ИСКУССТВЕННЫЙ КОЛЕННЫЙ СУСТАВ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКОЙ ХОДЬБЫ
ARTIFICIAL KNEE JOINT WITH AUTOMATIC WALKING ADJUSTMENT

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению.
Известны протезы бедра с механизмом подтормаживания в коленном узле (патент A61F 2/60 № 288858, патент A61F 2/60 № 240178). Данные устройства позволяют регулировать темп ходьбы только в ручном режиме в процессе ходьбы.
Известен также «Искусственный коленный сустав с механизмом подтормаживания» (патент A61F 2/64 № 35972). Известный коленный сустав содержит бедренную и голенную части, связанные между собой механизмом вращения, имеющим, по меньшей мере, одну ось, и механизм подтормаживания, причем механизм подтормаживания установлен внутри сустава на оси и включает обжимной элемент, узлы смазывания и регулирования силы обжатия, при этом узел регулирования силы обжатия выполнен в виде упругого элемента и регулировочного винта, регулировочное отверстие под винт расположено в бедренной части.
Недостатком известного устройства является то, что настройку устройства на нужный темп ходьбы выполняют предварительно вручную посредством регулировочного винта.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения автоматической настройки устройства на необходимый инвалиду темп ходьбы, а также обеспечение блокировки сгибания - разгибания голени при приложении нагрузки в период от начала опоры и до завершающей фазы шага инвалида, что повысит удобство инвалида при пользовании протезом.
Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в искусственном коленном суставе с автоматическим подтормаживанием, содержащим бедренную и голенную части, связанные между собой механизмом вращения, и механизм подтормаживания, установленный внутри сустава предлагается бедренную и голенную части выполнить в виде верхней и нижней опорных вилок, соединенных шарнирно с корпусом механизма подтормаживания, охватывающего тормозящий валик, причем механизм подтормаживания выполнить с центробежным регулятором усилия торможения на основе многодисковой муфты с малым наружным диаметром, при этом верхнюю вилку с одной стороны соединить с водилом ускоряющей планетарной зубчатой передачи, первое центральное колесо которой с внутренним зацеплением закрепить в корпусе и через зубчатые сателлиты соединить со вторым центральным зубчатым колесом с наружным зацеплением, которое соединить с тормозящим валиком, причем на одном конце тормозящего валика сформировать диск, на котором шарнирно закрепить грузовые пластины центробежного регулятора, а в каждой грузовой пластине в районе шарнира сформировать выступ в виде короткого плеча рычага, которое вставлено в канавку втулки нажимного устройства, охватывающей тормозящий валик с возможностью продольного перемещения по нему, причем на втором конце втулки нажимного устройства сформировать нажимной диск также с канавкой, соединенной с первым плечом поводковой вилки, шарнирно закрепленной в корпусе с возможностью выполнения второй функции тормозной части механизма подтормаживания, а именно, режима опорного тормоза, действующего в фазе опоры, при этом на втором конце тормозящего валика закрепить шлицевой венец, а в корпусе с этой же стороны закрепить шлицевую обойму с внутренними шлицами, причем в шлицевую часть подтормаживающего устройства вставить чередующиеся подвижные и неподвижные тормозные пластины соответственно с внутренними и наружными шлицами, при этом пластины выполнить одни из титанового сплава, а другие из стали, причем нижнюю опорную вилку устройства установить в корпусе шарнирно с возможностью давления на второе плечо поводковой вилки с минимальным углом поворота в фазе опоры.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлен общий вид сбоку искусственного коленного сустава с автоматической регулировкой темпа ходьбы, на фиг. 2 представлен разрез подтормаживающего устройства искусственного коленного сустава, а на фиг. 3 представлено сечение в плоскости первого рычага поводковой вилки, шарнирно закрепленной в корпусе устройства.
Искусственный коленный сустав с автоматической регулировкой темпа ходьбы, содержит бедренную и голенную части, связанные между собой механизмом вращения, и механизм подтормаживания 1, установленный внутри сустава. При этом бедренная и голенная части выполнены в виде верхней 2 и нижней 3 опорных вилок, соединенных шарнирно с корпусом 4 механизма подтормаживания, охватывающего тормозящий валик 5, причем механизм подтормаживания выполнен с центробежным регулятором усилия торможения 6 на основе многодисковой муфты 7 с малым наружным диаметром («Справочник по муфтам». Второе издание. Под ред. проф. B.C. Полякова. Ленинград: «Машиностроение», Ленинградское отделение. 1979 г. Стр. 264, 267), при этом верхняя вилка 2 с одной стороны соединена с водилом 8 ускоряющей планетарной зубчатой передачи, первое центральное колесо 9 которой с внутренним зацеплением закреплено в корпусе и через зубчатые сателлиты 10 соединено со вторым центральным зубчатым колесом 11 с наружным зацеплением, которое соединено с тормозящим валиком 5, причем на одном конце тормозящего валика 5 сформирован диск 12, на котором шарнирно закреплены грузовые пластины 13 центробежного регулятора, а каждая грузовая пластина в районе шарнира имеет выступ в виде короткого плеча 14 рычага, которое вставлено в канавку втулки 15 нажимного устройства, причем на втором конце втулки нажимного устройства сформирован нажимной диск 16 также с канавкой, соединенной с первым плечом 17 поводковой вилки, шарнирно закрепленной в корпусе 4 с возможностью выполнения второй функции тормозной части механизма подтормаживания, а именно, режима опорного тормоза, действующего в фазе опоры, при этом на втором конце тормозящего валика закреплен шлицевой венец 18, а в корпусе 4 с этой же стороны закреплена шлицевая обойма 19 с внутренними шлицами, причем в шлицевой части подтормаживающего устройства вставлены чередующиеся подвижные и неподвижные тормозные пластины 20, 21 соответственно с внутренними и наружными шлицами, при этом пластины выполнены одни из титанового сплава, а другие из стали (что повышает эффективность работы тормозной муфты малого диаметра, поскольку коэффициент трения титана по стали равен 0,3, в сравнении - (коэффициент трения сталь по стали равен 0,1), причем нижняя опорная вилка 3 устройства установлена в корпусе шарнирно с возможностью давления на второе плечо 22 поводковой вилки с минимальным углом поворота в фазе опоры.
Устройство работает следующим образом. В исходном положении в начале фазы переноса протезированной конечности подтормаживающее устройство 1 находится в свободном положении, тормозные пластины 21, 22 не сжаты. При сгибании колена или выносе голени вперед корпус 4 подтормаживающего устройства вместе с нижней вилкой 3 совершает движение поворота относительно верхней опорной вилки 2. При этом водило 8 ускоряющей планетарной зубчатой передачи, соединенное с верхней вилкой приводит в движение зубчатые сателлиты 10 и, соответственно, центральное зубчатое колесо 11 с наружным зацеплением, соединенное с тормозящим валиком 5. Тормозящий валик 5 начинает вращаться со скоростью соответствующей сгибанию или разгибанию голенной части. Включается в работу центробежный регулятор 6 усилия торможения, выполненный в виде диска 12 тормозного валика с шарнирно закрепленными на нем грузовыми пластинами 13. Под действием центробежной силы грузовые пластины стремятся развернуться в наружную сторону. При этом короткое плечо 14 рычага каждой грузовой пластины, соединенное с канавкой втулки 15 нажимного устройства, стремится передвинуть втулку с нажимным диском 16 в направлении тормозных пластин 20, 21. В зависимости от скорости вращения тормозящего валика пластины сжимаются с большей или меньшей силой, обеспечивая необходимое подтормаживание искусственного коленного сустава. Кроме того, при установке голенной части протеза на опору нижняя вилка 3, шарнирно соединенная с корпусом 4 устройства, давит на второе плечо 22 поводковой вилки, соединенной первым плечом 17 с канавкой нажимного диска, передавая усилие сжатия на поводок и пакет тормозных пластин, обеспечивая реализацию второй функции тормозящего устройства, а именно, режима опорного тормоза, действующего в фазе опоры.
Положительный эффект заявляемого изобретения заключается в том, что предлагаемый искусственный коленный сустав с автоматической регулировкой темпа ходьбы обеспечивает удобство инвалида в процессе движения благодаря автоматической подстройке механизма на нужный инвалиду темп ходьбы, а также благодаря блокировке сгибания-разгибания голени при приложении нагрузки в период от начала опоры и до завершающей фазы шага инвалида.