SU1389770A1

SU1389770A1 - Hip prosthesis having external source of power

Info

Publication number: SU1389770A1
Application number: SU864099104A
Authority: SU
Inventors: Марк Борисович Соснов
Original assignee: Центральный Научно-Исследовательский Институт Протезирования И Протезостроения
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1988-04-23

Abstract

Изобретение относитс к медицинской технике. Цель изобретени - усиление заднего толчка протеза в процессе ходьбы. Нро- тез содержит искусственную стопу 1, соединенную через голеностопный шарнир 2 с гильзой голени 3, котора через коленный шарнир 4 сочленена с гильзой бедра 5. На гильзе голени установлен механический аккумул тор в виде расположенного на валу электродвигател 6, маховика 7, соединенного с устройством периодического сброса энергии, выполненного в виде фрикционной муфты, состо щей из внутренней 8 и наружной 9 конусных полумуфт. Полумуфта 8 установлена в подшипниках 10, подпружиненных пружиной 1 1 в корпусе 12. Устройство управлени электродвигателе.м 6 содержит микропереключатель 18, соединенный с одно- вибратором, усилителем и первым исполнительным реле. Датчики крайнего положени искусственной стопы 1 и рычага 16 выполнены в виде микропереключателей соответственно 18, 19. 2 ил. (ОThe invention relates to medical technology. The purpose of the invention is to enhance the rear push of the prosthesis in the process of walking. The gland contains an artificial foot 1, connected through an ankle joint 2 to the sleeve of the shin 3, which is connected through the knee hinge 4 to the sleeve of the thigh 5. On the sleeve of the lower leg there is a mechanical battery in the form of a flywheel 7 located on the shaft of the motor, connected to the device periodic discharge of energy, made in the form of a friction clutch, consisting of internal 8 and external 9 conical coupling halves. The coupling half 8 is installed in bearings 10, spring-loaded with spring 1 1 in housing 12. A motor control device m 6 contains a microswitch 18 connected to a single vibrator, an amplifier and the first executive relay. The sensors of the extreme position of the artificial foot 1 and the lever 16 are made in the form of microswitches, respectively 18, 19. 2 sludge. (ABOUT

Description

(Л(L

со 00 QOfrom 00 QO

Изобретение относитс к медицинской технике, а именно к протезам нижних конечностей .The invention relates to medical technology, namely to lower limb prostheses.

Целью изобретени вл етс усиление заднего толчка нротеза в процессе ходьбы.The aim of the invention is to reinforce the posterior nrothez push in the process of walking.

На фиг. 1 схематично изображен протез бедра с внешним источником энергии; на фиг. 2 - структурна схема устройства управлени протезом бедра.FIG. 1 shows schematically a hip prosthesis with an external source of energy; in fig. 2 is a block diagram of a hip prosthesis control device.

Протез бедра с внешним источником энергии содержит искусственную стопу 1, соединенную через голеностопный шарнир 2 с гильзой голени 3, котора через коленный шарнир 4 сочленена с гильзой бедра 5, на гильзе голени установлен механический аккумул тор в виде расположенного на валу электродвигател 6, маховика 7, соединенного с устройством периодического сброса энергии, выполненного в виде фрикционной муфты, котора состоит из внутренней 8 и наружной 9 конусных полумуфт. Причем внутренн полумуфта 8 установлена в подшипниках 10, подпружиненных пружиной 11 в корпусе 12,закрепленном в гильзе голени 3. Полумуфта 8 соединена с приводом, выполненным в виде коаксиально расположенных цилиндров, которые набраны из последовательно соединенных единичных цилиндров, каждый из которых состоит из соединенных гибкими нит ми 13 колец 14. Через упорный подшипник 15, установленный в месте соединени колец внутренних и наружных цилиндров , проходит стержень, шарнирно св занный с рычагом 16, который через гибкую т гу 17 соединен с задним отделом стопы 1.The hip prosthesis with an external energy source contains an artificial foot 1, connected through an ankle joint 2 to the shin sleeve 3, which is connected to the thigh sleeve 5 through the knee hinge 4, a mechanical accumulator is mounted on the shank sleeve in the form of a flywheel 7 located on the shaft 6, connected to the device of periodic discharge of energy, made in the form of a friction clutch, which consists of the inner 8 and outer 9 conical coupling halves. Moreover, the inner coupling half 8 is installed in bearings 10, spring-loaded by a spring 11 in the housing 12 fixed in the shank sleeve 3. The coupling half 8 is connected to a drive made in the form of coaxially arranged cylinders, which are assembled from series-connected single cylinders, each of which is connected by flexible 13 rings 14. A thrust bearing 15 mounted at the junction of the rings of the inner and outer cylinders passes through a rod pivotally connected to the lever 16, which is connected through a flexible rod 17 with hindfoot 1.

Датчики крайнего положени искусственной стопы 1 и рычага 16 выполнены в виде микропереключателей 18 и 19 соответственноThe sensors of the extreme position of the artificial foot 1 and the lever 16 are made in the form of microswitches 18 and 19, respectively.

Устройство управлени электродвигателем 6 содержит микропереключатель 18, последовательно соединенный с одновибра- тором 20, обеспечиваюшим временную задержку т, усилителем 21 и первым исполнительным реле 22, а также микропереключатель 19, последовательно соединенный с D- триггером 23, работающим в счетном режиме усилителем 24 и вторым исполнительным реле 25. Исполнительное реле 22 имеет одну нормально замкнутую группу контактов, а исполнительное реле 25 - две группы нормально замкнутых и разомкнутых контактов , обеспечиваюших реверсивное подключение электродвигател 6.The motor control device 6 contains a microswitch 18 connected in series with the one-oscillator 20, providing a time delay t, an amplifier 21 and the first executive relay 22, and a microswitch 19 connected in series with the D-trigger 23, the second operating in the counting mode executive relay 25. Executive relay 22 has one normally closed contact group, and executive relay 25 has two groups of normally closed and open contacts, providing reversing li ne motor 6.

Протез работает следующим образом.The prosthesis works as follows.

При ходьбе инвалида непосредственно перед резким подошвенным сгибанием искусственной стопы 1 она во врем переката занимает свое крайнее положение относительно гильзы голени 3, нажимает на микропереключатель 18, включаетс одновибра- тор 20 и через усилитель 21 подаетс команда на исполнительное реле 22, которое размыкает контактную группу на врем т, задаваемое одновибратором 20, приводной электродвигатель 6 от источника питани When a disabled person is walking, immediately before a sharp plantar flexion of the artificial foot 1, during rolling, it takes up its extreme position relative to the liner of the tibia 3, presses the microswitch 18, turns on the one-oscillator 20 and, through amplifier 21, commands the executive relay 22, which opens the contact group to time t, specified by the one-shot 20, the drive motor 6 from the power source

(фиг. 2) дл того, чтобы исключить бросок тока электродвигател в последующий момент сброса механической энергии маховика 7, при этом нат гиваетс гибка т га 17,(Fig. 2) in order to exclude the inrush of the electric motor at the subsequent moment of the resetting of the mechanical energy of the flywheel 7, while the bending of the tension 17 is tightened,

котора поворачивает рычаг 16, коаксиально расположенные цилиндры перемещаютс вниз, пружина 11 сжимаетс и внутренн полумуфта 8 входит во взаимодействие с наружной 9, а внутреннему цилиндру при вода передаетс вращательное движение от маховика 7. Так как внутренний цилиндр одним концом соединен с наружным, то оба, закручива сь, сокрашаютс по длине, передава движение через упорный подшипник 15, рычаг 16 и гибкую т гу 17 искусст5 венной стопе 1. Происходит сброс механической энергии маховика 7, запасенной дл выполнени заднего толчка, и его скорость вращени падает до нул , а затем под действием упругости закрученных волокон 13, которые начинают раскручиватьс , махо0 вик 7 также начинает набирать скорость в обратном направлении.which rotates the lever 16, the coaxially arranged cylinders move downwards, the spring 11 is compressed and the inner coupling half 8 interacts with the outer 9, and the inner cylinder when water is transmitted rotational motion from the flywheel 7. Since the inner cylinder is connected to the outer cylinder at both ends, twisting, cutting along the length, transmitting movement through the thrust bearing 15, the lever 16 and the flexible rod 17 to the artificial foot 1. The mechanical energy of the flywheel 7 stored for the rear push and its the rotational speed drops to zero, and then under the action of the elasticity of the twisted fibers 13, which begin to unwind, the flywheel 7 also begins to pick up speed in the opposite direction.

В момент окончани заднего толчка рычаг 16 занимает свое крайнее положение и нажимает на микропереключатель 19, D5 триггер 23, работающий в счетном режиме, переключаетс и через усилитель 24 команда подаетс на исполнительное реле 25, которое путем переключени групп контактов измен ет начальную пол рность подключени электродвигател 6 на противоположную,At the moment when the rear push is finished, the lever 16 takes its extreme position and presses the microswitch 19, D5 trigger 23 operating in the counting mode switches and, through the amplifier 24, the command is fed to the executive relay 25, which by switching the contact groups changes the initial polarity of the motor connection 6 on the opposite,

0 тем самым уже начавщий обратное вращение маховик 7 разгон етс до скорости холостого хода электродвигател 6. Так как од- новибратор 20 уже отработал задержку т, и электродвигатель 6 снова подключен к источнику питани , величина начального тока0, thereby starting the reverse rotation of the flywheel 7 accelerates to idle speed of the electric motor 6. Since the single-oscillator 20 has already completed the delay t, and the electric motor 6 is again connected to the power supply, the initial current

5 разгона электродвигател 6 .меньще, чем в случае разгона маховика 7 от нулевой скорости, что снижает энергопотребление привода. По мере разгона маховика 7 в обратном направлении гибкие нити 13 цилиндров окончательно раскручиваютс , пружина 11 разжимаетс и внутренн полумуфта 8 выходит из взаимодействи с наружной полумуфтой 9, что обеспечивает беспреп тственное вращение маховика 7 и накопление кинетической энергии, необходимой дл осу5 ществлени заднего толчка в следующем цикле.5 Acceleration of the electric motor 6. Less than in the case of acceleration of the flywheel 7 from zero speed, which reduces the drive power consumption As the flywheel 7 accelerates in the opposite direction, the flexible threads of the cylinders 13 are finally unwound, the spring 11 expands and the inner coupling half 8 comes out of interaction with the outer coupling half 9, which ensures unhindered rotation of the flywheel 7 and the accumulation of kinetic energy necessary for realizing the rear push in the following cycle.

Claims

Invention Formula

A hip prosthesis with an external source of energy 0, containing an artificial foot connected by an ankle joint to a calf sleeve that is connected to the thigh sleeve through the knee hinge, is equipped with an electric motor and a mechanical accumulator, connected to the thigh sleeve.

via an intermittent energy release device with an artificial foot, characterized in that, in order to strengthen the posterior prosthesis during walking.

the mechanical accumulator is made in the form of a flywheel mounted electric motor; the device for periodic energy discharge is made in the form of a friction clutch with elastic-divided coupling halves, one coupling half connected to the electric motor shaft and axially displaceable to the other, while the actuator is made in the form of coaxial

set of cylinders consisting of rings connected by flexible threads, with one end of the inner cylinders connected via a friction clutch to the motor shaft, and the other to the end of the outer cylinders and through a lever and flexible pull from the rear section of the artificial groan, the opposite end of the outer cylinders mounted in the liner shin.

.2