Устройство для исследования динамических характеристик узлов протезов

 

Изобретение относится к медицинской технике, касается протезирования и протезостроения,предназначено для определения ряда динамических характеристик голеностопных узлов и буферов протезов нижних КО; нечностей. Цель изобретения - исследование динамических характеристик протезов путем создания динамических нагрузок различной амплитуды и длительности. Применение устройства улучшает качество протезирования , так как при подборе буферов протезов учитывается их работа в условиях, близких к реальным, отражающим динамику прилагаемой нагрузки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН „„Я0„„1442208 А 4

4 А 61 F 2/54, 2/76

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4187842/28-14 (22) 02.02.87 (46) 07.12.88. Бюл. № 45 (71) Центральный научно-исследовательский институт протезирования и протезостроения (72) А. П. Кужекин, Б. С. Фарбер, В. С. Головин, С. И. Душин и В. И. Липовский (53) 617.3 (088.8) (56) Приспособление для определения жесткости буферов стопы. НИИПП, МСО РСФСР, 1967, государственная регистрация № A018964. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗЛОВ ПРОТЕЗОВ (57) Изобретение относится к медицинской технике, касается протезирования и протезостроения, предназначено для определения ряда динамических характеристик голеностопных узлов и буферов протезов нижних конечностей. Цель изобретения — исследование динамических характеристик протезов путем создания динамических нагрузок различной амплитуды и длительности. Применение устройства улучшает качество протезирования, так как при подборе буферов протезов учитывается их работа в условиях, близких к реальным, отражающим динамику прилагаемой нагрузки. 2 ил.

1442208

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению, и предназначено для определения ряда динамических характеристик голеностопных узлов и буферов протезов нижних конечностей.

Цель изобретения — исследование динамических характеристик протезов путем создания динамических нагрузок различной амплитуды и длительности.

На фиг. изображено устройство для исследования динамических характеристик узлов протезов; на фиг. 2 — графики ударной нагрузки и возникающего переходного процесса.

Устройство содержит корпус 1 с фиксаторами 2 для крепления щиколотки 3 по оси голеностопного шарнира, опоры 4 и 5 под пяточный и передний отделы исследуемой стопы 6, образующие с наклонными плоскостями 7 и 8 корпуса клиновые механизмы, винты 9 и 10 в резьбовых втулках 11 и 12, коромысло 13 с направляющей

l4 в виде дуги окружности с центром на оси фиксаторов 2, на верхнем конце которой закреплен и опускается вниз по ее поверхности гибкий трос 15 с крючком 16 íà его конце для подвески тензометрического датчика 17 с датчиками 18, стержень 19 с отверстиями 20, площадку 21, пружину 22, наружную 23 и центральную 24 составные части, образующие Т-образную гирю, причем центральная часть имеет канавку 25, втулку

26 с выступами 27, на которых установлены двуплечие рычаги 28 с захватами 29, входящими в канавку 25, пружину 30, фиксирующий штифт 31, потенциометр 32, контактная щетка которого закреплена на щиколотке 3 соосно с фиксаторами 2, а корпус потенциометра закреплен неподвижно на корпусе 1, измерительный мост 33, блок 34 питания, усилитель 35, самописец 36. На щиколотке 3 имеется площадка 37 для надавливания на буфер 38 стопы 6.

Потенциометр 32, измерительный мост 33, блок 34 питания, усилитель 35 и самописец 36 образуют блок регистрации, а тензометрический датчик 17, стержень 19 с втулкой 26 и рычагами 28 с гирей образуют узел на гружения.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений ось голеностопного шарнира щиколотки 3 со стопой 6 закрепляется фиксаторами 2 в горизонтальной плоскости. Вращением винтов 9 и 10 во втулках 11 и 12 опоры 4 и 5 передвигаются поступательно по наклонным плоскостям 7 и 8 для установки стопы 6 со щиколоткой 3 в исходное положение. Втулка 26 устанавливается на стержне 19 посредством фиксации штифтом 31 в одном из отверстий 20 в зависимости от требуемой высоты установки Т-образного груза относительно верхнего торца пружины 22, опирающейся на площадку 21. Т-образный груз

1О

4О

55 удерживается на требуемой высоте при помощи захватов 29, установленных с возможностью поворота на выступе 27 и входящих в канавку 25 под действием пружины 30. Для сбрасывания груза производится надавливание на верхний конец захватов 29, в результате чего нижние его концы выходят из канавки 25 и груз свободно падает на верхний торец пружины 22.

Усилие динамического удара передается через пружину 22, площадку 21, стержень 19

«а тензометрический датчик 17 и через гибкий трос 15 и коромысло 13 создает динамический момент на площадке 37 щиколотки 3, который воспринимается и уравновешивается буфером 38 стопы 6. Динамический удар воспринимается датчиками 18 и после усилителя 35 регистрируется самописцем 36.

Угол поворота щиколотки 3 относительно стопы 6 воспринимается потенциометром 32 и через измерительный мост 33 с блоком 34 питания регистрируется самописцем 36.

Таким образом, получаются синхронно записанные графики динамической нагрузки и возникающего переходного процесса, примеры которых представлены на фиг. 2, где (Н ° м ) и cp — соответственно динамическая нагрузка (в ньютонометрах) и изменение угла (в градусах) наклона щиколотки относительно стопы во времени t; Qi максимум динамической нагрузки в течение времени Т и соответствующий ему максимум угла (p Qg — величина динамическогоо удара и р — — соответствующее ему значение угла после подскока груза; М момент силы спокойно висящего груза и ро — соответствующее ему статическое отклонение. Значения Qi, yi, М и rpp используются для определения раличий динамической и статической жесткостей буферов, а

Я и yz — для определения диссипативных потерь в буферах за счет вязкоэластичных свойств их материалов. Измерение угла ср> по прошествии 5 мин с момента начала нагружения дает возможность оценить скорость релаксации напряжений в материале буфера. Определенные с использованием полученных данных значения динамической (Сд) и статической (С .) жесткостей могут быть использованы для расчета биомеханики искусственной стопы в различных режимах при ходьбе с учетом действия динамических нагрузок (Q, Vi) и при стоянии с учетом действия статических нагрузок (М, rpo).

На основании проведенных исследований показано, что для всех буферов из вязкоэластичных материалов (например, резины) динамическая жесткость больше статической Сд )Сст.

Величину динамического удара можно варьировать посредством изменения наружной части 23 Т-образной гири и изменения высоты груза над пружиной 22. Длительность действия динамического удара изме1442208

3 няется при установке пружины 22 с другой жесткостью.

Применение устройства позволит улучшить качество протезирования, поскольку при подборе буферов протезов учитывается их работа в условиях, близких к реальным, отражающих динамический характер прилагаемой нагрузки.

Формула изобретения

Устройство для исследования динамических характеристик узлов протезов, содержащее корпус с фиксаторами, в котором расположены опоры щиколотки голеностопного 15 узла в виде клиновых механизмов, узел нагружения, включающий коромысло, установленное на стержне, и грузы, отличающееся тем, что, с целью исследования динамических характеристик протезов путем создания динамических нагрузок различной амплиту- 20 ды и длительности, в него введены блок регистрации и гибкий тросик, а на конце коромысла выполнена направляющая поверхность, в виде дуги окружнооти, на которой укреплен гибкий тросик, причем узел нагружения выполнен в виде тензометрическо;о датчика и стержня, на котором с возможностью осевого перемещения установлена втулка с выступами, на которой установлен зажим из двух подпружиненных рычагов с захватами, расположенными оппозитно и симметрично относительно продольной оси, а в стержне и втулке выполнены отверстия, в одном из которых установлен фиксирующий штифт, причем гиря расположена на стержне с возможностью осевого перемещения, гибкий тросик через тензометрический датчик связан со стержнем, а блок регистрации выполнен в виде потенциометра, контактная щетка которого закреплена на щиколотке соосно с фиксаторами, соединенного с одним из входов самописца, другой вход которого соединен с тензометрическим датчиком.

1442208

Я(НН)

Составитель А. Новиков

Редактор А. Ворович Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 6255/6 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4