МЕХАТРОННЫЙ ПРОТЕЗ СУСТАВА

Полезная модель относится к области протезирования, конкретнее к области неимплантируемых внутрь организма протезов.
Известен протез коленного сустава, содержащий верхнюю часть, которая имеет верхние средства соединения, и установленную с возможностью поворота на верхней части нижнюю часть, которая имеет нижние средства соединения, при этом протез коленного сустава снабжен имеющим вход и выход вакуумным насосом, который приводится в действие за счет относительного движения верхней части относительно нижней части [заявка на патент РФ №2013107603, A61F 2/64, 27.08.2014].
Недостатками данного аналога являются большая масса, связанная с использованием вакуумного насоса в качестве привода, и малая скорость выполнения желаемых действий.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является протезный коленный сустав. Протезный коленный сустав содержит верхнюю часть, которая имеет верхние средства соединения, и установленную с возможностью поворота на верхней части нижнюю часть, которая имеет нижние средства соединения. Протезный коленный сустав снабжен имеющим вход и выход вакуумным насосом, который приводится в действие за счет относительного движения верхней части относительно нижней части. Вакуумный насос интегрирован в верхнюю часть и соединен с вакуумным стволом [патент РФ №2569027, A61F 2/64, 21.07.2011].
Недостатками аналога являются невысокая скорость выполнения протезом желаемых действий, сложная система подачи и выброса газа, используемого при приведении протеза в действие, и подверженность износу двигателя используемого в протезе насоса.
Задача полезной модели - повышение быстродействия протеза сустава и повышение надежности протеза.
Технический результат предлагаемого мехатронного протеза сустава - повышение быстродействия протеза сустава за счет применения электромагнитов.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что мехатронный протез сустава, содержащий подвижную часть, предназначенную для соединения с частью протеза, неподвижную часть, имеющую корпус, предназначенный для соединения с культей, в отличие от прототипа содержит правые и левые электромагниты, металлическую пластину, направляющую, ось для подвижного соединения подвижной части с корпусом неподвижной части с возможностью совершать движения по части круговой траектории относительно оси, трубку, имеющую возможность сжимания и разжимания, корпус выполнен полым, правые и левые электромагниты закреплены в корпусе на противоположных сторонах, направляющая механически соединена с корпусом, металлическая пластина расположена между правыми и левыми электромагнитами и соединена с направляющей с возможностями перемещения и образования в корпусе с одной стороны от пластины области вакуума, а с другой – области, заполненной газом, при этом корпус в области, заполненной газом, имеет канал для прохождения газа, причем трубка соединена одним концом с подвижной частью, а другим концом - с корпусом неподвижной части, газ из области, заполненной газом, может проходить через канал корпуса в трубку, расположенную на противоположной стороне от оси.
Сущность устройства поясняется чертежом, на котором представлен мехатронный протез сустава.
Мехатронный протез сустава состоит из полого корпуса неподвижной части 1, правых и левых электромагнитов 2, закрепленных в корпусе на противоположных сторонах, соединенных механически, подвижной металлической пластины 3, расположенной между правыми и левыми электромагнитами 2, соединенной с направляющей 4, которая в свою очередь соединена с корпусом неподвижной части 1, области 5, в которой создается   вакуум, образованной корпусом неподвижной части 1 и металлической пластиной 3, заполненной газом области 6, образованной корпусом неподвижной части 1 и металлической пластиной 3, канала для прохождения газа 7, выполненного в корпусе неподвижной части 1, трубки 8, соединенной с подвижной частью 9 и корпусом неподвижной части 1, и оси 10, закрепленной на корпусе неподвижной части 1, причем трубка 8 механически одним концом соединена с подвижной частью 9, а другим - с корпусом неподвижной части 1, и расположена на противоположной от оси 10 стороне.
В корпусе неподвижной части 1 неподвижно закреплены правые и левые электромагниты 2. Подвижная металлическая пластина 3 механически закреплена на направляющей 4 и выполнена с возможностью перемещения вдоль нее. Направляющая 4 необходима для придания металлической пластине 3 точного направления движения. Слева от подвижной металлической пластины 3 внутри корпуса неподвижной части 1 находится область 5, в которой создается вакуум. Справа от подвижной металлической пластины 3 находится заполненная газом область 6. Газ из области 6 не может попасть в область 5, потому что металлическая пластина 3 плотно прилегает к корпусу неподвижной части 1. Из заполненного газом пространства 6 газ по каналу для прохождения газа 7 может проходить в трубку 8. Трубка 8, выполненная с возможностью сжимания и разжимания, механически соединена с корпусом неподвижной части 1 и с подвижной частью 9. Подвижная часть 9 механически соединена с корпусом неподвижной части 1 посредством оси 10. Предполагается, что корпус неподвижной части 1 соединяется с культей, а подвижная часть 9 может механически соединяться с необходимой частью протеза, которая индивидуально подбирается для пациента, исходя из его потребностей. Неподвижная часть мехатронного протеза сустава представляет собой правые и левые электромагниты 2, металлическую пластину 3, направляющую 4, находящиеся в корпусе неподвижной части 1. Корпус    неподвижной части 1 крепится к культе, при этом обеспечивается крепление всей неподвижной части к культе. Подвижная и неподвижная части находятся в общем защитном корпусе, выполненном с возможностью прохождения внутри двигательных процессов мехатронного протеза сустава.
Устройство работает следующим образом. Изначально протез находится в состоянии, соответствующем разогнутому положению конечности человека. При этом подвижная металлическая пластина 3 находится максимально близко к левым электромагнитам 2 за счет сил притяжения электромагнитов 2. При необходимости совершения мехатронным протезом движения меняется режим работы электромагнитов 2 и подвижная металлическая пластина 3 начинает смещаться в сторону правых электромагнитов 2. При этом процессе увеличивается область 5, в которой создается вакуум. Подвижная металлическая пластина 3 двигается по направляющей 4 и воздействует на газ, заключенный в области с газом 6, равномерно. В результате давления на газ подвижной металлической пластины 3 газ из области с газом 6 через канал для прохождения газа 7 попадает в трубку 8. В результате этого трубка 8 начинает разжиматься. Газ, который находится в трубке 8, давит на подвижную часть 9. Поэтому подвижная часть 9 приходит в движение. Движение подвижной части 9 происходит по круговой траектории так, что движение мехатронного протеза сустава повторяет сгибание человеком конечности на прямой угол за счет того, что она соединена с корпусом неподвижной части мехатронного протеза сустава 1 посредством оси 10. Толщина подвижной металлической пластины 3 подобрана так, что при нахождении в крайнем правом состоянии пластина 3 закрывает собой канал для прохождения газа 7, что не дает газу выйти обратно в область 6 из трубки 8. Таким же образом обеспечивается фиксация подвижной части 9 протеза в крайнем возможном положении, при котором правый конец подвижной части 9 максимально удален от корпуса неподвижной части 1. При необходимости вернуть протез в исходное положение производится изменение режима электромагнитов 2. В результате    этого подвижная металлическая пластина 3 начинает смещаться влево, и газ из трубки 8 выходит через канал для прохождения газа 7 в область 6. При этом трубка 8 сжимается, и подвижная часть 9 возвращается в исходное положение.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность протеза и увеличить быстродействие протеза сустава.