Протез бедра с управляемым коленным шарниром

Протез бедра с управляемым коленным шарниром

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - уменьшение энергозатрат инвалида и асимметрии походки. Устройство содержит стопу 1, гильзу 2 бедра, гильзу 3 голени, цепь 4 и звездочку, первый поршневой гидроцилиндр 7 со штоком 8, сл Дуг.7

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51)4 А61 Y 2 60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (?1) 3918710/28-14 (22) 01.07.85 (46) 07.12 ° 87. Бил. М 45 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Института технической механики АН УССР (72) А.А.Поддуев и А.Н.Панченко (53) 615.475(088.8) (56) Патент Великобритании

N 1534181, кл, А 61 F 1/08, 13.09 .76. (54) ПРОТЕЗ БЕЛРА С УПРАВЛЯЕМЫМ К(ЛЕННЫМ ИАРНИРОМ (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения— уменьшение энергозатрат инвалида и асимметрии походки. Устройство содержит стопу 1, гильзу ? бедра, гильзу

3 голени, цепь 4 и звездочку, первый поршневой гидроцилиндр 7 со штоком 8, 1357019 второй поршневой гидроцилиндр 9 со штоком 10. Электромагниты 16, 17 электрического гидрораспределителя 15соединены с выходами блока 14 управления. В исходном положении, когда стопа 1 оторвана от опоры, датчик 27

Изобретение .относится: к медицин-, ской технике и может быть использо вано при протезировании нижних ко нечностей, 5

Цель изобретения — уменьшение энергозатрат инвалида и асимметрии походки

На фиг.1 представлен протез бедра, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А 10 на фиг.1; на фиг.З вЂ” электрическая схема блока управления.

Устройство содержит стопу 1, гильзу 2 бедра, гильзу 3 голени, цепь 4 и звездочку 5, жестко связанную с 15 гильзой 2 бедра и сидящую на оси 6 коленного шарнира, первый поршневой гидроцилиндр 7 со штоком 8, второй поршневой гидроцилиндр 9 со штоком

10, которые шарнирно скреплены с кон- 20 цами цепи 4, второй поршень 11 с воз" вратной пружиной I? второго гидроцилиндра 9, гидромагистраль 13 штоковых полостей обоих гицроцилиндров

7 и 9, блок 14 управления, трехпозиционнь1й электрический гидрораспределитель 15 с двумя электромагнитами

16 и 17, соединенными с выходами блока 14 управления, параллельно вклю= ченные регулируемый дроссель 18 и обратный клапан 19, гидромагистраль

20 бесштоковой полости первого гидроцилиндра, гидромагистраль 21 первой бесштоковой полости и гидромагистраль .

22 второй бесштоковой полости второго З5 гидроцилиндра 9, образующие систему запирания коленного шарнира.

Блок 14 управления содержит последовательно соединенные датчик 23 носка, первый входной блок 24, первый элемент KIN-НЕ 3 25, первый элемент

ИЛИ-НЕ 2 26, последовательно соединенные датчик 27 пятки, второй входной блок 28, первый инвертор 29, второй элемент 3 ИЛИ-НЕ 30, синхронный Э-триг.45 пятки и датчик ?3 носка замкнутй.При выпрямленном в коленном шарнире протезе датчик 32 колена разомкнут. С помощью трехпозиционного гидрораспределителя 15 соединяются гидромагистрали 20 и ?2. I з,п. ф-лы, 3 ил. гер 31 и первый элемент 2ИЛИ-НЕ 26, последовательно соединенные датчик

32 колена, третий входной блок 33, второй инвертор 34, второй элемент

?ИЛИ-НЕ 35, выход которого соединен с С-входом синхронного Д-триггера 31, D-вход которого соединен с общим выводом, $-вход соединен с выходом второго элемента ЗИЛИ-НЕ 30, R-вход соединен с выходом первого инвертора

?9 и вторым входом второго элемента

2ИЛИ-НЕ 35, Q-выход соединен с вторым входом второго элемента ЗИЛИ-НЕ

30 и вторым входом первого элемента

2ИЛИ-НЕ 26, выход второго входного блока ?8, кроме того, соединен с вторым входом первого элемента ЗИ1Ц1-НЕ

25, третий вход которого подключен к выходу второго инвертора 34, .а выход третьего входного блока 33 соеди" нен с третьим входом второго элемента ЗИЛИ-HE 30, третий инвертор 36, первый электронный ключ 37, второй электронный ключ ЗЯ, выходы которых являются выходами блока 14 управления, а входы подключены к выходу первого элемента 2ИЛИ-HE 26, причем второй электронный ключ 38 подключен через третий инвертор 36.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда стопа

1 оторвана от опоры, датчик 27 пятки и датчик 23 носка замкнуты. При вы- . прямленном в коленном шарнире протезе датчик 32 колена разомкнут, при сгибании протеза датчик 32 колена замыкается.

Б момент окончания фазы переноса перед передним толчком протез выпрямлен, датчики 27 и 23 замкнуты, а датчик 3? разомкнут, на всех трех входах первого элемента ЗИЛИ-НЕ 25 держатся сигналы логического нуля,зна!

357О!9 чит на первый вход второго элемента

?ИЛИ-НЕ 26 поступает логическая единица, которая устанавливает на его выходе потенциал логического нуля, 5 по которому электромагнит 16 выключен, а электромагнит 17 включен. Трехпозиционный электрический гидрораспределитель 15 соединяет гидромагистрали 20 и ?2 ° Так как íà R-входе Dтриггера 31 держится потенциал логической единицы разомкнутого датчика

3?, на ;-выходе D-триггера 31 держится сигнал логического нуля.

При наступании на пятку протеза в момент переднего толчка размыкается датчик ?7 пятки и на выходе первого элемента ЗИЛИ-HF. ?5 формируется сигнал логического нуля. Одновременно на R-входе D-триггера 31 устанавливается сигнал логического нуля, На всех трех входах второго элемента

ЗИЛИ-НЕ 30 также устанавливаются сигналы логического нуля, и, следовательно, с его выхода на H-вход D-триг- 25 гера 31 поступает сигнал логической единицы, который опрокидывает

его, а на его 1-выходе появляется сигнал логической единицы, который, приходя на вход второго элемента 30

ЗИЛИ-НЕ 30,.устанавливает на его выходе и на Б-входе сигнал логического нуля, а также, поступая на второй элемент ?ИЛИ-НЕ 26 удерживает на его выходе сигнал логического нуля. Это

35 значит, что электромагнит 16 выключен, а электромагнит 17 включен.

После соприкосновения стопы протеза и опоры за счет веса инвалида, а также имеющих место инерционных сил,40 возникающих при движении, начинается подгибание протеза. При этом гильза

? бедра начинает вращаться на оси 6 относительно гильзы 2 голени. Одновременно с гильзой 2 бедра начинает 45 вращаться и жестко связанная с ним звездочка 5, которая начинает тяну-ть цепь 4, связанную со штоком 10 поршня. Шток 10 поршня начинает вытягиваться вверх и жидкость из штоковой полости гидроцилиндра 9 начинает через гидромагистраль 13 вытесняться в штоконую полость гидроцилиндра 7, вызывая движение штока Я поршня вниз, который одновременно подтягивает вто- 55 рой конец связанной с ним цепи 4.

При этом начинается вытеснение жидкости из бесштоковой полости гидроцилиндра 7 по гидромагистрали ?О через трехпозиционный электрический гидрораспределитель 15, по гидромагистрали ?? через обратный клапан 19 под поршень 1! гидроцилиндра 9. Поршень 11 начинает двигаться вверх и сжимает пружину 1?.. В процессе подгибания протез становится на опору всей стопой и при этом срабатывает датчик ?3 носка, который, размыкаясь, устанавливает на первом входе первого элемента ЗИЛИ-НЕ 25 сигнал логической единицы. При подгибании протеза замыкается датчик 32 пятки, который устананливает сигнал логической единицы на втором входе первого элемента 2ИЛИ-HF, 35 и, следовательно, сигнал логического нуля на его выходе, После окончания фазы подгибания начинается фаза разгибания протеза.

Пружина 12 начинает разломаться и перемещать поршень !1, выдавливая жидкость из нижней полости гидроцилиндра 9 н бесштоконую полость гидроцилиндра 7 через дроссель 18. Поршень

Я начинает перемещаться вверх и вытеснять жидкость из штоконой полости гидроцилиндра 7 н штоковую полость гидроцилиндра 9. Это вызывает движе- ние поршня 10 вниз и, следовательно, через цепь 4 к звездочке 5 прикладывается момент, способствующий выпрям» ленин протеза. Перетекание жидкости по гидромагистрали 22 при разгибании протеза осуществляется через дроссель

18, что позволяет регулировать скорость разгибания протеза. В момент полного выпрямления протеза размыка ется датчик 32 колена. Если при этом пятка стопы не оторвана, то на Rи $-входах D — триггера 31 держатся потенциалы логического нуля, При размыкании датчика 32 колена на втором входе первого элемента 2ИЛИ-НЕ 35 появляется потенциал логического нуля, а так как на его первом входе также был потенциал логического нуля, на его выходе появляется потенциал логической единицы. Этот сигнал, при» ходя на С-вход D-триггера 31, опрокидывает его и устанавливает на Явыходе потенциал логического нуля.

Таким образом, на обоих входах второго элемента 2ИЛИ-НЕ 26 устанавливаются потенциалы логических ну» лей, а на выходе появляется потенци- ал логической единицы. Это приводит

1357019 к тому, что электромагнит 17 отключается, а электромагнит 16 включается, и, следовательно, трехпозиционный электрический гидрораспределитель

15 соединяет гидромагистрали 20 и 21.

Переключение трехпозиционного электрического гидрораспределителя 15 в новое положение позволяет отключить пружину 12 и обеспечить свободное перетекание жидкости между полостями 10 гидроцилиндров 7 и 9, т.е, обеспечить практически свободное вращение гильзы 3 голени относительно гильзы 3 бедра, что необходимо для осуществления фазы переноса ° f5

Дальнейший перекат через стопу 1 ,приведет к отрыву пятки стопы 1, а следовательно, к замыканию датчика 22 пятки, при этом на R-входе D-триггера 31 устанавливается. потенциал логической единицы, следовательно, его состояние не может быть изменено си1» налами по другим его входам. После этого начинается фаза переноса, про- 25 исходит сгибание протеза и отрыв носка и пятки стопы 1 от опоры. При переносе все датчики замкн ".ы. На первом и втором входах первого элемента

ЗИЛИ-НЕ ?5 держатся потенциалы логического нуля, à íà его третьем входелогической единицы, После полного разгибания протеза размыкается датчик ?3 колена и на третий вход первого элемента ЗИЛИ-НЕ 25 также приходит потенциал логического нуля, вызываищий появление на его выходе потенциала логической единицы. Этот сигнал, поступая на второй элемент 2ИЛИ-НЕ

26, вызывает на его выходе появление потенциала логического нуля, что приводит к отключению электромагнита 16 и включению электромагнита 17.

Таким образом, вновь с помощью трехпозиционного электрического .гидрораспределител< 15 соединяются гидромагистрали 20 и 22 и протез готов к очередной фазе опоры. При отключении питания трехпозиционный. электрический гидрораспределитель 15 становится в нейтральное положение и полностью запирает коленный шарнир. формулаизобретения

1. Протез бедра с управляемым коленным шарниром, содержащий стопу, гильзу бедра, гильзу голени и блок запирания коленного шарнира, о т л и6 ч а ю шийся тем, что, с цеЛью уменьшения энергозатрат инвалида и асимметрии походки, блок запирания коленного шарнира включает цепь,звездочку, жестко связанную с бедром и сидящую на оси коленного шарнира,первый и второй поршневые гидроцилиндры со штоками, которые шарнирно скреплены с концами цепи, причем второй гидроцилиндр снабжен вторым поршнем с возвратной пружиной, образующими первую и вторую бесштоковые полости, гидромагистрали, соединяющие штоковые полости обоих гидроцилиндров, блок управления, трехпозиционный электрический гидрораспределитель с двумя электромагнитами, соединенными с выходами блока управления, параллельно включенные регулируемый дроссель и обратный клапан, связывающие гидромагистралью бесштоковую полость первого гидроцилиндра с первой и с второй бесштоковой полостью второго гидроцилиндра, причем в первом и втором (крайних) положениях трехпозиционного электрического гидрораспределителя бесштоковая полость первого гидроцилиндра соединена соответственно с первой и второй бесштоковой полостями второго гидроцилиндра, а в нейтральном положении соединены все три бесштоковые полости обоих гидроцилиндров.

?. Протез бедра по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что блок управления содержит последовательно соединенные датчик носка, первый входной блок, первый элемент 3 ИЛИ-НЕ, первый элемент 2 ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные датчик пятки,. второй входной блок, первый инвертор, второй элемент 3 ИЛИ-НЕ, синхронный Dтриггер и первый элемент 2 ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные датчик колена, третий входной блок, второй инвертор, второй элемент 2 ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с С-входом синхронного D-триггера, В-вход которого соединен с общим выводом, S-вход соединен с выходом второго элемента

3 ИЛИ-НЕ, R-вход соединен с выходом первого инвертора и вторым входом второго элемента 2 ИЛИ-НЕ; 0-выход соединен с вторым входом второго элемента 3 ИЛИ-НЕ и вторым входом первого элемента 2 ИЛИ-НЕ, выход второго входного блока, кроме того, соеди13570

Составитель В.Аниськин

Техред М.Дидык Корректор С. Черни

Редактор А.Иандор

Заказ 5917/3 Тираж 595 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нен с вторым входом первого элемента

3 ИЛИ-HF. третий вход которого подключен к выходу второго инвертора, а выход третьего входного блока соединен с третьим входом второго элемента 3 ИЛИ-HE третий инвертор, первый

19 8 и второй электронные ключи, выходы которых являются выходами блока управления, а входы подключены к выходу первого элемента 2 HJIH-НЕ, причем второй электронный ключ подключен через третий инвертор, Ф,