SU1342493A1 - Prosthesis for lower extremity - Google Patents
Prosthesis for lower extremity Download PDFInfo
- Publication number
- SU1342493A1 SU1342493A1 SU843806861A SU3806861A SU1342493A1 SU 1342493 A1 SU1342493 A1 SU 1342493A1 SU 843806861 A SU843806861 A SU 843806861A SU 3806861 A SU3806861 A SU 3806861A SU 1342493 A1 SU1342493 A1 SU 1342493A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- piston
- prosthesis
- cylinder
- electromagnet
- spring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Prostheses (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к медицинской технике. Цель изобретени - снижение энергозатрат инвалида при ходьбе. Протез содержит искусственную стопу 1, голеностопный шарнир 2 и трубку голени. Цилиндр 3 соединен с приемной гильзой 5.Регулировочный палец 20 св зан посредством коромысла с поршнем 21 гидроцилиндра 8. На п тке и на носке етопы 1 установлены (ЛThe invention relates to medical technology. The purpose of the invention is to reduce the energy consumption of a disabled person when walking. The prosthesis contains an artificial foot 1, an ankle joint 2 and ankle tube. The cylinder 3 is connected to the receiving sleeve 5. The adjusting finger 20 is connected by means of the rocker arm to the piston 21 of the hydraulic cylinder 8. On the nose and toe, etope 1 is installed (L
Description
тактильные датчики 23 и 2А, подклю- чс иные к блоку 25 формировани манд. Жесткость пружины подбираетс из услови обеспечени надежности возврата протеза в исходное состо ние при завершении фазы переноса иtactile sensors 23 and 2A, other connections to the mandrel formation unit 25. The stiffness of the spring is selected from the condition of ensuring reliable return of the prosthesis to its initial state at the end of the transfer phase and
1one
Изобретение относитс к медицине, а именно к протезированию и протезо- строению, и касаетс протезов нижних конечностей.The invention relates to medicine, namely to prosthetics and prosthetic construction, and relates to lower limb prostheses.
Целью изобретени вл етс улучшение функциональных характеристик протеза и снижение энергозатрат инвалида при ходьбе.The aim of the invention is to improve the functional characteristics of the prosthesis and reduce the energy consumption of the disabled person when walking.
На фиг. 1 изображена кинематическа схема протеза нижней конечности на фиг. 2 - кинематическа схема гидроцилиндра и распределительных устройств; на фиг. 3 и 4 - схема блока формировани команд, варианты.FIG. 1 shows the kinematic diagram of the lower limb prosthesis in FIG. 2 is a kinematic diagram of a hydraulic cylinder and distribution devices; in fig. 3 and 4 is a block diagram of the formation of commands, options.
Протез нижней конечности содержит последовательно соединенные искусственную стопу 1, голеностопный шарнирThe prosthesis of the lower limb contains a series of artificial foot connected 1, ankle joint
2и трубку голениi, выполненную в вид телескопического звена, содержащего установленные по оси голени цилиндр2 and the lower leg tube, made in the form of a telescopic link containing a cylinder mounted along the lower leg axis
3и поршень 4, причем цилиндр 3 соединён с приемной гильзой 5, механи- ческий аккумул тор 6, выполненньш в виде пружины и соединенный посредст вом механизма 7 автоматического сцеплени -расцеплени , гидравлический цилиндр 8, смежные полости которого соедин ютс посредством трубопровода 9, обратного клапана 10 и золотникового распределител 11, св занного с электромагнитом 12; электромеханический замок 13, включаюш,ий т гу 14, направл ющую втулку 15, собачку 16, соединенную посредством рычага3 and a piston 4, the cylinder 3 being connected to the receiving sleeve 5, the mechanical accumulator 6, made in the form of a spring and connected by means of an automatic clutch-disengagement mechanism 7, a hydraulic cylinder 8, the adjacent cavities of which are connected via a pipeline 9, a check valve 10 and a spool valve 11 connected to an electromagnet 12; electromechanical lock 13, including, I tgu 14, guide sleeve 15, dog 16, connected by a lever
17 с сердечником электромат нита 18 и с пружинами 19.17 with electromati nita 18 core and with springs 19.
Механизм протеза включает также регулировочный палец 20, св занный посредством коромысла с поршнем 21 гидроцилиндра 8, в полости которого установлена пружина 22. На п тке и на носке стопы 1 установлены тактильные датчики 23 и 24, подключенные соответственно к блоку 25 формировани The prosthesis mechanism also includes an adjusting finger 20 connected by means of a rocker arm to the piston 21 of the hydraulic cylinder 8, in the cavity of which a spring 22 is mounted. On the foot and toe of the foot 1, tactile sensors 23 and 24 are connected, respectively, to the forming unit 25
значительно меньше жесткости пружинного аккумул тора 6. Наличие пальца 20 обеспечивает возможность регулировки начального состо ни аккумул тора 6 в зависимости от массы инвалида . 4 ил.significantly less than the stiffness of the spring battery 6. The presence of the finger 20 provides the ability to adjust the initial state of the battery 6, depending on the weight of the disabled. 4 il.
команд, который содержит два анало-. гичных канала (фи-г, 3) из последовательно соединенных схем 26 задержки и формирователей 27, выходы которых подключены к электромагнитам 12 и 18 соответственно. Формирователи 27 выполнены, например, в виде одновиб- раторов, соединенных с усилител миcommands, which contains two analogs. the channel (fig-3, 3) of the series-connected delay circuits 26 and the formers 27, the outputs of which are connected to electromagnets 12 and 18, respectively. The formers 27 are made, for example, in the form of one-oscillators connected to amplifiers.
мощности.power.
Протез нижней конечности работает следующим образом.The prosthesis of the lower limb works as follows.
В исходном состо нии, которое соответствует моменту,предшествующемуIn the initial state, which corresponds to the moment preceding
фазе переднего, толчка, обмотки электромагнитов 12 и 18 обесточены, поршень телескопического звена максимально выдвинут относительно цилиндра 3, механический, например пружинный , аккумул тор 6 разр жен до чального значени , регулируемого положением пальца 20, собачка 16 находитс в зацеплении с т гой 14, смежные полости гидроцилиндра 8 соединены через обратньш клапан 10, что обеспечивает возможность однонаправ- , ленного движени поршн 4 относитель- .но цилиндра 3 телескопического звена. При этом механизм 7 находитс в состо нии расцеплени и не преп тствует перемещению цилиндра 3 совместно с т гой 14 вниз.the front, push, windings of electromagnets 12 and 18 are de-energized, the telescopic link piston is maximally extended relative to cylinder 3, mechanical, for example spring, battery 6, is discharged by the initial value adjusted by the position of the finger 20, the dog 16 engages with 14, 14 The adjacent cavities of the hydraulic cylinder 8 are connected via a reversing valve 10, which allows for one-directional and direct movement of the piston 4 relative to the cylinder 3 of the telescopic link. In this case, the mechanism 7 is in the uncoupling state and does not prevent the cylinder 3 from moving together with the thrust 14 downwards.
В начале опорног.о периода происходит перекат на п тке искусственнойAt the beginning of the oporno period there is a roll on the artificial
стопы. Осуществл етс передний толчок . При этом сигнал (фиг. 4) с п точного тактильного датчика 24 поступает в первый канал блока 25 формировани команд, в схему 26 задержки.feet. A forward thrust is performed. In this case, the signal (Fig. 4) from the exact tactile sensor 24 enters the first channel of the command generation unit 25, into the delay circuit 26.
в это же врем под действием сжимающей силы, возникающей при взаимодействий силы веса и силы инерции массы инвалида с опорой, цилиндр 3 начинает перемещатьс вниз относителько поршн 4 телескопического звена и через собачку 16, жестко св занную с цилиндром 3, и т гу 14 раст гивает пружину механического аккумул тора 6. Этим обеспечиваетс амортизаци переднего толчка и частичный зар д механического (пружинного) ак- кумул тора 6. При этом осуществл етс укорочение протеза.At the same time, under the action of the compressive force arising from the interactions of the force of weight and the force of inertia of the mass of the disabled person with the support, the cylinder 3 begins to move downward relative to the telescopic link piston 4 through the pawl 16 rigidly connected with the cylinder 3 and pulling the spring of the mechanical accumulator 6. This ensures the damping of the front push and the partial charge of the mechanical (spring) battery 6. At the same time, the prosthesis is shortened.
Опускание всей стопы 1 на опору соответствует одноопорной фазе движени . В этой фазе под действием силы веса инвалида происходит дальнейшее опускание цилиндра 3 относительно поршн 4 и зар д механического (пружинного ) аккумул тора 6. К моменту отрыва п тки от опоры механический аккумул тор 6 находитс в полностью зар женном состо нии. Кроме того, в зар женном состо нии находитс пружина 22. Механизм 7 к этому моменту переходит в состо ние зацеплени и обеспечивает возможность передачи усили от механического аккумул тора 6 через т гу 14 к стопе.Lowering the entire foot 1 onto the support corresponds to the single-support phase of movement. In this phase, under the action of the weight force of the disabled person, the cylinder 3 is further lowered relative to the piston 4 and the charge of the mechanical (spring) battery 6. By the time the heel detaches from the support, the mechanical battery 6 is in a fully charged state. In addition, the spring 22 is in the charged state. The mechanism 7 at this point enters the engagement state and makes it possible to transfer the force from the mechanical battery 6 through the pull 14 to the foot.
Схема 26 задержки индивидуально настроена так, что срабатывание ее происходит после завершени одноопорной фазы. Сигнал через формирователь 27 импульсов передаетс на обмотку электромагнита 18.The delay circuit 26 is individually tuned so that it triggers after the completion of the single-support phase. The signal is transmitted through the pulse shaper 27 to the coil of the electromagnet 18.
Электромагнит 18 срабатывает и через рычаг 17 выводит собачку 16 из зацеплени с т гой 14. При этом механический (пружинный) аккумул тор 6 начинает возвращатьс в исходное состо ние и через т гу 14 и механизм 7 автоматического сцеплени -расцеплени осуществл ет подошвенное сгибание стопы 1, т.е. потенциальна энерги зар женной пружины 6 переходит в кинетическую энергию, направленную на осуществление подошвенного сгибани стопы 1, обеспечивающего отталкивание от опоры - задний толчок.The electromagnet 18 is triggered and through the lever 17 pulls the pawl 16 out of engagement with the pull 14. At the same time, the mechanical (spring) battery 6 starts to return to its original state and through the pull 14 and the automatic clutch 7 performs the plantar flexion of the foot 1 i.e. the potential energy of the charged spring 6 is transferred to kinetic energy, aimed at the implementation of the plantar flexion of the foot 1, which provides repulsion from the support - the rear push.
Дл уменьшени т говой силы электромагнита 18 плоскость взаимодействи собачки 16 с т гой 14 выполнена под небольшим углом, обеспечивающим наличие нормальной (перпендикул рной силе т ги) составл ющей силы, котора уравновешиваетс пружиной 19 при максимальном раст жении пружинного аккумул тора 6.To reduce the pull force of the electromagnet 18, the interaction plane of the pawl 16 with the pull 14 is made at a small angle, ensuring the presence of the normal (perpendicular pulling force) component force, which is balanced by the spring 19 at maximum stretching of the spring battery 6.
В опорной фазе гидроцилиндр 8 совместно с распределительными устройствами (клапаном 10 и золотниковым распределителем 11) обеспечивает одно0In the supporting phase, the hydraulic cylinder 8, together with the distribution devices (valve 10 and spool valve 11), provides one
00
направленное перемещение цилиндра 3 относительно поршн 4, что устран ет возможность колебательного движени телескопического звена.directional movement of the cylinder 3 relative to the piston 4, which eliminates the possibility of oscillatory motion of the telescopic link.
После завершени фазы заднего толчка срабатывает датчик 24 командного сигнала, установленный на носке стопы, и сигнал поступает в схему 26 задержки второго канала блока 25 формировани команд. После отрыва стопы 1 начинаетс перенос протеза над опорой .After the phase of the rear impulse is completed, the command signal sensor 24 mounted on the toe of the foot is activated, and the signal enters the delay circuit 26 of the second channel of the command generation unit 25. After the separation of the foot 1, the prosthesis begins to be transferred above the support.
Схема 26 задержки второго каналаScheme 26 of the delay of the second channel
g .настроена так, что срабатывание ее происходит в середине фазы переноса. Сигнал через формирователь 27 посту- пает на обмотку электромагнита 12, который, срабатыва , подключает золотниковый распределитель 11, откры-. вающий магистраль, соедин ющую напр мую смежные полости гидроцилиндра 8.g. set up so that it triggers in the middle of the transfer phase. The signal through the driver 27 is supplied to the winding of the electromagnet 12, which, when activated, connects the spool valve 11, is open-. The connecting line connects the directly adjacent cavities of the hydraulic cylinder 8.
Под действием пружины 22 и инерционных сил поршень 4 перемещаетс внизUnder the action of the spring 22 and inertial forces, the piston 4 moves down
5 относительно цилиндра 3, а собачка 16 входит в зацепление с т гой 14, и протез приходит в исходное состо ние. Далее процесс повтор етс .5 with respect to the cylinder 3, and the pawl 16 engages with the thrust 14, and the prosthesis returns to its original state. The process then repeats.
Аналогично работает механизм протеза , если управление осуществл етс от биоэлектрических сигналов. В этом случае в завершающую фазу опоры инвалид сокращает, например, икройожную мьш1цу культи голени. Управл ющий сигнал через электроды 28, 29 по (фиг.4)The prosthesis mechanism works in a similar way if control is exercised from bioelectric signals. In this case, in the final phase of the support, the invalid reduces, for example, the calf shank leg stump. The control signal through the electrodes 28, 29 according to (Fig.4)
5 первому каналу блока 25 формировани команд, а именно через усилитель 30 биопотенциалов, интегратор 31 и формирователь 32 импульсов, поступает на обмотку электромагнита 18. Далее работа механизма в фазу опоры происходит как описано.5, the first channel of the command generation unit 25, namely, the biopotential amplifier 30, the integrator 31 and the pulse shaper 32, is applied to the electromagnet 18 winding. Next, the mechanism operates in the support phase as described.
00
Б середине фазы переноса инвалид сокращает переднюю большеберцовуюIn the middle of the transfer phase, the invalid reduces the anterior tibial
45 мышцу культи голени. Управл ющий сигнал аналогично через второй канал блока 25 формировани команд передаетс на обмотку электромагнита 12. Далее работа механизма в фазу перено5Q са происходит как описано. В случае управлени от биосигналов роль командных датчиков выполн ют электроды , установленные на мышцах.45 muscle stump shin. The control signal is similarly transmitted through the second channel of the command generation unit 25 to the winding of the electromagnet 12. Next, the operation of the mechanism during the transfer phase 5Q is as described. In the case of biosignal control, the role of command sensors is performed by electrodes mounted on muscles.
Длина протезированной конечностиProsthetic limb length
gg в исходном состо нии выбираетс равной или несколько большей длины сохранившейс конечности, а жесткость механического (пружинного) аккумул тора 6 совместно с пружиной 22 выgg in the initial state is chosen to be equal to or somewhat longer than the remaining limb, and the rigidity of the mechanical (spring) battery 6 together with the spring 22 you
5151
бираетс так, чтобы обеспечить ра- венство длин протезированной и сохранившейс конечности при сто нии, т.е при нагрузке на протез, равной половине массы инвалида. При этом обща жесткость протеза при сжатии определ етс суммарной жесткостью аккумул тора 6 и пружины 22. Жесткость пружины 22 подбираетс из услови обеспечени надежности возврата протеза в исходное состо ние при завершении фазы переноса и значительно меньше жесткости пружинного аккумул тора 6, Наличие, пальца 20 обеспечивает возможность регулировки начального состо ни механического (пружинного ) аккумул тора 6 в зависимости от массы инвалида.It is taken so as to ensure equality of the lengths of the prosthetic and preserved limbs upon standing, i.e. with a load on the prosthesis equal to half the mass of the disabled person. At the same time, the total stiffness of the prosthesis under compression is determined by the total stiffness of the battery 6 and the spring 22. The stiffness of the spring 22 is selected from the condition of ensuring reliable return of the prosthesis to its original state at the end of the transfer phase and significantly less than the spring battery 6, the ability to adjust the initial state of the mechanical (spring) battery 6 depending on the weight of the disabled.
При необходимости блок 25 формировани команд можно отключить. В таком случае -обмотки электромагнитов 12 и 18 наход тс в обесточенном состо ни , что позвол ет в фазе опоры обеспечить укорочение протеза, и дальнейша ходьба происходит как на обычном протезе с длиной протезированной конечности несколько меньше (в зависимости от обш,ей жесткости протеза), чем сохранивша с .If necessary, the block 25 formation of commands can be disabled. In such a case, the windings of electromagnets 12 and 18 are in a de-energized state, which allows the prosthesis to be shortened in the support phase, and further walking occurs as on a conventional prosthesis with a length of the prosthetic limb somewhat less (depending on the length of the prosthesis) than saving with.
рмула изобретени rmula of invention
Ф о F o
Протез нижней конечности, содержащий последовательно соединенные искусственную стопу, голеностопный шарнир, трубку голени и приемную гильзу, а также механический.аккумул тор , соединенный посредством механизма автоматического сцеплени -расцеплени . со стопой, отличаю- щ и и .с тем, что, с целью снижени энергозатрат инвалида при ходьбе, в : нем на оси голени установлен гидро- с цилиндр, св занный с трубкой голени, выполненной в виде телескопического . звена, поршень гидроцилиндра шарнир- но св зан с регулировочным пальцем механического аккумул тора, соединенным с поршнем телескопического звена трубки голени, распределитель- ньш элемент гидроцилиндра соединен с первым электромагнитом, а электромеханический замок посредством собачки св зан с вторым электромагнитом, при этом первьи и второй электромагниты подключены к блоку формировани команд, св занному с датчиками командных сигналов.A lower limb prosthesis containing an artificial foot connected in series, an ankle joint, a lower leg tube and a receiving sleeve, as well as a mechanical. Accumulator connected by means of an automatic locking mechanism. with a foot that is different and that in order to reduce the energy consumption of a disabled person when walking, in: there is a hydraulic cylinder connected to the telescopic tube on the tibial axis. the link, the piston of the hydraulic cylinder is hingedly connected with the adjusting finger of the mechanical battery connected to the piston of the telescopic link of the lower leg tube, the distribution element of the hydraulic cylinder is connected to the first electromagnet, and the electromechanical lock is connected with the second electromagnet, while the first and second electromagnets are connected to a command generation unit associated with command signal sensors.
00
5five
Редактор И. НиколайчукEditor I. Nikolaichuk
Заказ 4539/3Тираж 594ПодписноеOrder 4539/3 Circulation 594 Subscription
ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee
по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5
Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4
Составитель В. ВагановCompiled by V. Vaganov
Техред Л.Сердюкова, Корректоре. ЧерниTehred L. Serdyukova, Corrector. Cherni
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843806861A SU1342493A1 (en) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | Prosthesis for lower extremity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843806861A SU1342493A1 (en) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | Prosthesis for lower extremity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1342493A1 true SU1342493A1 (en) | 1987-10-07 |
Family
ID=21144656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843806861A SU1342493A1 (en) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | Prosthesis for lower extremity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1342493A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482819C2 (en) * | 2009-05-20 | 2013-05-27 | Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ФГУ "СПбНЦЭР им. Альбрехта Росздрава") | Shin prosthesis |
RU2527164C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "МЕТИЗ ПРОИЗВОДСТВО" | Pneumatic damper for knee module (versions) and knee module |
RU2674875C2 (en) * | 2013-10-10 | 2018-12-13 | Отто Бок Хелткэр Гмбх | Orthopedic damping device |
RU2731310C1 (en) * | 2019-11-28 | 2020-09-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Orthopedic damper for knee joint orthoses |
-
1984
- 1984-10-30 SU SU843806861A patent/SU1342493A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 664650, кл. А 61 F 2/60, 1979. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482819C2 (en) * | 2009-05-20 | 2013-05-27 | Федеральное государственное учреждение "Санкт-Петербургский научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ФГУ "СПбНЦЭР им. Альбрехта Росздрава") | Shin prosthesis |
RU2527164C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "МЕТИЗ ПРОИЗВОДСТВО" | Pneumatic damper for knee module (versions) and knee module |
RU2674875C2 (en) * | 2013-10-10 | 2018-12-13 | Отто Бок Хелткэр Гмбх | Orthopedic damping device |
RU2731310C1 (en) * | 2019-11-28 | 2020-09-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Orthopedic damper for knee joint orthoses |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9687363B2 (en) | Variable-mechanical-impedance artificial legs | |
US20220054284A1 (en) | Prosthetic joint with a mechanical response system to position and rate of change | |
SU1821177A1 (en) | Femur prosthesis with active stroke function | |
SU1731210A1 (en) | Active prosthesis of a lower extremity provided with bioelectric control means | |
SU1342493A1 (en) | Prosthesis for lower extremity | |
CA3020969C (en) | Passive ankle prosthesis with energy return | |
SU1109153A1 (en) | Hip prosthesis | |
RU2076670C1 (en) | Hinge knee joint of lower extremity prosthesis | |
SU1745236A1 (en) | Knee joint unit to the hip prosthesis | |
Gao et al. | Hydraulic damping and swing assistance control of a robotic electrohydraulic transfemoral prosthesis: preliminary results | |
CN115252243B (en) | Active and passive driving artificial limb hydraulic circuit with knee and ankle linkage function and driving method | |
SU1296148A1 (en) | Prosthesis after exarticulation of the thigh | |
SU1505538A1 (en) | Hip prosthesis | |
RU2177279C2 (en) | Femur prosthesis | |
SU1225566A1 (en) | Prosthesis of lower extremity | |
CN115192277B (en) | Bionic artificial limb with knee-ankle linkage function | |
CN115192276B (en) | Bionic lower limb artificial limb integrating knee and ankle | |
SU835441A1 (en) | Femur prosthesis | |
Seliktar | Self energized power system for above knee prostheses | |
CN113827382A (en) | Hydraulic-driven active-passive hybrid ankle joint prosthesis | |
SU1049062A1 (en) | Talocrural node of shin prosthesis | |
SU1237204A1 (en) | Prosthesis of hip | |
RU1801416C (en) | Femur prosthesis | |
SU1292763A1 (en) | Prosthesis of the thigh | |
JPH01244746A (en) | Knee collapse preventing device for thigh artificial leg |