Функциональный протез пальца руки

Полезная модель относится к сфере медицины, в частности к протезированию верхних конечностей человека.
Известен фукционально-косметический протез кисти с сохранившейся или созданной хирургическим путем частью первого (большого) пальца (патент RU 72849 U1), включающий приемную гильзу с кистевой манжетой с возможностью ее крепления на руке и протезы второго-пятого пальцев, при этом он снабжен рамой, расположенной в кистевой манжете с возможностью охвата культи через прокладку, кистевая манжета выполнена в виде перчатки с первым пальцем, оснащенным протезом недостающей его части, а протез каждого второго-пятого пальца соединен с передней частью рамы с возможностью фиксированного углового поворота.
Известны многочисленные протезы одного пальца с сохранившейся или созданной хирургическим путем культей (см., например: AU 20162 65834 A1, US 2016235556 А1, US 2016354215 А1). Такой протез представляет собой рычажный механизм, воспроизводящий части (фаланги) отсутствующего пальца и за счет шарнирных соединений этих частей воспроизводящий движение цилиндрического или щипкового хвата здорового пальца. Рычажный механизм чаще всего крепится на рамку или пластину, удерживаемую на тыльной стороне ладони ремнями, охватывающими кисть руки (кистевая манжета), а движение осуществляется за счет движения (поворота) культи, вставляемой в специальную гильзу на рычажном механизме. Для осуществления цилиндрического или щипкового хвата необходимо, чтобы движение культи происходило в плоскости, перпендикулярной плоскости ладони.
Известные протезы характеризуются технической сложностью, требующей применения специализированного оборудования; в комплект протеза входят металлические детали, при этом вынужденно используются высококачественные сплавы, производство и обработка которых также возможны только в промышленных условиях.
В качестве прототипа выбран протез, сущность которого раскрыта в патентном документе AU 2016265834 A1.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение производства протеза (по меньшей мере, без сложного промышленного оборудования) при использовании доступных материалов и технологий и при сохранении прочности и легкости.
Указанная техническая проблема решается функциональным протезом пальца руки с сохранившейся или созданной хирургическим путем культей пальца, состоящим из кистевой манжеты, закрепляемой на ладони и включающей пластину (раму) на тыльной стороне ладони, на которую устанавливается рычажный механизм с приемной гильзой, воспроизводящий движение цилиндрического или щипкового хвата здорового пальца при движении культи, помещенной в приемную гильзу, в плоскости, перпендикулярной плоскости ладони, в котором, согласно предложению, часть деталей рычажного механизма выполнена с пустотами, при этом детали рычажного механизма выполнены путем лазерной стереолитографии (SLA).
С целью облегчения пластина может быть выполнена в виде решетчатой структуры.
За счет шарнирного крепления рычажного механизма к раме (пластине), протез пальца может двигаться в двух плоскостях посредством соответствующего перемещения культи пальца, то есть помимо основного движения хвата может поворачиваться в плоскости ладони (в плоскости, параллельной ладони).
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан вид сбоку на протез (штрихпунктирной линией показаны положения рычажного механизма в полусогнутом и в полностью согнутом состоянии).
На фиг. 2 показана пластина кистевой манжеты.
На фиг. 3 показан шарнир крепления рычажного механизма к пластине кистевой манжеты.
На фиг. 4 показана деталь рычажного механизма, функционально соответствующая средней фаланге пальца.
На фиг. 5 показано крепление протеза на кисти руки.
Функциональный протез пальца руки с сохранившейся или созданной хирургическим путем культей 1 пальца состоит из кистевой манжеты, включающей пластину 2, закрепляемую на тыльной стороне ладони 3 при помощи ремней (лент) 4 с застежками типа «Велькро». На пластине 2 посредством шарнира 5 закреплен рычажный механизм, состоящий из следующих деталей: «ногтевая фаланга» 6, «сухожилие» 7, тяга 8, дуговая тяга 9, «средняя фаланга» 10, связанные шарнирно между собой, приемная гильза 11, закрепленная на тяге 8.
Надетый на ладонь 3 протез действует следующим образом.
При движении культи 1, размещенной в гильзе 11, в плоскости, перпендикулярной плоскости ладони 3 (направление движения - к внутренней стороне ладони 3) начинает двигаться тяга 8, и одновременно начинают перемещаться и поворачиваться кинематически связанные с тягой 8 детали 9 и 10, 7 и 6, воспроизводя движение цилиндрического или щипкового хвата здорового пальца. Движение рычажного механизма в плоскости, параллельной плоскости ладони 3 (соответствующим движением культи 1), позволяет более точно осуществить хват. При этом шарнир 5 поворачивается относительно пластины 2. Крепления пластины посредством ремней 4, в сочетании с удержанием рычажного механизма с помощью гильзы 11, достаточно для продолжительного использования протеза без подтягивания. Более того, установлено, что данное техническое решение позволяет реализовать протезирование по меньшей мере двух соседних пальцев.
В качестве технологии изготовления протезов выбрана технология 3D печати на SLA принтере, в котором материалом служит фотополимерная смола. Благодаря такой технологии создаются полости внутри деталей 5, 6 и 10 (см. фиг. 3, 4), при том, что указанные детали не имеют разъемов или отверстий, соединяющих полости с внешней средой. Создание полостей помогает уменьшить массу всего протеза, по сравнению с использованием аллюминия и некоторых его сплавов в качестве материала деталей. При этом детали протеза из фотополимерной смолы способны сохранять свою целостность при нагрузках до 80 Н (8 кгс), которые возникают при выполнении несложных бытовых операциях (печатание на клавиатуре, удерживание письменных предметов и т.п.). Проведение расчета конструкции протеза на прочность подтверждает это.
Во время работы протеза на детали 8 могут возникать напряжения изгиба величиной 8 9 МПа. Для застывшей фотополимерной смолы марки Somos PerBORM пределом прочности является величина 90 МПа (при 23°C). Следовательно, условие прочности выполняется и протез не разрушается. Также значительным достоинством использования SLA-технологии, 3D-принтера, при изготовлении предложенной конструкции протеза, можно считать большую точность изготовления деталей. Чтобы добиться такой же точности при изготовлении детали из алюминия необходимо провести множество операций обработки детали на нескольких станках. Это сильно сказывается на конечной себестоимости протеза.
Опытный образец протеза подтвердил достижение заявленного технического результата.