Стенд для оцінки функцій штучних стоп протезів

Стенд для оцінки функцій штучних стоп протезів, що має силову раму, механізм для моделювання рухів штучної стопи та фіксатор стопи протеза, який відрізняється тим, що механізм для моделювання рухів штучної стопи виконано у вигляді каретки, встановленої на силовій рамі та шарнірно сполученої з тензоплатформою; каретка приєднана до тросів, які через блок перекату та систему роликів приєднані до гир перекату, а через блок підйому та систему роликів приєднані до гир підйому; каретка виконана у вигляді чотирикутної рами з направляючими стойками, на яких з можливістю переміщення встановлено фіксатор протеза із штучною стопою, розміщеного на каретці; в блок підйому встановлена фіксуюча чека; силова рама виконана у вигляді фігурної конструкції, на стойках якої закріплені передній та задній упори; тензодатчики, які встановлені на тензоплатформі, сполучені з комп'ютером; під боковою поверхнею п'яточної зони стопи встановлено імітатор перешкоди. Винахід відноситься до медичної техніки, точніше до протезування та протезобудування, і може бути використаний для дослідження штучних стоп протезів та їх порівняльної оцінки під час призначення пацієнту. Відомий стенд для випробувань протезів нижніх кінцівок по Авт. св. SU № 1442208, МКВ A61F 2/76, 1988 г., який включає корпус з фіксаторами для протеза, коромисло, яке за допомогою тросика сполучене з щиколоткою протеза, вузол навантаження, змінні вантажі, та вузол контролю. Стенд дозволяє провести дослідження динамічних характеристик стоп для протезів нижніх кінцівок шляхом створення динамічних навантажень різної амплітуди та тривалості. Недоліки його полягають в тому, що конструкція його містить вузли, що піддаються динамічному удару, тому має недостатню надійність, обмежений ресурс роботи та невисоку точність при оцінці функцій штучних стоп протезів. Відомий стенд для оцінки вузлів протезів нижніх кінцівок по патенту UA №69771 А, 2004г., який включає станину, вертикальний вузол фіксації, вузол циклічних навантажень із змінними пружними елементами та з навантажувальними площадками, сполучений з пультом керування, піноль для установки колінних вузлів, механічний привід, виконаний у вигляді кривошипно-шатунного механізму, сполучений з механізмом циклічних навантажень. Навантажувальні площадки та вертикальні вузли фіксації утворюють робочі зони, на яких встановлюють одну або одночасно дві стопи. Пристрій дозволяє одержати інформацію про пружні властивості та ресурс міцності стоп від циклічних навантажень. Цей пристрій прийнято за прототип. Недоліки його полягають у тому, що отримана інформація характеризує лише пружні властивості штучної стопи і не дає ніякої інформації про функціональні властивості: можливість адаптації штучної стопи до рельєфу місцевості та рівень рекуперації енергії, які є важливими для порівняння та вибору штучних стоп по їх функціональним харак (19) UA (11) 90629 (13) (21) a200904131 (22) 27.04.2009 (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) UA 69771, 15.09.2004 SU 1442208, 07.12.1988 US 7578799, 25.08.2009 US 7412904, 19.08.2008 SU 1779363, 07.12.1992 SU 1509067, 23.09.1989 C2 1 3 теристикам у відповідності з індивідуальними функціональними можливостями пацієнта. Технічною задачею винаходу є розширення функціональних характеристик стенду при оцінці функціональних характеристик штучних стоп протезів нижніх кінцівок. Ця задача вирішена тим, що в стенді для оцінки функцій штучних стоп протезів, який включає силову раму (в оригіналі - станину), механізм для моделювання рухів штучної стопи (в оригіналі навантажувальні площадки), фіксатор, відмінністю являється те, що механізм для моделювання рухів штучної стопи виконано у вигляді каретки, встановленої на силовій рамі та шарнірно сполученої з тензоплатформою; каретка приєднана до тросів, які через блок перекату та систему роликів приєднані до гир перекату, а через блок підйому та систему роликів приєднані до гир підйому; каретка виконана у вигляді чотирикутної рами з направляючими стойками, на яких з можливістю переміщення встановлено фіксатор протеза із штучною стопою, розміщеного на каретці;; в блок підйому встановлена фіксуюча чека; силова рама виконана у вигляді фігурної конструкції, настойках якої закріплені передній та задній упори; тензодатчики, які встановлені на тензоплатформі, сполучені з комп'ютером; під боковою поверхнею п'яточної зони стопи встановлено імітатор перешкоди. Механізм моделювання рухів штучної стопи, виконаний у вигляді каретки, шарнірно сполученої із тензоплатформою, з можливістю переміщення від заднього упору до переднього упору під впливом гир підйому та перекату, дозволяє моделювати рух протеза із штучною стопою, встановленого на каретці, до контакту з опорою, в момент контакту з опорою, перекат по опорній поверхні в фазу опорного періоду та відрив стопи від тензоплатформи під час контакту каретки з переднім упором. Опора, роль якої виконує тензоплатформа з тензодатчиками, приєднаними до комп'ютера, дозволяє одержати інформацію про величину і координату точки дії результуючого вектору опорної реакції, оцінити рівень рекуперації енергії під час заднього поштовху штучної стопи, а за допомогою імітатора перешкоди під боковою поверхнею п'яточної зони стопи - оцінити властивості штучної стопи щодо її адаптації до рельєфу місцевості. Все це розширює функціональні можливості стенду і дозволяє досліджувати функціональні властивості штучних стоп протезів в фазі опори, при цьому процес визначення характеристик штучних стоп максимально наближається до реальних умов їх експлуатації. Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких показані: - фіг.1 - стенд для оцінки функцій штучних стоп протезів загальний вигляд; - фіг.2 - фіксатор протеза із штучною стопою; - фіг.3 - фіксуюча чека; - фіг.4 - схема вимірювання бокового моменту сил. Стенд для оцінки функцій штучних стоп протезів включає силову раму 1, виконану у вигляді фігурної конструкції з металевих профілів, на якій з можливістю переміщення встановлена каретка 2 90629 4 виконана у вигляді чотирикутної рами з направляючими стойками 3 і фіксатором 4 протеза 5 із стопою 6. Каретка 2 за допомогою тросів через блок 7 перекату та систему роликів 8 приєднана до гир 9 перекату, через блок 10 підйому та систему роликів 11 - до гир 12 підйому, а через шарнір 13 сполучена з тензоплатформою 14. При цьому гирі 12 підйому мають меншу вагу чим гирі 9 перекату. На стойках 15 та 16 силової рами 1 закріплені відповідно задній упор 17 та передній упор 18. В блок 10 підйому встановлена фіксуюча чека 19. Датчики тензоплатформи 13 сполучені з комп'ютером 20. Для вимірювання адаптації стопи до рельєфу під боковою опорною поверхнею штучної стопи встановлено імітатор 21 перешкоди (фіг.4). Пристрій використовують наступним чином. У початковому положенні (фіг. 1) каретка 2 знаходиться біля заднього упору 17 та фіксатора 4 (фіг.2), при цьому чека 19 (фіг.З) не дозволяє блоку 10 підняти каретку 2 вертикально вверх. Після вивільнення фіксатора 4, під впливом ваги гир 9, які передають своє зусилля через трос та блок 7 на каретку 2, вона рухається вниз, а після контакту з тензоплатформою 14 - за допомогою шарніра 13 відхиляється до контакту з переднім упором 18. Таким чином відбувається перекат штучної стопи 6 по поверхні тензоплатформи 14. В момент контакту каретки 2 з переднім упором 18 чека 19 перестає утримувати дію гир 12 підйому, сила ваги яких передається через трос та блок 10 на протез 5 зі штучною стопою 6 і протез починає рухатись вгору до відриву від опорної поверхні тензоплатформи 14. В процесі взаємодії стопи 6 з тензоплатформою 14 інформація з тензодатчиків передається на комп'ютер 20, який реєструє величини компонент вертикальної та подовжньої складових результуючого вектору сили реакції опори та координату точки його прикладання. Вертикальна складова вектору сили реакції опори характеризує рівень рекуперації енергії штучної стопи. Чим більше величина вертикальної складової вектору сили тим більше рівень рекуперації енергії. Для оцінки властивостей штучної стопи щодо адаптації до рельєфу місцевості під бокову опорну поверхню штучної стопи підкладають імітатор 21 перешкоди необхідної висоти h таким чином, щоб він лежав під стопою на визначеній відстані b від зовнішнього краю стопи (фіг. 4). Аналогічно, як описано вище, моделюють рухи штучної стопи, реєструють величини компонентів складових результуючого вектору сил реакції опори та координату точки його прикладання, яка буде зміщена від подовжньої осі стопи, що свідчить про виникнення бокового моменту сил, який реєструється комп'ютером 20. Чим більша величина максимального моменту сил тим гірше штучна стопа адаптується до рельєфу місцевості. В УкрНДІпротезування виготовлено такий стенд, який успішно використовується для оцінки функцій штучних стоп у фазі опори при сертифікації з метою визначення функціональних характеристик штучних стоп та об'єктивізації порівняльних оцінок стоп різних конструкцій. Таким чином, моделювання рухів стопи здорової людини під час фази опори дозволяє розшири 5 ти функціональність стенду при оцінці функцій штучних стоп протезів, та відповідає вимогам міжнародних стандартів щодо умов випробувань цих виробів. Тензометрична система вимірювання зусилля, обробка інформації і фіксація даних за допомогою комп'ютера, дозволяє отримати значення функціональних характеристик штучних стоп в умовах, наближених до реальних умов експлуатації, що підвищує точність визначення функ 90629 6 ціональних характеристик штучних стоп різних конструкцій. Завдяки проведенню випробовувань на одному пристрої можливо відтворити однакові умови при дослідженні штучних стоп різних конструкцій, що значно підвищить об'єктивну оцінку штучних стоп, та має велике значення при вирішенні питання про призначення штучної стопи конкретному пацієнту у відповідності з його функціональними можливостями. 7 90629 8 9 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 90629 Підписне 10 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