Шарнірне зчленування

1 Шарнірне зчленування, що містить каркас у вигляді верхнього і нижнього важелів з елементами кріплення, зв'язаних шарнірним вузлом, механізм фіксації, яке відрізняється тим, що механізм фіксації містить храпове зубчасте колесо, виконане з регульованим зусиллям фрикційного зачеплення з верхнім важелем, на якому розташовані рухливі з фіксованим положенням обмежники вигину-розгину шарнірного зчленування з вимірюва льними шкалами, а собачка розташована на нижньому важелі та розміщена перпендикулярно до опорної поверхні зуба храпового зубчастого колеса і взаємодіє з нею роликом, вісь собачки виконана з можливістю переміщення щодо цього важеля, на другому КІНЦІ собачки шарнірно розташований шатун із пружиною з можливістю переміщення в повзуні, повзун з гвинтовим механізмом фіксації та можливістю переміщення уздовж нижнього важеля, пружину, рукоятку, тяги 2 Шарнірне зчленування, по п 1, яке відрізняється тим, що повзун виконаний з можливістю закріплення нерухомо щодо нижнього важеля за допомогою гвинтового механізму фіксації Винахід відноситься до медичної техніки, а саме, до травматології й ортопедії Відомий пристрій для крокового переміщення /А ССРСР №1669108 М кл А63В25/10 від 1991 р /, що містить каркас з елементами кріплення до тулуба, шарнірно зв'язані з каркасом дві пари важелів, кожна з який складається з з'єднаних між собою за допомогою шарнірних вузлів тазостегнового і гомілковостопного важелів з елементами кріплення до ніг, і шарнірно зв'язані з вільними кінцями гомілковостопних важелів опорні платформи для взуття Кожний Із шарнірних вузлів, що з'єднує важелі, оснащений механізмом фіксації шарнірного вузла з храповим зубчатим зачепленням у вигляді сегмента з похилими зубами, і взаємодіючою з ними собачкою та засобом керування собачкою Спільними З пропонованим пристроєм ознаками є каркас з елементами кріплення, шарнірно зв'язані з каркасом пари важелів, кожна з яких складається з з'єднаних між собою за допомогою шарнірних вузлів верхнього і нижнього важелів з елементами кріплення до КІНЦІВКИ Шарнірні вузли, що з'єднують важелі, оснащені механізмом фіксації шарнірного вузла з засобами керування їх Пристрій забезпечує підтримку і пересування користувача, але не має достатню зручності в застосуванні, тому що механізм фіксації шарнірного вузла з храповим зубчастим зачепленням зайво ускладнений і має недостатню КІЛЬКІСТЬ ЗОН фіксації Крім того, він не забезпечує примусове розблокування без зняття навантаження на шарнірний вузол Відомий також штучний колінний суглоб (Патент США №3694823 від 1972р, НКВЗ/27, МКИА61F1/04), що містить каркас у вигляді тазостегнового і гомілковостопного важелів, з елементами кріплення до КІНЦІВКИ, зв'язані шарнірним вузлом, що складається з муфти вільного ходу з можливістю однобічного обертального руху і розташованої на поворотному пальці Шарнірний вузол містить у робі механізм фіксації кільцевого затиску розташований навколо обойми муфти вільного ходу, що складається з двоелементної деталі, що розгинається, до складу якої входять корпус, поворотний у напрямку втулки, з'єднаний з тазостегновим важелем, і одного кінця кільцевого затиску, а також важіль, поворотний у напрямку зазначеного кінця затиску і з'єднаний з іншим кінцем затиску, зазначений важіль є регульованим (по куту) щодо корпусу, поворотний палець, що з'єднує зазначені дві частини елемента з тазостегновим важелем, є ексцентричним і рухливим Спільними З пропонованим технічним рішенням ознаками є каркас у вигляді верхнього і нижнього важелів, з елементами кріплення, зв'язаних (О шарнірним вузлом з механізмом фіксації Пристрій застосовується в протезуванні але не призначений для використання в екзоскелетонах, а муфта вільного ходу механізму фіксації вимагає значного зусилля для розблокування однобічного кутового переміщення важелів Найбільш близьким по технічній суті до пропонованого технічного рішення є шарнірне зчленування (Патент України №26010 від 1999р, МКВЗ/27, МКІА61НЗ/00), що містить каркас у вигляді верхнього і нижнього важелів, з елементами кріплення, зв'язаних шарнірним вузлом з механізмом фіксації, що складається з муфти вільного ходу з можливістю однобічного обертального руху в, якій зовнішня поверхня обойми виконана з зубами, важіль, шарнірно з'єднаний з нижнім важелем, із платформою на одному КІНЦІ І собачкою на іншому, пружину, зубчасте колесо з зубами евольвентного профілю обертання і доріжкою, з заглибленнями такого ж профілю, розташованої уздовж важеля з можливістю подовжнього переміщення цього колеса уздовж цієї доріжки, важіль, шарнірно зв'язаний з віссю зубчастого колеса одним кінцем, інший кінець якого містить опорну платформу, а вісь зубчастого колеса з'єднана пружиною з нижнім важелем Загальними з пропонованим технічним рішенням ознаками є каркас у вигляді верхнього і нижнього важелів з елементами кріплення, зв'язаних шарнірним вузлом з механізмом фіксації, що складається з зубчастого колеса, собачки, пружин Пристрій зайво ускладнений, а наявність зубів евольвентного профілю обертання на обоймі муфти вільного ходу й у механізмі фіксації не забезпечує надійне блокування однобічного кутового переміщення важелів шарнірного зчленування В основу винаходу поставлена задача створити такий пристрій, у якому нове конструктивне виконання і розташування в механізмі фіксації шарнірного вузла храпового зубчастого колеса, собачки, а також уведення повзуна, гальмівного механізму, рухливих обмежників їх переміщення і фіксації положення та вигину-розгину шарнірного зчленування з вимірювальними шкалами дозволяє розширити функціональні можливості й область застосування пристрою Поставлена задача вирішується пристроєм, що містить каркас у вигляді верхнього і нижнього важелів з елементами кріплення, зв'язаних шарнірним вузлом з механізмом фіксації, що складається з храпового зубчатого колеса, собачки, пружин, при цьому храпове зубчасте колесо виконане з регульованим зусиллям фрикційного зачеплення з верхнім важелем на якому розташовані рухливі з фіксованим положенням обмежники вигинурозгину шарнірного зчленування з вимірювальними шкалами, а собачка розташована на нижньому важелі та розміщена перпендикулярно до опорної поверхні зуба храпового зубчастого колеса і взаємодіє з нею роликом, вісь собачки виконана з можливістю переміщення щодо цього важеля, на другому КІНЦІ собачки шарнірне розташований шатун із пружиною з можливістю переміщення в повзуні, повзун з гвинтовим механізмом фіксації та можливістю переміщення уздовж нижнього важеля, пружину, рукоятку, тяги 3 метою розширення 47622 статичних властивостей керування, повзун виконаний з можливістю закріплення гвинтовим механізмом фіксації нерухомо щодо нижнього важеля ВІДМІТНИМИ ознаками пропонованого пристрою є те, що храпове зубчасте колесо виконане з регульованим зусиллям фрикційного зачеплення з верхнім важелем на якому розташовані рухливі з фіксованим положенням обмежники вигинурозгину шарнірного зчленування з вимірювальними шкалами, а собачка розташована на нижньому важелі та розміщена перпендикулярно до опорної поверхні зуба храпового зубчастого колеса і взаємодіє з нею роликом, вісь собачки виконана з можливістю переміщення щодо цього важеля, на другому КІНЦІ собачки шарнірне розташований шатун із пружиною з можливістю переміщення в повзуні, повзун з гвинтовим механізмом фіксації та можливістю переміщення уздовж нижнього важеля, пружину, рукоятку, тяги 3 метою розширення статичних властивостей керування, повзун гвинтовим механізмом фіксації закріплюється нерухомо щодо нижнього важеля Сукупність перерахованих вище ознак пропонованого пристрою дозволяє одержати технічний результат, що полягає в тім, що забезпечується можливість примусового розблокування шарнірного вузла навіть при значному зусиллі заклинювання собачкою храпового механізму, що розширює функціональні можливості пристрою й область його застосування На фіг зображена кінематична схема пристрою Пристрій складається з каркасу, що містить верхній 1 і нижній 2 важелі з елементами кріплення, зв'язані шарнірним вузлом, механізм фіксації, що складається з храпового зубчастого колеса 3 з віссю 4, гальмового механізму 5, гвинтових механізмів фіксації 6, рухливих обмежників вигину 7 і розгину 8 шарнірного зчленування з вимірювальними шкалами, западина зубів 9 храпового зубчастого колеса взаємодіє з роликом 10 собачки 11, що розташована на нижньому важелі каркаса перпендикулярно до опорної поверхні 12 зуба храпового зубчастого колеса, вісь собачки 13 виконана з можливістю переміщення в пазу 14 щодо нижнього важеля, на другому КІНЦІ собачки шарнірно розташований шатун 15 із пружиною 16, повзун 17 з можливістю переміщення уздовж шатуна і нижнього важеля в пазу 18, пружину 19, верхню тягу 20 з рукояткою 21 і нижню тягу 22 Робота пристрою наступна Кінцівка користувача, наприклад, нога, прикріплюється до верхнього 1 і нижнього, 2 важелів за допомогою кріплення У даному випадку елементами кріплення можуть бути ремені з липучками, щозабезпечують утримання КІНЦІВКИ на каркасі Для запобігання травматизму і з метою створення комфортності попередньо на КІНЦІВКИ вдягаються штани При цьому, опорна частина КІНЦІВКИ розташовується над опорною платформою, що зв'язана з тягою 22, а вісь суглоба знаходиться на рівні осі шарнірного зчленування Кріплення верхнього 1 і нижнього 2 важелів каркаса виконуються у вигляді чохлів за формою КІНЦІВКИ Таким чином, в статиці без навантаження, пристрій виконує підтримуючу та захисну функції для КІНЦІВОК Робота пристрою в динаміці заключаешься в тому, що при опорі на верхній важіль 1 через елементи кріплення розправленої в суглобі КІНЦІВКИ, НИЖНІЙ важіль 2 упирається в дорожнє покриття При цьому, стопою створюється тиск, що передається опорній платформі яка потім, через нижню тягу 22 змушує переміщатися повзун 17 Повзун 17 одним кінцем діє на пружину 16, що упирається в нижній кінець шатуна 15 верхнім кінцем шарнірно з'єднаний з одним кінцем собачки 11 Собачка 11 здійснює кутове переміщення щодо осі 13 При цьому, ролик 10 розташований на другому КІНЦІ собачки 11 входить у западину 9 храпового зубчастого колеса й упирається в опорну поверхню 12 її зуба Попередньо, за допомогою гальмового механізму 5 і гвинтового механізму фіксації 6 встановлюється величина фрикційного зачеплення достатня для утримання ваги тіла При ослабленні м'язів КІНЦІВКИ, ПІД ДІЄЮ ваги тіла, виникає згинальний момент у суглобі КІНЦІВКИ, що однак не приводить до вигину КІНЦІВКИ в суглобі Цьому перешкоджає ефект клинення собачки 11 у храповому зубчастому колесі У зв'язку з перпендикулярним розташуванням осі собачки 11 у момент клинення відносно опорної поверхні 12 зуба храпового зубчастого колеса, наявності ролика 10 і фактично "нульової" довжини важеля клинения, площа і СТІЙКІСТЬ клинення храпового зубчатого зачеплення мінімальні Це дозволяє використовувати пружину 19 з незначним зусиллям стиску, тобто для створення умов розклинення досить лише незначно знизити тиск клинення Зниження (підвищення) чутливості клинения храпового зубчатого зачеплення здійснюється за допомогою гвинтового механізму фіксації 6 розташованого на осі 13 її переміщають щодо нижнього важеля 2 Тим самим змінюють кут нахилу осі собачки 11 щодо опорної поверхні 12 зуба храпового зубчастого колеса, а ВІДПОВІДНО змінюється величина зусиль клинення розклинення Якщо попередньо не заданий ефект клинення але є необхідність у ньому при зігнутому положенні важелів 1, 2 відносно шарнірного зчленування, за допомогою опорної платформи м'язами стопи переміщають нижню тягу 22 При цьому, гвинтові механізми фіксації 6 використовуються для регулювання порогового значення зусилля клинення Коли це зусилля незначне, то під дією зусилля стиску пружини 19 відбувається зворотне кутове переміщення собачки та розклинення храпового зчеплення і шарнірне зчленування отримує можливість вільного кутового переміщення Надалі робота пристрою не відрізняється від приведеної Широкі можливості регулювання, дозволяють 47622 отримувати і додаткові корисні властивості Так, для примусового ручного розблокування клинення храпового зубчатого зачеплення використовують важіль 21 переміщаючи який через верхню тягу 20 виводять із зачеплення собачку 11 Якщо виникає необхідність поступового розгину важелів 1, 2 з можливістю упора в кожен черговий зуб храпового зубчастого колеса, то після переміщення вниз повзуна 17 його положення утримується нижньою тягою 22 або ВІДПОВІДНИМ гвинтовим механізмом фіксації 6 Пружина 16 використовується для створення храпового ефекту, тобто собачка робить коливальні рухи і и ролик 10 послідовно перескакує з зуба на зуб Наявність рухливих обмежників вигину-розгину 7, 8 з вимірювальними шкалами дозволяє задавати необхідні межі кутів вигинурозгину важелів 1, 2 Так, наприклад, для завдання необхідного кута вигину, важіль вигину 7 переміщається на необхідний кут щодо упора розташованого на корпусі нижнього важеля 2 і закріплюється гвинтовим механізмом фіксації 6 Аналогічно поступають при завданні необхідного кута розгину, тільки використовують важіль розгину 8 Коли є необхідність створити дозований підтримуючий ефект, цього досягають регулюванням зусилля гальмування в гальмівному механізму 5 При виникненні необхідності примусово забезпечити вільний вигин-розгин важелів 1, 2 звільняють упорну пружину 19 або рукояткою 21 переміщаючи верхню тягу 20 нагору і тим самим досягають виходу собачки 11 із храпового зачеплення, а потім закріплюють положення повзуна 17 гвинтовим фіксуючим механізмом 6 Або ж цілком звільняють гальмовий механізм 5 Коли повзун 17 з допомогою механізму фіксації 6 стопориться в нижній точці паза в який він має можливість переміщуватися вздовж важеля 2 виникає ефект клинення собачки незалежно від зусилля тиску стопи на опорну платформу з тягою 22 Коли ж повзун 17 стопориться в верхній точці, ефект клинення відсутній взагалі Пропоноване шарнірне зчленування на відміну від базового дозволяє регулювати поріг чутливості блокування (розблокування) храпового зубчатого зачеплення за рахунок змінюваного положення собачки щодо опорної поверхні зуба храпового зубчастого колеса Уведення нових конструктивних елементів - шатуна з пружиною, рухливих з вимірювальною шкалою обмежників вигинурозгину, повзуна і засобів фіксації підвищує надійність та розширює функціональні можливості пристрою 47622 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71