УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОЛЕННОГО И ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВОВ ЧЕЛОВЕКА

МПК А61H 1/02
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОЛЕННОГО И ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВОВ ЧЕЛОВЕКА
Полезная модель относится к медицине, в частности к механотерапевтическим аппаратам для разработки коленного и тазобедренного суставов человека с целью увеличения их подвижности в процессе лечения и реабилитации.
Известен аппарат для восстановления подвижности суставов человека (см. патент RU №2139701, кл. А61Н 1/02, 20.10.1999), содержащий неподвижное основание, раму, реверсивный электропривод, соединенный с винтовой парой в виде ходового винта и гайки, коромысла, шарнирно закрепленные на основании, трансмиссию, два ложемента и опору для стопы.
Недостатками указанного устройства являются сложность и узкая область применения: либо в варианте для разработки коленного сустава, либо - голеностопного сустава, а также сложность управления процессом восстановления.
Наиболее близким к данному техническому решению является устройство для восстановления работоспособности коленного и тазобедренного суставов человека, состоящее из рамы, реверсивного электропривода, соединенного с винтовой парой в виде ходового винта и гайки, трансмиссии, двух ложементов и опоры для стопы, отличающееся тем, что содержит неподвижное основание и коромысла, шарнирно закрепленные на основании, при этом трансмиссия выполнена в виде двух связанных параллельно расположенных четырехзвенных механизмов, причем коромысла жестко связаны со вторыми звеньями четырехзвенных механизмов, смежных с первыми звеньями, ложемент голени закреплен на раме, ложемент бедра закреплен на третьих звеньях, смежных с первыми звеньями и связанных через четвертые звенья со вторыми звеньями, опора стопы установлена на оси, закрепляемой элементами фиксации в пазу рамы, которая шарнирно связана с кареткой, в пазу которой расположена гайка винтовой пары (патент RU №2281077, А61Н 1/02, 10.08.2006).
Недостатком данного устройства является то, что в устройстве в качестве приводного механизма используется передача винт-гайка скольжения, у которой практически отсутствует эффект самоторможения, что может привести к нарушению нормального функционирования устройства и повысить уровень травмоопасности.
Задача полезной модели - снижение уровня травмоопасности.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве состоящем из рамы, реверсивного электропривода, приводного механизма, трансмиссии, выполненной в виде двух связанных параллельно расположенных четырехзвенных механизмов, двух ложементов и опоры для стопы, приводной механизм выполнен в виде волновой винтовой передачи, причем генератор волн кинематически связан через зубчатую пару с электродвигателем через муфту, охватывает гибкое звено гайку и приводит в возвратно- поступательное движение жесткое звено винт, шарнирно соединенный с рамой.
Отличительные признаки в заявляемом техническом решении не выявлены при изучении данной и смежных областей техники.
Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи полезной модели - снижения уровня травмоопасности.
На фиг. изображена кинематическая схема устройства.
Устройство содержит неподвижное основание 1, раму 2, реверсивный электропривод 3, соединенный посредством зубчатой пары 4-5 с волновой винтовой передачей, состоящей из генератора волн 6, выполненного в виде кулачка и гибкого подшипника, надетого на кулачок. Генератор волн 6 охватывает гибкое звено (гайку) 7, резьба которой входит во взаимодействие с резьбой жесткого звена (винта) 8, шарнирно соединенного с рамой 2. Гайка 7 установлена неподвижно на основании 1. Винт 8 совершает возвратно-поступательное движение в направляющих 9, установленных на основании 1. Трансмиссия выполнена в виде двух связанных параллельно расположенных четырехзвенных механизмов, содержащих коромысла 10 и 11 и шатун 12, причем коромысло 11 шарнирно соединено с коромыслом 13, шарнирно закрепленным на основании 1. Ложемент голени 14 закреплен на раме 2, ложемент бедра 15 закреплен на шатунах 12, опора стопы 16 установлена на оси 17, закрепляемой элементами фиксации в пазу рамы 2.
Устройство работает следующим образом.
Положение ноги пациента фиксируется с помощью ложемента голени 14 на раме 2 устройства и с помощью ложемента бедра 15 на шатуне 12 четырехзвенных механизмов. С помощью элементов фиксации (на фигурах не показаны) опора для стопы 16, выполненная с возможностью вращения относительно оси 17, закрепляется в пазу рамы 2. Осуществляют регулировку длины звеньев четырехзвенных механизмов перестановкой шарнира, соединяющего звенья 11 и 13.
На блоке управления (на фигуре не показан) устанавливаются граничные значения углов сгибания и разгибания коленного сустава, причем одно из этих значений может совпадать с первоначальным углом, т.е. углом сгиба сустава до его разработки на устройстве. На блоке управления устанавливаются скорость сгибания-разгибания. При включении устройства вращение вала реверсивного электропривода 3 через зубчатую пару 4-5 и муфту 18 передается генератору волн 6 волновой передачи. Генератор волн 6, вращаясь, перемещает зоны контакта резьб по окружности и за счет различия параметров резьб гибкого звена (гайки) 7 и жесткого звена (винта) 8 осуществляет возвратно-поступательное движение винта 8. Винт 8, перемещаясь вдоль направляющих 9, передает усилие движения на раму 2. Перемещение рамы вдоль направляющих 9 вызывает движение четырехзвенного механизма и соответственно бедра пациента, закрепленного ложементом 15 к шатунам 12.
В качестве узла, передающего движение ноге пациента, выбрана волновая винтовая передача. Преимущество такой конструкции имеет несколько аспектов. Такая передача является самотормозящейся, что особенно важно для применения при разработке суставов ноги человека. Это означает, что в случае отказа или неисправности какой-либо системы или узла аппарата, ложемент с находящейся на нем конечностью останется в неизменном положении. Таким образом, исключается возможность получения больным болевого шока. Подобная ситуация может возникнуть и при внезапном отключении электрического питания аппарата. Применение волновой передачи позволяет исключить возможность поломки механизма привода аппарата больным, оказывающим сопротивление перемещению ноги. В этом случае усилие, развиваемое больным, будет передаваться через каретку на основание, а более чувствительные элементы привода останутся разгруженными, что предотвратит их поломку. В случае превышения усилия определенного значения муфта 18 размыкается, предотвращая поломку электропривода. Такая передача имеет довольно высокий КПД и обладает большим передаточным отношением, что позволяет получать перемещения в широком диапазоне. Кроме того волновая винтовая передача обладает высокой точностью и высокой жесткостью.
Применение предлагаемого устройства позволит повысить точность управления процессом восстановления работоспособности.