RU2695948C1 - Протез голени - Google Patents
Протез голени Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695948C1 RU2695948C1 RU2019106459A RU2019106459A RU2695948C1 RU 2695948 C1 RU2695948 C1 RU 2695948C1 RU 2019106459 A RU2019106459 A RU 2019106459A RU 2019106459 A RU2019106459 A RU 2019106459A RU 2695948 C1 RU2695948 C1 RU 2695948C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foot
- sensor
- flexion
- actuator
- rigidly connected
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
- A61F2/604—Joints for artificial legs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
- A61F2/66—Feet; Ankle joints
- A61F2/6607—Ankle joints
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
- A61F2/68—Operating or control means
- A61F2/70—Operating or control means electrical
- A61F2/72—Bioelectric control, e.g. myoelectric
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине. Протез голени содержит приемную гильзу, стойку голени, стопу, в которой плоская изогнутая пружина образует переднюю часть стопы, а заднюю часть стопы дополняет неподвижно соединенная с опорной поверхностью упругая пластина. Активный исполнительный механизм голеностопного шарнира содержит корпус шарнира тыльного сгибания стопы, в котором шарнирно установлен кронштейн стопы посредством неподвижно соединенной с ним оси тыльного подгибания, а также неподвижно соединенный с передней частью стопы. В корпусе установлена самотормозящая муфта обгона двустороннего действия с разрезным диском, обойма которой неподвижно закреплена в корпусе. С одной стороны ось тыльного сгибания неподвижно соединена с кулачком муфты, установленным между ее полудисками, а поводок муфты, охватывающий полудиски, неподвижно соединен с выходным валом мотор-редуктора электропривода тыльного подгибания, фланец которого соединен с корпусом. Полудиски подпружинены и прижаты к обойме. Ось тыльного подгибания с другой стороны неподвижно соединена с ротором датчика угла тыльного сгибания, а его статор присоединен к корпусу. Устройство содержит электронный блок канала управления тыльным сгибанием стопы, в котором датчик управления тыльным сгибанием и датчик обратной связи в виде датчика угла тыльного сгибания соединен с входом сумматора. На выходе сумматора подключены первый и второй импульсные преобразователи. Импульсные преобразователи соединены с усилителем мощности, выход которого подключен к мотор-редуктору электропривода тыльного сгибания, соединенного с исполнительным механизмом тыльного сгибания стопы. Электронный блок управления и источник электропитания закреплены на приемной гильзе. Датчик управления тыльным сгибанием выполнен в виде датчика биоэлектрического управления, содержащего последовательно электроды, предварительный усилитель, детектор и фильтр. В канал управления введены два концевых выключателя с возможностью обеспечения защиты привода от перегрузки в момент прихода исполнительного устройства на упор в крайних положениях механизма. Датчик биоэлектрического управления размещен на приемной гильзе. Изобретение обеспечивает физиологичность ходьбы на протезе в статике и динамике благодаря возможности в естественном режиме выполнять тыльное сгибание стопы, полностью сохраняя антропоморфность движения при переносе стопы над поверхностью опоры. 2 ил.
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезированию и протезостроению.
Известен протез голени по патенту РФ №2482819, кл. A61F 2/66.
Протез голени содержит приемную гильзу, стойку голени, стопу, в которой плоская изогнутая пружина, образует переднюю часть стопы, а заднюю часть стопы дополняет неподвижно соединенная с опорой упругая пластина.
Недостатком указанного протеза является недостаточное удобство использования, так как после заднего толчка стопа, выполнив движение тыльного сгибания, замедленно возвращается в исходное положение относительно стойки голени. Если инвалид задержит ногу при согнутом колене, то стопа возвращается в исходное положение, не сохраняя антропоморфного сгибания при ее переносе над опорной поверхностью. При этом чтобы вернуть стопу в состояние тыльного сгибания необходимо повторно выполнить задний толчок.
Наиболее близким по функциональной и технической сущности является протез голени по патенту РФ №2655452 кл. A61F 2/66 - прототип.
Протез голени, содержит приемную гильзу, стойку голени, стопу, в которой плоская изогнутая пружина образует переднюю часть стопы, а заднюю часть стопы дополняет неподвижно соединенная с опорной поверхностью упругая пластина, активный исполнительный механизм голеностопного шарнира, содержащий корпус шарнира тыльного сгибания стопы, в котором шарнирно установлен кронштейн стопы посредством неподвижно соединенной с ним осью тыльного сгибания, а также неподвижно соединенный с передней частью стопы, при этом в корпусе установлена самотормозящая муфта обгона двустороннего действия с разрезным диском, обойма которой неподвижно закреплена в корпусе, причем с одной стороны ось тыльного сгибания неподвижно соединена с кулачком муфты, установленным между ее полудисками, а поводок муфты, охватывающий полудиски, неподвижно соединен с выходным валом мотор-редуктора электропривода тыльного сгибания, фланец которого соединен с корпусом, при этом полудиски подпружинены и прижаты к обойме, кроме того ось тыльного сгибания с другой стороны неподвижно соединена с ротором датчика угла тыльного сгибания, а его статор присоединен к корпусу.
Недостатком данного протеза является то, что тыльное сгибание стопы выполняется как сочетанное со сгибанием голени в коленном суставе. При этом, например, в положении сидя стопа будет находиться в неестественном состоянии максимального тыльного сгибания.
Задачей предлагаемого изобретения является создание протеза голени, при использовании которого достигается удобство пользования за счет обеспеченния физиологичности ходьбы на протезе в статике и динамике благодаря возможности в естественном режиме выполнять тыльное сгибание стопы полностью сохраняя антропоморфность движения при переносе стопы над поверхностью опоры.
Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в протез голени, содержащий: приемную гильзу, стойку голени, стопу, в которой плоская изогнутая пружина образует переднюю часть стопы; заднюю часть стопы дополняет неподвижно соединенная с опорной поверхностью упругая пластина; активный исполнительный механизм голеностопного шарнира, содержащий корпус шарнира тыльного сгибания стопы, в котором шарнирно установлен кронштейн стопы посредством неподвижно соединенной с ним осью тыльного сгибания, а также неподвижно соединенный с передней частью стопы; при этом в корпусе установлена самотормозящая муфта обгона двустороннего действия с разрезным диском, обойма которой неподвижно закреплена в корпусе, причем с одной стороны ось тыльного подгибания неподвижно соединена с кулачком муфты, установленным между ее полудисками, а поводок муфты, охватывающий полудиски, неподвижно соединен с выходным валом мотор-редуктора электропривода тыльного сгибания, фланец которого соединен с корпусом, при этом полудиски подпружинены и прижаты к обойме, кроме того ось тыльного подгибания с другой стороны неподвижно соединена с ротором датчика угла тыльного сгибания, а его статор присоединен к корпусу, кроме того содержащий электронный блок канала управления тыльным сгибанием стопы, в котором датчик управления тыльным сгибанием и датчик обратной связи в виде датчика угла тыльного сгибания соединен со входом сумматора, на выходе которого подключены первый и второй импульсные преобразователи, соединенные с усилителем мощности, выход которого подключен к мотор-редуктору электропривода тыльного сгибания, соединенного с исполнительным механизмом тыльного сгибания стопы, при этом электронный блок управления и источник электропитания закреплены на приемной гильзе, предлагается датчик управления тыльным сгибанием выполнить в виде датчика биоэлектрического управления, содержащего последовательно электроды, предварительный усилитель, детектор и фильтр, а также ввести два концевых выключателя с возможностью обеспечения защиты привода от перегрузки в момент прихода исполнительного устройства на упор в крайних положениях механизма, при этом датчик биоэлектрического управления разместить на приемной гильзе.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлена конструктивная схема протеза голени с активным исполнительным механизмом голеностопного шарнира, а на фиг. 2 представлена функциональная структурная схема канала управления тыльным сгибанием стопы.
Протез голени (фиг. 1), содержит приемную гильзу 1, стойку 2 голени, активную искусственную стопу 3, содержащую мотор-редуктор 4 тыльного сгибания с самотормозящим механизмом и датчик 5 угла сгибания в голеностопном шарнире. Кроме того на приемной гильзе 1 закреплены датчик 6 биоэлектрического управления, электронный блок 7 управления и источник 8 электропитания.
Система управления тыльным сгибанием активной искусственной стопы (фиг. 2) содержит датчик 6 биоэлектрического управления тыльным сгибанием искусственной стопы, имеющий в своем составе электроды 9 съема электрического потенциала с сокращающейся мышцы тыльного сгибания, предварительный усилитель 10, детектор 11 и фильтр 12, соединенный со входом электронного блока 7 управления, содержащего сумматор 13, соединенный с двумя импульсными преобразователями 14, 15, соединенные с широтноимпульсным усилителем 16 мощности, который соединен с мотор-редуктором 4 искусственной активной стопы 3, содержащей, исполнительный механизм 17, соединенный с датчиком 5 угла сгибания стопы в голеностопном шарнире и с двумя концевыми выключателями 18, 19. причем источник питания 8 соединен: с датчиком 6 биоэлектрического управления, электронным блоком 7 и искусственной стопой 3.
Использование протеза голени осуществляется следующим образом. Оператор-инвалид фантомно (в режиме сохраненного стереотипа движения нижней конечности) выполняет тыльное сгибание стопы 3. Электрический потенциал сокращающейся мышцы сгибателя стопы поступает на датчик 6 биоэлектрического управления. При этом электроды 9 съема биоэлектрического сигнала, установленные, на поверхности мышцы сгибателя стопы, регистрируют величину электрического потенциала сокращающейся мышцы, представляющего собой исходный сигнал управления, который направляется на вход предварительного усилителя 10. Далее сигнал проходит детектирование (детектор 11) и фильтрацию (фильтр 12), после чего, обработанный таким образом сигнал управления поступает на вход сумматора 13. Далее, в зависимости от полярности, сигнал поступает на вход импульсного преобразователя 14 или 15 и затем на вход широтно-импульсного усилителя 16 мощности. После усиления сигнал поступает на мотор-редуктор 4, нагружаемый исполнительным механизмом 17. В процессе функционирования исполнительный механизм 17 приводит в движение датчик 5 отрицательной обратной связи. Роль датчика 5 обратной связи устройства выполняет потенциометрический датчик, установленный соосно с осью тыльного сгибания активной искусственной стопы. При этом статор датчика 5 неподвижно соединен с основанием стопы 3, а ротор датчика соединен с подвижной частью исполнительного механизма 17. Сигнал с датчика 5 поступает на сумматор 13, где сравнивается (вычитается) с обработанным задающим сигналом электродов 9. Полученная разница (положительная или отрицательная) является сигналом управления системы управления стопой 3.
В зависимости от полярности суммарного сигнала выполнятся прямое или реверсивное движение исполнительного механизма 17. Чем больше величина рассогласования сигналов, тем больше сигнал управления объектом регулирования, тем больше скорость движения исполнительного механизма 17. Когда суммарный сигнал будет равен нулю исполнительный механизм 17 остановится. Другими словами, если сигнала с датчика 6 биоэлектрического управления не будет, то система автоматически приводит исполнительный механизм 17 в положение, когда сигналы датчиков 6 и 5 сравняются. То есть, пока есть сигнал отличный от нуля есть движение исполнительной части. Исполнительный механизм 17 отслеживает величину сигнала датчика 6. При необходимости может быть выполнено масштабирование передачи движения средствами электронной системы. Ограничение хода исполнительного механизма 17 может выполняться с помощью микровыключателей 18, 19 или посредством введения системы защиты по току в момент прихода исполнительного механизма 17 на упор в крайних положениях механизма.
Положительный эффект предложенного изобретения заключается в следующем. При использовании предложенного протеза голени достигается удобство пользования за счет обеспеченния физиологичности ходьбы на протезе в статике и динамике благодаря возможности в естественном режиме выполнять тыльное сгибание стопы полностью сохраняя антропоморфность движения при переносе стопы над поверхностью опоры.
Claims (1)
- Протез голени, содержащий приемную гильзу, стойку голени, стопу, в которой плоская изогнутая пружина образует переднюю часть стопы, а заднюю часть стопы дополняет неподвижно соединенная с опорной поверхностью упругая пластина, активный исполнительный механизм голеностопного шарнира, содержащий корпус шарнира тыльного сгибания стопы, в котором шарнирно установлен кронштейн стопы посредством неподвижно соединенной с ним оси тыльного подгибания, а также неподвижно соединенный с передней частью стопы, при этом в корпусе установлена самотормозящая муфта обгона двустороннего действия с разрезным диском, обойма которой неподвижно закреплена в корпусе, причем с одной стороны ось тыльного сгибания неподвижно соединена с кулачком муфты, установленным между ее полудисками, а поводок муфты, охватывающий полудиски, неподвижно соединен с выходным валом мотор-редуктора электропривода тыльного подгибания, фланец которого соединен с корпусом, при этом полудиски подпружинены и прижаты к обойме, кроме того, ось тыльного подгибания с другой стороны неподвижно соединена с ротором датчика угла тыльного сгибания, а его статор присоединен к корпусу, кроме того, содержащий электронный блок канала управления тыльным сгибанием стопы, в котором датчик управления тыльным сгибанием и датчик обратной связи в виде датчика угла тыльного сгибания соединен с входом сумматора, на выходе которого подключены первый и второй импульсные преобразователи, соединенные с усилителем мощности, выход которого подключен к мотор-редуктору электропривода тыльного сгибания, соединенного с исполнительным механизмом тыльного сгибания стопы, при этом электронный блок управления и источник электропитания закреплены на приемной гильзе, отличающийся тем, что датчик управления тыльным сгибанием выполнен в виде датчика биоэлектрического управления, содержащего последовательно электроды, предварительный усилитель, детектор и фильтр, а также тем, что в канал управления введены два концевых выключателя с возможностью обеспечения защиты привода от перегрузки в момент прихода исполнительного устройства на упор в крайних положениях механизма, при этом датчик биоэлектрического управления размещен на приемной гильзе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019106459A RU2695948C1 (ru) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | Протез голени |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019106459A RU2695948C1 (ru) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | Протез голени |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2695948C1 true RU2695948C1 (ru) | 2019-07-29 |
Family
ID=67586553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019106459A RU2695948C1 (ru) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | Протез голени |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695948C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7942935B2 (en) * | 2005-03-29 | 2011-05-17 | Motion Control | Device and system for prosthetic knees and ankles |
KR20150142217A (ko) * | 2014-06-11 | 2015-12-22 | 서강대학교산학협력단 | 하퇴의지 시스템 |
US9554922B2 (en) * | 2008-09-04 | 2017-01-31 | Bionx Medical Technologies, Inc. | Hybrid terrain-adaptive lower-extremity systems |
US20170165088A1 (en) * | 2014-07-18 | 2017-06-15 | Vrije Universiteit Brussel | A prosthesis or orthosis comprising a hinge joint system for functionally assisting, enhancing and/or replacing a hinge joint of a human or animal subject |
RU2655452C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-05-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ" (ФГБУ "СПбНЦЭПР им. Альбрехта Минтруда России") | Протез голени |
-
2019
- 2019-03-06 RU RU2019106459A patent/RU2695948C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7942935B2 (en) * | 2005-03-29 | 2011-05-17 | Motion Control | Device and system for prosthetic knees and ankles |
US9554922B2 (en) * | 2008-09-04 | 2017-01-31 | Bionx Medical Technologies, Inc. | Hybrid terrain-adaptive lower-extremity systems |
KR20150142217A (ko) * | 2014-06-11 | 2015-12-22 | 서강대학교산학협력단 | 하퇴의지 시스템 |
US20170165088A1 (en) * | 2014-07-18 | 2017-06-15 | Vrije Universiteit Brussel | A prosthesis or orthosis comprising a hinge joint system for functionally assisting, enhancing and/or replacing a hinge joint of a human or animal subject |
RU2655452C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-05-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР МЕДИКО-СОЦИАЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ, ПРОТЕЗИРОВАНИЯ И РЕАБИЛИТАЦИИ ИНВАЛИДОВ ИМ. Г.А. АЛЬБРЕХТА МИНИСТЕРСТВА ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ" (ФГБУ "СПбНЦЭПР им. Альбрехта Минтруда России") | Протез голени |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1661543B1 (en) | Wearable action-assist device, and method and program for controlling wearable action-assist device | |
JP4487060B2 (ja) | 装着式動作補助装置、装着式動作補助装置の制御方法および制御用プログラム | |
US20200085599A1 (en) | Controlling torque in a prosthesis or orthosis based on a deflection of series elastic element | |
Ding et al. | Multi-joint actuation platform for lower extremity soft exosuits | |
CN111110519B (zh) | 一种多传感智能化可穿戴下肢外骨骼机器人 | |
Kawamoto et al. | Power assist method based on phase sequence driven by interaction between human and robot suit | |
CN107468487B (zh) | 基于套索人工肌肉驱动的可穿戴下肢外骨骼 | |
WO2008005330A3 (en) | Intelligent orthosis | |
KR101486808B1 (ko) | 스프링을 이용한 외력의 적용범위 조절이 가능한 보행 보조장치 | |
CN111037535B (zh) | 步行辅助设备 | |
TW201238575A (en) | The lower extremity assistant apparatus | |
Xia et al. | Design of a multi-functional soft ankle exoskeleton for foot-drop prevention, propulsion assistance, and inversion/eversion stabilization | |
ATE425701T1 (de) | Medizinprodukt zur uberwachung des gliedmassen- muskelverhaltens von patienten | |
Lenzi et al. | Reducing muscle effort in walking through powered exoskeletons | |
Rajasekaran et al. | Event-based control for sit-to-stand transition using a wearable exoskeleton | |
RU2695948C1 (ru) | Протез голени | |
Chen et al. | Design advancements toward a wearable pediatric robotic knee exoskeleton for overground gait rehabilitation | |
Gao et al. | Design of powered ankle-foot prosthesis driven by parallel elastic actuator | |
RU2655452C1 (ru) | Протез голени | |
Weerasingha et al. | Powered ankle exoskeletons: existent designs and control systems | |
SE1851567A1 (en) | Control of an active orthotic device | |
US20230398003A1 (en) | Powered prosthesis with torque dense, low ratio actuation | |
RU2012118354A (ru) | Протез кисти | |
Bennett et al. | Design and characterization of a powered elbow prosthesis | |
Jategaonkar et al. | Effect of external damping on ankle motion during the swing phase of walking |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210307 |