RU2096026C1 - Pivotal mechanism for knee joint prosthesis - Google Patents

Pivotal mechanism for knee joint prosthesis Download PDF

Info

Publication number
RU2096026C1
RU2096026C1 RU96103446A RU96103446A RU2096026C1 RU 2096026 C1 RU2096026 C1 RU 2096026C1 RU 96103446 A RU96103446 A RU 96103446A RU 96103446 A RU96103446 A RU 96103446A RU 2096026 C1 RU2096026 C1 RU 2096026C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lever
cantilever
interconnected
supporting platform
knee joint
Prior art date
Application number
RU96103446A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96103446A (en
Inventor
Д.Ф. Довбня
В.Д. Стукалов
В.Н. Мяков
С.В. Домашин
Original Assignee
Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева filed Critical Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority to RU96103446A priority Critical patent/RU2096026C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2096026C1 publication Critical patent/RU2096026C1/en
Publication of RU96103446A publication Critical patent/RU96103446A/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
    • A61F2/64—Knee joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2002/6818—Operating or control means for braking

Abstract

FIELD: medical engineering; prostheses for lower extremities. SUBSTANCE: proposed mechanism comprises supporting platform intended for fixation to hip-forming sleeve, and cantilever having braking drum and intended for fixation to shin-forming tube. Platform and cantilever are interconnected by clamping element made in form of two levers, viz. forward one and back one, fixedly inserted, both of them, into braking drum of lower cantilever and interconnected by pivotal shaft. Supporting platform is secured by means of shaft to opposite side of forward lever and comprises stop-providing shoulders to enable lever to cooperate in one direction, whereas same supporting platform is secured to opposite side of back lever articulately by means of transmission kinematic link. Lower cantilever and forward lever are provided with stop-providing shoulders adapted to enable them to cooperate via damping element. EFFECT: 1) proposed knee joint mechanism can be fixed to hip prosthesis in step-less manner; 2) longer service life; 3) enhanced reliability of functioning as prosthesis passes from fixed position to free bending/unbending; 4) greater sensitivity of mechanism to outside fixing loads. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению в области медицинской техники, а именно к протезированию нижних конечностей. The invention relates to mechanical engineering in the field of medical technology, namely to prosthetics of the lower extremities.

Известны протезы бедра, в которых одноосные коленные шарниры выполнены с механизмами бесступенчатой фиксации, содержащие верхнюю опорную площадку, нижний кронштейн с тормозным барабаном, соединенные между собой зажимным элементом, охватывающим барабан. Зажимные элементы выполнены в виде упругого бандажа, разрезной охватывающей барабан скобы, клемного зажима и т.д. [1] [2] [3]
Недостатком данных устройство является недостаточный срок эксплуатации из-за быстрой потери жесткости зажимных элементов, износа, приводящих к потере фиксирующих свойств.Femoral prostheses are known in which uniaxial knee joints are made with stepless locking mechanisms, comprising an upper bearing pad, a lower bracket with a brake drum, interconnected by a clamping element covering the drum. The clamping elements are made in the form of an elastic brace, split covering the drum bracket, terminal clamp, etc. [1] [2] [3]
The disadvantage of this device is the lack of operation due to the rapid loss of stiffness of the clamping elements, wear, leading to a loss of fixing properties.

Наиболее близким по технической сущности и простоте является механизм коленного шарнира, содержащий верхнюю опорную площадку, нижний кронштейн с тормозным барабаном, соединенные между собой зажимным элементом, охватывающим барабан нижнего кронштейна и крепящийся к верхней опорной площадке с помощью оси с ограниченным поворотом [4]
Недостатком указанного механизма коленного шарнира является недостаточный срок эксплуатации. Зажимной элемент в месте охвата тормозного барабана с целью возможности фиксации выполнен разрезным. При действии максимальных нагрузок в фазе опоры на протез зажимной элемент работает на разгибание, и будучи выполненным с разрезом быстро теряет свою жесткость и работоспособность.The closest in technical essence and simplicity is a knee hinge mechanism containing an upper bearing pad, a lower bracket with a brake drum, interconnected by a clamping element covering the drum of the lower bracket and attached to the upper bearing pad using an axis with a limited rotation [4]
The disadvantage of this mechanism of the knee joint is the lack of service life. The clamping element in the place of coverage of the brake drum for the purpose of fixation is made split. Under the action of maximum loads in the phase of support on the prosthesis, the clamping element works for extension, and when performed with a cut, it quickly loses its rigidity and performance.

Увеличение геометрических и жесткостных параметров такого зажимного элемента приводит к понижению чувствительности и снижению надежности процесса фиксации-расфиксации. An increase in the geometric and stiffness parameters of such a clamping element leads to a decrease in sensitivity and a decrease in the reliability of the fixation-unlocking process.

Сущность изобретения заключается в том, что в механизме коленного шарнира с бесступенчатой фиксацией, содержащем верхнюю опорную площадку для крепления гильзы бедра, нижний кронштейн с жестко связанным тормозным барабаном для крепления трубки голени, соединенных между собой зажимным элементом, охватывающим барабан, зажимной элемент выполнен из переднего и заднего рычагов, установленных на тормозном барабане нижнего кронштейна и соединенных между собой осью вращения, при этом верхняя опорная площадка закреплена посредством оси к противоположной стороне переднего рычага и снабжена выступом с упорной площадкой для одностороннего взаимодействия с упорной площадкой переднего звена, к противоположной стороне заднего рычага опорная площадка прикреплена шарнирно через передаточное кинематическое звено, нижний кронштейн и передний рычаг снабжены упорными площадками для взаимодействия между собой через демпфирующий элемент. The essence of the invention lies in the fact that in the mechanism of the knee joint with stepless fixation, containing the upper supporting platform for attaching the thigh sleeve, the lower bracket with a rigidly connected brake drum for attaching the lower leg tube, interconnected by a clamping element covering the drum, the clamping element is made of the front and rear levers mounted on the brake drum of the lower bracket and interconnected by an axis of rotation, while the upper supporting platform is fixed through an axis to on the opposite side of the front lever and provided with a protrusion with a thrust pad for one-way interaction with the thrust pad of the front link, to the opposite side of the rear arm, the support pad is hinged through the kinematic transmission link, the lower bracket and the front arm are equipped with thrust pads for interaction between each other through the damping element.

Техническим результатом данного изобретения является устранение указанных недостатком, а именно создание механизма коленного шарнира с бесступенчатой фиксацией протеза бедра увеличенного ресурса работы при действии максимальных нагрузок в фазе опирания на протез, повышенной чувствительности в случаях фиксации, увеличенной надежности при переходе от фиксированного положения к движению сгибание-разгибание. Предлагаемое устройство увеличивает безопасность ходьбы по грязи, гололеду, высокой траве и разного рода неровностям. The technical result of this invention is the elimination of these drawbacks, namely, the creation of a knee joint mechanism with stepless fixation of the hip prosthesis of an increased working resource under the action of maximum loads in the phase of supporting the prosthesis, increased sensitivity in cases of fixation, increased reliability during the transition from a fixed position to the movement extension. The proposed device increases the safety of walking on mud, ice, tall grass and all sorts of bumps.

На фиг. 1 изображен предлагаемый механизм коленного шарнира в сагиттальной плоскости; на фиг. 2 изображен механизм в фронтальной плоскости (вид справа); на фиг. 3 изображен передний и задний рычаги механизма, находящиеся в равновесии от действия внешних и внутренних сил (сил реакции), показывающие природу возникновения сил давления на тормозной барабан. In FIG. 1 shows the proposed mechanism of the knee joint in the sagittal plane; in FIG. 2 shows the mechanism in the frontal plane (right view); in FIG. 3 shows the front and rear levers of the mechanism, which are in equilibrium from the action of external and internal forces (reaction forces), showing the nature of the occurrence of pressure forces on the brake drum.

Механизм коленного шарнира с бесступенчатой фиксацией состоит из верхней опорной площадки 1, соединяемой с гильзой бедра с помощью пирамидки 2, нижнего кронштейна 3 жестко связанного винтами 5 с тормозным барабаном 4 и крепящегося к трубке голени с помощью клемного зажима 6. Верхняя опорная площадка 1 и нижний кронштейн 3 соединены между собой передним 7 и задним 8 рычагами, насаженными на тормозной барабан 4 и передаточным кинематическим звеном 9 с помощью осей 10, 11, 12. Передний 7 и задний 8 рычаги соединены между собой осью 13. Верхняя опорная площадка 1 своим выступом 14 с регулировочным упорным винтом 15 односторонне взаимодействует с упорной площадкой 16 переднего рычага 7. The mechanism of the knee joint with stepless fixation consists of an upper supporting platform 1 connected to the thigh sleeve using a pyramid 2, a lower bracket 3 rigidly connected by screws 5 to the brake drum 4 and fastened to the lower leg using a terminal clip 6. Upper supporting platform 1 and lower the bracket 3 is interconnected by the front 7 and rear 8 levers mounted on the brake drum 4 and the kinematic transmission link 9 using the axes 10, 11, 12. The front 7 and rear 8 levers are interconnected by the axis 13. The upper support plate 1 adka its projection 14 to the adjusting stop screw 15 cooperates with the one-sided abutment area 16 of the front arm 7.

На нижнем кронштейне 3 расположена упорная площадка 17 для взаимодействия с площадкой 18 переднего рычага 7. Эластичный элемент 19 закреплен на нижнем кронштейне 3 и служит для исключения стука и демпфирования при динамичном соприкосновении упорных площадок 17 и 18 в процессе ходьбы. On the lower bracket 3 there is a thrust pad 17 for interacting with the pad 18 of the front arm 7. The elastic element 19 is mounted on the lower bracket 3 and serves to eliminate knocking and damping when the thrust pads 17 and 18 are in dynamic contact during walking.

Пружина 20 служит для исключения люфтов в соединении переднего 7 и заднего 8 рычагов осью 13, а также увеличивает надежность обратного разведения рычагов после их тормозного воздействия на барабан. Упором 23 регулируется усилие пружины 20. Декоративная крышка 21 крепится винтом 22 и служит для придания внешних обводов и косметичности. Взаимный разворот верхней опорной площадки 1 и нижнего кронштейна 3 происходит относительно оси тормозного барабана 4. The spring 20 serves to eliminate backlash in the connection of the front 7 and rear 8 levers by the axis 13, and also increases the reliability of the reverse breeding of the levers after their braking effect on the drum. The emphasis 23 regulates the force of the spring 20. The decorative cover 21 is mounted with a screw 22 and serves to give external contours and cosmeticity. Mutual rotation of the upper bearing pad 1 and the lower bracket 3 occurs relative to the axis of the brake drum 4.

В фазе опирания на протез упорные площадки 17 и 18 механизма находятся в соприкосновении, образуя замкнутую силовую цепь, проходящую через верхнюю опорную площадку 1, упорный винт 15, передний рычаг 7 и тормозной барабан 4. In the phase of supporting the prosthesis, the abutment pads 17 and 18 of the mechanism are in contact, forming a closed power circuit passing through the upper abutment pad 1, the stop screw 15, the front lever 7 and the brake drum 4.

Подкосоустойчивость протеза с данным механизмом коленного шарнира обеспечивается за счет тормозящего воздействия рычагов 7 и 8 на тормозной барабан 4, а также смещения оси вращения (оси тормозного барабана) назад относительно линии действия силы тяжести. The brace resistance of the prosthesis with this knee joint mechanism is ensured by the braking effect of the levers 7 and 8 on the brake drum 4, as well as the displacement of the rotation axis (axis of the brake drum) back relative to the line of gravity.

В фазе проноса протезированной конечности (протеза) от действия пружины 20 (расталкивающей рычаги 7 и 8 в обратном направлению относительно оси барабана 4) упорный винт 15 взаимодействует с упорной площадкой 16, исключая воздействие опорной площадки 1 на задний рычаг 8. Таким образом осуществляется свободное вращение протеза в коленном шарнире и исключается его случайное торможение. In the phase of penetration of the prosthetic limb (prosthesis) from the action of the spring 20 (pushing the levers 7 and 8 in the opposite direction relative to the axis of the drum 4), the stop screw 15 interacts with the stop pad 16, excluding the impact of the support pad 1 on the rear arm 8. Thus, free rotation prosthesis in the knee joint and its accidental inhibition is excluded.

Данный механизм коленного шарнира позволяет пациенту опираться на протез в частично сложенном состоянии (до 45o), при этом возникает реакция опоры, вызванная массой человека, которая приводит к фиксации коленного шарнира. Возникающий момент от реакции опоры уравновешивается тормозным моментом возникающим от сил давления на барабан 4. Опорная площадка 1 под действием этого момента стремится развернуться относительно оси 11 и через передаточное звено 9 с усилением воздействует на передний 7 и задний 8 рычаги, которые, стремясь развернуться между собой относительно оси 13, обжимают с разных сторон барабан 4, создавая тормозящий момент, приводящий к фиксации коленного шарнира.This mechanism of the knee joint allows the patient to rely on the prosthesis in a partially folded state (up to 45 o ), while there is a support reaction caused by the mass of a person, which leads to fixation of the knee joint. The moment arising from the reaction of the support is balanced by the braking moment arising from the pressure forces on the drum 4. The supporting platform 1, under the influence of this moment, tends to turn around the axis 11 and through the transmission link 9 with amplification acts on the front 7 and rear 8 levers, which, trying to unfold among themselves relative to the axis 13, squeeze the drum 4 from different sides, creating a braking moment, leading to fixation of the knee joint.

От действия внешних сил N, изображенных на фиг. 3, возникают силы Fn (действующая на верхнее плечо переднего рычага 7) и F3 (действующая на верхнее плечо заднего рычага 8), которые приводят к возникновению соответствующих удельных давлений qn и q3 на тормозной барабан 4.From the action of external forces N shown in FIG. 3, forces F n (acting on the upper arm of the front arm 7) and F 3 (acting on the upper arm of the rear arm 8) arise, which give rise to the corresponding specific pressures q n and q 3 on the brake drum 4.

Таким образом замена зажимных элементов коленного шарнира с бесступенчатой фиксацией, выполненных в виде упругих разрезных бандажей, скоб, клемных зажимов и т.д. охватывающих тормозной барабан, на сплошные передний и задний рычаги, нанизанные на тормозной барабан и соединенные осью вращения (типа клещей), позволяет увеличить ресурс работы (срок эксплуатации протеза), повысить надежность его действия при переходе от застопоренного положения к свободному разгибанию-сгибанию, а также поднять чувствительность механизма к внешнем стопорящим нагрузкам. Thus, the replacement of the clamping elements of the knee joint with stepless fixation, made in the form of elastic split bandages, brackets, terminal clamps, etc. covering the brake drum, on the solid front and rear levers strung on the brake drum and connected by an axis of rotation (type of pliers), it allows to increase the service life (lifetime of the prosthesis), increase the reliability of its action when moving from a locked position to a free extension-bending, and also increase the sensitivity of the mechanism to external locking loads.

Claims (1)

Механизм коленного шарнира, содержащий верхнюю опорную площадку для крепления к гильзе бедра, нижний кронштейн с тормозным барабаном для крепления к трубке голени, соединенных между собой зажимным элементом, охватывающим барабан, отличающийся тем, что зажимной элемент выполнен в виде переднего и заднего рычагов, установленных на тормозном барабане нижнего кронштейна и соединенных между собой осью вращения, при этом верхняя опорная площадка закреплена посредством оси к противоположной стороне переднего рычага и снабжена выступом с упорной площадкой для одностороннего взаимодействия с упорной площадкой переднего рычага, к противоположной стороне заднего рычага площадка закреплена шарнирно через передаточное кинематическое звено, нижний кронштейн и передний рычаг снабжены упорными площадками для взаимодействия между собой через демпфирующий элемент. The knee hinge mechanism, comprising an upper support platform for attaching to the thigh sleeve, a lower bracket with a brake drum for attaching to the tube of the lower leg, interconnected by a clamping element covering the drum, characterized in that the clamping element is made in the form of front and rear levers mounted on the brake drum of the lower bracket and interconnected by an axis of rotation, while the upper supporting platform is fixed by means of an axis to the opposite side of the front lever and provided with a protrusion with pivot pad for one-way interaction with the thrust pad of the front lever, to the opposite side of the rear lever, the pad is hinged through the kinematic transmission link, the lower bracket and the front lever are equipped with thrust pads for interaction with each other through the damping element.
RU96103446A 1996-02-27 1996-02-27 Pivotal mechanism for knee joint prosthesis RU2096026C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103446A RU2096026C1 (en) 1996-02-27 1996-02-27 Pivotal mechanism for knee joint prosthesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103446A RU2096026C1 (en) 1996-02-27 1996-02-27 Pivotal mechanism for knee joint prosthesis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2096026C1 true RU2096026C1 (en) 1997-11-20
RU96103446A RU96103446A (en) 1998-01-20

Family

ID=20177239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96103446A RU2096026C1 (en) 1996-02-27 1996-02-27 Pivotal mechanism for knee joint prosthesis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2096026C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488367C2 (en) * 2008-02-07 2013-07-27 Отто Бок Хелткэр Гмбх Orthopedic knee joint and method of controlling orthopedic knee joint
RU2505272C1 (en) * 2012-07-10 2014-01-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Knee joint mechanism
RU2550001C2 (en) * 2010-09-28 2015-05-10 Отто Бок Хелткэр Продактс Гмбх Hinged device
RU2803115C2 (en) * 2018-12-20 2023-09-06 Оттобок СЕ унд Ко. КГаА Orthopedic article device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE, патент, 2740804, кл. A 61 F 2/64, 1984. 2. DE, патент, 0353336, кл. A 61 F 2/64, 1988. 3. Авторское свидетельство СССР N 663271, кл. A 61 F 2/64, 1979. 4. DE, патент, 2228391, кл. A 61 F 2/64, 1975. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488367C2 (en) * 2008-02-07 2013-07-27 Отто Бок Хелткэр Гмбх Orthopedic knee joint and method of controlling orthopedic knee joint
US10632002B2 (en) 2008-02-07 2020-04-28 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopedic knee joint and method for controlling an orthopedic knee joint
US11684494B2 (en) 2008-02-07 2023-06-27 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopedic knee joint and method for controlling an orthopedic knee joint
RU2550001C2 (en) * 2010-09-28 2015-05-10 Отто Бок Хелткэр Продактс Гмбх Hinged device
US9060882B2 (en) 2010-09-28 2015-06-23 Otto Bock Healthcare Products Gmbh Joint mechanism
RU2505272C1 (en) * 2012-07-10 2014-01-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Knee joint mechanism
RU2803115C2 (en) * 2018-12-20 2023-09-06 Оттобок СЕ унд Ко. КГаА Orthopedic article device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200405507A1 (en) Orthopedic device
US10342680B2 (en) Prosthetic ankle module
JP2968597B2 (en) Pivotable coupling
US5899869A (en) Orthopedic appliance with weight activated brake and variable extension assist
US4064569A (en) Artificial polycentric knee joint
US6159248A (en) Knee prosthesis
US10874531B2 (en) Prosthesis for a lower limb
JP3245828B2 (en) Prosthesis with extension assist mechanism
CA2440268C (en) Device for pivotably connecting parts of an orthopaedic device
CN1972649B (en) Prosthetic joint
FR2933604A1 (en) PROSTHESIS OF ANKLE
US5405408A (en) Artificial knee having dual flexion action during locomotion
ATE339939T1 (en) KNEE PROSTHESIS
RU2096026C1 (en) Pivotal mechanism for knee joint prosthesis
EP1075237B1 (en) Knee prosthesis
RU74291U1 (en) KNEE JOINT
US6572658B1 (en) Knee prosthesis
RU2505272C1 (en) Knee joint mechanism
RU2026655C1 (en) Genicular joint mechanism
CN111494063B (en) Knee joint structure
RU2166301C2 (en) Femoral prosthesis with knee hinge of stepless fixation with damped bending
RU2200512C2 (en) Artificial knee joint
SU1648447A1 (en) Hip prosthesis
RU2136248C1 (en) Femur prosthesis with continuously fixed knee hinge
RU2202995C2 (en) Knee module

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A License on use of patent

Effective date: 20111223

Free format text: LICENCE