RU2201175C2

RU2201175C2 - Artificial crus

Info

Publication number: RU2201175C2
Application number: RU2001115111/14A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Смольский; И.А. Толмачев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева"
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2003-03-27

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: device has rest member having clamping connection bushings at the ends. The rest member is manufactured from at least two elastic strips separated in sagittal plane having damping member mounted and fixed between the strips. The clamping connection bushings have inserts as base and jaws forming cavities between them for setting the elastic strips. EFFECT: improved functional properties. 8 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к техническим средствам протезирования нижней конечности, среди которых искусственная голень является одним из наиболее распространенных узлов. Ее главная функция - обеспечение опорной способности протеза, при этом опора конструктивно выполняется в большинстве случаев в виде трубы с законцовками, а в последнее время и иных форм, среди которых наибольшее внимание привлекают пластинчатые опоры. The invention relates to medical equipment, in particular to technical means for prosthetics of the lower limb, among which the artificial lower leg is one of the most common nodes. Its main function is to provide the supporting ability of the prosthesis, while the support is structurally performed in most cases in the form of a pipe with tips, and more recently in other forms, among which plate supports have attracted the most attention.

Одно из основных преимуществ пластинчатого исполнения заключается в упругости опоры, которая в момент заднего толчка, разгибаясь, совершает дополнительную работу в горизонтальном направлении, ускоряя движение пользователя. One of the main advantages of the plate design is the elasticity of the support, which at the moment of the rear push, unbending, performs additional work in the horizontal direction, accelerating the movement of the user.

Наиболее известным среди таких конструкций является комплекс протезов Flex-Foot - патенты США 4547913, 4822363, 4959073, кл. 623/27. The most famous among these designs is the Flex-Foot prosthesis complex - US patents 4547913, 4822363, 4959073, class. 623/27.

Пластинчатые опоры этих протезов обладают высокой функциональностью, прочностью и надежностью, однако их конструкция, основываясь на применении углеродных композиций и технологий, влечет за собой высокую стоимость протеза. The plate supports of these prostheses have high functionality, strength and reliability, but their design, based on the use of carbon compositions and technologies, entails the high cost of the prosthesis.

Патенты России 2066156, 2102940, кл. А 61 F 2/60 защищают конструкцию протеза голени, имеющую некоторое сходство с упомянутыми американскими, но с принципиально новой силовой схемой: многоопорной с поперечными упругими связями и с полосами опор из более дешевого стеклопластика. Проведенные жескостные, прочностные и эксплуатационные испытания показали высокую функциональность многополосной конструкции, в том числе с точки зрения демпфирования нагрузок и аккумулирования энергии (за счет изгиба полос) для энергичного движения. Patents of Russia 2066156, 2102940, cl. A 61 F 2/60 protects the design of the lower leg prosthesis, which has some similarities with the aforementioned American, but with a fundamentally new power scheme: multi-bearing with transverse elastic bonds and with bands of supports made of cheaper fiberglass. The performed rigidity, strength and operational tests showed the high functionality of the multiband design, including from the point of view of damping loads and energy storage (due to the bending of the bands) for vigorous movement.

Основным недостатком конструкции является невозможность ее универсального использования в типовых протезах голени и тем более в протезах бедра, необходимость применения специализированных стоп и соединительных устройств в протезе. The main drawback of the design is the impossibility of its universal use in typical prosthetic shins and especially in hip prostheses, the need to use specialized feet and connecting devices in the prosthesis.

Общепринятым конструктивным исполнением искусственной голени для универсальных протезов является опора в виде трубы с одной либо с двумя зажимными соединительными втулками на концах, см., например, "Каталог протезов нижней конечности 2000-2002", РКК "Энергия", г. Королев Московской обл. Указанное конструктивное исполнение принимается далее за прототип изобретения. Представленные в каталоге трубы из алюминиевого сплава обеспечивают необходимую прочность, а зажимные втулки - достаточно надежную фиксацию труб и соединение опоры с другими узлами протеза. A common design for artificial tibia for universal prostheses is a support in the form of a tube with one or two clamping connecting sleeves at the ends, see, for example, the Catalog of lower limb prostheses 2000-2002, RSC Energia, Korolev, Moscow Region. The specified design is taken further as a prototype of the invention. The aluminum alloy pipes presented in the catalog provide the necessary strength, and the clamping sleeves provide a sufficiently reliable fixation of the pipes and the connection of the support with other nodes of the prosthesis.

Такие опоры обладают высокой изгибной и крутильной жесткостью, однако в современном протезостроении ценность этих качеств, как указано выше, относительна, поскольку к протезам предъявляются требования демпфирования нагрузок и аккумулирования энергии для более энергичного движения вперед. В универсальных протезах с опорой в виде трубы эти задачи решаются, как правило, только в какой-то мере за счет упругости стоп и дополнительных устройств, например ротаторов. Such supports have high bending and torsional stiffness, however, in modern prosthetics, the value of these qualities, as indicated above, is relative, since prosthetics require damping loads and energy storage for more vigorous forward movement. In universal prostheses with a support in the form of a tube, these problems are usually solved only to some extent due to the elasticity of the feet and additional devices, such as rotators.

Известны также универсальные конструкции с трубами из слоистых пластиков, в основном углепластиков, например "Endolite, components catalogue, Blatchford" (Великобритания). Universal structures with pipes made of laminated plastics, mainly carbon plastics, for example, Endolite, components catalog, Blatchford (Great Britain), are also known.

Такие трубы легче, но дороже алюминиевых, а в качестве направления их функционального совершенствования, судя по материалам фирмы, принято дооснащение труб пружинными демпферами-толкателями и торсионами. Such pipes are lighter, but more expensive than aluminum, and, judging by the materials of the company, retrofitting of pipes with spring dampers-pushers and torsion bars is accepted as the direction of their functional improvement.

Техническим результатом предлагаемого конструктивного решения является придание искусственной голени универсального протеза более высоких функциональных свойств упругой многополосной конструкции. The technical result of the proposed constructive solution is to give the artificial lower leg of the universal prosthesis higher functional properties of the elastic multiband structure.

Сущность изобретения заключается в том, что в искусственной голени, содержащей опору с зажимными соединительными втулками на концах, опора выполнена в виде по крайней мере двух разнесенных в сагиттальной плоскости упругих полос, между которыми установлен и зафиксирован буфер, а зажимные соединительные втулки снабжены вкладышами в виде основания и губок, образующих между собой полости для установки упругих полос. The essence of the invention lies in the fact that in an artificial lower leg containing a support with clamping connecting sleeves at the ends, the support is made in the form of at least two elastic bands spaced in the sagittal plane, between which a buffer is mounted and fixed, and the clamping connecting sleeves are provided with inserts in the form the base and jaws, forming between themselves a cavity for installing elastic bands.

Изобретение поясняется чертежами фиг.1-8, при этом:
- фиг. 1 - представляет общий вид искусственной голени с двухполосной опорой;
- на фиг. 2, 3, 4 - поперечные разрезы по составляющим искусственной голени с двухполосной опорой;
- на фиг. 5, 6 - вид спереди на искусственную голень с двухполосной, а также с четырехполосной опорой;
- на фиг.7, 8 - поперечные разрезы по составляющим искусственной голени с четырехполосной опорой.The invention is illustrated by drawings of figures 1-8, while:
- FIG. 1 is a general view of an artificial lower leg with a two-lane support;
- in FIG. 2, 3, 4 - transverse sections along the components of the artificial lower leg with a two-lane support;
- in FIG. 5, 6 - front view of the artificial shin with a two-lane, as well as with a four-lane support;
- Fig.7, 8 are transverse sections along the components of the artificial lower leg with a four-lane support.

Согласно изобретению опора 1 с зажимными втулками 2 на концах выполнена в виде по крайней мере двух разнесенных в сагиттальной плоскости упругих полос 3, 4. Между полосами 3, 4 установлен буфер 5, он зафиксирован по высоте опоры 1, например, стяжкой 6, выполненной в виде накладок 7, зафиксированных пропущенным сквозь буфер 5 винтом 8 и контргайкой 9. According to the invention, the support 1 with clamping sleeves 2 at the ends is made in the form of at least two elastic strips 3, 4 spaced in the sagittal plane. A buffer 5 is installed between the strips 3, 4, it is fixed along the height of the support 1, for example, with a screed 6 made in in the form of pads 7, fixed by a screw 8 passing through the buffer 5 and a lock nut 9.

Зажимные соединительные втулки 2 с каждого конца опоры 1 снабжены вкладышем 10 в виде основания 11 с направляющими поверхностями 12, 13 и подпятником 14, а также двух диаметрально расположенных и ограниченно подвижных относительно направляющих поверхностей 12 и 13 губок 15 и 16. Вдоль основания 11 между направляющими поверхностями 12, 13 выполнены отверстия облегчения 17. The clamping connecting sleeves 2 at each end of the support 1 are provided with an insert 10 in the form of a base 11 with guide surfaces 12, 13 and a thrust bearing 14, as well as two diametrically located and limitedly movable relative to the guide surfaces 12 and 13 of the jaws 15 and 16. Along the base 11 between the guides surfaces 12, 13 made holes relief 17.

В свободном состоянии зажимных соединительных втулок 2 между направляющими поверхностями 12, 13 и губками 15, 16 образуются полости 18, 19 для установки упругих полос 3, 4, а губки 15, 16 обладают некоторой подвижностью в направлении друг к другу. In the free state of the clamping connecting sleeves 2 between the guide surfaces 12, 13 and the jaws 15, 16, cavities 18, 19 are formed for installing elastic bands 3, 4, and the jaws 15, 16 have some mobility towards each other.

Конструктивное исполнение каждой из полос 3, 4, путем из продольного симметричного членения на полосы соответственно 3а, 3б и 4а, 4б, приводит к четырехполосному варианту исполнения опоры 1 с зазором 20 между упругими полосами 3а и 3б, а также 4а и 4б. Соответственно на буфере 5 выполнены фиксирующие ребра 21, а на направляющих поверхностях 12, 13 ребра 22. The design of each of the strips 3, 4, from a symmetrical longitudinal division into strips 3a, 3b and 4a, 4b, respectively, leads to a four-way version of the support 1 with a gap of 20 between the elastic strips 3a and 3b, as well as 4a and 4b. Accordingly, fixing ribs 21 are made on the buffer 5, and ribs 22 on the guiding surfaces 12, 13.

Возможен также и трехполосный вариант исполнения опоры 1, в котором членится только одна полоса, например 4, а также иные многополосные исполнения. A three-way version of the support 1 is also possible, in which only one strip is articulated, for example 4, as well as other multi-band versions.

К особенностям конструкции описываемого устройства относятся также:
- пологие криволинейные кромки 23 направляющих поверхностей 12, 13 и губок 15, 16 в обеспечение ресурсной прочности заделки и собираемости упругих полос 3, 4 или их продольных частей при многополосном исполнении;
- фрикционное покрытие 24 на направляющих поверхностях 12, 13 и губок 15, 16, сопрягаемых с упругими полосами 3, 4 или их продольными частями в обеспечение большей надежности заневоливания упругих полос;
- эластичная пленка 25 на контактной поверхности буфера 5 для более равномерного распределения нагрузок по поверхности контакта полос 3, 4 или их продольных частей и снижения уровня шумов при движении;
- риска 26 на губке 16 напротив прорези 27 в зажимной соединительной втулке 2 для контроля установки упругих полос 3, 4 или их продольных частей относительно сагиттальной плоскости.The design features of the described device also include:
- gentle curved edges 23 of the guide surfaces 12, 13 and jaws 15, 16 to ensure the resource strength of the seal and collectability of the elastic strips 3, 4 or their longitudinal parts with multi-band execution;
- friction coating 24 on the guide surfaces 12, 13 and the jaws 15, 16, mating with the elastic bands 3, 4 or their longitudinal parts to ensure greater reliability of covering the elastic bands;
- elastic film 25 on the contact surface of the buffer 5 for a more uniform distribution of loads on the contact surface of the strips 3, 4 or their longitudinal parts and reduce noise during movement;
- risk 26 on the jaw 16 opposite the slot 27 in the clamping connecting sleeve 2 to control the installation of elastic strips 3, 4 or their longitudinal parts relative to the sagittal plane.

Сборка рассматриваемой опоры 1 с установкой зажимных соединительных втулок 2 производится на заводе-изготовителе, а на протезном предприятии одна из зажимных соединительных втулок 2 снимается, затем после подгонки протеза по высоте и подрезки полос 3, 4 или продольных частей вновь устанавливается на место, причем этот процесс может повторяться несколько раз. The assembly of the support 1 under consideration with the installation of clamping connecting sleeves 2 is carried out at the factory, and at the prosthetic plant, one of the clamping connecting sleeves 2 is removed, then after fitting the prosthesis in height and trimming strips 3, 4 or longitudinal parts, it is reinserted, and this the process can be repeated several times.

Однако, независимо от места сборки и кратности повторных сборочных операций на протезном предприятии, возможны по крайней мере два варианта последовательности сборки:
- первый, в случае, когда вкладыш 10 со всеми составляющими помещен в зажимную соединительную втулку 2, а полосы 3, 4 либо их продольные части устанавливаются по криволинейным кромкам 23 в полости 18, 19 между направляющими поверхностями 12, 13 основания 11 и губками 15, 16, удерживаемыми рукой, до упора в подпятник 14;
- второй, когда вкладыш 10 находится вне зажимной соединительной втулки 2, а полосы 3, 4 либо их продольные части помещаются на направляющие поверхности 12, 13 основания 11 с упором в подпятник 14, затем на полосы накладываются губки 15, 16 и вся сборка, удерживаемая руками, помещается в зажимную соединительную втулку 2.However, regardless of the place of assembly and the frequency of repeated assembly operations at the prosthetic plant, at least two variants of the assembly sequence are possible:
- the first, in the case when the liner 10 with all its components is placed in the clamping connecting sleeve 2, and the strips 3, 4 or their longitudinal parts are installed along the curved edges 23 in the cavity 18, 19 between the guide surfaces 12, 13 of the base 11 and the jaws 15, 16, held by the hand, until it stops in the thrust bearing 14;
- the second, when the liner 10 is located outside the clamping connecting sleeve 2, and the strips 3, 4 or their longitudinal parts are placed on the guide surfaces 12, 13 of the base 11 with an emphasis on the thrust bearing 14, then the lips 15, 16 and the whole assembly are held onto the strips hands, fits into the clamping connecting sleeve 2.

В любом из вариантов губки 15, 16 могут устанавливаться в зажимную соединительную втулку 2 в последнюю очередь, однако в случае технологического соединения губок 15, 16 с основанием 11, например с помощью упругого или эластичного кольца, петель или иных связей, сборка упорядочивается, что, однако, не влияет на конструкцию описанного устройства опоры. In any of the options, the jaws 15, 16 can be installed in the clamping connecting sleeve 2 last, however, in the case of technological connection of the jaws 15, 16 with the base 11, for example using an elastic or elastic ring, loops or other ties, the assembly is ordered, which however, does not affect the design of the described support device.

Установка буфера 5 между упругими полосами 3, 4 может проводиться в любой момент сборки опоры 1 до установки зажимных соединительных втулок 2 или после этого путем вдвигания буфера 5 с боковой стороны. The installation of the buffer 5 between the elastic bands 3, 4 can be carried out at any time during the assembly of the support 1 prior to the installation of the clamping connecting sleeves 2 or after that by pushing the buffer 5 from the side.

Однако в многополосных вариантах буфер 5 с фиксирующими ребрами 21 может быть собран с упругими полосами 3а, 3б и 4а, 4б только до установки зажимных соединительных втулок 2. However, in multi-band versions, the buffer 5 with the locking ribs 21 can be assembled with elastic bands 3a, 3b and 4a, 4b only before the installation of the clamping connecting sleeves 2.

Сборка накладок 7 в стяжке 6 осуществляется винтом 8 и контргайкой 9. Фиксация и расфиксация буфера 5 в стяжке 6 при сборке и регулировке установки буфера 5 по высоте проводится винтом 8 и контргайкой 9 и путем его вертикальных перемещений между упругих полос 3, 4 или их продольных частей совместно с другими элементами стяжки 6. The lining 7 in the screed 6 is assembled with a screw 8 and a lock nut 9. The buffer 5 is fixed and locked in the screed 6 when assembling and adjusting the height of the buffer 5 by the screw 8 and the lock nut 9 and by its vertical movements between the elastic bands 3, 4 or their longitudinal parts together with other elements of a coupler 6.

В процессе сборки опоры 1 и на заключительном этапе проводится контроль ориентации упругих полос 3, 4 или их продольных частей относительно сагиттальной плоскости по положению риски 26 относительно прорези 27, при необходимости осуществляются довороты зажимных соединительных втулок 2. In the process of assembling the support 1 and at the final stage, the orientation of the elastic strips 3, 4 or their longitudinal parts relative to the sagittal plane is checked at the position of risks 26 relative to the slot 27, if necessary, twists of the clamping connecting sleeves 2 are carried out.

Заневоливание упругих полос 3, 4 или их продольных частей обеспечивается при стягивании зажимной соединительной втулки 2 за счет перемещения губок 15, 16 навстречу друг другу. The covering of the elastic strips 3, 4 or their longitudinal parts is ensured by tightening the clamping connecting sleeve 2 by moving the jaws 15, 16 towards each other.

С целью повышения эстетичности и пылезащищенности этого соединения на зажимные соединительные втулки 2 могут крепиться резиновые манжеты, представленные в упомянутом выше каталоге РКК "Энергия". In order to increase the aesthetics and dustproofness of this connection, rubber cuffs, presented in the RSC Energia catalog mentioned above, can be attached to the clamping connecting sleeves 2.

Необходимость применения и вариант исполнения многополосной опоры 1 в искусственной голени зависит от типа протеза - бедра или голени, уровня ампутации и физических возможностей пациента и при протезировании устанавливается врачом-ортопедом. При этом применение предлагаемого устройства технически нецелесообразно только при небольших длинах опоры, например, в протезах голени с ампутацией ниже средней части, в которых жесткость многополосной опоры становится сопоставимой с типовой трубой. The need for use and the embodiment of the multi-band support 1 in the artificial lower leg depends on the type of prosthesis — the thigh or lower leg, the level of amputation and the patient’s physical abilities, and is established by the orthopedist during prosthetics. Moreover, the use of the proposed device is technically impractical only for small support lengths, for example, in lower leg prostheses with amputation below the middle part, in which the stiffness of the multiband support becomes comparable to a typical pipe.

При эксплуатации протеза искусственная голень находится в режиме пространственного циклического нагружения, при этом в упругодеформирующихся полосах возникают напряжения, не превышающие допускаемых. Зажимные соединительные соединения обеспечивают целостность конструкции. During the operation of the prosthesis, the artificial lower leg is in the regime of spatial cyclic loading, while stresses occurring in the elastically deformed bands do not exceed the permissible ones. Clamping connections ensure structural integrity.

Таким образом, разработанная многополосная конструкция искусственной голени, обладая прочностью и ресурсом эксплуатации традиционной голени в виде трубы и имея меньшую изгибную и крутильную жесткость, придает универсальным протезам новые динамические качества и комфорт, позволяет в ряде случаев упростить протез за счет отказа от узлов ротации, а возможно, при этом и снизить стоимость протеза. Thus, the developed multiband design of the artificial lower leg, having the strength and service life of the traditional lower leg in the form of a pipe and having less bending and torsional stiffness, gives universal prostheses new dynamic qualities and comfort, and in some cases allows to simplify the prosthesis due to the rejection of rotation units, and at the same time, it is possible to reduce the cost of the prosthesis.

Claims

An artificial drumstick containing a support with clamping connecting sleeves at the ends, characterized in that the support is made in the form of at least two elastic bands spaced in the sagittal plane, between which a buffer is mounted and fixed, and the clamping connecting sleeves are provided with inserts in the form of a base and jaws, forming between themselves a cavity for installing elastic bands.