PL184011B1 - Przegub kolanowy protezy nogi z urządzeniem hamującym - Google Patents

Abstract

1. Przegub kolanowy protezy nogi z urzadzeniem hamujacym, zlozony z dolnej czesci przegubu, z górnej czesci przegubu, z osi przegubu zabezpieczonej od obrotu, polaczonej z jedna z czesci przegubu, ze srodkowej czesci przegubu, tworzacej dzwignie wahliwa, której wystajacy koniec jest przymocowany do osi obrotu, równoleglej i przesunietej do przodu wzgledem osi przegubu, która obejmuje odgiety koniec srodkowej czesci przegubu oraz z urzadzenia hamujacego, sterowanego obciazeniem nogi, znamienny tym, ze srodkowa czesc (8) przegubu zawiera zespól dwóch zamknietych komór wyporowych (20) i (21) wypelnionych plynem hydraulicznym, które to ko- mory otaczaja przynajmniej czesc obwodu osi (7) przegu- bu i sa ze soba polaczone zamykanym przewodem (22), ale równoczesnie sa od siebie oddzielone obrotowym tlokiem (19) osadzonym na tej osi (7) przegubu, przy czym srodkowa czesc (8) przegubu jest polaczona z górna czescia (5) przegubu i zawiera osadzony w niej przesuw- nie tlok (23) zaworu, którego górna czesc otacza sprezyna srubowa (24), natomiast dolna czesc tloka (23) - jest osadzona przesuwnie w dolnej czesci (6) przegubu i pod- parta przez urzadzenie nastawcze. F i g . 4 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przegub kolanowy protezy nogi z urządzeniem hamującym.

Ze stanu techniki znany jest przegub kolanowy protezy nogi z urządzeniem hamującym, złożony z dolnej części przegubu, z górnej części przegubu, z osi przegubu zabezpieczonej od obrotu, połączonej z jedną z części przegubu, ze środkowej części przegubu, tworzącej dźwignię wahliwą, której wystający koniec jest przymocowany do osi obrotu, równoległej i przesuniętej do przodu względem osi przegubu, którą obejmuje odgięty koniec środkowej części przegubu oraz z urządzenia hamującego, sterowanego obciążeniem nogi.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP 3015825 znane jest przykładowe rozwiązanie protezy nogi, w której w celu zabezpieczenia przegubu kolanowego protezy przed ugięciem pod obciążeniem, zastosowano zależne od obciążenia automatyczne uruchomienie mechanizmów wytwarzających opór dla ruchu. W tym celu zastosowano rozwiązanie techniczne umożliwiające względny ruch górnego i dolnego ramienia przegubu protezy nogi, a mianowicie w tym kierunku, w którym rzeczywiście zostaje zwiększony stan obciążenia protezy w fazie stania, stanowiącej część procesu chodzenia. Jako rozwiązanie techniczne umożliwiające ten ruch względny, służy w opisanym rozwiązaniu dźwignia wahliwa tworząca środkową część przegubu kolanowego. Oś obrotu tej dźwigni jest związana z górną częścią przegubu, natomiast oś przegubu jest umieszczana w dolnej części przegubu.

Podłużna oś obrotu dźwigni wahliwej przebiega w kierunku do dołu i do przodu w stosunku do osi wzdłużnej protezy nogi wychodząc z punktu środkowego osi przegubu kolanowego (a więc w kierunku, który przyjęto nazywać w chirurgii kostnej antero-distal). Wspomniane nachylenie jest powodem tego, że oddziaływanie hamujące na przegub kolanowy, wytwarzane w wyniku ruchu względnego między górnym i dolnym ramieniem protezy nogi i wytwarzane przez taśmę hamującą otaczająca bęben hamujący uzyskuje wartość maksymalną przy stąpnięciu na piętę w początkowej fazie stania, a następnie przy podparciu się stopą ulega w sposób ciągły zmniejszeniu. Przyczyną tego jest fakt, że podłużna oś dźwigni wahliwej kieruje się coraz bardziej w położenie równoległe do kierunku górnego obciążenia, ograniczając tym samym zakres wspomnianego ruchu względnego.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest opracowanie ulepszonej konstrukcji przegubu kolanowego protezy nogi z urządzeniem hamującym, która umożliwiałaby zachowanie naturalnych faz procesu ruchu, przy równoczesnym sterowaniu urządzenia hamującego przez aktualne obciążenie stopy.

Zadanie to rozwiązano zgodnie z wynalazkiem przez skonstruowanie przegubu kolanowego protezy nogi z urządzeniem hamującym złożonego z dolnej części przegubu, z górnej części przegubu, z połączonej z jedną z części przegubu w sposób zabezpieczony od obrotu osi przegubu, z tworzącej środkową część przegubu dźwigni wahliwej, której wystający koniec jest przymocowany do osi obrotu, równoległej i przesuniętej do przodu względem osi przegubu i obejmującą swym odgiętym końcem tę oś przegubu, wyposażony w urządzenie hamujące sterowane obciążeniem nogi.

W rozwiązaniu przegubu według wynalazku część środkowa przegubu jest zaopatrzona w zespół dwóch obwodowych komór wyporowych, wypełnionych korzystnie olejem hydraulicznym i otaczających, przynajmniej częścią swego obwodu oś przegubu. Komory te są wzajemnie oddzielone za pomocą obrotowego tłoka osadzonego na osi przegubu i wzajemnie połączone za pomocą przewodu olejowego. Część środkowa jest korzystnie zaopatrzona w osadzony przesuwnie tłok zaworu, współpracujący z jednej strony ze sprężyną, utrzymującą

184 011 go w położeniu otwartym, z drugiej zaś z umieszczonym w dolnej części przegubu urządzeniem nastawczym zamykającym zawór w trakcie zginania przegubu.

Urządzenie nastawcze tłoka zaworu stanowi ręcznie obracaną śrubę nastawczą, współpracującą z końcem tłoka.

W innym przykładzie rozwiązania wynalazku część środkowa przegubu jest zaopatrzona w zderzak współpracujący z górną częścią przegubu. Część dolna przegubu jest zaopatrzona w zderzaki współpracujące ze środkową częścią przegubu.

W rozwiązaniu przegubu według wynalazku elastyczny zderzak jest nastawiany przez uruchamiane ręcznie urządzenie nastawcze.

W innym przykładzie rozwiązania wynalazku elastyczny zderzak stanowi tuleję gumową w której przynajmniej częściowo jest osadzony przesuwnie tłok zaworu i śruba nastawcza.

Urządzenie nastawcze zderzaka ma korzystnie postać nakrętki nastawczej osadzonej na śrubie nastawczej po stronie zderzaka.

W korzystnym rozwiązaniu przegubu według wynalazku przewód olejowy jest zaopatrzony w zawór zwrotny otwierający się w trakcie wyprostowywania przegubu w celu przepływu oleju z jednej komory wyporowej do drugiej.

W innym przykładzie rozwiązania wynalazku przewód olejowy łączący komory wyporowe jest zaopatrzony w dwa przeciwnie działające, dławiące zawory zwrotne połączone szeregowo.

Urządzenie do ręcznego sterowania obydwu zaworów zwrotnych jest korzystnie wyposażone we wkręt nastawczy.

Zawory zwrotne są zaopatrzone we wspólną kulkę, osadzoną przesuwnie między obustronnymi wkrętami nastawczymi. Korzystne jest, gdy przynajmniej jeden z wkrętów nastawczych jest osadzony przesuwnie, powodując dociśnięcie pod działaniem ciśnienia oleju kulki do gniazda zaworu pokonując działanie sprężyny.

Korzystne wykonanie wynalazku polega na tym, że komory wyporowe są zaopatrzone w zasobnik uzupełniający objętość oleju hydraulicznego.

W innym przykładzie rozwiązania wynalazku przegub jest wyposażony w korbowód, który jednym swym końcem jest połączony z górną częścią przegubu, drugim zaś z napinaczem sprężynowym, osadzonym przesuwnie w dolnej części przegubu i współpracującym ze sprężyną

W jeszcze innym przykładzie rozwiązania wynalazku w celu wytworzenia tłumienia w końcowej fazie ruchu wyprostnego przegubu, komora wyporowa jest połączona z przewodem olejowym za pomocą przyłącza, współpracującego z tłokiem obrotowym, który w końcowej fazie swego ruchu obrotowego zamyka to przyłącze.

W jeszcze innym przykładzie rozwiązania wynalazku przewód olejowy na wejściu do komory wyporowej jest zaopatrzony w przyłącze z zaworem zwrotnym, otwierającym ten przewód w chwili rozpoczęcia zginania przegubu.

Wynalazek jest przykładowo· wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przegub kolanowy według wynalazku z dolną częścią protezy nogi w widoku z boku, fig. 2 przegub kolanowy z urządzeniem hamującym i regulacją hydrauliczną w położeniu wysuniętym w widoku z boku, fig. 3 - przegub kolanowy według fig. 2 w położeniu zgiętym, fig. 4 przegub kolanowy w położeniu przedstawionym na fig. 2 w osiowym przekroju podłużnym, fig. 5 - przegub kolanowy w położeniu według fig. 3 w osiowym przekroju podłużnym, fig. 6 - schemat sterowania hydraulicznego, fig. 7 - położenie nastawnych zaworów zwrotnych sterujących urządzeniem hamującym przegubu kolanowego, fig. 8 - inny przykład rozwiązania przegubu kolanowego w położeniu wyprostowanym w przekroju podłużnym, a fig. 9 - rozwiązanie przegubu kolanowego według fig. 8 w położeniu zgiętym.

Przegub kolanowy 1 protezy nogi przedstawiony na fig. 1 połączony jest za pomocą opaski zaciskowej 2 z rurą 3, stanowiącą dolną część protezy, zakończoną na swym dolnym końcu protezą 4 stopy.

Przegub kolanowy 1 składa się z górnej części 5 przegubu, z dolnej części 6 przegubu, z osi 7 przegubu oraz z części środkowej 8 przegubu, mającej postać dźwigni wahliwej obra184 011 canej wokół osi obrotu 9, równoległej do osi przegubu 7 pod działaniem działającego na nią obciążenia nogi.

Oś obrotu 9 dźwigni 8 jest usytuowana równolegle i przesunięta do przodu i do dołu względem osi 7 przegubu.

Na figurze 1 przedstawiono linię działania F obciążenia pięty 4 oraz linię działania V obciążenia przedniej części stopy, przy czym obydwie te linie przecinają się w osi 7 przegubu. Moment hamujący, z jakim dźwignia wahliwa 8, obracająca się wokół osi obrotu 9 oddziaływuje na oś 7 przegubu wynika z każdorazowego położenia ramienia tej dźwigni, będącego wynikiem linii działania obciążenia względem osi obrotu 9. W położeniu przedstawionym na fig. 1 ramię a dźwigni, stanowiące odległość jej osi obrotu 9 od linii F działania obciążenia pięty jest większe od ramienia b, będącego odległością linii działania V obciążenia przedniej części stopy od osi obrotu 9. Ta różnica ramion jest wynikiem wzajemnego położenia osi obrotu 9 względem osi 7 przegubu i powoduje, że przy obciążeniu pięty wytwarzany jest maksymalny moment hamowania, natomiast moment hamowania przy obciążeniu części przedniej stopy jest w istotny sposób mniejszy, umożliwiając zginanie przegubu w różnych fazach procesu chodzenia.

W przypadku gdyby obydwie osie 7 i 9 znajdowały się w tej samej płaszczyźnie poziomej wówczas momenty hamowania, występujące przy obciążeniu pięty oraz obciążeniu przedniej części stopy, miałyby podobną wartość negatywnie wpływając na możliwość zginania przegubu w procesie chodzenia.

Figury 2 do 5 przedstawiają przegub kolanowy protezy nogi z urządzeniem hamującym sterowanym hydraulicznie. W tym rozwiązaniu część środkowa 8 przegubu, mająca również postać dźwigni wahliwej jest zaopatrzona w zespół pierścieniowych komór wyporowych 20. 21 otaczających współśrodkowo oś 7 przegubu i wypełnionych korzystnie olejem hydraulicznym. Oś przegubu 7 połączona jest sztywno z górną częścią 5 przegubu oraz z osadzonym na niej tłokiem obrotowym 19, obracającym się w pierścieniowym zespole komór wyporowych 20. 21 połączonych wzajemnie za pomocą przewodu olejowego 22. Przewód 22 jest zamykany całkowicie lub częściowo za pomocą tłoka 23 zaworu, osadzonego przesuwnie w środkowej części 8 przegubu i będącego pod działaniem sprężyny 24. utrzymującej zawór w położeniu otwartym. W przypadku obrotu części środkowej 8 przegubu z położenia wyprostowanego (fig. 2 i 4) w położenie wygięte (fig. 3 i 5) tłok 23 zaworu zostanie przesunięty za pomocą urządzenia nastawczego, znajdującego się w dolnej części 6 przegubu w położenie zamknięte. Wymienione urządzenie nastawcze składa się korzystnie z obracanej ręcznie śruby nastawczej 25 ułożyskowanej w dolnej części 6 przegubu i współpracującej z dolnym końcem tłokiem 23 zaworu.

Część środkowa 8 przegubu jest zaopatrzona w zderzak 26. współpracujący z górną częścią 5 przegubu w sposób ograniczający wzajemny obrót tych części w położeniu wyprostowanym protezy (fig. 2 i 4). Dolna część 6 przegubu jest natomiast zaopatrzona w zderzak 27, ograniczający obrót części środkowej 8 przegubu wokół osi obrotu 9 w położeniu wyprostowanym. W położeniu wygiętym wzajemny obrót tych części przegubu jest ograniczony za pomocą zderzaka 28, mającego postać tulei gumowej, w której otworze jest osadzony przesuwnie tłok 23 zaworu oraz śruba nastawcza 25. Elastyczny zderzak 28 służy do przełączania fazy wyginania w fazę prostowania. W tym celu tuleja gumowa współpracuje z nakrętką ustalającą 29, osadzoną na śrubie nastawczej 25 umożliwiając nastawienie odpowiedniego dla danego pacjenta naprężenia wstępnego.

Obydwie pierścieniowe komory wyporowe 20 i 21 połączone wzajemnie przewodem olejowym 22 są zaopatrzone w zawór zwrotny 30 przełączany w położenie zaporowe przez tłok 23 zaworu. Przy wyprostowywaniu protezy i będącym tego wynikiem przepływie oleju z komory 20 do komory 21 (fig. 6) zawór ten otwiera się, dzięki czemu eliminuje się zjawisko wypierania oleju przez tłok 23 zaworu w czasie wyprostowywania przegubu.

W celu możliwości sterowania fazy obrotu przegubu, przewód olejowy 22 jest zaopatrzony w dwa przeciwnie działające, dławiące zawory zwrotne 31 i 32, połączone szeregowo (fig. 6 i 7) i nastawiane ręcznie z zewnątrz przez przesuwający się osiowo wkręt nastawczy

33. Figura 7 pokazuje położenie, w którym obydwa zawory zwrotne 31 i 32 są zaopatrzone we wspólną kulkę 34 osadzoną przesuwnie przy określonej wartości ciśnienia zasilania

184 011 między obydwoma wkrętami nastawczymi 33. Strumień oleju opływający kulkę 34 oddziaływuje na nią z odpowiednim parciem. Przy wzrastającym przepływie oleju parcie działające na kulkę 34 zmniejsza się, wskutek czego pod działaniem jednej ze sprężyn 35 zostaje ona przesunięta w kierunku odpowiedniego gniazda 36 zaworu powodując równocześnie odpowiednio większe dławienie przepływu oleju. Stawiany opór, będący wynikiem dławienia przepływu wzrasta więc odpowiednio do wzrostu prędkości obrotowej przegubu kolanowego. Obydwie pierścieniowe komory wyporowe 20 i 21, oddzielone wzajemnie obrotowym tłokiem 19 są zaopatrzone w zasobnik 37 (fig. 6).

Przegub kolanowy według wynalazku jest korzystnie zaopatrzony w korbowód 38, połączony swym górnym końcem z górną częścią 5 przegubu, natomiast dolnym końcem jest połączony przegubowo z napinaczem sprężynowym 39 osadzonym w dolnej części 6 przegubu i znajdującym się pod działaniem sprężyny 40.

W innym przykładzie rozwiązania przegubu kolanowego według wynalazku przedstawionym na fig. 8 i 9 zastosowano tłumienie w położeniu końcowym przy wyprostowywaniu protezy. W tym rozwiązaniu przewód olejowy 22, łączący obydwie pierścieniowe komory wyporowe 20 i 21 jest połączony z komorą wyporową 20 za pomocą przyłącza 41. Dzięki temu tłok obrotowy 19, w końcowym zakresie swego ruchu obrotowego w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara, przy wyprostowywaniu przegubu zamyka to przyłącze 41, powodując silne działanie tłumiące zwiększające opór tego ruchu obrotowego w jego końcowej fazie. Przebieg działania tłumiącego jest zależny od kształtu przekroju przyłącza 41 i kształtu tłoka obrotowego 19. Przewód olejowy 22 jest połączony z pierścieniową komorą wyporową 21 za pomocą przyłącza 42 zaopatrzonego w zawór zwrotny 43. Dzięki temu po rozpoczęciu zginania przegubu zostaje otwarty przepływ oleju wypieranego z komory 21.

184 011

184 011

IS4 OJi

¹⁸⁴ On

184 Oli

184 011

184 011

184 011

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz Cena 4,00 zł.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przegub kolanowy protezy nogi z urządzeniem hamującym, złożony z dolnej części przegubu, z górnej części przegubu, z osi przegubu zabezpieczonej od obrotu, połączonej z jedną z części przegubu, ze środkowej części przegubu, tworzącej dźwignię wahliwą, której wystający koniec jest przymocowany do osi obrotu, równoległej i przesuniętej do przodu względem osi przegubu, którą obejmuje odgięty koniec środkowej części przegubu oraz z urządzenia hamującego, sterowanego obciążeniem nogi, znamienny tym, że środkowa część (8) przegubu zawiera zespół dwóch zamkniętych komór wyporowych (20) i (21) wypełnionych płynem hydraulicznym, które to komory otaczają przynajmniej część obwodu osi (7) przegubu i są ze sobą połączone zamykanym przewodem (22), ale równocześnie są od siebie oddzielone obrotowym tłokiem (19) osadzonym na tej osi (7) przegubu, przy czym środkowa część (8) przegubu jest połączona z górną częścią (5) przegubu i zawiera osadzony w niej przesuwnie tłok (23) zaworu, którego górną część otacza sprężyna śrubowa (24), natomiast dolna część tłoka (23) - jest osadzona przesuwnie w dolnej części (6) przegubu i podparta przez urządzenie nastawcze.
2. 2. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie nastawcze, o które opiera się tłok (23) zaworu, zawiera obracaną śrubę nastawczą (25).
3. 3. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że środkowa część (8) przegubu zawiera zderzak (26) podpierający górną część (5) przegubu w wyprostowanym położeniu protezy.
4. 4. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna część (6) przegubu zawiera zderzak (27) podpierający środkową część (8) przegubu w wyprostowanym położeniu protezy oraz sprężysty zderzak (28) podpierający środkową część (8) przegubu w wygiętym położeniu protezy.
5. 5. Przegub według zastrz.4, znamienny tym, że w sprężystym zderzaku (28) jest osadzony przesuwnie tłok (23) zaworu oraz śruba nastawcza (25).
6. 6. Przegub według zastrz.5, znamienny tym, że sprężysty zderzak (28) ma postać gumowej tulei.
7. 7. Przegub według zastrz.5, znamienny tym, że na śrubie nastawczej (25), od strony sprężystego zderzaka (28), jest osadzona nakrętka nastawcza (29) urządzenia nastawczego.
8. 8. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że w zamykanym przewodzie (22) łączącym obydwie komory wyporowe (20) i (21) znajduje się zawór zwrotny (30), który jest otwarty w wyprostowanym położeniu protezy.
9. 9. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że w zamykanym przewodzie (22) łączącym obydwie komory wyporowe (20) i (21) znajdują się dwa, połączone szeregowo oraz działające w przeciwnych kierunkach dławiące zawory zwrotne (31) i (32).
10. 10. Przegub według zastrz.9, znamienny tym, że w obydwu dławiących zaworach zwrotnych (31) i (32) są osadzone przeciwsobnie wkręty nastawcze (33).
11. 11. Przegub według zastrz. 10, znamienny tym, że między wkrętami nastawczymi (33) i gniazdami (36) obydwu dławiących zaworów zwrotnych (31) i (32) jest osadzona przesuwnie wspólna dla obydwu zaworów (31) i (32) kulka zamykająca (34).
12. 12. Przegub według zastrz. 11, znamienny tym, że przynajmniej jeden z wkrętów nastawczych (33) jest osadzony przesuwnie w jednym z dławiących zaworów zwrotnych (31, 32) i otoczony sprężyną śrubową (55).
13. 13. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że komory wyporowe (20) i (21) są połączone z zasobnikiem (37), w którym znajduje się płyn hydrauliczny.
14. 14. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera ponadto korbowód (38), który jest połączony swym górnym końcem z górną częścią (5) przegubu, zaś dolnym - z napinaczem sprężynowym (39), osadzonym przesuwnie na sprężynie (40) w dolnej części (6) przegubu.

    184 011
15. 15. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że komora wyporowa (20) jest połączona z przewodem (22) za pomocą przyłącza (41), znajdującego się w obszarze ruchu obrotowego tłoka (19).
16. 16. Przegub według zastrz.15, znamienny tym, że przewód (22) na wejściu do komory wyporowej (21) zawiera przyłącze (42) z zaworem zwrotnym (43).