RU2121823C1 - Method and device for forced releasing knee joint prosthesis fixable in rest reaction occurred - Google Patents
Method and device for forced releasing knee joint prosthesis fixable in rest reaction occurred Download PDFInfo
- Publication number
- RU2121823C1 RU2121823C1 RU97106893A RU97106893A RU2121823C1 RU 2121823 C1 RU2121823 C1 RU 2121823C1 RU 97106893 A RU97106893 A RU 97106893A RU 97106893 A RU97106893 A RU 97106893A RU 2121823 C1 RU2121823 C1 RU 2121823C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lever
- attached
- prosthesis
- axis
- knee
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и протезостроению. The present invention relates to the field of medical technology, namely to prosthetics and prosthetics.
Известен способ принудительной расфиксации коленного узла протеза, реализуемый при эксплуатации так называемого протеза Подрезкова [1]. A known method of forced fixation of the knee node of the prosthesis, implemented during the operation of the so-called Podrezkov prosthesis [1].
Этот протез содержит деревянные бедренную и голенную части, соединенные при помощи кривошипов фрикционным элементом (резиновым валиком). В фазу опоры, когда инвалид, эксплуатирующий этот протез, стоит, культя бедра, находясь в приемной гильзе, оказывает давление на фрикционный элемент (валик) и, следовательно, на голенную часть протеза и искусственную стопу. Протез "фиксирован". При переходе к фазе "заднего толчка" культя бедра с надетым на нее протезом отводится назад, в результате между валиком и бедренной и голенной частями протеза образуются зазоры, позволяющие "расфиксировать" протез и осуществить сгибание в коленном узле протеза в фазу переноса. This prosthesis contains wooden femoral and lower leg parts, connected by cranks to a friction element (rubber roller). In the support phase, when the disabled person operating this prosthesis is standing, the thigh stump, being in the receiving sleeve, puts pressure on the friction element (roller) and, therefore, on the lower leg of the prosthesis and artificial foot. The prosthesis is "fixed." During the transition to the “backward” phase, the hip stump with the prosthesis put on it is pushed back, as a result, gaps are formed between the shaft and the femoral and lower leg parts of the prosthesis, which allow the prosthesis to “unlock” and bend at the knee site of the prosthesis during the transfer phase.
Недостаток известного способа заключается в том, что он не всегда обеспечивает четкую расфиксацию коленного шарнира в нужный момент, поскольку на расфиксацию могут влиять разные факторы как поодиночке, так и в совокупности, а именно: самочувствие инвалида, метеорологические условия и рельеф местности, где передвигается инвалид, темп его ходьбы, "механическое" состояние отдельных частей протеза, ширина шага инвалида, связанная с углом отведения назад культи бедра с надетым на нее протезом (так как угол отведения культи назад связан с последующим задним толчком, а тот - с расфиксацией коленного узла для обеспечения выполнения фазы переноса). The disadvantage of this method is that it does not always provide a clear unlocking of the knee joint at the right time, since various factors can affect the fixation individually or in combination, namely: the well-being of the disabled person, meteorological conditions and the terrain where the disabled person moves , the pace of his walk, the "mechanical" state of the individual parts of the prosthesis, the step width of the disabled person associated with the angle of the abduction of the stump of the thigh with the prosthesis put on it (since the angle of abduction of the stump is backward connected with blowing back, and that with the release of the knee node to ensure the implementation of the transfer phase).
Известны также различные устройства для осуществления этого способа - в настоящее время существует несколько видов (типов) коленных узлов, обеспечивающих автоматическую бесступенчатую фиксацию (запирание, заклинивание, замыкание) коленного шарнира при превышении заданного значения опорной реакции в широком диапазоне межзвенного коленного угла и автоматическое его расклинивание при величине опорной реакции, меньшей заданного значения. Все эти коленные узлы обладают следующим недостатком - величина опорной реакции, запирающей коленный шарнир, не должна превышать 30% от веса инвалида из соображений подкосоустойчивости и безопасности ходьбы. Это дает возможность инвалиду ходить со скоростью не более 2,5 - 3 км/ч, так как при более быстром темпе ходьбы, как и при ходьбе в норме (см. фиг. 1), в фазе заднего толчка коленный шарнир должен начать сгибаться при ~40% периода двойного шага, то есть, когда опорная реакция Py выше 100% веса инвалида и продолжает расти, а значение M
Известен, например, протез бедра с механизмом автоматической фиксации в коленном шарнире, коленный шарнир протеза - двухосный, одна его ось закреплена на гильзе голени, а вторая - на гильзе бедра, оси соединены подвижным звеном, в нижней части гильзы бедра установлен буфер, выполненный из материала с высокими фрикционными свойствами, к трубчатой части каркаса голени приварена коронка с дугообразной перемычкой, на оси коленного шарнира одним концом закреплена пружина, второй ее конец прикреплен к гильзе бедра, под нагрузкой гильза бедра опускается, преодолевая действие пружины, подвижное звено поворачивается и буфер прижимается к перемычке коронки голени. Размеры и расположение звеньев механизма выбраны таким образом, что при попытке согнуть протез в коленном шарнире под нагрузкой возникает заклинивание буферов и перемычки коронки, исключающее возможность сгибания бедра относительно голени [2]. For example, a hip prosthesis with an automatic fixation mechanism in the knee hinge is known, the knee hinge of the prosthesis is biaxial, one axis is mounted on the shin sleeve, and the second on the hip sleeve, the axes are connected by a movable link, a buffer made of material with high frictional properties, a crown with an arched bridge is welded to the tubular part of the calf frame, a spring is fixed to the axis of the knee hinge with one end, its second end is attached to the thigh sleeve, under the load the thigh sleeve repent, overcoming the action of the spring, the movable link rotates and the buffer is pressed against the jumper of the lower leg crown. The dimensions and arrangement of the links of the mechanism are selected in such a way that when trying to bend the prosthesis in the knee joint under load, jamming of the buffers and the bridge of the crown occurs, eliminating the possibility of bending the hip relative to the lower leg [2].
Известен также кинематический шарнир коленного узла протеза нижней конечности, обладающий аналогичным действием [3]. Also known is the kinematic joint of the knee node of the prosthesis of the lower limb, which has a similar effect [3].
Все эти устройства (аналоги) имеют общий недостаток: они не имеют приспособлений для принудительной расфиксации. All these devices (analogues) have a common drawback: they do not have devices for forced fixation.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства для реализации заявленного способа является устройство, содержащее рычаг, установленный на оси, и толкатель [4]. The closest analogue of the claimed device for implementing the claimed method is a device containing a lever mounted on an axis and a pusher [4].
Недостаток известных способа и устройства состоит в том, что они не обеспечивают повышения комфортности и скорости ходьбы на протезах бедра с коленными узлами с автоматической бесступенчатой фиксацией коленного шарнира, обеспечиваемой опорной реакцией заданной величины, путем нейтрализации опорной реакции и расфиксации коленного шарнира в фазе заднего толчка за счет отведения культи бедра назад относительно туловища инвалида и подачи в этот момент команды на принудительную расфиксацию. A disadvantage of the known method and device is that they do not provide increased comfort and speed of walking on hip prostheses with knee nodes with automatic stepless fixation of the knee joint provided by the support reaction of a given value by neutralizing the support reaction and fixing the knee joint in the backward push phase the account of the abduction of the thigh stump back relative to the body of the disabled person and the issuance at this moment of a command for forced release.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение комфортности и скорости ходьбы на протезах бедра с коленными узлами с автоматической бесступенчатой фиксацией коленного шарнира, обеспечиваемой опорной реакцией заданной величины, путем нейтрализации опорной реакции G•n и расфиксации коленного шарнира в фазе заднего толчка за счет отведения культи бедра назад относительно туловища инвалида и подачи в этот момент команды на принудительную расфиксацию. The objective of the invention is to increase the comfort and speed of walking on hip prostheses with knee nodes with automatic stepless fixation of the knee joint provided by the support reaction of a given value by neutralizing the support reaction G • n and unlocking the knee joint in the back shock phase by moving the hip stump back relative to torso of a disabled person and filing at this moment a command for forced release.
Поставленная задача в части способа решается тем, что в способе принудительной расфиксации коленного узла протеза, фиксируемого при возникновении опорной реакции, заключающемся в отведении культи бедра с надетым на нее протезом назад при переходе от фазы опоры протезированной конечности к фазе заднего толчка, отличительной особенностью является то, что в момент отведения культи бедра назад для обеспечения и осуществления фазы переноса протеза коленный узел принудительно отпирают (проводят принудительную расфиксацию). The task in terms of the method is solved by the fact that in the method of forced fixation of the knee node of the prosthesis, fixed when a support reaction occurs, which involves the abstraction of the thigh stump with the prosthesis on it back when moving from the support phase of the prosthetic limb to the backward push phase, a distinctive feature is that that at the time of the abduction of the thigh stump back to ensure and implement the phase of transfer of the prosthesis, the knee node is forcibly unlocked (forced release is performed).
В части устройства поставленная задача решается тем, что в устройстве для осуществления способа, содержащем рычаг, установленный на оси, и толкатель, отличительной особенностью является то, что в него введены упор, кронштейн, тросик с боуденом (оболочкой), пояс с клапаном и подъемник, причем ось рычага является осью вращения упора и кронштейна, который крепится к приемной гильзе бедра протеза таким образом, чтобы ось рычага совпала с осью вращения тазобедренного сустава инвалида, причем рычаг одним концом вставлен между поясом и клапаном, а к другому его концу прикреплен тросик, второй конец тросика прикреплен к подъемнику, шарнирно соединенному с коленным узлом, на подъемник опирается толкатель, боуден (оболочка) одним концом прикреплен к упору, а другим - к коленному узлу. In terms of the device, the task is solved in that in the device for implementing the method, comprising a lever mounted on an axis and a pusher, a distinctive feature is that an emphasis, an arm, a cable with a bowden (sheath), a belt with a valve and a lift are introduced into it moreover, the axis of the lever is the axis of rotation of the stop and the bracket, which is attached to the receiving sleeve of the hip of the prosthesis so that the axis of the lever coincides with the axis of rotation of the hip joint of the disabled person, and the lever is inserted at one end between the belt and the valve, and a cable is attached to its other end, the second end of the cable is attached to the lift, pivotally connected to the knee assembly, the pusher rests on the lift, the bowden (sheath) is attached to the stop by one end, and to the knee assembly by the other.
Совокупность приведенных признаков, обеспечивающих нейтрализацию опорной реакции и расфиксацию коленного шарнира в фазу заднего толчка за счет отведения культи бедра назад относительно туловища инвалида, не обнаружена в науке и технике до даты подачи заявки, что соответствует требованию "новизна". Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "положительный эффект". Помимо этого, авторами не обнаружено подобных решений, следовательно, совокупность существенных признаков отвечает критерию изобретения "существенные отличия". The totality of the above characteristics, providing the neutralization of the support reaction and the fixation of the knee hinge in the phase of the back push due to the removal of the thigh stump back relative to the body of the disabled person, was not found in science and technology until the filing date of the application, which meets the requirement of "novelty." Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "positive effect". In addition, the authors have not found such solutions, therefore, the set of essential features meets the criteria of the invention "significant differences".
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 2 схематически изображено устройство для принудительной расфиксации коленного узла, фиксируемого при возникновении опорной реакции. The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in FIG. 2 schematically shows a device for forcing the knee assembly to be locked when a support reaction occurs.
Устройство содержит рычаг 1, ось рычага 2, упор 3, кронштейн 4, тросик 5, боуден (оболочка) 6, пояс 7, клапан 8, подъемник 9 и толкатель 10. Рычаг 1, упор 3 и кронштейн 4 соединены между собой осью рычага 2. Кронштейн 4 крепится к приемной гильзе бедра таким образом, чтобы ось рычага 1 совпала с осью вращения тазобедренного сустава инвалида. Рычаг 1 одним концом вставлен между поясом 7 и клапаном 8, а к другому его концу прикреплен тросик 5, второй конец тросика прикреплен к подъемнику 9, шарнирно соединенному с коленным узлом, а на подъемник опирается толкатель 10. Боуден 6 одним концом прикреплен к упору 3, а другим - к коленному узлу. Размеры lG, ln, lp и hp нужно подобрать таким образом, чтобы величина силы Pp не превышала 1 кг.The device comprises a lever 1, an axis of the lever 2, an
Устройство для принудительной расфиксации коленного узла, фиксируемого при возникновении опорной реакции, функционирует следующим образом. A device for forced release of the knee node, fixed when a support reaction occurs, operates as follows.
При движении инвалида с надетым на культю бедра протезом с приемной гильзой и прикрепленным к ней кронштейном 4 вперед относительно туловища инвалида между упором 3 и кронштейном 4 образуется зазор, а при движении назад кронштейн 4 входит в контакт с упором 3 и, поворачивая упор 3 относительно рычага 1, вытягивает тросик 5 из боудена 6, в результате этого второй конец тросика поворачивает подъемник 9 вокруг его оси вращения и перемещает толкатель 10, преодолевая опорную реакцию G•n и размыкая таким образом коленный шарнир. When a disabled person moves with a prosthesis on the thigh stump with a receiving sleeve and an
Обычно в коленных узлах, фиксируемых при возникновении опорной реакции, для их расфиксации нужны очень маленькие хода в пределах ΔT = 0,1 - 0,3 мм. Задавшись приемлемыми значениями размеров α, ln, lp, hp, G и "n", оценим величину Pp. Если вес инвалида G = 100 кг, коэффициент динамичности n = 1,3, α = 25o, ln = lp = 50 мм, hp ~ 200 мм - для человека среднего роста (1700 мм), тогда:
;
принимаем lG = 0,8 мм, тогда усилие на тросик
и соответственно:
Такая величина силы на поясе инвалида вполне приемлема и не внесет дискомфорта при его быстрой ходьбе. Если же ΔT = 0,15 мм, то Pp = 0,26 кг.Typically, in the knee nodes that are fixed when a support reaction occurs, very small strokes in the range of Δ T = 0.1 - 0.3 mm are needed to fix them. Given acceptable values for the sizes α, l n , l p , h p , G and "n", we estimate the value of P p . If the weight of the disabled person is G = 100 kg, the dynamic coefficient is n = 1.3, α = 25 o , l n = l p = 50 mm, h p ~ 200 mm for a person of average height (1700 mm), then
;
take l G = 0.8 mm, then the force on the cable
and correspondingly:
This amount of strength on the belt of a disabled person is quite acceptable and will not bring discomfort when walking fast. If Δ T = 0.15 mm, then P p = 0.26 kg.
Пример конкретного выполнения способа
Инвалид Ж-ин с культей бедра много лет пользовался протезом нижней конечности с коленным узлом с автоматической фиксацией. Протез при его эксплуатации неоднократно давал "сбои": плохо иногда происходила расфиксация коленного узла в фазу заднего толчка. Когда протез был снабжен предлагаемым устройством принудительной расфиксации, то эффективность пользования протезом резко возросла - практически расфиксация происходит всегда четко и вовремя.An example of a specific implementation of the method
A disabled person Jin with a hip stump has been using a lower limb prosthesis with a knee node with automatic fixation for many years. The prosthesis during its operation has repeatedly given "failures": sometimes the knee node was unblocked during the phase of the back push. When the prosthesis was equipped with the proposed device for forced fixation, the effectiveness of using the prosthesis increased sharply - almost always the fixation is clear and on time.
Применение способа принудительной расфиксации коленного узла протеза, фиксируемого при возникновении опорной реакции, и устройства для его осуществления обеспечивает возможность инвалиду быстро ходить и медленно бегать на протезах бедра с коленными узлами, фиксируемыми при возникновении опорной реакции, а также обеспечит повышенную безопасность, комфортность и антропоморфность ходьбы и бега. The application of the method of forced fixation of the knee node of the prosthesis fixed when a support reaction occurs, and the device for its implementation provides the disabled person with the ability to quickly walk and run slowly on the hip prostheses with knee nodes fixed when the support reaction occurs, and also provides increased safety, comfort and anthropomorphic walking and running.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97106893A RU2121823C1 (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Method and device for forced releasing knee joint prosthesis fixable in rest reaction occurred |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97106893A RU2121823C1 (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Method and device for forced releasing knee joint prosthesis fixable in rest reaction occurred |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2121823C1 true RU2121823C1 (en) | 1998-11-20 |
RU97106893A RU97106893A (en) | 1999-04-20 |
Family
ID=20192416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97106893A RU2121823C1 (en) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Method and device for forced releasing knee joint prosthesis fixable in rest reaction occurred |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2121823C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661000C2 (en) * | 2013-08-22 | 2018-07-11 | Отто Бок Хелткэр Продактс Гмбх | Method for controlling artificial orthotic or prosthetic knee joint |
-
1997
- 1997-04-23 RU RU97106893A patent/RU2121823C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Конструкции протезно-ортопедических изделий. /Под ред. Кужекина А.П. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, с. 78-79, рис. 72,73. 2. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661000C2 (en) * | 2013-08-22 | 2018-07-11 | Отто Бок Хелткэр Продактс Гмбх | Method for controlling artificial orthotic or prosthetic knee joint |
US10945863B2 (en) | 2013-08-22 | 2021-03-16 | Otto Bock Healthcare Products Gmbh | Method for controlling an artificial orthotic or prosthetic knee joint |
US11931273B2 (en) | 2013-08-22 | 2024-03-19 | Otto Bock Healthcare Products Gmbh | Method for controlling an artificial orthotic or prosthetic knee joint |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6962565B2 (en) | Power-suppressing artificial knee | |
EP0893111A1 (en) | A prosthetic foot | |
EP2713959B1 (en) | Prosthetic knee | |
US20130006386A1 (en) | Further improvements to ankle-foot prosthesis and orthosis capable of automatic adaptation to sloped walking surfaces and methods of use | |
US10369028B2 (en) | Safety overload for direct skeletal attachment | |
JP2003514615A (en) | Knee prosthesis | |
Arnout et al. | Concept and design of the HEKTA (Harvest Energy from the Knee and Transfer it to the Ankle) transfemoral prosthesis | |
RU2121823C1 (en) | Method and device for forced releasing knee joint prosthesis fixable in rest reaction occurred | |
Lee et al. | Gait analysis of low-cost flexible-shank transtibial prostheses | |
Farber et al. | An above-knee prosthesis with a system of energy recovery: A technical note. | |
CA3020969C (en) | Passive ankle prosthesis with energy return | |
RU2110243C1 (en) | Exoskeleton | |
Hughes | Biomechanics of the through-knee prosthesis | |
RU2076670C1 (en) | Hinge knee joint of lower extremity prosthesis | |
C. Hillery, Eric S. Wallace | Trans-tibial amputee gait adaptations as a result of prosthetic inertial manipulation | |
SU1745236A1 (en) | Knee joint unit to the hip prosthesis | |
RU2136248C1 (en) | Femur prosthesis with continuously fixed knee hinge | |
Yakimovich et al. | Design, construction and evaluation of an electromechanical stance-control knee-ankle-foot orthosis | |
RU2053741C1 (en) | Femoral prosthesis | |
Spence et al. | Reciprocating gait prosthesis for the bilateral hip disarticulation amputee | |
SU1225566A1 (en) | Prosthesis of lower extremity | |
Chaudhry et al. | An improved above-knee prosthesis with functional versatility | |
Fisher et al. | Bouncy knee in a semi-automatic knee lock prosthesis | |
RU1801416C (en) | Femur prosthesis | |
RU2200513C2 (en) | Artificial foot |