ОРТОПЕДИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР ДЛЯ ОРТЕЗОВ КОЛЕННОГО СУСТАВА
ORTHOPEDIC DAMPER FOR KNEE JOINT ORTHOSES

Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии и ортопедии и может использоваться при медико-технической реабилитации больных при помощи ортезов.
Известно устройство медико-технической реабилитации больных и инвалидов при помощи протезов и ортезов нижних конечностей (патент РФ №2092136), содержащее голенную и бедренную часть соединенных между собой осью, которая зафиксирована от продольных перемещений шплинтом. В бедренной части ортеза над коленным шарниром установлено юстировочное устройство, состоящее из двух дисков, соприкасающихся друг с другом рифлеными поверхностями, при этом один из дисков представляет единое целое с бедренной частью коленного шарнира, а другой единое целое с желобоватой бедренной шиной, при этом диски соединены между собой болтами для регулировки их взаимоположения при юстировке.
Недостатками данного устройства являются ограниченные эксплуатационные возможности, связанные с долгой настройкой юстировочного механизма и низкий уровень защиты сустава от ударных нагрузок, возникающих при ходьбе.
Известно устройство копирующее индивидуальную механику коленного сустава и предназначенное для протезирования нижних конечностей инвалидов (патент РФ №2107476) содержащее оболочку бедра, фиксируемую на бедре пациента посредством бандажей, оболочку голени, фиксируемую на голени также при помощи бандажей и две противолежащие друг другу по бокам вертикальные шарнирные шины. Одна из шарнирных шин снабжена кулачковым роликом, который с упругим усилием, создаваемым пружиной, прижимается к кулачку, установленному на оболочке голени. Для повышения комфорта создаваемого пружиной упругое усилие сопровождается действием встроенного амортизатора, работающего на масле или газе. Кривая кулачка возрастает от участка определяющего приблизительно вертикальное положение шарнирной шины, до вершины кулачка, лежащей в пределах угла поворота шарнирной шины, равного 30°-40°, при этом верхняя точка шарнирного сопряжения шарнирной шины размещена проксимально по отношению к области поворота колена, а нижняя точка шарнирного сопряжения шарнирной шины расположена в зоне щели коленного сустава.
Недостатками данного изобретения являются сложность конструкции и применение в амортизаторе газа или масла сопряжено с утечкой, что может негативно отразиться на работе всего механизма.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному объекту является ортопедическое демпфирующее устройство (патент РФ №2674875) содержащее подвижно установленный поршень и, по меньшей мере одну имеющую стенку камеру, в которой сжимается сжимаемая среда за счет перемещения поршня в первом направлении и расширяется за счет перемещения поршня в противоположном втором направлении. Камера соединена с выпускным каналом. Выпускной канал снабжен запирающим элементом. Запирающий элемент опирается подвижно на основание. Основание соединено с поршнем или выполнено в виде поршня. Запирающий элемент соединен с перемещаемой относительно основания контактной зоной. Поршень может быть выполнен в виде поршня вращения или цилиндрического поршня с линейной возвратно-поступательной траекторией движения
Недостатками описанного изобретения являются сложная конструкция, ведущая к значительному удорожанию производства, наличие множества мелких деталей чревато возникновением риска заклинивания.
Цель изобретения создание демпфирующего устройства минимизирующего действия ударных нагрузок на сустав, возникающих при движении.
Поставленная цель достигается тем, что предложен демпфер (фиг. 1), который состоит из камеры [1] диаметром 17,5 мм - 18,5 мм на стенках которого по бокам расположены четыре равноудаленных друг от друга паза [2] глубина которых составляет 1,6 мм - 2,4 мм, поршня [3] вставленного в камеру с четырьмя равноудаленными друг от друга гранями [4] высотой 1,5 мм - 2,3 мм. Диаметр камеры подобран эмпирически, диаметр менее 17,5 мм ведет к пониженным эксплуатационным характеристикам, что отражается в слабом демпфировании устройства. Диаметр больше 18,5 мм обусловлен излишней энергии демпфирования и повышенной силой отталкивания что является негативным фактором в ортопедических демпферах. Пазы имеют глубину 1,6 мм - 2,4 мм, при глубине меньшей 1,6 мм чревато плохой фиксацией граней поршня, при глубине большей 2,4 мм возникает чрезмерное сопротивление (трение) перемещению граней поршня. К нижней части камеры при помощи винта [5] прикреплен постоянный неодимовый магнит [6], который выполнен в виде шайбы с толщиной 4 мм - 7 мм. К передней части поршня с помощью винта [7] прикреплен постоянный неодимовый магнит [8], который выполнен в виде шайбы с толщиной 4 мм - 7 мм. Постоянные неодимовые магниты [6] и [8], установлены однополярно по отношению друг к другу. Размеры постоянных неодимовых магнитов обусловлены диапазоном наибольшего эффекта, при толщине меньшей 4 мм сила отталкивания мала, что негативно сказывается на работе демпирующего устройства, толщина более 7 мм имеет повышенную силу отталкивания. К поршню с тыльной стороны крепится шток [9] на котором размещают пружину [10] конец которой упирается в крышку камеры [11]. Вся конструкция выполнена сборно-разборной.
Устройство работает следующим образом:
В процессе использования устройства, ортез снабженный заявляемым ортопедическим левитирующим демпфером для ортезов коленного сустава фиксируют на ноге и закрепляют на уровне коленного сустава человека. При движении происходит перенос веса тела с ноги на ногу, вес тела давит на шток [9] и поршень [3]. Вес тела выше ортеза давит на демпфер который амортизируя передает силу тяжести на нижнюю часть конечности расположенную ниже ортеза, что ведет к максимальному снятию нагрузки с коленного сустава. В связи с тем, что цилиндр снабжен пазами, в которые вставлены грани поршня, поршень движется по прямолинейной возвратно-поступательной траектории. К передней части поршня винтом [7] прикреплен постоянный неодимовый магнит [8]. Сила тяжести вызывает движение поршня вниз в сторону сближения с нижней частью камеры [1], где винтом [5] прикреплен второй постоянный неодимовый магнит [6]. В виду равнополярного расположения постоянных неодимовых магнитов между ними происходит левитация (постоянное отталкивание). При отталкивании поршня в обратном направлении для предотвращения резкого и сильного отталкивания на штоке [9] расположена пружина [10] гасящая силу отталкивания поршня в обратном направлении.
Работа демпирующего устройства циклична, состоит из сжатия и отталкивания за счет этого и происходит смягчение ударных нагрузок, чем ближе магниты друг к другу тем выше сила отталкивания препятствующая смыканию магнитов. Левитация постоянно действующая между равнополярно установленными постоянными неодимовыми магнитами оказывает пружинящее действие гасящее колебания и тем самым предотвращает удар поршня о дно камеры.
При возникновении необходимости в случае травмы или болевых ощущений ортез снабженный орторедическим левитирующим демпфером для ортезов коленного сустава можно быстро деактивировать, переделать в жесткую шину иммобилизирующее колено в прямом состоянии и не дающее ему сгибаться и тем самым минимизируя болевые ощущения. Процесс переделки включает в себя откручивание винта прикрепляющего один из постоянных неодимовых магнитов переворачивание магнита и обратное прикручивание винтом, что ведет к смене полярности магнитов и соответственно магниты притягиваются и не дают возможность поршню двигаться в камере, тем самым создается жесткая конструкция (ортопедическая шина).
На фиг. 2 изображен ортопедический левитирующий демпфер для ортезов коленного сустава с деактивированной левитацией, в котором магниты расположены разно полярно по отношению друг к другу и за счет этого переделанный в жесткое неподвижное устройство (ортопедическую шину). Демпфер состоит из камеры [1] с четырьмя пазами [2] расположенными на внутренней поверхности камеры, поршня [3] с четырьмя гранями расположенными в пазах камеры [4], винта [5] крепящего магнит [6] ко дну камеры и винта [7] прикрепляющего магнит [8] к передней части поршня, штока [9], пружины [10], крышки камеры [11].
Заявленное устройство имеет простую конструкцию, исключающую вероятность его заклинивания, оно удобно в применении и экономически выгодно в производстве.
Использование заявленного ортопедического левитирующего демпфера для ортезов коленного сустава позволит расширить эксплуатационные возможности устройства, повысить уровень защиты коленного сустава от ударных нагрузок, возникающих при ходьбе.