UA81986C2

UA81986C2 - Knee mechanism for hip prosthesis

Info

Publication number: UA81986C2
Application number: UAA200604939A
Authority: UA
Inventors: Харитон Николаевич Вищенко; Леонид Еливферьевич Ватолинский; Павел Александрович Баев; Виктор Владимирович Пивоваров; Виталий Сергеевич Маевский
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2008-02-25

Abstract

A knee mechanism for the hip prosthesis contains the upper and lower units for the hip and the shin, the axis of the knee hinge, the protective plate, and the mechanism for pushing the shin comprising two compression springs and two spherical pivots, the locking appliance, and slow-down unit. The locking appliance comprises the axis installed in the lower unit of the mechanism, the hook attached to the axis, the thrust screw, the rotary axis, the spring, and the bracket hinged on the control assembly for the lock. The locking appliance and the slow-down unit allow one to use the prosthesis both in locking and in lock-free modes with smoother movements upon the increasing rate of the walk.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до медичної техніки, точніше до протезування і протезобудування і може бути 2 використаний для протезування інвалідів з ампутаціями стегна.The invention relates to medical technology, more precisely to prosthetics and prosthesis construction and can be used for prosthetics of disabled people with hip amputations.

Відомий колінний механізм до протеза стегна моделі З3К40, розроблений фірмою "ОНо Воск", (Комплектующие протезов нижних конечностей. Каталог продукції фірми "ОНо Воск", 2004/2005., ФРГ), що містить верхню ланку з пірамідальним юстирувальним хвостовиком, нижню ланку з хомутом, які шарнірне з'єднані між собою за допомогою загальної осі, та замковий механізм з пристроєм управління замком. 70 Недоліками відомого вузла є відсутність гомілковідкидуючого пристрою та неможливість регулювання величини осьового тертя, що підвищує енерговитрати інваліда при користуванні протезом та звужує коло інвалідів при протезуванні яких показано цей вузол.The well-known knee mechanism for hip prosthesis model Z3K40, developed by the company "ONo Vosk", (Complete lower limb prostheses. Catalog of products of the company "ONo Vosk", 2004/2005., FRG), which contains an upper link with a pyramidal adjusting shank, a lower link with collar, which are hingedly connected to each other by means of a common axis, and a lock mechanism with a lock control device. 70 The disadvantages of the known unit are the lack of a shin-retracting device and the impossibility of adjusting the amount of axial friction, which increases the energy consumption of a disabled person when using a prosthesis and narrows the circle of disabled people for prosthetics for whom this unit is shown.

Найбільш близький по технічному рішенню до колінного механізму, що пропонується, є колінний вузол до протеза стегна, (патент України на винахід Мо41977, 2001р., АЄТЕ2/64, який вибрано за прототипі. 12 Колінний вузол до протеза стегна складається з верхньої та нижньої ланок, які шарнірно з'єднані між собою за допомогою осі, гомілковідкидувача, що складається з двох сферичних цапф та двох циліндричних пружин стиснення, які розміщені паралельно одна до одної в сагітальній площині. До нижньої ланки прикріплено захисний щиток з двома циліндричними втулками із сферичними лунками на торцях, в яких з упором розміщені цапфи гомілковідкидувача.The closest technical solution to the proposed knee mechanism is the knee assembly for a hip prosthesis (patent of Ukraine for an invention Mo41977, 2001, АЕТЕ2/64, which was selected based on the prototype. 12 The knee assembly for a hip prosthesis consists of upper and lower links , which are hinged together by means of an axis, a shin retractor consisting of two spherical pins and two cylindrical compression springs, which are placed parallel to each other in the sagittal plane. A protective shield with two cylindrical bushings with spherical holes on the lower link is attached the ends, in which the pins of the shin retractor are placed with a stop.

До основних недоліків прототипу належать: відсутність замкового механізму та можливості регулювання величини опору повороту нижньої ланки відносно верхньої в фазі переносу, що значно знижує функціональні можливості механізму.The main disadvantages of the prototype include: the lack of a locking mechanism and the ability to adjust the resistance of the lower link relative to the upper link in the transfer phase, which significantly reduces the functionality of the mechanism.

Технічною задачею є розширення функціональних можливостей механізму.The technical task is to expand the functionality of the mechanism.

Ця задача вирішена тим, що в колінному механізмі до протеза стегна, що містить верхню та нижню ланки с стегна та гомілки, вісь колінного шарніру, яка їх з'єднує; захисний щиток з двома циліндричними упорами (в ге) оригіналі втулками) та гомілковідкидувач у вигляді двох пружин стиснення та двох сферичних цапф, які з упором встановлені в двох сферичних лунках циліндричних упорів гомілковідкидувача, відрізняється ти, що являється те, що в нього введені замковий механізм та вузол підгальмовування". Замковий механізм складається з вісі, встановленої в нижній ланці, заскочки, закріпленої на цій осі, упорного гвинта, встановленого вертикально в со нижній частині верхньої ланки, поворотної осі, встановленої в нижній ланці, пружини та скоби, шарнірно Фу зв'язаної з поводком вузла управління замком з фіксатором, нижній кінець упорного гвинта виконано з конічною поверхнею, контактно сполученою з верхнім торцем заскочки відповідної форми, одним кінцем пружина Ме, контактно сполучена з нижньою ланкою, а другим - з заскочкою, скоба нерухомо закріплена на осі. З верхньою -с ланкою жорстко за допомогою гвинтів зв'язана вставка вузла "підгальмовування", який складається із упорного гвинта з гайкою, закріпленою у вставці, та пружного упора, встановленого між упорним гвинтом та втулками. соThis task is solved by the fact that in the knee mechanism to the hip prosthesis, which contains the upper and lower links from the thigh and lower leg, the axis of the knee joint, which connects them; a protective shield with two cylindrical stops (in the case of the original bushings) and a shin retractor in the form of two compression springs and two spherical pins, which are installed with a stop in two spherical holes of the cylindrical stops of the shin retractor, the difference is that a locking mechanism is introduced into it and braking unit". The locking mechanism consists of an axis installed in the lower link, a catch fixed on this axis, a stop screw installed vertically in the lower part of the upper link, a rotary axis installed in the lower link, a spring and a bracket, hinged Fu zv connected to the leash of the control unit of the lock with a latch, the lower end of the stop screw is made with a conical surface, which is in contact with the upper end of the latch of the appropriate shape, one end of the Me spring is in contact with the lower link, and the other - with the latch, the bracket is immovably fixed on the axis . The insert of the "braking" unit, which consists of a thrust screw with a nut fixed in the insert and a spring stop installed between the thrust screw and the bushings. co

За рахунок введення замкового механізму така конструкція в залежності від індивідуальних можливостей інваліда забезпечує роботу колінного механізму як з замком, так і без нього, а регульоване "підгальмовування" нижньої ланки при її повороті відносно верхньої дозволяє більш плавно виконувати рухи, що покращує якість « ходьби при збільшенні швидкості руху. 70 Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких показано: о, с фіг.1 - загальний вид колінного механізму; з» фіг.2 - переріз А-А на фіг.1; фіг.З - переріз Б-Б на фіг.1; фіг.4 - переріз В-В на фіг.1.Due to the introduction of a locking mechanism, such a design, depending on the individual capabilities of the disabled person, ensures the operation of the knee mechanism both with and without a lock, and the adjustable "braking" of the lower link when it is turned relative to the upper one allows for smoother movements, which improves the quality of "walking when increasing the speed of movement. 70 The essence of the invention is explained by the drawings, which show: o, c fig. 1 - a general view of the knee mechanism; z» Fig. 2 - cross-section AA in Fig. 1; Fig. 3 - section B-B in Fig. 1; Fig. 4 - section B-B in Fig. 1.

Колінний механізм протезу стегна містить відповідно верхню і нижню ланки 1,2 стегна та гомілки, які со шарнірно з'єднані між собою з допомогою осі З, встановленої на двох втулках 4, захисний щиток 5, - гомілковідкидувач 6. Верхня ланка 1 виконана у вигляді коромисла зі сферичною поверхнею і пірамідальним юстирувальним хвостовиком для кріплення стегнової частини протеза (на кресленні не показано). Нижня ланка 2 со виконана у вигляді втулки з двома провушинами, в нижній частині вона має сферичну поверхню з пірамідальним бо 20 юстирувальним хвостовиком для кріплення гомілкової частини протеза (на кресленні не показано). Захисний щиток 5 нерухомо приєднано до передньої стінки нижньої ланки 2 за допомогою гвинтів 7, а в його нижній 0 частині за допомогою різьбового з'єднання закріплені два циліндричних упора 8 зі сферичними лунками на торцях, контактно сполучених з гомілюювідкидувачем б, виконаним у вигляді двох пружин стиснення та двох сферичних цапф, які з упором встановлені в двох сферичних лунках упорів гомілковідкидувача. 52 В отворах нижньої ланки 2, встановлена вісь У замкового механізму, який складається із заскочки 10, о закріпленої на осі 9, упорного гвинта 11, поворотної осі 12, пружини 13 та скоби 14, шарнірно зв'язаною з поводком 15 вузла управління замком з фіксатором (на кресленні фіксатор не показано). Упорний гвинт 11 ко встановлено вертикально в нижній частині верхньої ланки 1. Нижній кінець його виконано з конічною поверхнею, контактно сполученою з верхнім торцем заскочки 10 відповідної форми, поворотна вісь 12 встановлена в нижній 60 астині ланки 2. Одним кінцем пружина 13 контактно сполучена з нижньою ланкою 2, а другим - з заскочкою 10.The knee mechanism of the hip prosthesis contains, respectively, the upper and lower links 1, 2 of the thigh and the lower legs, which are hinged to each other with the help of the Z axis mounted on two bushings 4, a protective shield 5, - a lower leg retractor 6. The upper link 1 is made in the form of a rocker with a spherical surface and a pyramidal adjusting shank for attaching the femoral part of the prosthesis (not shown in the drawing). The lower link 2 so is made in the form of a sleeve with two eyelets, in the lower part it has a spherical surface with a pyramidal bo 20 adjusting shank for fastening the tibial part of the prosthesis (not shown in the drawing). The protective shield 5 is immovably attached to the front wall of the lower link 2 with the help of screws 7, and in its lower part 0, with the help of a threaded connection, two cylindrical stops 8 with spherical holes on the ends are fixed in contact with the hooves retractor b, made in the form of two springs compression and two spherical pins, which are installed with a stop in two spherical holes of the stops of the shin retractor. 52 In the holes of the lower link 2, the axis U of the lock mechanism is installed, which consists of a catch 10, o fixed on the axis 9, a thrust screw 11, a pivot axis 12, a spring 13 and a bracket 14, hinged to the leash 15 of the lock control unit with retainer (the retainer is not shown in the drawing). The stop screw 11 is installed vertically in the lower part of the upper link 1. Its lower end is made with a conical surface that is in contact with the upper end of the catch 10 of the corresponding shape, the rotary axis 12 is installed in the lower 60 of the link 2. One end of the spring 13 is in contact with the lower link 2, and the second - with a jump 10.

Скоба 14 нерухомо закріплена на осі 12.The bracket 14 is immovably fixed on the axis 12.

З верхньою ланкою 1 жорстко за допомогою гвинтів 16 зв'язана вставка 17 вузла "підгальмовування", який складається із упорного гвинта 18 з гайкою 19, яка закріплена у вставці 17 та пружного упора 20, встановленого між упорним гвинтом 18 та втулками 4. бо Колінний механізм працює наступним чином.The insert 17 of the "braking" unit is rigidly connected to the upper link 1 with the help of screws 16, which consists of a thrust screw 18 with a nut 19, which is fixed in the insert 17 and an elastic stop 20, installed between the thrust screw 18 and bushings 4. the mechanism works as follows.

Колінний механізм може використовуватися як в "замковому" так і в "бТеззамковому" режимах.The knee mechanism can be used both in "lock" and "bTezzamkov" modes.

На фіг.1 зображений замковий механізм в закритому стані, при цьому конусна поверхня упору 11 упирається в верхній торець заскочки 10, нижній торець якої контактує по всій площині з нижньою поверхнею прямокутного паза поворотної осі 12, тим самим фіксуючи поворот нижньої ланки 2 відносно верхньої ланки 1. Для розфіксації замкового механізму необхідно натягнути поводок 15 вузла управління замком, який шарнірне зв'язаний зі скобою 14. При цьому поворотна вісь 12 повертається проти часової стрілки, натискає верхнім краєм нижньої поверхні прямокутного паза на нижній торець заскочки 10, обертаючи її по часовій стрілці, стискуючи пружину 13 та забезпечуючи вільний поворот нижньої ланки відносно верхньої. 70 При користуванні колінним механізмом в "беззамковому" режимі в процесі ходьби на початку фази переносу протеза стегна здійснюється згинання в колінному шарнірі. При цьому нижня ланка 2, обертаючись навколо осі 3, стискує пружини гомілковідкидувача б, який шарнірно закріплено в нижній частині верхньої ланки 1. Коли кінцівка виноситься вперед потенційна енергія пружин витрачається на викид гомілки протеза та її замикання.Fig. 1 shows the locking mechanism in the closed state, while the conical surface of the stop 11 rests against the upper end of the catch 10, the lower end of which is in contact along the entire plane with the lower surface of the rectangular groove of the rotary axis 12, thereby fixing the rotation of the lower link 2 relative to the upper link 1. To unlock the lock mechanism, it is necessary to pull the leash 15 of the lock control unit, which is hinged to the bracket 14. At the same time, the rotary axis 12 turns counterclockwise, presses the upper edge of the lower surface of the rectangular groove on the lower end of the catch 10, rotating it clockwise arrows, compressing spring 13 and ensuring free rotation of the lower link relative to the upper one. 70 When using the knee mechanism in the "unlocked" mode during walking, at the beginning of the transfer phase of the hip prosthesis, bending is performed in the knee joint. At the same time, the lower link 2, rotating around the axis 3, compresses the springs of the leg retractor b, which is hinged in the lower part of the upper link 1. When the limb is brought forward, the potential energy of the springs is spent on the ejection of the leg of the prosthesis and its closing.

При необхідності в залежності від індивідуальних потреб інвалідів здійснюється регулювання зусиль пружин 6 7/5 Гомілковідкидувача шляхом обертання циліндричних упорів 8. Регулювання величини опору повороту нижньої ланки відносно верхньої в фазі переносу здійснюється з допомогою вузла підгальмовування" шляхом обертання упорного гвинта 18, зусилля від якого передається через пружний упор 20 на дві втулки 4, виконані, наприклад, з металофторопластової стрічки, що дозволяє плавно регулювати зусилля натискання внутрішньої поверхні втулок 4 на вісь 3, та більш плавно регулювати опір обертання нижньої ланки відносно верхньої, що пом'якшує 2о роботу механізму при збільшенні темпу ходьби.If necessary, depending on the individual needs of the disabled, the forces of the springs 6 7/5 of the shin retractor are adjusted by rotating the cylindrical stops 8. The adjustment of the resistance to the rotation of the lower link relative to the upper one in the transfer phase is carried out using the "braking unit" by rotating the stop screw 18, the force from which is transmitted through an elastic stop 20 on two bushings 4, made, for example, of metalfluoroplastic tape, which allows you to smoothly adjust the pressure of the inner surface of the bushings 4 on the axis 3, and to more smoothly adjust the resistance to rotation of the lower link relative to the upper one, which softens the operation of the mechanism by 2 increasing the pace of walking.

Таким чином, таке рішення за рахунок введення замкового механізму та вузла підгальмовування" дозволяє користуватися протезом як в замковому, так і в беззамковому режимах в залежності від потреб інваліда та більш плавно виконувати рухи при збільшенні швидкості ходьби, що значно розширює функціональні можливості механізму без суттєвого підвищення його ваги та габаритів. сч 7 оThus, such a solution, due to the introduction of a locking mechanism and a braking unit, allows the prosthesis to be used in both locked and non-locked modes, depending on the needs of the disabled person, and to more smoothly perform movements when the walking speed increases, which significantly expands the functional capabilities of the mechanism without significantly increasing its weight and dimensions

Claims

The formula of the invention Knee mechanism for a hip prosthesis, containing the upper and lower links of the thigh and lower leg, the axis of the knee joint, which connects them; a protective shield and a shin guard, made in the form of two compression springs and two spherical pins, which are installed with a stop in two spherical holes of cylindrical stops of the shin guard, which is distinguished by the fact that a braking unit and a locking mechanism are introduced into it, which consists of a b axis installed in the lower link, a catch fixed on this axis, a thrust screw installed vertically in the lower part of the upper link, a rotary axis installed in the lower link, a spring and a bracket, which is hinged to the leash of the control unit of the lock with a latch, the lower end of the thrust the screw is made with a conical surface that is in contact with the upper end of the latch of the appropriate shape, and the spring is in contact with the lower link at one end, and with the latch at the other end, the bracket is immovably fixed on the axis, the insert of the braking unit, which consists of a stop screw with a nut, fixed in the insert, and the elastic stop installed between the stop screw and the bushings, rigidly connected with the help of screws to the upper link.

40. September -

. and? so - (Se) so (42) ko 60 b5