Кинематический шарнир с двусторонним заклиниванием имитаторов суставов протезов верхних конечностей

 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению. Технический результат - обеспечение бесступенчатого двустороннего заклинивания суставов и свободного беззвучного их расклинивания при отсутствии внешних нагрузок сгибания - разгибания шарнира. Сущность: при попытке вращения первого звена шарнира относительно второго звена как по, так и против часовой стрелки за счет сил трения происходит заклинивание шарнира и поворот первого звена шарнира относительно второго звена невозможен в любую сторону. При отсутствии нагрузки, направленной на поворот в любую сторону первого звена шарнира относительно второго звена, для расклинивания кинематического шарнира достаточно к клиньям приложить усилие, превышающее противодействующее усилие упругого элемента, и клинья, повернувшись вокруг своих осей, перестанут контактировать с барабаном и препятствовать его вращению вокруг оси шарнира относительно второго звена шарнира в любую сторону. 1 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к протезированию и протезостроению.

Известен кинематический шарнир коленного узла протезов и ортезов, обеспечивающий фиксацию (заклинивание) шарнира в широком диапазоне межзвенных углов [1] Недостатком этого шарнира является дискретность его фиксации, позволяющая заклинивать шарнир через определенные углы поворота головок шин 1-го и 2-го звеньев шарнира.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является кинематический шарнир коленного узла протеза нижней конечности, содержащий кольцевой барабан, внутренний и наружный зажимные элементы, обеспечивающие одностороннее бесступенчатое заклинивание [2] Недостатками прототипа являются зависимость заклинивания от величины опорной реакции, узкий диапазон межзвенных углов, при котором происходит заклинивание шарнира, и наличие громкого щелчка при его расклинивании.

Целью изобретения являются обеспечение бесступенчатого двустороннего заклинивания имитаторов суставов и свободного беззвучного их расклинивания при отсутствии внешних нагрузок сгибания-разгибания шарнира.

Указанная цель достигается тем, что кинематический шарнир содержит барабан первого звена шарнира с контактной поверхностью в форме тела вращения, соединенный с вторым звеном шарнира осью, которая является осью вращения шарнира, и содержит два клина с ответными контактными поверхностями, соединенных с вторым звеном шарнира осями и разжатых между собой упругим элементом, обеспечивающим постоянный контакт между барабаном и клиньями.

Совокупность приведенных признаков, обеспечивающих двустороннее бесступенчатое заклинивание кинематического шарнира во всем диапазоне его сгибания разгибания и свободное беззвучное расклинивание при отсутствии внешних нагрузок сгибания разгибания шарнира, не обнаружена в науке и технике до даты подачи заявки, что соответствует требованию "новизна". Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "положительный эффект". Помимо этого, авторами не обнаружено подобных решений, следовательно, совокупность существенных признаков отвечает критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже схематически изображен кинематический шарнир с двухсторонним заклиниванием для имитатора суставов протезов верхних конечностей.

Кинематический шарнир содержит барабан 1 первого звена 2 шарнира, второе звено 3 шарнира, два клина 4 и 5, ось 6 шарнира, две оси 7 и 8 и упругий элемент 9. Барабан 1 и второе звено 3 шарнира соединены между собой осью 6 шарнира, а клинья 4 и 5 закреплены на втором звене 3 шарнира осями 7 и 8 таким образом, чтобы при воздействии на клинья упругого элемента 9 постоянно находиться в контакте с барабаном 1. Контактная поверхность барабана 1 имеет форму тела вращения, ось которого совпадает с осью 6 и является осью вращения шарнира. Место расположения осей 7 и 8 на втором звене 3 шарнира выбрано таким образом, что коэффициент трения контактирующих поверхностей барабана 1 и клиньев 4 и 5 больше тангенса угла ϕ угла между линиями, проходящими через оси 6, 7 и 8, и линиями, проходящими через ось 6 и точки контакта барабана 1 с клиньями 4 и 5.

Кинематический шарнир с двусторонним заклиниванием имитаторов суставов верхних конечностей функционирует следующим образом.

При попытке вращения первого звена 2 шарнира относительно второго звена 3 как по, так и против часовой стрелки за счет сил трения происходит заклинивание шарнира и поворот первого звена 2 шарнира относительно второго звена 3 невозможен в любую сторону. При отсутствии нагрузки, направленной на поворот в любую сторону первого звена 2 шарнира относительно второго звена 3, для расклинивания кинематического шарнира достаточно к клиньям 4 и 5 приложить усилие p, превышающее противодействующее усилие упругого элемента 9, и клинья 4 и 5, повернувшись вокруг своих осей, перестанут контактировать с барабаном 1 и препятствовать его вращению вокруг оси 6 шарнира относительно второго звена 3 шарнира в любую сторону.

Применение данного кинематического шарнира в имитаторах суставов протезов верхних конечностей обеспечит возможность надежной фиксации соответствующих элементов протезов верхних конечностей относительно туловища инвалида, отдельных составных частей протезов (искусственные кисть, предплечье, плечо) относительно друг друга, придания им требуемой конфигурации, что существенно расширит функциональные возможности протезов верхних конечностей при условии обеспечения хорошей косметики протезов, что в дальнейшем позволит существенно сократить номенклатуру функциональных протезов верхних конечностей.

Формула изобретения

Кинематический шарнир, содержащий барабан с контактной поверхностью в форме тела вращения, ось которого является осью шарнира, отличающийся тем, что барабан соединен с вторым звеном шарнира осью, которая является осью вращения шарнира, и в него введены два клина с ответными контактными поверхностями, соединенными с вторым звеном шарнира осями клина, причем клинья соединены между собой упругим элементом с возможностью обеспечения постоянного контакта между барабаном и клиньями.

РИСУНКИ

Рисунок 1