Ортопедический аппарат

Союз Советских Социалистических республикОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ п 11797682(51)м, кл,з Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытиИ(71) Заявитель Экспериментальное проектно-конструкторское бюро по механизации строительства(54) ОРТОПЕДИЧЕСКИЙ АППАРАТ Изобретение относится к медицин" ской технике, а именно к протезам нижних конечностей.Известен ортопедический аппарат, содержащий жесткий полукорсет, шарнирно соединенные с ним при помощи тазобедренного, коленного и голеностопного шарниров накладные шины бедра, голени и стопы с элементами крепления, а также коленный меха"низм 1Однако этот аппарат не обеспечивает подъем инвалида из положения сидя в положение стоя без применения внешнего источника энер гии и управление подъемом без помо" щи рук, что ограничивает объем использования аппарата.Цель изобретения - обеспечение подъема инвалида из положения си дя в положение стоя беэ применения внешнего источника энергии и управление подъемом без помощи рукпоставленная цель достигается тем, 25 что в аппарате коленный механизм выполнен в виде нассса с пневмоаккуму лятором н силового цилиндра с пневмоприводом, установленных в выточке шины бедра; насос и силовой ци- ЗО линдр имеют штоки и соединены пневмомагистралью, в которой размещен золотник с плоскими подпружиненными кулачками, а на шинах бедра и голени расположены последовательно соединенные гибкие и жесткие тяги, причем концы гибких тяг закреплены на шине голени, на жестких тягах установлены упоры, а концы жестких тяг соединены со штоками силового цилиндра и насоса при помощи коромысел.Кроме того, пневмопривод выполнен в виде гибкой мембраны с жестким центром и плунжеров, установленных с возможностью перемещения в стенке силового цилиндра.Кроме того, на полукорсете размещен ресивер, выполненный из эластичного материаласнабженный дроссельным клапаном и соединенный с пневмоприводом через золотник при помощи канала,На фиг.1 изображен ортопедический аппарат; на фиг,2 - узел 1 на фиг,1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг,2; на фиг,4 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - принципиальная пневматическая схема аппарата; на фиг.6-9 - схема управления распре,делительным золотником.Аппарат содержит жесткий полукорсет 1, накладную шину 2 бедра,соединенную с полукорсетом 1 тазобедренным шарниром 3, накладную шину 4 голени, связанную с шиной 2бедра коленным шарниром 5, и коленный механизм для привода коленногошарнира 5, размещенный в выточкешины 2 бедра и выполненный в видепневматического поршневого насоса 6с пневмоаккумулятором 7 и силового рцилиндра 8, сообщающихся между собой через распределительный золотник9,Шина 2 бедра и шина 4 голени соединены друг с другом системой жестких тяг 10-13 и гибких тяг 14 и 15,огибающих коленный шарнир 5. Нижниеконцы жестких тяг 10-13 стянуты вединый пекет, к которому прикрепленыгибкие тяги 14 и 15, а верхние концыжестких тяг соединены попарно посредством коромысел 16 и 17, к которымприкреплены штоки 18 и 19 поршней20 и 21 соответственно пневматического насоса 6 и силового цилиндра 8.Нижние концы гибких тяг 14 и 15 закреплены на шине 4 голени.Пневматический насос 6 имеетвпускной обратный клапан 22, размещенный в выточке поршня 20 насоса,а пневмоаккумулятор 7 - впускнойобратный клапан 23,Силовой цилиндр 8 снабжен пневмоприводом, выполненным в виде гибкоймембраны 24 с жестким центром 25,образующей рабочую камеру 26 пневмопривода, и плунжеров 27, сообщающихся с замкнутой полостью 28 цилиндра 8, заполненной вязкой жидкостью,например гидропластом. Для удаленияизбытка воздуха из рабочей камеры 26пневмопривода служит предохранительный клапан 29.Для управления распределительнымзолотником 9 на противоположных кон.цах оси 30 золотника 9 закрепленыплоские кулачки 31 и 32, один иэ которых по меньшей мере подпружиненпружиной 33, а на жестких тягах 11и 13 смонтированы управляющие упоры34 и 35, расположенные относительнодруг друга на разных уровнях с воэможностью попеременного взаимодействия с кулачками 31 и 32.Пневмопривод силового цилиндра 8соединен через распределительный золотник 9 и трубопровод 36 с эластичным ресивером 37, закрепленным вспинной части полукорсета 1 и снабженным дроссельным клапаном 38,сообщающимся с атмосферой. Шина 2 бедра и шина 4 голени зак- фО реплены.на внешней стороне ноги инвалида с помощью ремней 39 и 40, а шина 4 голени, кроме того, соединена голеностопным шарниром 41 с накладной шиной 42 стопы, 65 Аппарат работает следующим образом.При переходе из положения стояв положение сидя шина 2 бедраповорачивается относительно шины 4голени вокруг оси коленного шарнира5, при этом гибкие тяги 14 и 15, огибая коленный шарнир 5, сообщают верти.кальное перемещение жестким тягам10-13, которые, в свою очередь, посредством коромысел 16 и 17 перемещают вниз штоки 18 и 19 поршней 20 и21 соответственно пневматическогонасоса 6 и силового цилиндра 8.В процессе перемещения поршень 20насоса 6 нагнетает сжатый воздух впневмоаккумулятор 7 через обратныйклапан 23, а поршень 21 силовогоцилиндра 8 воздействует через гидропласт на плунжеры 27, которые перемещают гибкую мембрану 24 с жесткимцентром 25 в рабочей камере 26 пневмопривода силового цилиндра 8, сообщающейся с эластичным ресивером 37через золотник 9 и трубопровод 36.При посадке инвалид сохраняет такое положение, при котором угол между шиной 2 бедра и шиной 4 голенисоставляет примерно 90В этом положении поршни 20 и 21насоса 6 и силового цилиндра 8 имеютопределенный запас хода, распределительный золотник 9 закрыт, пневмоаккумулятор 7 не сообщается с рабочейкамерой 26 пневмопривода силовогоцилиндра 8, а кулачки 31 и 32 невзаимодействуют с управляющими упорами 34 и 35. При этом, кулачок 31 занимает вертикальное положение (фиг.6),исключающее возможность его контактас управляющим упором 34, закрепленнымна тяге 11 в ее нижней части, а кулачок 32 занимает горизонтальное положение, располагаясь на пути перемещения управляющего упора 35, закрепленного на тяге 13 в ее верхнейчасти,Для перехода из положения отсидя в положение стоя инвалид наклоном туловища вперед переносит центр тяжести тела как можно ближе к коленному шарниру 5, при этом он как бы сползает со стула, перенося вес тела на ступни ног. В результате этого движения угол между шиной 2 бедра и шиной 4 голени уменьшается, гибкие тяги 14 и 15, продолжая огибать коленный шарнир 5, сообщают дальнейшее перемещение жестким тягам 10-13, до тех пор, пока не будет выбран запас хода поршней 20 и 21 насоса 6 и цилиндра 8. Одновременно, верхний управляющий упор 35, перемещаясь вниз вместе с жесткой тягой 13, нажимает на кулачок 32, переводя золотник 9 в положение подъем (фиг.7 и 8).Сжатый воздух иэ пневмоаккумулятора 7 поступает по каналам золотника 9 в рабочую камеру 26 пневмопривода силового цилиндра 8 и воздействует на гибкую мембрану 24, котораясвоим жестким центром 25 перемещаетплунжеры 27, Последние через гидропластовый наполнитель замкнутой полости 28 выдавливают шток 19 силового цилиндра 8, который через систему1тяг 12, 13 и 15 развивает крутящиймомент в коленном шарнире 5, осуществляя раэгибание ноги и подъем инвалида.0Одновременно,.поршень 20 насосаб, перемещаясь вверх посредствомтяг 10 и 11, осуществляет забор воздуха через впускной обратный клапан22, подготавливая очередной цикл нагнетания воздуха в пневмоаккумулятор 57.В процессе подъема верхний управляющий упор 35 свободно проходит мимо кулачка 32, занимающего вертикальное положение, а нижний управляю Ощий упор 34 в конце подъема нажимает на подпружиненный кулачок 31,устанавливая золотник 9 в положениевзвод (фиг.9). При этом сжатыйвоздух иэ рабочей камеры 26 пневмопривода силового цилиндра 8 череззолотник 9 и трубопровод 36 посту"пает в эластичный ресивер 37, временно закрепляя поясницу инвалида,и в дальнейшем постепенно стравливается в атмосферу через дроссельныйклапан 38.Предлагаемое изобретение исключает необходимость применения внешнего энергетического источника дляподъема инвалида иэ положения сидя в положение стоя и, крометого, обеспечивает управление подъемом инвалида беэ помощи рук за счетнаклона туловища и изменения угламежду осями симметрии гильз бедра фи голени, что является весьма сущЕственным для безруких или инвалидов с дефектами кисти рук. При этом,изменение положения центра тяжеститела при посадке и подъеме инвалидаотносительно оси приводного коленного шарнира позволяет получить выигрыш в силе и тем самым компенсироватьпотери на трение в механизмах протеза,Формула изобретения1, Ортопедический аппарат, содержащий жесткий полукорсет, шарнирно соединенные с ним при помощи тазобедренного, коленного и голеностоп- ного шарниров накладные шины бедра, голени и стопы с элементами крепления, а также коленный механизм, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения подъема инвалида иэ положения сидя в положение стояф без применения внешнего источника энергии и управления подъемом беэ помощи рук, коленный механизм выполнен в виде насоса с пневмоаккумулятором и силового цилиндра с пневмоприводом, установленных в выточке шины бедра; насос и силовой цилиндр имеют штоки и соединены пневмомагистралью, в которой размещен золотник с плоскими подпружиненными кулачками, а на шинах бедра и голени расположены последовательно соединенные гибкие и жесткие тяги, причем концы гибких тяг закреплены на шине голени, на жестких тягах установлены упоры, а концы жестких тяг соединены со штоками силового цилиндра и насоса при помощи коромысел2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пневмопривод выполнен в виде гибкой мембраны с жестким центром и плунжеров, установленных с воэможностью перемещения в стенке силового цилиндра.3, Аппарат по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что на полу- корсете размещен ресивер, выполненный из эластичного материала,снабженный дроссельным клапаном и соединенный с пневмоприводом через золотник при помощи канала.Источники информации, принятые во вниманйе при экспертизе1. Вукобратович М, Шагающие роботы и антропоморфные механизмы М Мир, 1976, с. 423-428.