Стенд для оцінки функцій колінних механізмів протезів

Стенд для оцінки функцій колінних механізмів протезів, що включає силову раму, встановлений на силовій рамі електродвигун з приводним механізмом, перетворювач частоти обертів електродвигуна, силовий датчик та відеокамеру, яка підключена до комп'ютера з програмним блоком, який відрізняється тим, що в нього введено аналогоцифровий перетворювач, сполучений з програмним блоком комп'ютера, приводний механізм електродвигуна виконано у вигляді кривошипнокоромислового механізму з клинопасовою передачею, до диска кривошипа приєднано шатун, сполучений з коромислом, коромисло приводного механізму виконано у вигляді тензометричного датчика розтягування балочного типу, що являє собою паралелограм та цапфи, до цапфи за проксимальний кінець опорної стійки стегна закріплено протез з колінним механізмом, тензометричний датчик коромисла приєднано до входу аналогоцифрового перетворювача, в зоні руху гомілки встановлено демпфер таким чином, щоб, у крайньому задньому положенні при випрямленому протезі, п'ятка стопи заходила в тіло демпфера на 2,0-2,5 см. UA (21) a200903232 (22) 06.04.2009 (24) 11.05.2010 (46) 11.05.2010, Бюл.№ 9, 2010 р. (72) САЛЄЄВА АНТОНІНА ДЕНИСІВНА, КАЧЕР ВОЛОДИМИР СЕМЕНОВИЧ, ЗАДЕРЕЙ ЮРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ЗАВ'ЯЛОВ АНДРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ГАДЯЦЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ, КОВАЛЬКО МИКОЛА ТИМОФІЙОВИЧ, РОМАН ЛЮБОВ КОСТЯНТИНІВНА, ВАСИЛЕНКО ІРИНА МИКОЛАЇВНА, ШАРУНОВА ТЕТЯНА ОЛЕКСАНДРІВНА (73) УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ПРОТЕЗУВАННЯ, ПРОТЕЗОБУДУВАННЯ ТА ВІДНОВЛЕННЯ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ (56) SU 209626, 26.01.1968 SU 971259, 07.11.1982 SU 1114395, 23.09.1984 SU 1498458, 07.08.1989 US 4911177, 27.03.1990 US 2006/0224087, 05.10.2006 US 2008/0114272, 15.05.2008 US 2008/0039756, 14.02.2008 C2 2 (19) 1 3 творювач частоти обертів електродвигуна, силовий датчик та відеокамеру, яка підключена до комп'ютера з програмним блоком, відмінністю являється те, що в нього введено аналого-цифровий перетворювач сполучений з програмним блоком комп'ютера, привідний механізм електродвигуна виконано у вигляді кривошипно-коромислового механізму з клиноремінною передачею, до диска кривошипа приєднано шатун, сполучений з коромислом; коромисло привідного механізму виконано у вигляді тензометричного датчика розтягування балочного типу, що представляє собою паралелограм та цапфи, до цапфи за проксимальний кінець опорної стійки стегна закріплено протез з колінним механізмом; тензометричний датчик коромисла приєднано до входу аналогоцифрового перетворювача. В зоні руху гомілки встановлено демпфер таким чином, щоб, у крайньому задньому положенні при випрямленому протезі, п'ятка стопи заходила в тіло демпфера на 2,0 - 2,5 см. Використання тензометричного датчика розтягування балочного типу, який служить коромислом привода, сполученим з шатуном, дозволяє під час обертів електроприводу одержувати безперервну інформацію при силові дії шатуна у вигляді резистивного опору, та через аналого-цифровий перетворювач передавати її на програмний блок комп'ютера. Це дозволяє одержати інформацію про величину удару в кінці фази переносу, величину зусилля згинання на початку фази переносу, які характеризують навантаження на куксу пацієнта, та являються найбільш значимими параметрами, які доцільно використовувати при виборі колінного вузла для конкретного пацієнта. Закріплення протезу за проксимальний кінець опорної стійки стегна забезпечує вільний рух гомілки під дією власної ваги, що імітує природні рухи здорової людини під час фази переносу нижньої кінцівки, а саме переміщення гомілки відносно стегна (в прототипі навпаки - стегно рухається відносно гомілки). Все це підвищує точність досліджень параметрів колінних механізмів. Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому показана функціональна схема стенду для оцінки функцій колінних механізмів протезів. Стенд для оцінки функцій колінних механізмів протезів включає силову раму 1 з двома горизонтальними панелями, призначеними для монтажу елементів механізму приводу. На нижній панелі розташовано електродвигун 2, який керується перетворювачем частоти 3, до електродвигуна 2 приєднано кривошипно-коромисловий привідний механізм, який складається з: клиноремінної передачі 4, сполученої з диском кривошипа 5, до диска кривошипа 5 приєднано шатун 6 сполучений з коромислом, яке складається з тензометричного датчика 7 розтягування балочного типу, виконаного у вигляді паралелограма та цапфи 8. На цапфу 8 коромисла за проксимальний кінець опорної стійки стегна закріплюється протез 9 з колінним механізмом. Усі елементи привідного механізму встановлені на центровані підшипникові опори 10, що знижує величину тертя у вузлах та дозволяє компенсувати кутові відхилення при монтажі. Тен 90623 4 зометричний датчик 7 балочного типу коромисла через аналого-цифровий перетворювач 11 з'єднаний з комп'ютером 12, до якого через блок 13 обробки відео зображення приєднано відеокамеру 14, встановлену по центру колінного механізму протезу та перпендикулярно його руху. Для запобігання впливів механічних та електричних перешкод аналого-цифровий перетворювач 11, комп'ютер 12 та блок 13 обробки відео зображення встановлені окремо від механічних конструкцій стенду. Перетворювач 3 частоти обертання, має три режими швидкості, які відповідають низькому 80 кроків за хвилину, середньому - 100 кроків за хвилину та швидкому темпі ходьби відповідно: 120, 80 та 100 крок./хв. В зоні руху гомілки встановлено демпфер 15 таким чином, щоб, у крайньому задньому положенні при випрямленому протезі, п'ятка стопи заходила в тіло демпфера на 2,0 - 2,5 см. Пристрій використовують наступним чином. В режимі дослідження колінного механізму на цапфі 8 коромисла закріплюється протез 9 стегна. За допомогою перетворювача 3 частоти обертання встановлюється потрібна частота обертання електродвигуна 2, який за допомогою клиноремінної передачі 4 передає на диск кривошипа 5 обертальний момент. Кривошип 5 приводить в рух шатун 6 кривошипно-коромислового приводу, за допомогою якого здійснюється безперервна дія обертального моменту диску на тензометричний датчик 7 балочного типу коромисла з кутовою швидкістю, яка змінюється за допомогою перетворювача 3 частоти, та трансформується в поворотно-поступальний рух коромисла, що приводить до розгойдування протезу 9, причому верхня частина протезу 9 відхиляється, в сторону протилежну нахилу коромисла, а нижня частина протезу 9 згинається та розгинається в колінному механізмі під дією своєї ваги. Під час зворотного руху гомілка у випрямленому положенні протезу п'яткою стопи заходить в заглибину демпфера на 2 - 2,5 см., що попереджує закидання її назад та імітує природні рухи нижньої кінцівки людини. При переміщенні колінного механізму в фазі переносу протезу інформація про управляючий момент з тензометричного датчика 7 балочного типу коромисла у вигляді безперервної величини сили резистивного опору передається через аналого-цифровий перетворювач 11 на комп'ютер 12, на який одночасно з відеокамери 14 через блок 13 обробки поступає відеосигнал про кутові величини переміщення протезу. Дані обробляються прикладною програмою комп'ютера 12. За допомогою стенда одержують інформацію про силові моменти в діапазоні фази переносу, про величину удару в кінці фази переносу, величину зусилля згинання на початку фази переносу, а також про кутові переміщення колінного механізму. Результати оцінки параметрів колінного механізму відображаються на моніторі та роздруковуються на принтері. В УкрНДІпротезування виготовлено такий стенд, який успішно використовується для оцінки штучних колінних механізмів у фазі переносу при сертифікації з метою визначення функціональних 5 90623 характеристик колінних механізмів та об'єктивізації порівняльних оцінок механізмів різних конструкцій. Таким чином, стенд для оцінки функцій колінних механізмів протезів імітує рухи коліна здорової людини під час фази переносу, що відповідає вимогам міжнародних стандартів. Тензометрична система вимірювання зусилля, аналого-цифрова обробка інформації і фіксація даних на комп'ютері, дозволяє отримати значення функціональних характеристик колінних механізмів та точніше змоделювати умови випробовувань, що розширює Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 експлуатаційні можливості стенду та підвищує точність визначення функціональних характеристик колінних механізмів різних конструкцій. Завдяки проведенню випробовувань на одному пристрої можливо відтворити однакові умови при дослідженні колінних механізмів різних конструкцій, що значно підвищить об'єктивну оцінку колінних механізмів, та має велике значення при вирішенні питання про призначення того чи іншого колінного механізму пацієнту у відповідності з його функціональними можливостями. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601