force, as a result of the decomposition of the force, is 5 8 times more than the force transmitted by the emphasis. Due to this, the collar 4 is securely fixed on the axis 3 and bending of the prosthesis in the knee is excluded. At the same time, due to the rotation of the upper fork around axis 5 during the "connection" of the chain links, depreciation bending of the femoral part of the prosthesis with an amplitude of 10 15 ^o is realized, which ensures the biomechanically correct walking of the disabled person.

В последующей фазе движения, когда вектор нагрузки перемещается вперед по траектории переката стопы протеза, усилие от упора 8 снижается, звенья цепи 6 и 7 возвращаются в исходное положение под действием сжатых упругих прокладок 9. К моменту завершения опоры хомут 4 может свободно вращаться вокруг колена 3, обеспечивается беспрепятственное сгибание протеза в последующей фазе переноса. In the subsequent phase of the movement, when the load vector moves forward along the trajectory of the prosthesis foot roll, the force from the stop 8 decreases, the chain links 6 and 7 return to their original position under the action of compressed elastic gaskets 9. By the time the support is completed, the clamp 4 can freely rotate around the knee 3 , provides unobstructed bending of the prosthesis in the subsequent phase of the transfer.

Таким образом, поставленные задачи увеличение блокирующего момента в модуле посредством соответствующего увеличения усилия стягивания хомута, смещение, благодаря этому, оси колена на осевую линию модуля и реализация в нем амортизационного подгибания обеспечены отличительными признаками заявляемой конструкции, а именно, вертикальной установкой разрезного хомута и соединением его концов двухзвенной цепью, взаимодействующей средней частью с винтовым упором, что позволило увеличить в 5 8 раз стягивание усилия, а взаимодействие звеньев цепи с упругими прокладками обеспечило реализацию амортизационного подгибания в необходимом диапазоне. Thus, the objectives are to increase the blocking moment in the module by a corresponding increase in the force of clamping of the clamp, the offset, due to this, the axis of the knee on the axial line of the module and the implementation of shock absorption in it are provided by the distinguishing features of the claimed design, namely, the vertical installation of the split clamp and its connection the ends with a two-link chain interacting with the middle part with a screw stop, which made it possible to increase the force retraction by a factor of 5–8, and the interaction of the links The chain with elastic gaskets ensured the implementation of depreciation bending in the required range.

Для регулирования движения в модуле в фазе переноса используется резино-текстильная тянка, которую устанавливают между ребрами 11 верхней и нижней вилки и закрепляют на бедренной и голенной частях протеза. To control the movement in the module in the transfer phase, a rubber-textile haul is used, which is installed between the ribs 11 of the upper and lower forks and is fixed on the femoral and lower leg parts of the prosthesis.

Использование предлагаемого модуля коленного обеспечивает безопасную, плавную, биохимически правильную ходьбу со сниженными энергозатратами, а также при соответствующем выполнении других функциональных узлов протеза, позволяет инвалидам заниматься бегом и другими динамическими видами спорта. Using the proposed knee module provides safe, smooth, biochemically correct walking with reduced energy consumption, as well as with the corresponding implementation of other functional units of the prosthesis, allows people with disabilities to run and other dynamic sports.

Claims

1. The knee module to the lower limb prosthesis, including the upper and lower forks with connecting assembly elements, the knee axis fixedly fixed in the lower fork, a split clamp covering the knee axis and connected by the front rotation axis with the upper fork, characterized in that it is split the clamp is mounted vertically on an axis located along the axis of the module, and its ends are connected by a two-link chain installed with the possibility of interaction of its middle part with an adjustable screw stop located in the upper fork, moreover, between the chain links and the clamp, elastic gaskets are installed in the grooves.

2. The module according to claim 1, characterized in that the upper and lower forks are made with ribs forming a vertical trough on the front wall of the module.