RU2079292C1

RU2079292C1 - Lower extremity prosthesis

Info

Publication number: RU2079292C1
Application number: RU94044942A
Authority: RU
Inventors: В.С. Сыромятников; В.Н. Павлов; В.А. Волошин; В.В. Холодивкер; Л.Я. Шапиро; А.В. Куракин; В.В. Юров; С.С. Темнов; П.Б. Кащеев
Original assignee: Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1997-05-20
Also published as: RU94044942A

Abstract

FIELD: medical engineering; prosthetics. SUBSTANCE: lower extremity prosthesis has artificial foot 1, foot fasteners, bearing assembly 4, parts and assemblies of the prosthesis proximal part; the prosthesis uses quick-change lock 2, whose detachable body is secured on the foot, and stationary body 7 is secured on the prosthesis bearing assembly; the lock stationary and detachable bodies have mated tapered surfaces used as centering traps at joining the foot to the prosthesis proximal part, and additional locking tapered surfaces mated with locking rolling members 9. The locking rolling members are placed in a separator in a movable and spring-loaded joint on the stationary body. The additional locking tapered surfaces of the stationary and detachable bodies jointly with the locking rolling members make up an automatic lock that locks the foot on the prosthesis, and the movable spring- loaded joint of the separator on the stationary body and different taper angles of the locking surfaces provide for manual detachment of the lock by disengagement of the locking rolling members from the locking surfaces to the zone, where the clearance between the locking surfaces exceeds the diameter of the locking rolling member, thus producing the lock "unlocking" effect. EFFECT: expanded abilities of the prosthesis due to the fact that the invalid can quickly, unassisted, replace the foot secured on the prosthesis with feet of different functional, supporting and working purposes, with feet with foot-wear of various types preliminary fastened to them, including high boots, valenki, etc. 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию. The invention relates to medical equipment, namely to prosthetics.

Известен протез голени ПНЗ-34, состоящий из несущей гильзы голени, съемного приемника для культи, голеностопного амортизатора со стопой, несущих шин, гильзы бедра, пояса и облицовки [1, 2]
Стопа протеза крепится стационарно.Known shank prosthesis PNZ-34, consisting of a supporting sleeve of the lower leg, a removable receiver for the stump, ankle shock absorber with a foot, bearing tires, sleeve thigh, belt and lining [1, 2]
The prosthesis foot is fixed permanently.

Протез обеспечивает реабилитацию инвалида. A prosthesis provides rehabilitation for a disabled person.

Однако применение шин, содержащих искусственный коленный шарнир, ограничивает подвижность в сохранившемся коленном суставе инвалида, создавая дискомфортные условия инвалиду при ходьбе, и приводит к паталогическим изменениям в организме. Применение стационарного крепления стопы не допускает ее оперативной замены при повседневной эксплуатации протеза в зависимости от изменения условий труда и отдыха инвалида. However, the use of tires containing an artificial knee hinge limits mobility in the surviving knee joint of the disabled person, creating uncomfortable conditions for the disabled person when walking, and leads to pathological changes in the body. The use of stationary foot attachment does not allow its operational replacement during the daily operation of the prosthesis, depending on changes in working conditions and rest of the disabled person.

Ближайшим аналогом является протез голени ПНЗЭ-1, состоящий из искусственной стопы, элементов крепления стопы и проксимальной части протеза, содержащей несущий узел, соединительную втулку и приемную гильзу глубокой посадки [3]
Протез выполнен в модульном исполнении. Применение гильзы глубокой посадки исключает необходимость включения в состав протеза несущих шин с искусственным коленным узлом, гильзы бедра и пояса. Тем самым, протез создает комфортные условия для культи, снимаются ограничения на подвижность в коленном суставе, создаются комфортные условия при ходьбе на протезе. Модульное исполнение повышает технологичность изготовления и обеспечивает рациональный подбор модулей при изготовлении протеза.The closest analogue is the prosthesis of the lower leg PNZE-1, consisting of an artificial foot, fastening elements of the foot and the proximal part of the prosthesis containing a bearing node, a connecting sleeve and a receiving sleeve deep landing [3]
The prosthesis is made in a modular design. The use of deep-seated sleeves eliminates the need to include supporting tires with an artificial knee assembly, hip sleeves and belts in the prosthesis. Thus, the prosthesis creates comfortable conditions for the stump, the restrictions on mobility in the knee joint are removed, comfortable conditions are created when walking on the prosthesis. The modular design increases the manufacturability and provides a rational selection of modules in the manufacture of the prosthesis.

Стопа в протезе закреплена стационарно. В результате, практически невозможна или затруднена постановка на протез обуви с высоким неразрезанным голенищем типа сапог, валенок ввиду ограниченных размеров обводок голенища обуви. The foot in the prosthesis is fixed stationary. As a result, it is practically impossible or difficult to place shoes on a prosthesis with a high uncut shafts such as boots and felt boots due to the limited size of the strokes of the shafts.

Невозможна быстрая замена при эксплуатации стопы на протезе (например, повседневной на спортивную, рабочую) либо быстрая замена стоп, заранее оснащенных соответствующим типом обуви: обувь повседневная, модельная, обувь домашняя, для работы в помещениях и на улице, для занятий спортом и т.п. It is impossible to quickly replace the foot while using the prosthesis (for example, everyday for sports, working) or to quickly replace the feet that are equipped with the appropriate type of shoes in advance: casual shoes, model shoes, home shoes, for indoor and outdoor use, for sports, etc. P.

Техническим результатом данного изобретения является расширение эксплуатационных возможностей протеза путем обеспечения инвалиду возможности быстрой, без привлечения помощи со стороны, замены стопы, закрепленной на протезе, на стопы различного функционально-бытового, спортивного и рабочего назначения, на стопы с заранее закрепленными на них различными типами обуви, в том числе, на стопы с обувью, содержащей высокое голенище типа сапог, валенок. The technical result of this invention is to expand the operational capabilities of the prosthesis by providing the disabled person the ability to quickly, without external assistance, replace the foot fixed to the prosthesis with feet of various functional, sports, and working purposes, with feet with various types of shoes pre-fixed on them including feet with shoes containing a high top such as boots and boots.

Технический результат достигается тем, что в протезе нижних конечностей, содержащем искусственную стопу, элементы крепления стопы, несущий узел, детали и узлы проксимальной части протеза, в состав протеза введен быстросъемный замок, съемный корпус которого закреплен на стопе, а стационарный корпус закреплен на несущем узле протеза, в съемном корпусе соосно протезу выполнена внутренняя коническая поверхность, максимальным диаметром направленная к проксимальной части протеза, а на стационарном корпусе выполнена наружная коническая поверхность, сопряженная с конической поверхностью съемного корпуса. В стационарном корпусе соосно протезу подвижно помещен сепаратор с запирающими элементами качения и упругий элемент, размещенный между упором корпуса и сепаратором, запирающие элементы качения сопряжены с дополнительными запирающими коническими поверхностями стационарного и съемного корпусов, запирающие поверхности соосны протезу, максимальным диаметром обращены к проксимальной части протеза и имеют разный угол конусности, при этом разность углов конусности превышает угол заклинивания запирающих элементов качения. The technical result is achieved by the fact that in the lower limb prosthesis containing an artificial foot, foot fastening elements, a bearing assembly, parts and nodes of the proximal part of the prosthesis, a quick-release lock is introduced into the prosthesis, the removable body of which is fixed to the foot, and the stationary body is fixed to the bearing assembly the prosthesis, in a removable body coaxially with the prosthesis, an inner conical surface is made, with a maximum diameter directed to the proximal part of the prosthesis, and an outer conical surface is made on the stationary body rhnost conjugate to the conical surface of the removable housing. In the stationary body coaxially to the prosthesis, a separator with locking rolling elements and an elastic element located between the body stop and the separator are movably placed, locking rolling elements are conjugated with additional locking conical surfaces of the stationary and removable bodies, locking surfaces are coaxial with the prosthesis, with a maximum diameter facing the proximal part of the prosthesis and have a different taper angle, while the difference in the taper angles exceeds the jamming angle of the locking rolling elements.

Расширение функциональных возможностей протеза достигается за счет выполнения съемного крепления стопы на протезе путем введения в протез быстросъемного замка, установки стопы на съемном корпусе замка и крепления на стационарном корпусе замка несущего узла с проксимальной частью протеза, что позволяет комплектовать конкретный протез набором стоп различного функционального назначения, либо стопами заранее оснащенными различной (рабочей, бытовой, спортивной и т.п.) обувью. Съемное крепление стопы позволяет установку на стопу обуви с высоким неразрезанным голенищем. Expansion of the functionality of the prosthesis is achieved by performing removable fastening of the foot on the prosthesis by inserting a quick-lock into the prosthesis, installing the foot on the removable lock body and attaching the support unit with the proximal part of the prosthesis to the stationary lock body, which allows you to complete a specific prosthesis with a set of feet for various functional purposes, or feet pre-equipped with various (working, household, sports, etc.) shoes. The removable foot mount allows the installation of footwear with high uncut shafts.

Быстрая установка стопы на протезе достигается использованием в стационарном и съемном корпусах замка конических поверхностей, максимальным диаметром направленных к проксимальной части протеза, играющих роль взаимно центрирующей ловушки в процессе стыковки стопы и проксимальной части протеза при их сближении и автоматическим запиранием стопы на протезе за счет применения подпружиненным упругим элементом запирающих элементов качения и запирающих конических поверхностей стационарного и съемного корпусов замка, сопряженных с запирающими элементами качения. Quick installation of the foot on the prosthesis is achieved by using conical surfaces in the stationary and removable lock cases with a maximum diameter directed to the proximal part of the prosthesis, playing the role of a mutually centering trap during the joining of the foot and the proximal part of the prosthesis when they approach each other and automatically locking the foot on the prosthesis due to the use of spring-loaded elastic element of the locking elements of the rolling and locking conical surfaces of the stationary and removable housing lock, paired with a lock guide elements rolling.

Быстрый съем стопы с протеза обеспечивается за счет подвижной, подпружиненной упругим элементом установки сепаратора с запирающими элементами качения в стационарном корпусе и наличием разных углов конусности запирающих поверхностей, позволяющих вручную с преодолением усилий упругого элемента вывести запирающие элементы качения из контакта с запирающими поверхностями стационарного и съемного корпусов в зону, где запор между запирающими поверхностями превышает диаметр запирающего элемента качения и, тем самым, обеспечить съемность стопы под действием собственного веса (открыть замок). При этом разность углов конусности запирающих поверхностей, превышающая угол заклинивания, обеспечивает надежную свободную расстыковку замка. Quick removal of the foot from the prosthesis is ensured by a movable, spring-loaded elastic element of the installation of the separator with locking rolling elements in the stationary housing and the presence of different taper angles of the locking surfaces, allowing manually to overcome the rolling element of the locking elements of contact with the locking surfaces of the stationary and removable bodies to the area where the lock between the locking surfaces exceeds the diameter of the rolling locking element and, thereby, ensure removability feet under the action of its own weight (open the lock). At the same time, the difference in the taper angles of the locking surfaces, which exceeds the jamming angle, provides reliable free undocking of the lock.

Реализацию протеза рассмотрим на примере исполнения протеза голени с шариковым быстросъемным замком. We consider the implementation of the prosthesis using an example of a shank prosthesis with a ball quick-release lock.

На фиг. 1 изображен общий вид протеза голени на короткую и среднюю культю; на фиг. 2 дистальная часть протеза с шариковым быстросъемным замком. In FIG. 1 shows a general view of the shank prosthesis on a short and middle stump; in FIG. 2 distal part of the prosthesis with a ball quick lock.

Протез голени состоит из искусственной стопы 1, быстросъемного замка 2 с тянкой 3, несущего узла 4 и приемной гильзы голени 5. The lower leg prosthesis consists of an artificial foot 1, a quick-release lock 2 with a pulley 3, a supporting unit 4 and a receiving sleeve of the lower leg 5.

На стопе 1 закреплен съемный корпус 6 замка 2, а на несущем узле 4 - стационарный корпус 7. Рубашка 8, с закрепленными на ней тянкой 3 и сепаратором с шариками 9, подвижно установлена на корпусе 7 и находится под воздействием пружины 10. Опорная гильза 11 неподвижно закреплена на корпусе стационарном 7 и снабжена внутренним конусом Б. Внутренний конус Б гильзы 11 и наружный конус В корпуса 6 имеют разную конусность и образуют запирающий клин шарикового замка. Внутренний конус корпуса сменного 6 и наружный конус корпуса стационарного 7 соосны протезу и в состыкованном положении замка сопряжены между собой (поверхность А). Поверхности Г корпусов 6 и 7 создают профиль, препятствующий осевому вращению стопы на протезе. A removable housing 6 of the lock 2 is fixed on the foot 1, and a stationary housing 7 is fixed on the supporting unit 4. The shirt 8, with the pulley 3 fixed thereon and the cage with balls 9, is movably mounted on the housing 7 and is under the influence of the spring 10. Support sleeve 11 fixedly mounted on the stationary housing 7 and provided with an inner cone B. The inner cone B of the sleeve 11 and the outer cone C of the housing 6 have different tapers and form a locking wedge of a ball lock. The inner cone of the removable housing 6 and the outer cone of the stationary housing 7 are aligned with the prosthesis and in the docked position of the lock are interlocked (surface A). Surfaces G of buildings 6 and 7 create a profile that prevents axial rotation of the foot on the prosthesis.

Протез работает следующим образом. The prosthesis works as follows.

В исходном растыкованном положении часть протеза (проксимальная), содержащая приемную гильзу 5, узел крепления 4 и стационарный корпус 7 замка 2, закреплена на культе протезированной ноги инвалида. Стопа 1 с закрепленным на ней корпусом сменным 6 отделена от проксимальной части протеза. Таких стоп может быть несколько (повседневные, спортивные, рабочие) с разными типами обуви (обувь повседневная, модельная, рабочая, домашняя, спортивная). Каждая стопа предварительно оснащена корпусом сменным 6. Для исключения нарушения схемы построения протеза за счет разной высоты каблуков обуви стопа может быть оснащена простейшим регулировочно-соединительным устройством, либо может быть применена стопа с регулируемой высотой каблука. Инвалид выбирает А в направлении стыковки. Затем протезированной ногой инвалид производит движение в направлении стопы. При этом конические поверхности А корпусов 6 и 7 образуют ловушку, которая облегчает процесс взаимной стыковки проксимальной части протеза и выбранной стопы и производят их взаимное центрирование. Дальнейшее сближение стопы и проксимальной части протеза происходит до сопряжения конических поверхностей А, которые воспринимают осевые нагрузки и изгибающие моменты, возникающие при ходьбе на протезе. In the initial restrained position, the part of the prosthesis (proximal) containing the receiving sleeve 5, the attachment 4 and the stationary housing 7 of the lock 2, is fixed to the stump of the prosthetic leg of the disabled person. Foot 1 with a removable 6 body fixed to it is separated from the proximal part of the prosthesis. There can be several such feet (casual, sports, workers) with different types of shoes (casual, model shoes, working, home, sports shoes). Each foot is pre-equipped with a removable body 6. To prevent violations of the prosthesis construction scheme due to the different heels of the shoe heels, the foot can be equipped with the simplest adjustment and connecting device, or a foot with an adjustable heel height can be used. A disabled person chooses A in the direction of docking. Then, the disabled person makes a movement in the direction of the foot with the prosthetic leg. In this case, the conical surfaces A of the buildings 6 and 7 form a trap that facilitates the process of mutual joining of the proximal part of the prosthesis and the selected foot and they are mutually centered. Further rapprochement of the foot and the proximal part of the prosthesis occurs until the mating of the conical surfaces A, which absorb axial loads and bending moments that occur when walking on the prosthesis.

После совмещения поверхностей А шарики сепаратора 9 под воздействием на сепаратор пружины 10 оказываются в непосредственном контакте с коническими поверхностями Б и В, которые за счет конусности создают совместно с шариками запирающий эффект и препятствуют взаимному осевому смещению стопы относительно протеза, запирая стопу на протезе. Поверхность Г имеют форму отличную от цилиндра и препятствуют вращению стопы относительно оси протеза. After combining surfaces A, the balls of the separator 9, under the influence of the separator, the springs 10 are in direct contact with the conical surfaces B and C, which due to the taper create a locking effect together with the balls and prevent the axial displacement of the foot relative to the prosthesis, locking the foot on the prosthesis. The surface G have a shape different from the cylinder and prevent the rotation of the foot relative to the axis of the prosthesis.

Расстыковка протеза производится следующим образом. При приложении усилий руки инвалида вверх непосредственно за рубашку 8 или посредством тянки 3, которая может быть размещена в любом удобном для инвалида месте протеза, преодолевается усилие пружины 10, рубашка 8 с сепаратором 9 перемещается вверх, шарики сепаратора за счет разного угла конусности поверхностей Б и В выходят из контакта с обоими поверхностями в зону, где зазор между запирающими поверхностями превышает диаметр запирающего элемента качения и стопа 1 с закрепленным на ней корпусом 6 свободно снимается с проксимальной части протеза. Инвалид имеет возможность, не снимая всего протеза, заменить стопу. Съемность стопы позволяет установить ее с закрепленным на ней корпусом 6 в обувь с высоким неразрезным голенищем и затем состыковать протез. The prosthesis is undocked as follows. When applying the efforts of the hand of the disabled person up directly behind the shirt 8 or by means of a pull 3, which can be placed in any place convenient for the disabled person, the force of the spring 10 is overcome, the shirt 8 with the separator 9 moves up, the balls of the separator due to different taper angles of surfaces B and In come out of contact with both surfaces in the area where the gap between the locking surfaces exceeds the diameter of the locking element of the rolling element and the foot 1 with the housing 6 mounted on it is freely removed from the proximal part esa. A disabled person has the opportunity, without removing the entire prosthesis, to replace the foot. The removability of the foot allows you to install it with the body 6 attached to it in shoes with a high continuous shaft and then dock the prosthesis.

Особенно целесообразны такие протезы для сельских и северных регионов при односторонней ампутации, когда инвалиду необходимо на здоровую ногу одеть сапог или валенок и при этом желательно из эстетических и эксплуатационных соображений иметь такую же обувь на протезированной ноге, а в домашних или иных условиях нахождения внутри помещений сменить оперативно обувь или стопу. Such prostheses are especially suitable for rural and northern regions with unilateral amputation, when a disabled person needs to wear a boot or felt boots on a healthy foot and it is advisable to have the same shoes on the prosthetic foot for aesthetic and operational reasons, and change at home or other indoor conditions promptly shoes or foot.

Литература
1. Под редакцией В.И. Филатова "Справочник по протезированию", Ленинград, Медицина, 1978, с. 76.Literature
1. Edited by V.I. Filatova "Handbook of prosthetics", Leningrad, Medicine, 1978, p. 76.

2. Под редакцией А.П. Кужекина "Конструкции протезно-ортопедических изделий", Москва, Легкая и пищевая промышленность, 1984, с. 94. 2. Edited by A.P. Kuzhekina "Designs of prosthetic and orthopedic products", Moscow, Light and Food Industry, 1984, p. 94.

3. Научно-производственное объединение "Энергия" имени академика С.П. Королева, "Протезно-ортопедические изделия. Каталог продукции", 1992, с. 32. 3. Scientific and Production Association "Energy" named after academician S.P. Koroleva, "Orthopedic and orthopedic products. Product Catalog", 1992, p. 32.

Claims

A lower limb prosthesis containing an artificial foot, foot fastening elements, a bearing assembly, parts and nodes of the proximal part of the prosthesis, characterized in that a quick-release lock is inserted into it, a removable body of which is fixed to the foot, and a stationary body is fixed to the prosthesis bearing assembly, in a removable coaxial with the prosthesis, the inner conical surface is made, with a maximum diameter directed to the proximal part of the prosthesis, and on the stationary case, the outer conical surface is paired with the conical on the surface of the removable housing, in a stationary housing coaxially with the prosthesis, a separator with locking rolling elements and an elastic element located between the housing stop and the separator are movably placed, locking rolling elements are associated with additional locking conical surfaces of the stationary and removable housing, the locking surfaces are aligned with the prosthesis, maximum diameter facing the proximal part of the prosthesis and have different taper angles, while the difference in the taper angles exceeds the jamming angle of the rolling elements.