Протез бедра с управляемым коленным шарниром

611 2 ЕТЕ ТЕПЬСТ 54) 11 РТВЗ БЕД ЕН 1 БМ ИАРНИРМ 57) Изобретени инской технике Пель изобрете озатрат инвали ки, Устройство ьзу 2 бедра, г и звездочку, илиндр 7 со шт х ильзупервыйоком 8,09.76. ЗЕ СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ(71) Специальное конструкторстехнологическое бюро Институтнической механики АН УССР(56) Патент ВеликобританииУ 1534181, кл, А 61 Г 1/08, 1 уменьшение знерасимметрии похощит стопу 1, гил3 голени, цепьпоршневой гидро С УПРАВЛЯЕМЬ 1 М КОотносится к меди1357019 нторой поршневой гидроцилиндр 9 соштоком 10. Электромагниты 16, 17электрического гидрораспределителя 15 соединены с выходами блока 14 управления, В исходном положении, когдастопа 1 оторвана от опоры, датчик 27 Изобретение относится: к медицин-,ской технике и может быть использовано при протезировании нижних конечностей.5Цель изобретения - уменьшениеэнергозатрат инвалида и асимметриипоходки.На Фиг.1 представлен протез бедра,общий нид; на фиг,2 - сечение А-А 10на Аиг.1; на Аиг.З - электрическаясхема блока управления,Устройство содержит стопу 1, гильзу 2 бедра, гильзу 3 голени, цепь 4и звездочку 5, жестко связанную с 15гильзой 2 бедра и сидящую на оси 6коленного шарнира, первый поршневойгидроцилиндр 7 со штоком 8, второйпоршневой гидроцилиндр 9 со штоком10, которые шарнирно скреплены с концами цепи 4, второй поршень 11 с воз"вратной пружиной 12 второго гидроцилиндра 9, гидромагистраль 13 штоковых полостей обоих гицроцилиндров7 и 9, блок 14 управления, трехпоэиционный электрический гидрораспределитель 15 с двумя электромагнитами16 и 17, соединенными с выходами блока 14 управления, параллельно включенные регулируемый дроссель 18 иобратный клапан 19, гидромагистраль20 бесштоковой полости первого гидроцилиндра, гидромагистраль 21 первойбесштоковой полости и гидромагистраль .22 второй бесштоконой полости второго З 5гидроцилиндра 9, образующие системузапирания коленного шарнира.1Блок 14 управления содержит последовательно соединенные датчик 23 носка, первый входной блок 24, первыйэлемент ИЛ-НЕ 3 25, первый элементИЛИ-НЕ 2 26, последовательно соединенные датчик 27 пятки, второй входнойблок 28, первый иннертор 29, второйэлемент 3 ИЛИ-НЕ 30, синхронный Р-триг 45 пятки и датчик 23 носка замкнутй,Привыпрямленном н коленном шарнире про-тезе датчик 32 колена разомкнут, Спомощью трехпозиционного гидрораспределителя 15 соединяются гидромагистрали 20 и 22, 1 з,п, ф-лы, 3 ил. гер 31 и первый элемент 2 ИЛИ-НЕ 26,последовательно соединенные датчик32 колена, третий входной блок 33,второй инвертор 34, второй элемент2 ИЛИ-НЕ 35, выход которого соединенс С-нходом синхронного Д-триггера 31,Л-вход которого соединен с общим выводом, Б-вход соединен с выходом второго элемента ЗИЛИ-НЕ 30, В-вход соединен с выходом первого инвертора29 и вторым входом второго элемента2 ИЛИ-НЕ 35, Я-выход соединен с вторым входом нторого элемента ЗИЛ 1-НЕ30 и вторым входом первого элемента2 ИЛИ-НЕ 26, выход второго входногоблока 28, кроме того, соединен с вторым входом первого элемента ЗИ 1 Ц 1-НЕ25, третий вход которого подключенк выходу второго иннертора 34, а выход третьего входного блока 33 соеди"нен с третьим входом второго элемента ЗИЛИ-НЕ 30, третий инвертор 36,первый электронный ключ 37, второйэлектронный ключ ЗЯ, выходы которыхявляются выходами блока 14 управления, а входы подключены к выходу первого элемента 2 ИЛИ-НЕ 26, причем второй электронный ключ 38 подключен через третий инвертор 36.1Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии, когда стопа1 оторвана от опоры, датчик 27 пяткии датчик 23 носка замкнуты, При выпрямленном н коленном шарнире протезе датчик 32 колена разомкнут, присгибании протеза датчик 32 коленазамыкается,Б момент окончания аэы переносаперед передним толчком протез выпрямлен, датчики 27 и 23 замкнуты, а датчик 32 разомкнут, на всех трех входах первого элемента ЗИЛИ-НЕ 25 держатся сигналы логического нуля,зна35709чит на первый вход второго элемента 2 ИЛИ-НЕ 26 поступает логическая единица, которая устанавливает на его выходе потенциал логического нуля,5 по которому электромагнит 16 выключен, а электромагнит 17 включен, Трехпозиционный электрический гидрораспределитель 15 соединяет гидромагистрали 20 и 22Так как на В-входе 1)- триггера 31 держится потенциал логической единицы разомкнутого датчика 32, на ;-выходе П-триггера 31 держится сигнал логического нуля.При наступании на пятку протеза 5 в момент переднего толчка размыкается датчик 27 пятки и на выходе первого элемента ЗИЛИ-НЕ 25 формируется сигнал логического нуля, Одновременно на В-входе П-триггера 31 устанавливается сигнал логического нуля, На всех трех входах второго элемента ЗИЛИ-НЕ 30 также устанавливаются сигналы логического нуля, и, следовательно, с его выхода на Б-вход В-триг гера 31 поступает сигнал логической единицы, который опрокидывает его, а на его -выходе появляется сигнал логической единицы, который, приходя на вход второго элемента 30 ЗИЛИ-НЕ 30,.устанавливает на его выходе и на Б-входе сигнал логического нуля, а также, поступая на второй элемент 2 ИЛИ-НЕ 26 удерживает на его выходе сигнал логического нуля Это35 значит, что электромагнит 16 выключен, а электромагнит 17 включен.После соприкосновения стопы протеза и опоры за счет веса инвалида, а также имеющих место инерционных сил,40 возникающих при движении, начинается подгибание протеза. При этом гильза 2 бедра начинает вращаться на оси б относительно гильзы 2 голени. Одновременно с гильзой 2 бедра начинает 45 вращаться и жестко связанная с ним звездочка 5, которая начинает тянуть цепь 4, связанную со штоком 10 поршня, Шток 10 поршня начинает вытягиваться вверх и жидкость из штоковой полости гидроцилиндра 9 начинает через гидромагистраль 13 вытесняться в штоковую полость гидроцилиндра 7, вызывая движение штока Я поршня вниз, который одновременно подтягивает вто рой конец связанной с ним цепи 4.При этом начинается вытеснение жидкости из бесштоковой полости гидроцилиндра 7 по гидромагистрали 20 через трехпозиционный электрическийгидрораспределитель 15, по гидромагистрали 22 через обратный клапан 19под поршень 1 гидроцилиндра 9. Поршень 11 начинает двигаться вверх исжимает пружину 12. В процессе подгибания протез становится на опору всейстопойи при этом срабатывает датчик 23 носка, который, размыкаясь,устанавливает на первом входе первого элемента ЗИЛИ-НЕ 25 сигнал логической единицы, При подгибании протеза замыкается датчик 32 пятки, который устанавливает сигнал логическойединицы на втором входе первого элемента 2 ИЛИ-НЕ 35 и, следовательно,сигнал логического нуля на его выходе,После окончания фазы подгибанияначинается фаза разгибания протеза,Пружина 12 начинает разломаться и перемещать поршень 1, выдавливая жидкость из нижней полости гидроцилиндра 9 в бесштоковую полость гидроцилиндра 7 через дроссель 18. ПоршеньЯ начинает перемещаться вверх и вытеснять жидкость из штоковой полостигидроцилиндра 7 в штоковую полостьгидроцилиндра 9, Это вызывает движе-ние поршня 10 вниз и, следовательно,через цепь 4 к звездочке 5 прикладывается момент, способствующий выпрямленин протеза, Перетекание жидкостипо гидромагистрали 22 при разгибаниипротеза осуществляется через дроссель18, что позволяет регулировать скорость разгибания протеза. В моментполного выпрямления протеза размыкается датчик 32 колена, Если при этомпятка стопы 1 не оторвана, то на Ви Б-входах Б-триггера 31 держатсяпотенциалы логического нуля, При размыкании датчика 32 колена на второмвходе первого элемента 2 ИЛИ-НЕ 35появляется потенциал логического нуля, а так как на его первом входетакже был потенциал логического нуля,на его выходе появляется потенциаллогической единицы, Этот сигнал, приходя на С-вход В-триггера 31, опрокидывает его и устанавливает на Явыходе потенциал логического нуля. Таким образом, на обоих входах второго элемента 2 ИЛИ-НЕ 26 устанавливаются потенциалы логических ну лей, а на выходе появляется потенци- ал логической единицы, Это приводит1357019 к тому, что электромагнит 17 отключается, а электромагнит 16 включается, и, следовательно, трехпозиционный электрический гидрораспределитель 15 соединяет гидромагистрали 20 и 21. 5 11 ереключение трехпозиционного электрического гидрораспределителя 15 в новое положение позволяет отключить пружину 12 и обеспечить свободное перетекание жидкости между полостями 10 гидроцилиндров 7 и 9, т,е, обеспечить практически свободное вращение гильзы 3 голени относительно гильзы 3 бедра, что необходимо для осуществления фазы переноса15 Дальнейший перекат через стопу 1,приведет к отрыву пятки стопы 1, аследовательно, к замыканию датчика 22пятки, при этом на В-входе 1)-триггера 31 устанавливается. потенциал логической единицы, следовательно, егосостояние не может быть изменено си 1налами по другим его входам. Послеэтого начинается Фаза переноса, происходит сгибание протеза и отрыв носка и пятки стопы 1 от опоры, При переносе все датчики замкн ".ы, На первом и втором входах первого элементаЗИЛИ-НЕ 25 держатся потенциалы логического нуля, а на его третьем входелогической единицы, 11 осле полногоразгибания протеза размыкается датчик 23 колена и на третий вход первого элемента ЗИЛИ-НЕ 25 также приходитпотенциал логического нуля, вызывающий появление на его выходе потенциала логической единицы, Этот сигнал,поступая на второй элемент 2 ИЛИ-НЕ26, вызывает на его выходе появлениепотенциала логического нуля, что приводит к отключению электромагнита 16и включению электромагнита 17,Таким образом, вновь с помощьютрехпозиционного электрического .гидрораспределителз 15 соединяются гидромагистрали 20 и 22 и протез готовк очередной Фазе опоры. При отключении питания трехпозиционный. электрический гидрораспределитель 15 становится в нейтральное положение иполностью запирает коленный шарнир. Формула изобретения 551, 11 ротез бедра с управляемым коленным шарниром, содержащий стопу, гильзу бедра, гильзу голени и блок запирания коленного шарнира, о т л и 6ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат инвалида и асимметрии походки, блок запирания коленного шарнира включает цепь,звездочку, жестко связанную с бедром и сидящую на оси коленного шарнира,первый и второй поршневые гидроцилиндры со штоками, которые шарнирно скреплены с концами цепи, причем второй гидроцилиндр снабжен вторым поршнем с возвратной пружиной, образующими первую и вторую бесштоковые полости, гидромагистрали, соединяющие штоковые полости обоих гидроцилиндров, блок управления, трехпозиционный электрический гидрораспределитель с двумя электромагнитами, соединенными с выходами блока управления, параллельно включенные регулируемый дроссель и обратный клапан, связывающие гидромагистралью бесштоковую полость первого гидроцилиндра с первой и с второй бесштоковой полостью второго гидроцилиндра, причем в первом и втором (крайних) положениях трехпозиционного электрического гидрораспределителя бесштоковая полость первого гидроцилиндра соединена соответственно с первой и второй бесштоковой полостями второго гидроцилиндра, а в нейтральном положении соединены все три бесштоковые полости обоих гидро- цилиндров. 2, Протез бедра по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные датчик носка, первый входной блок, первый элемент 3 ИЛИ-НЕ, первый элемент 2 ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные датчик пятки,. второй входной блок, первый инвертор, второй элемент 3 ИЛИ-НЕ, синхронный Р- триггер и первый элемент 2 ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные датчик колена, третий входной блок, второй инвертор, второй элемент 2 ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с С-входом синхронного 1-триггера, В-вход которого соединен с общим выводом, Б-вход соединен с выходом второго элемента 3 ИЛИ-НЕ, Б-вход соединен с выходом первого инвертора и вторым входом второго элемента 2 ИЛИ-НЕ -выход соединен с вторым входом второго элемента 3 ИЛИ-НЕ и вторым входом первого элемента 2 ИЛИ-НЕ, выход второговходного блока, кроме того, соеди19 8и второй электронные ключи, выходыкоторых являются выходами блока управления, а входы подключены к выходу первого элемента 2 И 1 П-НЕ, причемвторой электронный ключ подключенчерез третий инвертор,гФ,13570 нен с вторым входом первого элемента 3 ИЛИ-НЕ, третий вход которого подключен к выходу второго инвертора, а выход третьего входного блока соединен с третьим входом второго элемента 3 ИЛИ-НЕ, третий инвертор, первый Фиг.Я Составитель В,Аниськин Техред М.Дидык Ко ктор С.Черни едакто ндо одписноеСССР ГосуделамМоскв омитета открыт ская на