Модуль переключения схватов функционального протеза

Настоящая полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к составляющим функциональных протезов рук.
Предлагаемый модуль предназначен для использования в составе функциональных тяговых протезов, предназначенных для протезирования детей и взрослых с ампутациями предплечья, частичными ампутациями кисти, в том числе, с сохранением одного или нескольких пальцев.
Из существующего уровня техники известен кинематический шарнир с односторонним заклиниванием имитаторов пальцевых суставов в искусственной кисти, содержащий барабан с контактной поверхностью в форме тела вращения, ось которого является осью шарнира, отличающийся тем, что в него введен клин, барабан соединен с вторым звеном шарнира осью и упругим элементом, установленным с возможностью обеспечения постоянного контакта между барабаном и клином. RU 2103951, 21.05.1996, A61F 2/54.
Недостатками известного устройства являются:
1) отсутствие реализации нескольких шаблонов схватов искусственной кисти, при которых происходила бы блокировка отдельных заранее заданных шарниров искусственных пальцев протеза;
2) применение механизма блокировки шарнира за счет сил трения поверхностей барабана и клина, что влечет за собой быстрый износ трущихся поверхностей с последующим снижением блокировочного усилия, а так же общее ограничение силы блокировки силой трения соответствующих поверхностей;
3) расположение механизма блокировки непосредственно в суставе искусственных пальцев приводит к невозможности установки данного шарнира на уже выпускаемые промышленностью протезы рук;
4) блокировка шарнира в положении схвата не допускает его применение в конструкциях функциональных протезов, имеющих отдельные механизмы сгибания каждого пальца, которые работают за счет натяжения гибких тяг, происходящего при сгибании лучезапястного, локтевого или плечевого узлов протеза;
5) невозможность фиксации искусственных пальцев в положении раскрытия;
6) необходимость ручного снятия блокировки шарниров пальца в положении схвата.
Так же известен сустав протеза, содержащий неподвижную гильзу, центральную ось, подвижную гильзу, фиксирующее устройство с толкателем, тягами и подпружиненным рычагом, отличающийся тем, что фиксирующее устройство выполнено в виде роликовой муфты, обойма которой закреплена на неподвижной гильзе соосно с центральной осью, на ее ступице, жестко соединенной с подвижной гильзой, выполнен второй ряд гнезд, в которых расположены подпружиненные ролики, причем гнезда каждого ряда направлены в противоположные стороны, а на центральной оси установлен дополнительный толкатель, кроме того, оба толкателя снабжены выступами для взаимодействия с роликами и шарнирно соединены тягами с подпружиненным рычагом. RU 2118521, 13.05.1997, A61F 2/54, A61F 2/60.
Недостатками известного устройства являются:
1) отсутствие реализации нескольких переключаемых шаблонов схватов искусственной кисти, при которых происходила бы блокировка отдельных заранее заданных шарниров искусственных пальцев протеза;
2) расположение механизма блокировки непосредственно в суставе искусственных пальцев приводит к невозможности установки данного шарнира на уже выпускаемые промышленностью протезы рук;
3) блокировка шарнира в положении схвата не допускает его применение в конструкциях функциональных протезов, имеющих отдельные механизмы сгибания каждого пальца, которые работают за счет натяжения гибких тяг, происходящего при сгибании лучезапястного, локтевого или плечевого узлов протеза;
4) невозможность фиксации искусственных пальцев в положении раскрытия;
5) необходимость ручного снятия блокировки шарниров пальца в положении схвата;
6) общая техническая сложность конструкции, требующая повышенной точности изготовления.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является искусственная кисть, содержащая облицовку, каркас, установленные в нем на осях первый палец и блок II-V пальцев, шарнирно связанные между собой посредством двух промежуточных рычагов, один из которых двухплечий, пружину, шкив, соединенную с ним тягу, кулачок и ролик, отличающаяся тем, что кулачок установлен на одной оси с подпружиненным шкивом и жестко связан с ним, ролик расположен на свободном конце двухплечего рычага и поджимается к поверхности кулачка посредством дополнительной пружины, одновременно поворачивающей пальцы кисти в раскрытое положение, при этом кулачок профилирован таким образом, что сила трения покоя ролика равна или больше силы его скатывания по кулачку, в результате чего при освобождении подпружиненного шкива и жестко связанного с ним кулачка последний через ролик и рычаги фиксирует пальцы в любом, в том числе промежуточном, положении. RU 2341233, 25.04.2006, A61F 2/56.
Недостатками известного устройства являются:
1) отсутствие реализации нескольких переключаемых шаблонов схватов искусственной кисти, при которых происходила бы блокировка отдельных заранее заданных шарниров искусственных пальцев протеза;
2) расположение механизма блокировки непосредственно в искусственной кисти смещает центр масс готового протеза от культеприемной гильзы к кисти, что влечет за собой повышение нагрузочных усилий на культю руки;
3) конструкция искусственной кисти с одной управляющей тягой не позволяет инициировать отдельное разгибание каждого искусственного пальца;
4) использование нормально-закрытой кисти не допускает фиксации искусственных пальцев в положении раскрытия;
5) применение механизма блокировки пальцев за счет сил трения поверхностей ролика и кулачка, что влечет за собой быстрый износ трущихся поверхностей с последующим снижением блокировочного усилия, а так же общее ограничение силы блокировки силой трения соответствующих поверхностей;
6) общая техническая сложность конструкции, требующая повышенной точности изготовления.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в устранении недостатков и расширении перечня известных устройств в данной области, обеспечения возможности ее применения совместно с широким спектром выпускаемых промышленностью и вновь разрабатываемых функциональных тяговых протезов, предназначенных для протезирования детей и взрослых с ампутациями предплечья и частичными ампутациями кисти, в том числе, с сохранением одного или нескольких пальцев с целью расширения их удобства использования и функциональных возможностей, таких как возможность реализации протезом нескольких переключаемых шаблонов схватов с возможностью их перенастройки.
Данная задача достигается за счет того, что модуль переключения схватов функционального протеза включает в себя корпус с поперечным и продольными внутренними каналами и устройство позиционирования поворота, причем в продольных внутренних каналах подвижно размещены механизмы натяжения тяг пальцев, а в поперечном внутреннем канале расположен ключ переключения схватов, при этом механизмы натяжения тяг пальцев содержат блокировочные пазы, узлы крепления тяг и соединенные с корпусом упругие возвратные элементы, а ключ переключения схватов выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси и включает в себя штифты блокировки механизмов натяжения.
Устройство позиционирования поворота может представлять собой винт с пружинным фиксатором или храповой механизм.
В качестве упругих возвратных элементов могут быть использованы пружины сжатия, пружины растяжения или эластичные шнуры.
Штифты блокировки механизмов натяжения могут быть выполнены в виде установочных винтов.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность применения модуля в функциональных тяговых протезах, используемых при различных ампутациях или врожденных пороках развития верхних конечностей, в том числе, с сохранением части кисти и части пальцев, с выполнением различных перенастраиваемых шаблонов схватов удерживаемого предмета.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено следующее.
Фиг. 1 - общий вид модуля переключения схватов функционального протеза сверху.
Фиг. 2 - вид механизма натяжения тяг пальцев сбоку.
Модуль переключения схватов функционального протеза (Фиг. 1) включает в себя корпус 1 с поперечным 2 и продольными 3 внутренними каналами и устройство позиционирования поворота 4, причем в продольных внутренних каналах 3 подвижно размещены механизмы натяжения тяг пальцев (Фиг. 2, поз. 5), а в поперечном внутреннем канале 2 расположен ключ переключения схватов 6, при этом механизмы натяжения тяг пальцев (Фиг. 2, поз. 5) содержат блокировочные пазы 7, узлы крепления тяг 8 и соединенные с корпусом упругие возвратные элементы 9, а ключ переключения схватов 6 выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси и включает в себя штифты блокировки механизмов натяжения 10.
Модуль переключения схватов функционального протеза работает следующим образом.
Корпус 1 модуля переключения схватов функционального протеза устанавливается на искусственное предплечье тягового функционального протеза кисти или на искусственное плечо тягового функционального протеза предплечья. При этом гибкие тяги искусственных пальцев протеза закрепляются на соответствующих узлах крепления тяг 8 механизмов натяжения тяг пальцев 5.
Конфигурация каждого ряда штифтов блокировки механизмов натяжения 10, установленных на ключе переключения схватов 6, соответствует одному шаблону схвата протеза. При этом программирование шаблонов схватов производится путем установки или снятия определенных штифтов блокировки механизмов натяжения 10.
Затем протез с установленным модулем переключения схватов функционального протеза размещается на конечности пользователя.
Пользователь путем вращения в поперечном внутреннем канале 2 ключа переключения схватов 6 выбирает необходимый ему шаблон схвата, при этом устройство позиционирования поворота 4 позволяет поворачивать ключ переключения схватов 6 на определенный заранее заданный угол.
При сгибании конечности с установленным протезом происходит натяжение гибких тяг его искусственных пальцев и усилие натяжения через узлы крепления тяг 8 передается на механизмы натяжения тяг пальцев 5.
В случае, если в ключе переключения схватов 7 был установлен штифт блокировки механизмов натяжения 10, соответствующий блокировочный паз 7 не позволяет механизму натяжения тяг пальцев 5 совершать поступательное движение в его продольном внутреннем канале 3. Таким образом, с помощью механизма натяжения тяг пальцев 5 выполняется блокировка конца тяги искусственного пальца протеза, за счет чего производится его сгибание или разгибание.
Если для данного продольного канала 3 в ключе переключения схватов 6 не был установлен штифт блокировки механизмов натяжения 10, соответствующий механизм натяжения тяг пальцев 5 совершает поступательное движение в его продольном внутреннем канале 3 и сгибания или разгибания искусственного пальца протеза не происходит. В этом случае, после разгибания конечности с установленным протезом, за счет упругих возвратных элементов 9 механизм натяжения тяг пальцев 5 совершает обратное поступательное движение в его продольном внутреннем канале 3 и возвращается на исходную позицию
Применение модуля переключения схватов функционального протеза позволит повысить удобство пользования функциональными протезов рук и сократить время выполнения целенаправленных действий в работе пользователя за счет повышения надежности, точности и естественности различных шаблонов, производимых протезом схватов, обеспечиваемых применением модуля.