Штучна кисть протеза верхньої кінцівки

Реферат: Штучна кисть протеза верхньої кінцівки належить до медичної техніки, а саме до протезування, протезобудування, і може бути використана при виготовленні протезів для інвалідів з ампутаціями верхніх кінцівок. Штучна кисть включає каркас (в оригіналі корпус), виконаний у вигляді круглого фланця з різьбовим хвостовиком та двома стійками опорних щік, які встановлені нерухомо на стійках круглого фланця і мають виступи у верхній своїй частині; блок першого пальця, встановлений на осі між виступами верхніх частин щік і шарнірно зв'язаний через важіль з блоком протипоставлених пальців, вузол фіксації пальців з фіксуючою пружиною, яка з натягом навита на зовнішню циліндричну частину фрикційного барабана, фрикційний барабан виконано з виступом на периферії, контактно сполученим з штовхачем привідного колеса, шарнірно з'єднаного за допомогою шатуна із блоком першого пальця; один кінець фіксуючої пружини закріплено на опорній щоці, а інший контактно сполучено із штовхачем привідного колеса; блок протипоставлених пальців механізму кисті складається із ІІІІІ пальців, a IV-V пальці виконані статичними в формотворній косметичній оболонці. Конструкція механізму для кисті з активним охопленням зменшує енергозатрати та спрощує керування тягою та конструкцію кисті. UA 100216 C2 (12) UA 100216 C2 UA 100216 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до медичної техніки, а саме до протезування, протезобудування, і може бути використаний при виготовленні протезів для інвалідів з ампутаціями верхніх кінцівок. Відома штучна кисть протеза верхньої кінцівки [патент SU 1773395 А1, 1992], яка містить корпус із встановленими на ньому першим пальцем, блоком ІІ-ІІІ пальців, блоком IV-V пальців, механізм, що містить підпружинене привідне колесо із зубчастим сектором на периферії, каркас з напрямними канавками для переміщення підпружиненого двозубчастого фіксатора, що знаходиться в зчепленні із зубчастим сектором привідного колеса, важелі, що шарнірно з'єднують перший палець, блок ІІ-ІІІ пальців і блок IV-V пальців із привідним колесом відповідно, тягу схоплення, закріплену на привідному колесі, замок керування фіксацією пальців, трос, з'єднаний із двозубчастим фіксатором, повзунок, ручку та ротаційний фланець. Штучна кисть забезпечує активне схоплення предметів. Недоліки цього механізму полягають у складності його конструкції за рахунок важеля, з'єднаного із привідним колесом, наявності двох тяг в системі керування. Крім того, застосування ступінчатої зубчатої фіксації та розфіксації пальців призводить до того, що сила кінцевого схоплення предметів різної товщини, буде відрізнятися по величині при однаковому зусиллі, прикладеному до тяги, що потребує забезпечення як можна меншої величини кроку між зубцями сектора, виготовленого на периферії привідного колеса, що знижує надійність механізму штучної кисті. Відома також штучна кисть протеза верхньої кінцівки по патенту SU № 1773396 А1 1992 р., яка складається з корпуса, у якому на своїх осях розміщені перший палець і шарнірно пов'язаний з ним за допомогою важеля підпружинений блок II-V пальців, фрикційний барабан, жорстко прикріплений до корпуса, з розташованою на ньому фіксуючою пружиною, навитою з натягом, один кінець якої з'єднано з першим пальцем, а інший прикріплений до твердої рухомої планки, пов'язаної з тягою керування, і з'єднаний пружиною з важелем першого пальця, на важелі із двох боків твердої рухомої планки розташовані обмежувальні упори. Блок першого пальця, шарнірно, через важіль сполучено з блоком протипоставлених II-V пальців. Механізм кисті покрито косметичним облицюванням. Штучна кисть забезпечує активне схоплення предметів. Цей пристрій вибрано за прототип. Недоліком такої конструкції є недостатня її функціональність через те, що вузол фіксації пальців, розташований в зоні першого пальця, має незначний обсяг, що обмежує зусилля кінцевого схоплення та створює незручності для інвалідів з розвинутою мускулатурою плечового пояса. При швидкому послабленні зусилля на тязі при фіксації пальців відбувається затримка повернення фіксуючої пружини у вихідне положення, тобто навита з натягом на фрикційний барабан фіксуюча пружина проковзує відносно фрикційного барабана, і на цей час пальці будуть незафіксовані, що знижує надійність утримання предмета пальцями штучної кисті. Крім того, керування тягою потребує особливої уваги інваліда через те, що для розкриття пальців необхідно здійснювати повільний натяг тяги, а для їх фіксації - швидке ослаблення тяги. Це ускладнює користування протезом, потребує додаткового відпрацьовування навичок керування протезом у цілому. Крім того, блок протипоставлених пальців, який включає II-V пальці, потребує додаткових затрат енергії при схопленні предметів. Технічною задачею винаходу є розширення функціональності штучної кисті; забезпечення стабільності зусилля кінцевого схоплення пальців при знятті зусилля на тягу; спрощення керування механізмом кисті. Ця задача вирішена тим, що в штучній кисті протеза верхньої кінцівки, яка включає каркас (в оригіналі корпус), виконаний у вигляді круглого фланця з різьбовим хвостовиком та двома стійками опорних щік, які встановлені нерухомо на стійках круглого фланця і мають виступи у верхній своїй частині; блок першого пальця, встановлений на осі між виступами верхніх частин щік і шарнірно зв'язаний через важіль з блоком протипоставлених пальців, вузол фіксації пальців з фіксуючою пружиною, яка з натягом навита на зовнішню циліндричну частину фрикційного барабана, та косметичне облицювання, відмінністю є те, що в неї введено привідне колесо (в оригіналі тверда рухома планка), встановлене на центральній осі між щоками в долонній частині кисті; плоска спіральна пружина, внутрішній кінець якої закріплений на чотиригранному виступі привідного колеса, а зовнішній - на несучій щоці; на торцевій поверхні привідного колеса нерухомо встановлений штовхач, а на бічній поверхні закріплена тяга; вузол фіксації пальців виконано у вигляді фрикційного барабана, встановленого на одній осі з привідним колесом, до осі приєднано один кінець пружини крутіння, другий кінець якої закріплено до внутрішньої порожнини барабана, фрикційний барабан виконано з виступом на периферії, контактно сполученим з штовхачем привідного колеса, шарнірно з'єднаного за допомогою шатуна із блоком першого пальця; один кінець фіксуючої пружини закріплено на 1 UA 100216 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 опорній щоці, а інший контактно сполучено із штовхачем привідного колеса; блок протипоставлених пальців механізму кисті складається із ІІ-ІІІ пальців, a IV-V пальці виконані статичними в формотворній косметичній оболонці. Розміщення вузла фіксації пальців та привідного колеса в долонній частині кисті розширює діапазон його застосування та забезпечує підвищення зусилля при захваті предметів. Заміна твердої рухомої планки на привідне колесо забезпечує відсутність постійного з'єднання кінця фіксуючої пружини з тягою та їх взаємодію тільки в момент розфіксації пальців, що виключає зменшення сили кінцевого охопленням при знятті зусилля та підвищує надійність захвату предметів та спрощує керування фіксацією-розфіксацію пальців механізму, тому що відпала необхідність швидкого ослаблення тяги при фіксації пальців та повільного - при розфіксації. Заміна в блоці чотирьох протипоставлених пальців на два дозволяє для захвату предметів використовувати тільки три пальці, які безпосередньо беруть участь в утриманні предмета, що зменшує необхідні для виконання цієї функції зусилля. Суть винаходу пояснюються кресленнями, на яких зображено: - фіг. 1 - загальний вигляд механізму кисті, - фіг. 2 - вид А, - фіг. 3 - положення механізму протеза в момент розфіксації пальців, - фіг. 4 - положення механізму протеза при фіксації пальців, - фіг. 5 - розріз Б-Б, - фіг. 6 - загальний вигляд кисти. Штучна кисть протеза верхньої кінцівки складається із фланця, який має стійки 1, діаметральний фланець 2 з різьбовим хвостовиком 3 для кріплення кисті до протеза. До стійок 1 приєднані відповідно несуча та опорна щоки 4, 5, виготовлені з виступами у верхній частині. Між однією парою виступів верхніх частин щік закріплена вісь 6 першого пальця 7, а між іншою парою виступів - вісь 8 блока ІІ-ІІІ пальців 9. У центральній частині щік 4, 5 вставлена вісь 10 механізму, на одному кінці якої виконаний поздовжній паз, а на іншому - нерухомо встановлено важіль 11. На осі 10 встановлене привідне колесо 12 із чотиригранним виступом у порожній частині, у якій розміщена спіральна пружина 13, внутрішній кінець якої закріплений на цьому чотириграннику, а інший кінець спіральної пружини 13 закріплено на щоці 4 з можливістю регулювання попередньої сили закручування шляхом перестановки гвинта 14. До привідного колеса 12, у периферійній його частині прикріплена тяга 15, а на торцевій його поверхні встановлений нерухомо циліндричний штовхач 16. На осі 10 встановлений також фрикційний барабан 17 з розташованою на ньому фіксуючою пружиною 18, навитою з натягом на циліндричну частину фрикційного барабана 17, один кінець якої прикріплено до щоки 5, а інший - перебуває у вільному стані. Фрикційний барабан 17 підпружинений до осі 10 пружиною 19, зміна сили закручування здійснюється важелем 11. Між барабаном 17 і щокою 5 встановлена втулка 20, за допомогою якої барабан 17 іншим кінцем опирається на вісь 10. На палець 7 близько осі 6 встановлені нерухомо дві цапфи 21 і 22, на яких шарнірно встановлені шатун 23 і важіль 24 відповідно. Шатун 23 іншим кінцем шарнірно з'єднано із фрикційним барабаном 17 за допомогою осі 25. На блоці ІІ-ІІІ пальців 9 вставлена нерухомо вісь 26, на якій закріплено другий кінець важеля 24. Гвинт 27, встановлений на щоці 4, служить для зміни величини екскурсії тяги 15. Механізм штучної кисті працює наступним чином. У вихідному положенні пальці штучної кисті перебувають у зімкнутому та зафіксованому положенні. Для розкриття пальців механізму і затискання предмета необхідно до тяги 15 прикласти зусилля, що перевищує зусилля спіральної пружини 13, після цього штовхач 16 привідного колеса 12 входить у контактну взаємодію з вільним кінцем фіксуючої пружини 18 і, віджимаючи її витки від циліндричної частини фрикційного барабана 17, збільшує внутрішній діаметр фіксуючої пружини (фіг. 3). У такому положенні фіксуюча пружина 18 не буде перешкоджати повороту фрикційного барабана 17 під дією пружини 19 навколо осі 10. Під дією пружини 19 за допомогою шатуна 23 і важеля 24 перший палець 7 і блок ІІ-ІІІ пальців 9 розмикаються. Механізм кисті готовий до затискання предмета. Для цього до тяги 15 продовжують докладати зусилля, під впливом якого штовхач 16 виходить із зачеплення з вільним кінцем фіксуючої пружини 18 і діє на виступ фрикційного барабана 17, який за допомогою шатуна 23 провертає перший палець 7 до сходження з блоком пальців. Палець 7 передає зусилля за допомогою важеля 24 на протипоставлений блок 9 ІІ-ІІІ пальців. Під дією цього зусилля блок 9 ІІ-ІІІ пальців теж буде повертатися до сходження пальців. Прикладати зусилля на тягу необхідно до захвату предмета пальцями та затискання його між пальцями для досягнення надійного утримання. 2 UA 100216 C2 5 10 Відсутність в протипоставленому блоці 9 IV-V пальців, зменшує зусилля необхідне для управління механізмом кисті. Після виконання вище перерахованих дій тягу 15 відпускають. Під дією спіральної пружини 13 тяга 15, повертається у вихідне положення, при цьому, штовхач 16 привідного колеса 12 при поверненні притискає витки фіксуючої пружини 18 до циліндричної поверхні фрикційного барабана 17 (фіг. 4). Витки фіксуючої пружини 18 у такому положенні щільно охоплюють фрикційний барабан 17 і надійно фіксують його від повороту навколо осі 10, забезпечуючи тим самим надійну фіксацію пальців і утримання предмета пальцями механізму. Таким чином, запропонована конструкція механізму для кисті з активним схопленням дозволяє досягати більшої величини зусилля кінцевого схоплення, забезпечує можливість утримання предмета без зменшення сили схоплення при утриманні предмета в початковий момент часу, зменшує енергозатрати та спрощує керування тягою, спрощує конструкцію кисті. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 Штучна кисть протеза верхньої кінцівки, що включає каркас (в оригіналі корпус), виконаний у вигляді круглого фланця з різьбовим хвостовиком та двома стійками опорних щік, які встановлені нерухомо на стійках круглого фланця і мають виступи у верхній своїй частині; блок першого пальця, встановлений на осі між виступами верхніх частин щік і шарнірно зв'язаний через важіль з блоком протипоставлених пальців, вузол фіксації пальців з фіксуючою пружиною, яка з натягом навита на зовнішню циліндричну частину фрикційного барабана, та косметичне облицювання, яка відрізняється тим, що в неї введено привідне колесо, встановлене на центральній осі між щоками в долонній частині кисті; плоска спіральна пружина, внутрішній кінець якої закріплений на чотиригранному виступі привідного колеса, а зовнішній на несучій щоці; на торцевій поверхні привідного колеса нерухомо встановлений штовхач, а на бічній поверхні закріплена тяга; вузол фіксації пальців виконано у вигляді фрикційного барабана, встановленого на одній осі з привідним колесом, до осі приєднано один кінець пружини крутіння, другий кінець якої закріплено до внутрішньої порожнини барабана, фрикційний барабан виконано з виступом на периферії, контактно сполученим з штовхачем привідного колеса, шарнірно з'єднаного за допомогою шатуна із блоком першого пальця; один кінець фіксуючої пружини закріплено на опорній щоці, а інший контактно сполучено із штовхачем привідного колеса; блок протипоставлених пальців механізму кисті складається із ІІІІІ пальців, a IV-V пальці виконані статичними в формотворній косметичній оболонці. 3 UA 100216 C2 4 UA 100216 C2 5 UA 100216 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6