SK58294A3 - Elbow lift - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu prenosu krútiaceho momentu na os lakťového kĺbu ramennej protézy, aby sa pomocou pružinovej sily dosiahol výkyv predlaktia.

Vynález sa ďalej týka lakťového dvihača ramenných protéz, ktorých vrchná časť je aspoň okolo jednej osi kĺbovo spojená so spodnou časťou, čiže predlaktím, výkyvu ktorého napomáha pružinový element.

Doterajší stav techniky

Pri výrobe protéz sa na základe výsledného úkonu rozlišujú protézy aktívne a pasívne. Ku skupine aktívnych protéz patria tie, ktoré sa dajú ovládať vlastnou alebo cudzou silou. Medzi nimi naj význačnejšie miesto preberá vlastnou silou ovládaná protéza, schopná silu prenášať a ňou pôsobiť. Rameno s uchopeníaschopnou rukou bude silovými podmienkami preťažené namáhaním na ťah. husi sa preto hladať konštrukčné riešenie vedúce k odľahčeniu ťahu. Pri aktívnych protézach je úmyselný ohyb predlaktia vyvolaný prostredníctvom plecných popruhov z elastického materiálu, ktoré sú vedené boudenovým spôsobom. To sa dosiahne skracovaním zhybového popruhu ťahom pričom jeden koniec medzi vrchnou a spodnou časťou je upevnený a ťahová sila sa odvedie cez plece k vrchnej časti ramena až na druhý koniec.

Tieto protézové systémy majú ten nedostatok, že chýbajúca kompenzácia hmotnosti predlaktia spôsobuje únavu protézového držiaku, okrem toho nemôže byť rozsah funkcie kĺbového zhybu optimálne využitý. Na kompenzáciu hmotnosti predlaktia boli vyvinuté rôzne technické riešenia. Najpoužívanejšími a najpresadzovanejšimi konštrukciami sú pružinové podporné systémy, umiestnené v blízkosti kĺbu. Nedostatok tejto konštrukcie vyplýva z toho, že najväčší krútiaci moment na podporu ohybového pohybu bude vo vystretej polohe predlaktia a pri ohýbaní sa tento krútiaci moment znižuje. Priebeh krútiaceho momentu je takto v protiklade ku skutočným potrebám·. Ďalší nedostatok týchto už známych riešení vyplýva z toho, že pri príliš silnom zvýšení nastavenia krútiaceho momentu je postihnutá fáza voľného kývania a tým sa stráca prirodzený vzhľad hompáľajúceho sa uvoľneného predlaktia.

Podstata vynálezu

Vynález si kladie za úlohu od základu vyvinúť spôsob prenosu krútiaceho momentu ako aj lakťový dvihač, s ktorým budú vyššieuvedené nedostatky odstránené.

Táto úloha vychádza zo skúseností opísaných na začiatku, je riešená vynálezom v súlade so skutočnosťou, že priebeh krútiaceho momentu v závislosti od uhla ohybu predlaktia má približne parabolický tvar, svoje najnižšie hodnoty má vo vystretej polohe približne od 5® do 25®, predovšetkým však od 10® do 20® a maximum momentu má pri ohybe približne na 90®.

Zadaná úloha vychádza z uvedeného opisu lakťového dvíhača riešeného podľa vynálezu tak, že pružinový element svoju ťahovú silu priamo alebo nepriamo odovzdá na vstup pohonu, jeho účinok vnútorným koncom zachytí ťahové ústrojenstvo, ktorého vonkajší koniec je spojený s pevným bodom hornej časti ramena, definovaným krútiacim momentom osi lakťového kĺbu, pričom prenos sily pohonom nasleduje tak, že priebeh krútiaceho momentu pôsobiaceho na pevný bod hornej časti ramena v závislosti od uhla ohybu predlaktia má tvar paraboly, jeho najnižšie hodnoty sú vo vystretej polohe približne od 5° do 25°, predovšetkým však 10° až 20® a jeho maximum je približne pri ohybe 90®.

Kým priebeh krútiaceho momentu predtým známych lakťových dvihačov vykazuje od vystretej polohy ramena až k maximálnemu ohybu predlaktia lineárny pokles, podľa vynálezu sa dosahuje, že krútiaci moment odpovedá skutočným požiadavkám na podporu ohybu predlaktia. Pritom je pri správnom nastavení systému fáza volného pohybu kýpťa horného ramena využitá na hompáľanie sa predlaktia nahor a nadol. Tým je dokonca možné aj vynechať použité ovládacie lanko na ovládanie predlaktia, čim sa umožní amputovanému väčšia voľnosť pohybu.

V dalšom vývoji konceptu vynálezu je možné účinok prídavného krútiaceho momentu zosilniť tým, že sila pružiny sa bude meniť a/alebo elektricky regulovať v závislosti od uhla ohybu predlaktia a tým sa bude meniť celkový priebeh krútiaceho momentu. Kechanickým zdokonalením je možné dosiahnuť vylepšenie, ak sa na nastavovanie pružinového elementu použije prvý, snímačom riadený motor. Ďalšie zlepšenie sa dosiahne umiestnením druhého motora v okolí osi lakťového kĺbu, ktorý vytvára prídavný krútiaci moment prenášajúci sa na predlaktie.

Je výhodné, ak pružinový element je vzhladom na svoju ťahovú silu nastavitelný, pričom zastavovanie má byť manuálne, zvonku prístupné.

Výhodným pružinovým elementom je špirálová pružina, ale môže sa použiť aj ťahová pružina, alebo podobný element h r omadiaci energi u^_________

Prenos pružinovej sily medzi jednotlivými stupňami je možný v zásade prostredníctvom nehybných elementov ako napr. ramenom páky, alebo tiež kombináciou ramena páky, otočného kĺbu, ozubeného prevodu a podobne. Uprednosťnovaným sa javí vývoj pohonov krivkovými kotúčmi, čiže vačkami, čo má nasledovné výhody:

a) vačkový pohon prenáša pohyb na dve vačky umiestnené na spoločnom hriadeli v každom časovom okamihu jednoznačne,

b) takzvaný prenášač sily je ohybný elastický alebo podobný remeň, na ktorého jeden koniec priamo alebo nepriamo pôsobí pružinový element, remeň ďalej obopína prvú z oboch vačiek pri vystretej ramennej protéze v celom rozsahu a svojim druhým koncom je pripevnený na túto prvú vačku v definovanom pevnom bode podlá východiskovej polohy pohonu,

c) takzvaný prenášač ťahu je takisto realizovaný ako ohybný elastický remeň, ktorý je na svojom vnútornom konci pripevnený v definovanom pevnom bode na druhú vačku, ktorá pri narastajúcom ohybe predlaktia zväčšuje svoje obopnutie remeňom.

Pritom je účelné, ak je prenášač ťahu, prichádzajúci od druhej vačky, zavedený pomocou kladky trangenciálne okolo spodného obrysu predlaktia. Je výhodné, ak má vodiaca kladka hydrodynamické tlmenie, aby sa predišlo poškodeniu v prípade rýchleho pohybu spôsobeného príliš silne nastavenou kompenzačnou silou.

Ďalšie znaky vynálezu sú predmetom podnárokov a budú bližšie vysvetlené v spojitosti s cfal ši m i prednostami vynálezu na základe dvojakých príkladov vyhotovenie.

Vysvetlenie priložených obrázkov

Na priložených výkresoch sú dve formy vyhotovenia vynálezu, uvedené ako príklady.

Obr.l znázorňuje v pozdĺžnom reze bočný pohlad na kompletnú ramennú protézu pri vystretom predlaktí, obr. 2 - v zväčšenom meradle detail obrázku 1, obr. 3 - znázornenie detailu z obr. 2 pri pevne ohnutom predlaktí, obr. 4 - forma vyhotovenia vybavená prídavným elektrickým pôRojičSTVpoľoTieTpôaTä obr. 3 a obr. S - tri priebehy krútiaceho momentu vzťahujúce sa ria lakťový kĺb predlaktia.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ramenná protéza znázornená na obrázku 1 obsahuje hornú ramennú časť 1 a predlaktie 2, ktoré sú lakťovým kĺbom výkyvné navzájom spojené. Na podporu výkyvu predlaktia 2. v rôznych polohách zhybu je protéza vybavená lakťovým dvíhačom 4_. Všetky súčasti protézy sú umiestnené, pripadne združené na skrinkovom ráme 5, ktorý je vhodne vsadený do predlaktia 2..

Lakťový dvihač 4, znázornený na obrázku 2, obsahuje v podstate špirálovú pružinu £., vačkový pohon 7. a prenášač 9 ťahu, pripevnený k hornej ramennej časti 1, pričom sila špirálovej pružiny .6 sa prenáša na vačkový pohon 7. pomocou ohybného eleastického remeňa g, kinematický spojeného s vačkovým pohonom 7..

Vačkový pohon 1 pozostáva z dvoch vačiek 2.a a 7b, trvalé zaistených proti pootočeniu na spoločnom hriadeli 1.0.

Špirálová pružina 6, umiestnená v kryte 11, slúži ako zdroj točivej sily hnacieho kolesa 1.2, umiestneného na osi

13. Predpätie špirálovej pružiny 6 je možné meniť pootočením závitovky 14 a tým vyvážiť príslušnú hmotnosť predlaktia 2. Na tento účel slúži zvonku prístupné manuálne ovládatelné koliesko 15. ktoré môže byť nahradené aj iným ovládacím prvkom.

Remeň 8, je na jednom svojom konci upevnený v pevnom bode

1_6 na hnacom kolese 12. obopína takmer úplne vonkajší zakrivený obvod prvej vačky 7a a svojim druhým koncom je upevnený na vonkajší obvod prvej vačky 7a v pevnom bode 12» nazvanom aj vstup pohonu, ktorý definuje východiskovú polohu vačkového pohonu 2Rovnako ako remeň 8, aj kruhový elastický prenášač 9 ťahu je na jednom svojom konci uchytený v pevnom bode 18. nazvanom aj výstup pohonu, na obvode druhej vačky 7b. dalej je vedený kladkou 19 otočné uloženou v skrinkovom ráme 5. a svojim druhým koncom, vychádzajúcim z rámu 5, je upevnený na vrchnú ramennú časť 1 v pevnom bode(' 20. definovanom krútiacim momentom lakťového kĺbu 2· Pritom z obrázku 2 vyplýva, že prenášač 9 ťahu obopína pri vystretom predlaktí 2 iba na malom úseku vonkajší obvod druhej vačky 7b a jeho väčšia časť medzi kladkou 1.9 a pevným bodom 20 vrchnej ramennej časti 2 je uložená na obvode kruhového výseku 21 spodného obrysu vrchnej ramennej časti 1Obrázok 3 znázorňuje predlaktie 2 pri jeho maximálnom uhle ohybu. Porovnanie s obrázkom 2 ukazuje, že vychádzajúc od vystretej polohy postupným ohýbaním predlaktia 2 voči vrchnej ramennej časti 1 sa remeň 8 odvíja z prvej vačky 7a a navíja na hnacie koleso 12 poháňané špirálovou pružinou 6, zatiaľ čo prenášač 9 ťahu sa odvinul z kruhového výseku 21 obrysu vrchnej ramennej časti 1 a navinul sa na druhú vačku 7b. Obrázok 3 ďalej ukazuje, že kladka 19 je tak umiestnená preto, aby prenášač 9 ťahu približne tangenciálne pôsobil na kruhový výsek 21.

Vačkový pohon 2 je v spojení s charakteristikou pružiny 6 nastavený tak, že priebeh prenášaného krútiaceho momentu na os lakťového kĺbu 3, vzhľadom na uhol ohybu predlaktia 2, má tvar paraboly (pozri obr.5), ktorej najnižšie hodnoty sú pri takmer vystretom predlaktí, keď je uhol v rozmedzí 10°až 20° a maximálna hodnota je pri maximálnom ohnutí na uhol približne 90°. Pri riešeniach zobrazených na obr. 2 a 3 sa odpovedajúce nastavenie dosiahne tvarom obvodov oboch vačiek 2a. 7b, ich vzájomnou polohou a aj odpovedajúcim priebehom pružinovej kompenzačnej sily. Nastavovací rozsah tejto kompenzácie leží na obr. 5 nahor a nadol od parabolickej krivky krútiaceho momentu predlaktia 2, v okolí vymedzenom prerušovanými

Čiarami .

Na obrázku 4 je schematicky znázornené, že pružinu 6 je možné ovládal prostredníctvom prvého motora 24. riadeného snímačom 23. v závislosti od uhla ohybu. Takto sa dá sila pružiny elektrickým ovládaním menil v závislosti od uhla ohybu a teda od želaného priebehu krútiaceho momentu. Okrem toho je možné v okolí osi laklového kĺbu 3 umiestnil druhý motor 25. ktorý vytvára prídavný krútiaci moment predlaktiu 2. Tým sa dá sila pružiny elektricky zosilnil. Pre úplnosl je na obr. 4 naznačený ešte tretí motor, s ktorým je možné elektricky aretoval predlaktie 2 v želanej ohnutej polohe.

f

Dosiahnutie porovnateľnej kinematiky, aká sa získala oboma vačkami 7a, 7b, je možné aj príslušnou úpravou kriviek obvodov hnacieho kolesa 12, kladky 19 a/alebo kruhového výseku 21.

Claims (16)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob prenosu krútiaceho momentu na os lakťového kĺbu hornej časti ramennej protézy na výkyv predlaktia pomocou pružinovej sily, vyznačujúci sa tým, že priebeh krútiaceho momentu v závislosti na uhle zhybu má približne tvar paraboly a jeho najnižie hodnoty sú pri vystretej polohe približne od 5° do 25°, najmä však od 10° do 20° a maximálnu hodnotu má pri maximálnom zhybe približne pri 90°.
2. 2. Spôsob podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pružinová sila, ako aj krútiaci moment, sa mení elektrickým nastavením v závislosti od uhla zhybu a/alebo zosilni prenosom prídavného krútiaceho momentu.
3. 3. Lakťový dvihač ramennej protézy, ktorej vrchná ramenná časť (1) je prostredníctvom aspoň jednej osi lakťového kĺbu (3) kĺbovo spojená s predlaktím (2), ktorého výkyv je podporovaný silou pružiny (6), najmä na dosiahnutie spôsobu podlá nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že pružina (6) svojou ťahovou silou priamo alebo nepriamo pôsobí na vstup (17) pohonu (7), na ktorého výstupe (18) je prichytený vnútorný koniec prenášača (9) ťahu, ktorého vonkajší koniec je upevnený v pevnom bode (20), danom krútiacim momentom páky vzhiadom na os lakťového kĺbu (3) hornej časti ramennej protézy (1), pričom prenos sily pomocou pohonu (7) prebieha tak, že priebeh krútiaceho momentu pevného bodu (20) hornej časti ramennej protézy (1) v závislosti od uhla zhybu predlaktia (2) má približne tvar paraboly s najnižšími hodnotami pri vystretej polohe približne od 5° do 25°, najmä však od 10° do 20° a s maximálnou hodnotou pri maximálnom zhybe približne pri 90°.
4. 4. Lakťový dvihač podlá nároku 3, vyznačujúci sa tým, že tvorí oddelitelnú zostavu nasaditelnú do dutiny predlaktia (2).
5. 5. Lakťový dvihač podlá nároku 3 alebo 4, vyznačujú8 c i sa tým, že pružinou (6) je špirálová pružina.
6. 6. Lakťový dvihač podlá nároku 3, 4 alebo 5, vyznačujúci sa tým, že pružina (6) má nastavitelnú ťahovú silu.
7. 7. Lakťový dvihač podlá nároku 5a 6, vyznačujúci sa tým, že predpátie pružiny (6) je nastaviteľné prostredníctvom závitovky (14).
8. 8. Lakťový dvihač podlá nároku 6 alebo 7, vyznačujúci sa tým, že pružina (6) sa nastavuje prvým motorom (24), ktorý je riadený snímačom (23).
9. 9. Lakťový dvihač podlá nárokov 3 až 8, vyznačujúci sa t ý m, že pružina (6) pôsobí ako zdroj sily na hnacie koleso (12), na ktoré je napojený vstup (1.7) pohonu prostredníctvom silu prenášajúceho elemente (8).
10. 10. Lakťový dvihač podlá nárokov 3 až 9, vyznačujúci sa tým, že pohonom (7) je vačkový pohon.
11. 11. Lakťový dvihač podlá nároku 10, vyznačujúci sa tým, že:

    a) vačkový pohon (7) pozostáva z dvoch vačiek (7a a 7b), upevnených proti pootočeniu na spoločnom hriadeli (10),

    b) silu prenášajúcim elementom (8) je ohybný elastický remeň, alebo podobný element, ktorý je jedným koncom priamo alebo nepriamo uchytený na pružinu (6), ďalej i obidvoch vačiek (7a, 7b) pri vystretej ramennej protéze obopína prvú vačku (7a) a svojím druhým koncom je upevnený na prvú vačku (7a) v definovanom bode, ktorý predstavuje vstup (17) pohonu,

    c) prenášač (9) ťahu je takisto z ohybného elastického materiálu a je svojim vnútorným koncom pripevnený na výstup (18) prevodu v definovanom bode k druhej vačke (7b), ktorá je prenášačom (9) ťahu obopínaná tým viac, čim viac je ohnuté predlaktie (2).
12. 12. Lakťový dvihač podlá nároku 11, vyznačujúci sa tým, že prenášač ťahu (9), prichádzajúci od druhej vačky (7b), je vedený cez kladku (19) a pôsobí približne tangenciálne na spodný obrys (21) vrchnej časti ramennej protézy (1).
13. 13. Lakťový dvihač podlá nároku 12, vyznačujúci sa tým, že prenášač (9) ťahu je pri vystretej ramennej protéze medzi kladkou (19) a pevným bodom (20) vrchnej časti ramennej protézy (1) ovinutý okolo jej obrysu (21) v tvare približne kruhového výseku.
14. 14. Lakťový dvihač podlá nárokov 3 až 13, vyznačujúci sa tým, že všetky jeho súčasti sú umiestnené resp. združené na skrinkovom ráme (5).
15. 15. Lakťový dvihač podlá nárokov 3 až 14, vyznačujúci sa tým, že v okoli osi lakťového kĺbu (3) je umiestnený druhý motor (25), ktorý prenáša prídavný krútiaci moment na predlaktie (2).
16. 16. Lakťový dvihač podlá nárokov 12 až 15, vyznačujúci sa tým, že kladka (19) má vstavané hydrodynamické tlmenie.