RU2198626C2

RU2198626C2 - Joint prosthesis

Info

Publication number: RU2198626C2
Application number: RU2001105005A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Долганов; А.М. Золотарев; Е.Ф. Савватеев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2003-02-20

Abstract

FIELD: manufacture of prostheses; applicable in prostheses of upper extremities. SUBSTANCE: joint prosthesis has immovable sleeve, central axle, movable sleeve, roller coupling with holder, hub, rollers rotating in opposite directions, pushers provided with projections for engagement with rollers and tie rods hinged to spring-loaded lever installed on movable sleeve. Lever is made with two arms. One arm of lever is hinged by means of link to rocker installed for rotation on movable sleeve and connected by means of spring with its axle. Installed on rocker are adjusting screws, elbow and hand tie rods. Elbow tie rod is rigidly secured and hand tie rod is secured for sliding. Guide pulleys are mounted central axle and on movable sleeve. EFFECT: extended functional potentialities of joint prosthesis with its use in prostheses with active control, increased number of control regimes. 6 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, к протезостроению и может быть использовано в протезах верхних конечностей. The invention relates to medicine, prosthetics and can be used in prostheses of the upper extremities.

Известны протезы суставов для соединения двух частей протеза с возможностью поворота одной части относительно другой (а.с. СССР 995779, кл. A 61 F 1/04, 1/06). Такие протезы суставов имеют неподвижную гильзу, подвижную гильзу, центральную ось и фиксирующее устройство. Однако фиксирующее устройство у них выполнено таким образом, что фиксация подвижной гильзы относительно неподвижной основана на принципе "закусывания" одной детали другими. Это приводит к быстрому износу деталей и необходимости замены износившихся частей, что возможно только при полной разборке протеза. Known prosthetic joints for connecting two parts of the prosthesis with the ability to rotate one part relative to the other (AS USSR 995779, class A 61 F 1/04, 1/06). Such joint prostheses have a fixed sleeve, a movable sleeve, a central axis and a fixing device. However, their locking device is designed in such a way that the fixing of the movable sleeve relatively stationary is based on the principle of "biting" one part by another. This leads to quick wear of parts and the need to replace worn parts, which is possible only with a complete disassembly of the prosthesis.

Указанный недостаток устранен в протезе сустава, в котором фиксация основана на принципе заклинивания. This drawback is eliminated in the joint prosthesis, in which fixation is based on the principle of jamming.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является протез сустава (патент РФ 2118521, кл. А 61 F 2/54, 2/60), содержащий неподвижную гильзу, центральную ось, подвижную гильзу, роликовую муфту с обоймой, ступицей и роликами, вращающимися в противоположные стороны, толкатели и рычаг. Обойма жестко закреплена на неподвижной гильзе соосно центральной оси, а на ступице, жестко соединенной с подвижной гильзой, выполнено два ряда гнезд, в которых расположены подпружиненные ролики. Гнезда каждого ряда направлены в противоположные стороны. На центральной оси установлено два толкателя, снабженных выступами для взаимодействия с роликами. Толкатели шарнирно соединены тягами с рычагом, установленным на подвижной гильзе. В исходном положении ролики вытолкнуты своими пружинами в клиновые щели, образованные обоймой и гнездами ступицы. Каждый ряд роликов запрещает вращение в одну сторону. Таким образом, подвижная гильза зафиксирована относительно неподвижной. Для расфиксации толкатели поворачиваются при помощи рычага и своими выступами выталкивают ролики каждого ряда из клиновых щелей. Управление таким протезом сустава - пассивное. Поворот рычага осуществляется рукояткой, соединенной с рычагом и выведенной наружу подвижной гильзы в удобное для инвалида место. The closest technical solution to the proposed invention is a joint prosthesis (RF patent 2118521, class A 61 F 2/54, 2/60) containing a stationary sleeve, a central axis, a movable sleeve, a roller sleeve with a cage, hub and rollers rotating in opposite sides, pushers and lever. The holder is rigidly fixed to the stationary sleeve coaxially with the central axis, and on the hub, rigidly connected to the movable sleeve, two rows of nests are made in which spring-loaded rollers are located. The nests of each row are directed in opposite directions. On the central axis there are two pushers equipped with protrusions for interacting with the rollers. Pushers are pivotally connected by rods to a lever mounted on a movable sleeve. In the initial position, the rollers are pushed by their springs into the wedge slots formed by the clip and the nests of the hub. Each row of rollers prohibits one-way rotation. Thus, the movable sleeve is fixed relatively motionless. For unlocking, the pushers are turned using a lever and with their projections push the rollers of each row out of the wedge slots. The management of such a joint prosthesis is passive. The rotation of the lever is carried out by a handle connected to the lever and brought out the movable sleeve to a place convenient for the disabled person.

Недостатком такой конструкции является то, что в ней не предусмотрено использование ее в протезе с активным управлением. The disadvantage of this design is that it does not provide for its use in a prosthesis with active control.

Техническим результатом предложенного решения является расширение функциональных возможностей протеза сустава, а именно использование его в протезах с активным управлением, с одновременным увеличением количества режимов управления. The technical result of the proposed solution is to expand the functionality of the joint prosthesis, namely its use in prostheses with active control, while increasing the number of control modes.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что в протезе сустава, содержащем неподвижную гильзу, центральную ось, подвижную гильзу, роликовую муфту с обоймой, ступицей, роликами, вращающимися в противоположные стороны, толкателями, снабженными выступами для взаимодействия с роликами и шарнирно соединенными тягами с подпружиненным рычагом, установленным на подвижной гильзе, рычаг выполнен с двумя плечами, причем одно плечо рычага при помощи кулисы шарнирно соединено с установленным с возможностью вращения на подвижной гильзе коромыслом и связано пружиной с его осью, причем на коромысле установлены регулировочные винты, локтевая и кистевая тяги, при этом локтевая тяга закреплена жестко, а кистевая тяга - с возможностью скольжения, кроме того, на центральной оси и на неподвижной гильзе смонтированы направляющие блоки. The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the joint prosthesis containing a fixed sleeve, a central axis, a movable sleeve, a roller clutch with a holder, a hub, rollers rotating in opposite directions, pushers equipped with protrusions for interacting with the rollers and articulated rods with spring-loaded lever mounted on a movable sleeve, the lever is made with two shoulders, and one shoulder of the lever using the wings is pivotally mounted mounted for rotation the throat sleeve is connected by a spring to its axis, and the adjusting screws, the elbow and wrist rods are installed on the yoke, while the elbow thrust is rigidly fixed, and the wrist thrust is slipable, in addition, guide blocks are mounted on the central axis and on the fixed sleeve .

На фиг.1 изображен общий вид протеза сустава. Figure 1 shows a General view of the prosthetic joint.

На фиг.2 изображен вид сверху. Figure 2 shows a top view.

На фиг.3 изображено сечение А-А в зафиксированном положении протеза сустава. Figure 3 shows a section aa in the fixed position of the joint prosthesis.

На фиг. 4 изображено сечение А-А в расфиксированном положении протеза сустава (в первом режиме). In FIG. 4 shows a section AA in the unlocked position of the joint prosthesis (in the first mode).

На фиг.5 изображено сечение Б-Б в зафиксированном положении протеза сустава. Figure 5 shows a section bB in the fixed position of the joint prosthesis.

На фиг. 6 изображено сечение Б-Б в расфиксированном положении протеза сустава (в первом режиме). In FIG. 6 shows a section B-B in the unlocked position of the joint prosthesis (in the first mode).

Протез сустава содержит неподвижную гильзу 1, центральную ось 2, подвижную гильзу 3 и фиксирующее устройство. Фиксирующее устройство выполнено в виде роликовой муфты, состоящей из обоймы 4, жестко закрепленной на неподвижной гильзе 1 соосно центральной оси 2 и ступицы 5, установленной на оси 2 в обойму 4 и жестко соединенной с подвижной гильзой 3 кронштейном 6. На ступице 5 выполнено два ряда гнезд 7 и 8, которые образуют с внутренней поверхностью обоймы 4 клиновые щели 9 и 10. Гнезда 7, 8 на ступице 5 выполнены в противоположных направлениях, поэтому и клиновые щели 9, 10 каждого ряда направлены в противоположные стороны. The joint prosthesis comprises a fixed sleeve 1, a central axis 2, a movable sleeve 3 and a fixing device. The locking device is made in the form of a roller coupling, consisting of a cage 4, rigidly mounted on a fixed sleeve 1 coaxially to the central axis 2 and a hub 5 mounted on an axis 2 in a cage 4 and rigidly connected to a movable sleeve 3 by an arm 6. Two rows are made on the hub 5 nests 7 and 8, which form wedge slots 9 and 10 with the inner surface of the cage 4. Slots 7, 8 on the hub 5 are made in opposite directions, therefore, the wedge slots 9, 10 of each row are directed in opposite directions.

В клиновые щели 9, 10 установлены ролики 11, которые удерживаются там пружинами 12. С каждой стороны ступицы 5, на оси 2, установлены толкатели 13 и 14, имеющие выступы 15 и 16 для взаимодействия с роликами 11. Каждый толкатель 13 и 14 с помощью осей 19, 20, 21, 22 шарнирно соединен тягами 17 и 18 с плечами 23, 24 рычага 25. Плечи 24, 25 рычага 25 расположены в различных плоскостях. Рычаг 25 установлен на оси 26, жестко закрепленной на кронштейне 6. На этом же кронштейне 6 закреплена ось 27, на которой вращается коромысло 28. Коромысло 28 с помощью осей 29, 22 соединено кулисой 30 с рычагом 25. Рычаг 25 подпружинен пружиной 31, установленной на осях 22 и 27. На коромысле 28 установлены два регулировочных винта 32, 33 и два блочка 34, 35. К коромыслу 28 привязана локтевая тяга 36, которая через блок 37, установленный на центральной оси 2, и блок 38, установленный на неподвижной гильзе 1, выводится на плечевой пояс сзади инвалида. Между двумя блочками 34, 35 с возможностью скольжения, установлена кистевая тяга 39, которая через блок 40, установленный на центральной оси 2, и блок 41, установленный на неподвижной гильзе 1, выводится на плечевой пояс спереди. In the wedge slots 9, 10, rollers 11 are installed, which are held there by springs 12. On each side of the hub 5, on the axis 2, pushers 13 and 14 are installed, having protrusions 15 and 16 for interaction with the rollers 11. Each pusher 13 and 14 with the axes 19, 20, 21, 22 are pivotally connected by rods 17 and 18 with the arms 23, 24 of the arm 25. The arms 24, 25 of the arm 25 are located in different planes. The lever 25 is mounted on an axis 26, rigidly mounted on the bracket 6. On the same bracket 6 is mounted an axis 27 on which the beam 28 rotates. The beam 28 is connected by a link 30 to the lever 25 using the axles 29, 22. The lever 25 is spring loaded with a spring 31 installed on the axes 22 and 27. On the beam 28, two adjusting screws 32, 33 and two blocks 34, 35 are installed. An elbow link 36 is attached to the beam 28, which through block 37 is mounted on the central axis 2 and block 38 is mounted on a fixed sleeve 1, is displayed on the shoulder girdle behind the disabled person. Between the two blocks 34, 35 with the possibility of sliding, a hand traction 39 is installed, which through the block 40 mounted on the central axis 2 and the block 41 mounted on the stationary sleeve 1, is displayed on the shoulder girdle in front.

Протез сустава работает в трех режимах. В первом режиме рычаг 25 в исходном положении под действием пружины 31 воздействует через тяги 17 и 18 на толкатели 13, 14. Толкатели 13, 14 поворачиваются на оси 2 до упора своими выступами 15, 16 в гнезда 7 и 8 ступицы 5. В этом положении между выступами 15, 16 толкателей 13, 14 и роликами 11 имеется зазор. Величина зазора регулируется винтом 33. При этом ролики 11 выталкиваются пружинами 12 в клиновые щели 9, 10 и происходит их заклинивание. Каждый ряд гнезд 7 или 8 ступицы 5 с обоймой 4 и установленными в клиновые щели 9,10 роликами 11 с пружинами 12 представляет собой роликовую (обгонную) муфту. Каждая такая муфта запрещает вращение ступицы 5 в обойме 4 в направлении, при котором ролики 11 заклиниваются в клиновые щели 9, 10, и позволяет свободное вращение в противоположном направлении. Так как в ступице 5 выполнено два ряда гнезд 7 и 8, направленных в противоположные стороны, то одна муфта запрещает вращение в одном направлении, а другая - в противоположном. The joint prosthesis works in three modes. In the first mode, the lever 25 in the initial position under the action of the spring 31 acts through the rods 17 and 18 on the pushers 13, 14. The pushers 13, 14 are rotated on the axis 2 until they stop with their protrusions 15, 16 into the slots 7 and 8 of the hub 5. In this position between the protrusions 15, 16 of the pushers 13, 14 and the rollers 11 there is a gap. The size of the gap is regulated by screw 33. In this case, the rollers 11 are pushed out by the springs 12 into the wedge slots 9, 10 and they are jammed. Each row of sockets 7 or 8 of the hub 5 with the cage 4 and the rollers 11 with the springs 12 installed in the wedge slots 9.10 is a roller (overrunning) clutch. Each such clutch prohibits the rotation of the hub 5 in the cage 4 in the direction in which the rollers 11 are jammed into the wedge slots 9, 10, and allows free rotation in the opposite direction. Since the hub 5 has two rows of sockets 7 and 8 directed in opposite directions, one coupling prohibits rotation in one direction, and the other in the opposite.

Таким образом, подвижная гильза 3, жестко соединенная со ступицей 5, не может повернуться в обойме 4, жестко соединенной с неподвижной гильзой 1, т. е. протез сустава находится в зафиксированном положении. Для расфиксации производится натяжение локтевой тяги 36. Так как тяга 36 выведена на плечевой пояс инвалида сзади, натяжение ее может производиться за счет выноса культи плеча вперед. При этом коромысло 28 поворачивается на оси 27 и кулисой 30, преодолевая усилие пружины 31, поворачивает рычаг 25 на оси 26. Поворот коромысла 28 происходит до упора регулировочного винта 32 в кронштейн 6. Thus, the movable sleeve 3, rigidly connected to the hub 5, cannot rotate in the holder 4, rigidly connected to the stationary sleeve 1, i.e., the joint prosthesis is in a fixed position. For unlocking, the elbow traction 36 is tensioned. Since the traction 36 is brought to the shoulder of the disabled person from the back, it can be tensioned by moving the shoulder stump forward. In this case, the rocker 28 rotates on the axis 27 and the link 30, overcoming the force of the spring 31, turns the lever 25 on the axis 26. The rotation of the rocker 28 occurs until the stop of the adjusting screw 32 in the bracket 6.

В первом режиме работы винт 32 отрегулирован таким образом, что вращение коромысла 28 прекращается после того, как ось 29 пересечет "мертвую" точку, находящуюся на оси пружины 31, и окажется на незначительном расстоянии по другую сторону пружины 31. При этом пружина 31 осуществляет фиксацию нового положения рычага 25. Движение рычага 25 при его повороте тягами 17 и 18 передается на толкатели 13 и 14, которые вращаются на оси 2 в разные стороны и своими выступами 15 и 16 выталкивают ролики 11 из клиновых щелей 9, 10, сжимая пружины 12. In the first mode of operation, the screw 32 is adjusted so that the rotation of the rocker arm 28 is stopped after the axis 29 crosses the "dead" point located on the axis of the spring 31, and is at a small distance on the other side of the spring 31. In this case, the spring 31 fixes the new position of the lever 25. The movement of the lever 25 when it is turned by rods 17 and 18 is transmitted to the pushers 13 and 14, which rotate on the axis 2 in different directions and with their protrusions 15 and 16 push the rollers 11 out of the wedge slots 9, 10, compressing the springs 12.

Таким образом, протез сустава переходит в расфиксированное положение и удерживается в нем пружиной 31. После этого при дальнейшем натяжении локтевой тяги 36 гильза 3 свободно поворачивается и устанавливается на оси 2 в любое необходимое положение. Для фиксации нового положения гильзы 3 производится натяжение кистевой тяги 39. Когда кистевая тяга 39 присоединена к кисти, при натяжении ее на блочки 34, 35 действует усилие, от которого коромысло 28 поворачивается в исходное положение до упора винта 33 в кронштейн 6. Этому повороту помогает и пружина 31 после того, как ось 29 пересечет "мертвую" точку, находящуюся на оси пружины 31. Thus, the joint prosthesis passes into the unlocked position and is held in it by the spring 31. After that, with further elbow pull 36, the sleeve 3 is freely rotated and mounted on the axis 2 in any desired position. To fix the new position of the sleeve 3, the wrist rod 39 is tensioned. When the wrist rod 39 is attached to the brush, when it is pulled on the blocks 34, 35, a force acts from which the rocker 28 rotates to its original position until the screw 33 stops against the bracket 6. This rotation helps and the spring 31 after the axis 29 crosses the "dead" point located on the axis of the spring 31.

Во втором режиме работы исходное положение рычага 25 и регулировочного винта 33 то же, что и в первом режиме. Однако винт 32 отрегулирован таким образом, что поворот коромысла 28 происходит до положения, при котором ось 29 немного не доходит до "мертвой" точки. В таком режиме при натяжении локтевой тяги 36 происходит расфиксация и перевод подвижной гильзы 3 в необходимое положение. При снятии натяжения коромысло 28 под действием пружины 31 возвращается обратно, переводя в исходное положение рычаг 25, и происходит фиксация. In the second mode of operation, the initial position of the lever 25 and the adjusting screw 33 is the same as in the first mode. However, the screw 32 is adjusted so that the rotation of the rocker arm 28 occurs to a position where the axis 29 does not reach the dead center slightly. In this mode, when the elbow rod 36 is tensioned, the movable sleeve 3 is unlocked and moved to the desired position. When the tension is removed, the rocker 28 under the action of the spring 31 returns back, translating the lever 25 into its initial position, and fixing occurs.

Третий режим работы - режим свободного качания. В этом режиме винт 32 установлен так же, как и в первом режиме. При упоре винта 32 в кронштейн, когда протез сустава находится в расфиксированном положении, винт 33 также выставляют до упора в кронштейн 6. При этом поворот коромысла 28 невозможен. В этом режиме локтевая тяга 36 используется только для перевода гильзы 3 в необходимое положение и удержания ее в этом положении. The third mode of operation is the free swing mode. In this mode, the screw 32 is installed in the same way as in the first mode. When the screw 32 rests in the bracket, when the joint prosthesis is in the unlocked position, the screw 33 is also set all the way into the bracket 6. In this case, the rocker arm 28 cannot be rotated. In this mode, the elbow rod 36 is used only to transfer the sleeve 3 to the desired position and hold it in this position.

Предложенное техническое решение позволяет использовать протез сустава в протезах с активным управлением, а инвалиду самому выбрать наиболее оптимальный режим работы исходя из индивидуальных особенностей или в зависимости от выполняемой функции. The proposed technical solution allows the use of the joint prosthesis in prostheses with active control, and the disabled person can choose the most optimal mode of work based on individual characteristics or depending on the function performed.

Claims

A joint prosthesis comprising a fixed sleeve, a central axis, a movable sleeve, a roller sleeve with a holder, a hub, rollers rotating in opposite directions, pushers equipped with protrusions for interacting with the rollers and articulated rods with a spring-loaded lever mounted on a movable sleeve, characterized in that the lever is made with two shoulders, and one shoulder of the lever using the wings is pivotally connected to the rocker mounted rotatably on the movable sleeve and connected by a spring to its Strongly, wherein on a yoke mounted adjusting screws and ulnar carpal traction while ulnar rod fastened rigidly and carpal Rod - slidably addition, on the central axis and the stationary sleeve mounted guide blocks.