Результат интеллектуальной деятельности: ОРТОПЕДИЧЕСКОЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО С ФИКСИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

Изобретение относится к ортопедическому вспомогательному средству, содержащему две подвижные по отношению друг к другу части и фиксирующее устройство для блокирования обеих частей в заданном относительном положении и для разблокирования частей для обеспечения их движения по отношению друг к другу.

Ортопедические вспомогательные средства этого типа используются в многочисленных целях, с тем чтобы компенсировать временные или постоянные слабости человеческого организма и обеспечить не выполняемые обычным образом функции. Это происходит за счет того, что ортопедическое вспомогательное средство выполняет опорную функцию, когда в определенном положении частей вспомогательного средства эти части блокируются по отношению друг к другу, причем фиксированное положение обеих частей по отношению друг к другу соответствует рабочему положению, в котором пациенту требуется опорная функция за счет ортопедического вспомогательного средства. Предпочтительной областью применения подобного ортопедического вспомогательного средства является выполнение в виде суставного протеза, причем, например, соединенные между собой посредством шарнира части суставного протеза в выпрямленном положении могут быть блокированы, с тем чтобы, например, обеспечить функцию конечности в выпрямленном и фиксированном положении суставного протеза. Для достижения исходного положения фиксирующее устройство должно быть разблокировано. Это происходит, например, у обычных коленно-суставных протезов посредством троса Боудена, с помощью которого фиксирующее устройство может быть разблокировано, и коленный сустав может быть согнут, например, чтобы пациент занял сидячее положение. После вставания пациента коленно-суставный протез снова должен занять выпрямленное фиксированное положение. Если фиксация не достигается и это остается незамеченным для пациента, возникает значительная опасность несчастного случая, поскольку при нагрузке кажущегося фиксированным коленно-суставного протеза он может сложиться, и складывание не может контролироваться пациентом ввиду его суставной слабости. Пациент может при этом упасть. Поэтому пациенту требуется особенно внимательно следить за фактически произошедшей фиксацией ортопедического средства, например, он будет ожидать характерный для защелкивания фиксирующего устройства шум, прежде чем произойдет нагрузка вспомогательного средства.

Настоящее изобретение вызвано той проблемой, что из-за определенной небрежности пользователя ортопедического вспомогательного средства не всегда получается убедиться в фактической блокировке фиксирующего устройства, и в результате возникает опасность несчастного случая. В основе настоящего изобретения лежит поэтому задача предотвращения насколько возможно травматизма пользователя ортопедического вспомогательного средства при неполной блокировке частей вспомогательного средства по отношению друг к другу.

Исходя из этой задачи, согласно изобретению ортопедическое вспомогательное средство описанного выше типа отличается тем, что предусмотрено, по меньшей мере, одно сигнальное устройство, которое подает собственный сигнал о фиксированном состоянии или при разблокировании фиксирующего устройства.

Сигнальное устройство согласно изобретению вырабатывает таким образом собственный сигнал, который с возможностью легкого распознавания информирует пользователя ортопедического вспомогательного средства о фиксированном состоянии средства (блокировано или разблокировано) или действует в качестве предупредительного сигнала при разблокировании фиксирующего устройства. Последнее имеет важное значение для предупреждения пользователя при случайном разблокировании ортопедического вспомогательного средства о том, что фиксированное состояние не имеет больше места, так что пользователь при необходимости восстанавливает фиксированное состояние, если случайное разблокирование произошло.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения ортопедическое вспомогательное средство содержит, по меньшей мере, одно детектирующее устройство для распознавания фиксированного состояния (блокировано/разблокировано) обеих частей и для подачи указывающего фиксированное состояние сигнала. Предпочтительной при этом является индикация блокировки, которая служит для пользователя тем самым в качестве характеристического сигнала и показывает ему, что желательная блокировка действительно произошла и ортопедическое вспомогательное средство может быть без всякого риска нагружено.

Сигнальное устройство может быть выполнено далее для подачи сигнала при разблокировании или служить в качестве предупредительного сигнала при случайном разблокировании фиксирующего устройства.

Подаваемый сигнал может быть оптическим, акустическим, гаптическим и/или механическим. Преимущественно сигналы подаются нескольких видов, с тем чтобы избежать того, что сигнал может быть не воспринят. Помимо оптического и акустического воспроизведения сигнала может происходить поэтому механическое воспроизведение сигнала в виде вибраций или гаптическое воспроизведение сигнала, если, например, для пользования ортопедическим вспомогательным средством приходится принудительным образом браться за ручку, например, вспомогательного приспособления для ходьбы.

В зависимости от фиксированного состояния детектирующее устройство может быть выполнено для вырабатывания электрического сигнала. При этом преимущественно само фиксированное состояние определяется электрическими средствами. Это может происходить, например, за счет того, что фиксирующее устройство содержит фиксирующий штифт, положение которого может быть определено детектирующим устройством.

Фиксирующее устройство в одной предпочтительной форме выполнения изобретения может быть выполнено для разблокировки с возможностью электромеханического срабатывания. У работающего фиксирующего устройства в этом случае фиксирующий штифт может быть расположен с возможностью втягивания для разблокировки в соленоид. Срабатывание происходит тем самым по типу электромагнита.

Преимущественно детектирующее устройство выполнено для определения по электрическим параметрам положения фиксирующего штифта. Это определение может происходить по типу потенциометра или преимущественно индуктивно.

Электромеханическое разблокирование фиксирующего устройства можно обеспечить только в случае нагрузки частей ортопедического вспомогательного средства в фиксированном положении, причем разблокирование невозможно при наличии усилия на эти части, не соответствующего их фиксированному положению. Другими словами, ортопедическое вспомогательное средство может быть выполнено в виде суставного протеза, у которого части шарнира могут быть фиксированы в выпрямленном положении, причем фиксирующее устройство содержит электромагнитное устройство со слабым усилием срабатывания не более 2 Н, при этом шарнир имеет в выпрямленном положении небольшой зазор, обеспечивающий подвижность фиксирующего устройства при относящейся к выпрямленному положению нагрузке шарнира, причем при нагрузке, вызывающей воздействие на шарнир крутящего момента, фиксирующее устройство из-за сил трения не может быть разблокировано электромагнитным устройством. Преимущественно усилие при срабатывании электромагнитного устройства составляет ≤1 Н.

В другом предпочтительном варианте выполнения срабатывание фиксирующего устройства происходит при беспроводной передаче сигнала на срабатывание. В случае протеза сустава ноги требуется, как правило, использование вспомогательного приспособления для ходьбы в виде палки или ходунков. В этом случае чрезвычайно предпочтительно, если беспроводной командный сигнал может быть подан с ручки вспомогательного приспособления для ходьбы.

Наоборот, сигнал от сигнального устройства согласно изобретению также может подаваться на вспомогательное приспособление для ходьбы беспроводным путем, если вспомогательное приспособление для ходьбы преимущественно содержит оптическое и/или акустическое индикаторное устройство и/или ручка приспособления для ходьбы снабжена срабатывающим от сигнала вибратором.

Так, можно вызвать срабатывание фиксирующего устройства, в частности, для разблокировки посредством вспомогательного приспособления для ходьбы, а также принимать на вспомогательном приспособлении для ходьбы подаваемый предусмотренным согласно изобретению сигнальным устройством характеристический или предупредительный сигнал.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью примера выполнения, изображенного графически, на чертежах показано:

- фиг.1 - вид сбоку ножного протеза в одном варианте выполнения изобретения;

- фиг.2 - относящееся к ножному протезу по фиг.1 вспомогательное приспособление для ходьбы в виде костыля;

- фиг.3 - подробно шарнир протеза по фиг.1 в фиксированном состоянии на виде сбоку;

- фиг.4 - шарнир по фиг.3 на виде сзади;

- фиг.5 - вид шарнира по фиг.3 в разблокированном состоянии;

- фиг.6 - вид шарнира по фиг.4 в разблокированном состоянии;

- фиг.7 - вид сбоку шарнира по фиг.5 в согнутом состоянии;

- фиг.8 - вид сбоку блока управления с разблокирующей кнопкой;

- фиг.9 - вид сверху на блок управления по фиг.8;

- фиг.10 - блок-схема электрических частей ножного протеза по фиг.1, снабженного блоком управления по фиг.8 и 9;

- фиг.11 - блок управления для ножного протеза по фиг.1, управляемого беспроводным путем;

- фиг.12 - вид сверху на блок управления по фиг.11.

Изображенный на фиг.1 ножной протез 1 содержит чашку 2 бедра, чашку 3 голени и чашку 4 для размещения стопы. Чашка 3 голени и чашка 4 для размещения стопы соединены между собой вращательным шарниром 5. Между чашкой 2 бедра и чашкой 3 голени расположен фиксируемый шарнир 6, соединенный соединительным проводом 7 с блоком 8 управления, подвешиваемым к внешней стороне чашки 2 бедра.

На фиг.1 не показаны вставляемые в шарнир 6 плоские стержни жесткости, соединяемые с чашкой 2 бедра и чашкой 3 голени.

Шарнир 6 выполнен с возможностью блокировки в изображенном на фиг.1 выпрямленном положении и разблокировки посредством управляющей кнопки блока 8 управления.

На фиг.2 изображено вспомогательное приспособление 10 для ходьбы в виде костыля, содержащего на нижнем конце предусмотренную для опирания на землю резиновую часть 11, а на верхнем конце - ручку 12 и опору 13 для предплечья. В ручку 12 встроен пусковой выключатель 9', нажимаемый с торцевой концевой поверхности ручки 12 преимущественно большим пальцем и воздействующий на передатчик 14, который вслед за этим может подавать сигнал на срабатывание для блока 8 управления. Блок 8 управления предназначен в этом случае для радиоприема.

Конструкция шарнира 6 более подробно показана на фиг.3-7. Шарнир 6 состоит из двух частей 15, 16, соединенных между собой с возможностью вращения вращательным шарниром 17.

Часть 15 в качестве нижней части шарнира снабжена открытой вниз приемной камерой 18 для плоского стержня жесткости, соединяемого с чашкой 3 голени. Соответствующим образом часть 16 имеет вверху приемную камеру 19 для размещения стержня жесткости для чашки 2 бедра.

Нижняя часть 15 шарнира снабжена направляющим штифтом 20, который установлен с возможностью перемещения в образующем приблизительно четверть окружности направляющем пазу 21 и образует тем самым ограничители для выпрямленного положения шарнира 6 на фиг.3 и согнутого положения на фиг.7.

Нижняя часть 15 и верхняя часть 16 шарнира образуют в зоне вращательного шарнира 17 круговые концевые отрезки 22, 23 в виде петли, смонтированные друг в друге для образования вращательного шарнира 17. Концевой отрезок 22 нижней части 15 шарнира снабжен радиальной выемкой 24, в которую своим нижним, соответствующим форме выемки 24 концом 26 входит фиксирующий штифт 25 для блокировки нижней 15 и верхней 16 частей шарнира в изображенном на фиг.3 и 4 выпрямленном положении. Фиксирующий штифт 25 переходит на своем верхнем конце в цилиндрический сердечник 27, установленный с возможностью осевого перемещения внутри электрической катушки 28. Электрическая катушка 28 установлена в держателе 29 верхней части шарнира. Положение фиксирующего штифта 25 может быть определено посредством датчика 30, расположенного в верхней части 16 шарнира рядом с фиксирующим штифтом 25 и проходящего параллельно ему. С датчиком 30 взаимодействует соединенный с фиксирующим штифтом 25 постоянный магнит 31 для образования детектирующего устройства 30, 31, который проходит поперек фиксирующего штифта 25 и магнитное поле которого может быть обнаружено датчиком 30, который может представлять собой датчик Холла. В изображенном на фиг.3 фиксированном положении датчик 30 не обнаруживает магнитного поля постоянного магнита 31. Когда фиксирующий штифт 25 движется вверх, поскольку он за счет тока через катушку 28 втягивается внутрь нее, поле постоянного магнита 31 попадает в зону датчика 30, который тем самым обнаруживает разблокированное состояние. Ток для катушки 28 и выходной сигнал датчика 30 передаются по соединительному проводу 7 от блока 8 управления и наоборот.

На фиг.4 показано, что концевой элемент 26 фиксирующего штифта 25 может аксиально перемещаться со смещением вбок и соединен с фиксирующим штифтом 25 посредством соединительного штифта 32.

На фиг.5 и 6 шарнир 6 изображен в разблокированном состоянии. Через соединительный провод 7 ток протекает через катушку 28, действующую в качестве электромагнита для фиксирующего штифта 25, который втягивается внутрь катушки 28 - на чертеже, следовательно, вверх, и извлекает соединенный с ним конец 26 из соответствующей выемки 24, так что нижняя часть 15 шарнира может вращаться теперь относительно верхней части 16 шарнира, а именно в пределах направляющей 20, 21, образованной направляющим штифтом 20 и направляющим пазом 21.

На фиг.7 изображено согнутое положение шарнира 6, которое он занимает, когда пользователь садится. Конец 26 фиксирующего штифта 25 скользит при этом по цилиндрической периферийной поверхности концевого отрезка 22 нижней части 15 шарнира. Когда пользователь выпрямляется из согнутого состояния на фиг.7 (фиг.3-6), нижний конец 26 фиксирующего штифта 25 скользит под действием силы тяжести по периферийной поверхности концевого отрезка 22, пока нижний конец 26 в полностью выпрямленном положении не попадет в выемку 24 и не вызовет фиксацию на фиг.3 и 4.

Изображенный на фиг.8 и 9 блок 8 управления содержит в удобном месте кнопку 9 для разблокировки шарнира 6. Блок управления снабжен прямоугольным плоским корпусом 33, на узкой верхней стороне 34 которого расположен главный выключатель 35 с контрольной лампочкой 36. Корпус 33 содержит на нижней стороне батарейку 37, заряжаемую через размещенное на узкой боковой стенке зарядное гнездо 38. Блок 8 управления содержит далее кратковременную управляющую схему 39, два звуковых генератора 40, 41 и вибратор 42. Звуковые генераторы 40, 41 могут быть отключены выключателем 43 для подавления нежелательного в определенных ситуациях акустического сигнала.

Из фиг.9 видно, что на верхней стороне 34 корпуса 33 предусмотрена дополнительная контрольная лампочка 44, указывающая состояние заряженности батарейки 37. Далее корпус 33 снабжен зажимной скобой 45, с помощью которой он может быть закреплен на верхней кромке чашки 2 бедра.

Изображенная на фиг.10 блок-схема показывает функциональные связи в блоке 8 управления и сигналы, передаваемые на шарнир 6 по соединительному проводу 7.

Батарейка 37 соединена главным выключателем 35 с зарядным гнездом 38 и с кнопкой 9 для разблокирования шарнира 6. При нажатии кнопки 9 включается звуковой генератор 41, который подает предупредительный звук для разблокирования. При включенном главном выключателе 35 контрольная лампочка 44 указывает состояние заряженности батарейки 37 за счет того, что контрольная лампочка 44, например, не горит, если состояние заряженности батарейки 37 достаточное. Посредством кнопки 9 по соединительному проводу 7 в катушку 28 подается ток, в результате чего происходит разблокирование.

Если датчик 30 шарнира 6 показывает, что фиксирующий штифт 25 снова попал в фиксированное положение, этот выходной сигнал датчика 30 по соединительному проводу 7 передается в блок 8 управления и вызывает в нем через кратковременную управляющую схему 39 характеристические сигналы, а именно посредством управляемого кратковременной управляющей схемой 39 загорание контрольной лампочки 36 и срабатывание вибратора 42 и звукового генератора 40, если последний не был отключен выключателем 43.

На фиг.11 и 12 изображен блок 8' управления, выполненный для радиоприема сигнала на срабатывание, подаваемого передатчиком 14 вспомогательного приспособления 10 для ходьбы, снабженный поэтому дополнительно радиоприемником 46 и переключающим реле 47 вместо выключателя 9. Само собой, можно также дополнительно к радиоприемнику 46 и переключающему реле 47 предусмотреть также возможность разблокирования кнопкой 9 в блоке 8, 8' управления.

В изображенной на фиг.11 и 12 форме выполнения из-за отсутствия выключателя 9 отсутствует также соответствующая контрольная лампочка 36, так что на верхней стороне 34 корпуса 33 находится только контрольная лампочка 44 состояния заряженности батарейки 37.

В остальном блок 8' управления выполнен идентично блоку 8.