RU176146U1

RU176146U1 - MECHATRONIC JOINT PROSTHESIS

Info

Publication number: RU176146U1
Application number: RU2017114757U
Authority: RU
Inventors: Руслан Рустемович Уразбахтин; Вячеслав Евгеньевич Вавилов; Флюр Рашитович Исмагилов
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2018-01-09

Abstract

Использование: полезная модель относится к области протезирования.Технический результат: повышение быстродействия протеза сустава за счет применения вместо вакуумного насоса системы, создающей необходимое давление за счет магнитного поля.Сущность полезной модели: мехатронный протез сустава, содержащий две подвижные относительно друг друга части и привод, представляющий собой электромагнитную систему, выполненную с возможностью обеспечения подвижности частей друг относительно друга, причем подвижная часть выполнена с возможностью совершать движения по части круговой траектории относительно оси, связывающей подвижную и неподвижную части, при этом мехатронный протез сустава состоит из корпуса неподвижной части, правых и левых электромагнитов, крепящихся в корпусе неподвижной части, подвижной металлической пластины, соединенной с направляющей, которая в свою очередь соединена с корпусом неподвижной части, области, в которой создается вакуум, образованной металлической пластиной и корпусом неподвижной части, заполненной газом области, образованной металлической пластиной и корпусом неподвижной части, канала для прохождения газа, выполненного в корпусе неподвижной части, трубки, соединенной с подвижной частью и корпусом неподвижной части, и оси, закрепленной на корпусе неподвижной части.Usage: a utility model relates to the field of prosthetics. Technical result: increasing the speed of the joint prosthesis by using instead of a vacuum pump a system that creates the necessary pressure due to the magnetic field. The essence of the utility model: mechatronic joint prosthesis containing two parts movable relative to each other and a drive, representing an electromagnetic system configured to ensure the mobility of the parts relative to each other, and the movable part is made with the possibility make movements along a part of a circular path relative to the axis connecting the movable and fixed parts, while the mechatronic prosthesis of the joint consists of the body of the fixed part, right and left electromagnets, mounted in the body of the fixed part, a movable metal plate connected to the guide, which in turn is connected with the casing of the fixed part, the region in which the vacuum is created, formed by the metal plate and the casing of the fixed part, filled with gas, the region formed by the metal the plate and the housing of the fixed part, the channel for the passage of gas made in the housing of the fixed part, the tube connected to the movable part and the housing of the fixed part, and the axis fixed to the housing of the fixed part.

Description

Полезная модель относится к области протезирования, конкретнее к области неимплантируемых внутрь организма протезов.The utility model relates to the field of prosthetics, and more particularly to the field of non-implantable prostheses.

Известен протез коленного сустава, содержащий верхнюю часть, которая имеет верхние средства соединения, и установленную с возможностью поворота на верхней части нижнюю часть, которая имеет нижние средства соединения, при этом протез коленного сустава снабжен имеющим вход и выход вакуумным насосом, который приводится в действие за счет относительного движения верхней части относительно нижней части [заявка на патент РФ №2013107603, A61F 2/64, 27.08.2014].Known prosthesis of the knee joint containing the upper part, which has the upper means of connection, and mounted with the possibility of rotation on the upper part of the lower part, which has the lower means of connection, while the prosthesis of the knee joint is equipped with an inlet and outlet vacuum pump, which is driven by the account of the relative movement of the upper part relative to the lower part [patent application of the Russian Federation No. 2013107603, A61F 2/64, 08/27/2014].

Недостатками данного аналога являются большая масса, связанная с использованием вакуумного насоса в качестве привода, и малая скорость выполнения желаемых действий.The disadvantages of this analogue are the large mass associated with the use of a vacuum pump as a drive, and the low speed of the desired actions.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является протезный коленный сустав. Протезный коленный сустав содержит верхнюю часть, которая имеет верхние средства соединения, и установленную с возможностью поворота на верхней части нижнюю часть, которая имеет нижние средства соединения. Протезный коленный сустав снабжен имеющим вход и выход вакуумным насосом, который приводится в действие за счет относительного движения верхней части относительно нижней части. Вакуумный насос интегрирован в верхнюю часть и соединен с вакуумным стволом [патент РФ №2569027, A61F 2/64, 21.07.2011].The closest analogue to the proposed utility model is the prosthetic knee joint. The prosthetic knee joint comprises an upper part, which has upper connection means, and a lower part mounted with the possibility of rotation on the upper part, which has lower connection means. The prosthetic knee joint is equipped with an inlet and outlet vacuum pump, which is driven by the relative movement of the upper part relative to the lower part. The vacuum pump is integrated into the upper part and connected to the vacuum barrel [RF patent No. 2569027, A61F 2/64, 07/21/2011].

Недостатками аналога являются невысокая скорость выполнения протезом желаемых действий, сложная система подачи и выброса газа, используемого при приведении протеза в действие, и подверженность износу двигателя используемого в протезе насоса.The disadvantages of the analogue are the low speed the prosthesis performs the desired actions, the complex gas supply and discharge system used to bring the prosthesis into action, and the engine is exposed to wear of the pump used in the prosthesis.

Задача полезной модели - повышение быстродействия протеза сустава и повышение надежности протеза.The objective of the utility model is to increase the speed of the joint prosthesis and increase the reliability of the prosthesis.

Технический результат предлагаемого мехатронного протеза сустава - повышение быстродействия протеза сустава за счет применения электромагнитов.The technical result of the proposed mechatronic prosthesis of the joint is to increase the speed of the joint prosthesis through the use of electromagnets.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что мехатронный протез сустава, содержащий подвижную часть, предназначенную для соединения с частью протеза, неподвижную часть, имеющую корпус, предназначенный для соединения с культей, в отличие от прототипа содержит правые и левые электромагниты, металлическую пластину, направляющую, ось для подвижного соединения подвижной части с корпусом неподвижной части с возможностью совершать движения по части круговой траектории относительно оси, трубку, имеющую возможность сжимания и разжимания, корпус выполнен полым, правые и левые электромагниты закреплены в корпусе на противоположных сторонах, направляющая механически соединена с корпусом, металлическая пластина расположена между правыми и левыми электромагнитами и соединена с направляющей с возможностями перемещения и образования в корпусе с одной стороны от пластины области вакуума, а с другой – области, заполненной газом, при этом корпус в области, заполненной газом, имеет канал для прохождения газа, причем трубка соединена одним концом с подвижной частью, а другим концом - с корпусом неподвижной части, газ из области, заполненной газом, может проходить через канал корпуса в трубку, расположенную на противоположной стороне от оси.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the mechatronic prosthesis of the joint containing the movable part, designed to connect to the part of the prosthesis, the fixed part, which has a body, designed to connect to the stump, unlike the prototype, contains right and left electromagnets, a metal plate , a guide, an axis for movably connecting the moving part to the housing of the fixed part with the ability to make movements along part of a circular path relative to the axis, a tube having squeezing and expanding, the body is hollow, the right and left electromagnets are fixed in the case on opposite sides, the guide is mechanically connected to the body, the metal plate is located between the right and left electromagnets and connected to the guide with the possibility of movement and formation in the case on one side of the plate a vacuum region, and on the other a gas-filled region, wherein the housing in the gas-filled region has a channel for passing gas, the tube being connected at one end to a slide hydrochloric part and the other end - the fixed part of the housing, the gas from the region filled with the gas can flow through the body bore in a tube, disposed on the opposite side of the axis.

Сущность устройства поясняется чертежом, на котором представлен мехатронный протез сустава.The essence of the device is illustrated by the drawing, which shows the mechatronic prosthesis of the joint.

Мехатронный протез сустава состоит из полого корпуса неподвижной части 1, правых и левых электромагнитов 2, закрепленных в корпусе на противоположных сторонах, соединенных механически, подвижной металлической пластины 3, расположенной между правыми и левыми электромагнитами 2, соединенной с направляющей 4, которая в свою очередь соединена с корпусом неподвижной части 1, области 5, в которой создается вакуум, образованной корпусом неподвижной части 1 и металлической пластиной 3, заполненной газом области 6, образованной корпусом неподвижной части 1 и металлической пластиной 3, канала для прохождения газа 7, выполненного в корпусе неподвижной части 1, трубки 8, соединенной с подвижной частью 9 и корпусом неподвижной части 1, и оси 10, закрепленной на корпусе неподвижной части 1, причем трубка 8 механически одним концом соединена с подвижной частью 9, а другим - с корпусом неподвижной части 1, и расположена на противоположной от оси 10 стороне.The mechatronic prosthesis of the joint consists of a hollow body of the fixed part 1, right and left electromagnets 2, fixed in the body on opposite sides, mechanically connected, a movable metal plate 3, located between the right and left electromagnets 2, connected to the guide 4, which in turn is connected with the housing of the stationary part 1, region 5, in which a vacuum is created, formed by the housing of the stationary part 1 and a metal plate 3, filled with gas of the region 6, formed by the housing motionless part 1 and a metal plate 3, a channel for the passage of gas 7, made in the housing of the fixed part 1, a tube 8 connected to the movable part 9 and the housing of the fixed part 1, and an axis 10 mounted on the housing of the fixed part 1, and the tube 8 is mechanically one the end is connected to the movable part 9, and the other to the housing of the fixed part 1, and is located on the opposite side from the axis 10.

В корпусе неподвижной части 1 неподвижно закреплены правые и левые электромагниты 2. Подвижная металлическая пластина 3 механически закреплена на направляющей 4 и выполнена с возможностью перемещения вдоль нее. Направляющая 4 необходима для придания металлической пластине 3 точного направления движения. Слева от подвижной металлической пластины 3 внутри корпуса неподвижной части 1 находится область 5, в которой создается вакуум. Справа от подвижной металлической пластины 3 находится заполненная газом область 6. Газ из области 6 не может попасть в область 5, потому что металлическая пластина 3 плотно прилегает к корпусу неподвижной части 1. Из заполненного газом пространства 6 газ по каналу для прохождения газа 7 может проходить в трубку 8. Трубка 8, выполненная с возможностью сжимания и разжимания, механически соединена с корпусом неподвижной части 1 и с подвижной частью 9. Подвижная часть 9 механически соединена с корпусом неподвижной части 1 посредством оси 10. Предполагается, что корпус неподвижной части 1 соединяется с культей, а подвижная часть 9 может механически соединяться с необходимой частью протеза, которая индивидуально подбирается для пациента, исходя из его потребностей. Неподвижная часть мехатронного протеза сустава представляет собой правые и левые электромагниты 2, металлическую пластину 3, направляющую 4, находящиеся в корпусе неподвижной части 1. Корпус неподвижной части 1 крепится к культе, при этом обеспечивается крепление всей неподвижной части к культе. Подвижная и неподвижная части находятся в общем защитном корпусе, выполненном с возможностью прохождения внутри двигательных процессов мехатронного протеза сустава.In the housing of the stationary part 1, the right and left electromagnets 2 are fixedly fixed. The movable metal plate 3 is mechanically fixed on the guide 4 and is movable along it. Guide 4 is necessary to give the metal plate 3 the exact direction of movement. To the left of the movable metal plate 3 inside the housing of the fixed part 1 is the region 5 in which a vacuum is created. To the right of the movable metal plate 3 is a region 6 filled with gas. Gas from region 6 cannot enter region 5 because the metal plate 3 fits snugly against the housing of the fixed part 1. From the space 6 filled with gas, gas can pass through the gas passage 7 into the tube 8. The tube 8, made with the possibility of compression and expansion, is mechanically connected to the housing of the stationary part 1 and the movable part 9. The movable part 9 is mechanically connected to the housing of the stationary part 1 by means of the axis 10. aetsya said housing fixed part 1 is connected to the stump, and the movable part 9 may be mechanically coupled with a necessary part of the prosthesis, which is individually selected for a patient based on its needs. The fixed part of the mechatronic prosthesis of the joint is the right and left electromagnets 2, the metal plate 3, the guide 4, located in the body of the fixed part 1. The body of the fixed part 1 is attached to the stump, while the entire fixed part is secured to the stump. The movable and fixed parts are located in a common protective housing, made with the possibility of the passage of the mechatronic prosthesis of the joint inside the motor processes.

Устройство работает следующим образом. Изначально протез находится в состоянии, соответствующем разогнутому положению конечности человека. При этом подвижная металлическая пластина 3 находится максимально близко к левым электромагнитам 2 за счет сил притяжения электромагнитов 2. При необходимости совершения мехатронным протезом движения меняется режим работы электромагнитов 2 и подвижная металлическая пластина 3 начинает смещаться в сторону правых электромагнитов 2. При этом процессе увеличивается область 5, в которой создается вакуум. Подвижная металлическая пластина 3 двигается по направляющей 4 и воздействует на газ, заключенный в области с газом 6, равномерно. В результате давления на газ подвижной металлической пластины 3 газ из области с газом 6 через канал для прохождения газа 7 попадает в трубку 8. В результате этого трубка 8 начинает разжиматься. Газ, который находится в трубке 8, давит на подвижную часть 9. Поэтому подвижная часть 9 приходит в движение. Движение подвижной части 9 происходит по круговой траектории так, что движение мехатронного протеза сустава повторяет сгибание человеком конечности на прямой угол за счет того, что она соединена с корпусом неподвижной части мехатронного протеза сустава 1 посредством оси 10. Толщина подвижной металлической пластины 3 подобрана так, что при нахождении в крайнем правом состоянии пластина 3 закрывает собой канал для прохождения газа 7, что не дает газу выйти обратно в область 6 из трубки 8. Таким же образом обеспечивается фиксация подвижной части 9 протеза в крайнем возможном положении, при котором правый конец подвижной части 9 максимально удален от корпуса неподвижной части 1. При необходимости вернуть протез в исходное положение производится изменение режима электромагнитов 2. В результате этого подвижная металлическая пластина 3 начинает смещаться влево, и газ из трубки 8 выходит через канал для прохождения газа 7 в область 6. При этом трубка 8 сжимается, и подвижная часть 9 возвращается в исходное положение.The device operates as follows. Initially, the prosthesis is in a state corresponding to the straightened position of the human limb. In this case, the movable metal plate 3 is located as close as possible to the left electromagnets 2 due to the forces of attraction of the electromagnets 2. If necessary, the mechatronic prosthesis moves the mode of operation of the electromagnets 2 and the movable metal plate 3 begins to shift towards the right electromagnets 2. This increases the area 5 in which a vacuum is created. The movable metal plate 3 moves along the guide 4 and acts on the gas enclosed in the gas region 6 uniformly. As a result of pressure on the gas of the movable metal plate 3, gas from the gas region 6 through the gas passage 7 enters the tube 8. As a result, the tube 8 begins to expand. The gas that is in the tube 8 presses on the movable part 9. Therefore, the movable part 9 is set in motion. The movement of the movable part 9 occurs in a circular path so that the movement of the mechatronic prosthesis of the joint repeats a person bending the limb at a right angle due to the fact that it is connected to the body of the fixed part of the mechatronic prosthesis of joint 1 by means of axis 10. The thickness of the movable metal plate 3 is selected so that when in the extreme right state, the plate 3 closes the channel for the passage of gas 7, which prevents the gas from returning to the region 6 from the tube 8. In this way, the movable part is fixed and 9 of the prosthesis in the extreme possible position, in which the right end of the movable part 9 is as far away as possible from the body of the fixed part 1. If necessary, the prosthesis is returned to its original position, the mode of the electromagnets 2 is changed. As a result, the movable metal plate 3 begins to shift to the left, and the gas from the tube 8 exits through the channel for the passage of gas 7 to the region 6. In this case, the tube 8 is compressed, and the movable part 9 returns to its original position.

Заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность протеза и увеличить быстродействие протеза сустава.The inventive utility model allows to increase the reliability of the prosthesis and increase the speed of the joint prosthesis.

Claims

A mechatronic joint prosthesis containing a movable part intended to be connected to a part of the prosthesis, a fixed part having a body designed to connect to the stump, right and left electromagnets, a metal plate, a guide, an axis for movably connecting the movable part to the body of the fixed part with the ability to make movement along part of a circular path relative to the axis, the tube having the ability to compress and expand, the housing is hollow, the right and left electromagnets are fixed in the housing on and on the opposite sides, the guide is mechanically connected to the casing, the metal plate is located between the right and left electromagnets and is connected to the guide with the possibility of movement and formation in the casing on one side of the plate of a vacuum region and on the other a gas filled region, while the casing is in the region filled with gas has a channel for the passage of gas, and the tube is connected at one end to the movable part, and the other end to the housing of the fixed part, gas from the region filled with gas can pass l through the channel of the housing into the tube located on the opposite side of the axis.