Зизюк Ю.С., Скляр О.Н., Гурвич Ю.А.

Белорусский Национальный Технический Университет

Использование пар «винт – гайка» в микрохирургии

Для восстановления подвижности коленного и тазобедренного суставов человека рассмотрим механизм, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1. Аппарат для восстановления подвижности коленного и тазобедренного суставов человека: 1 - неподвижное основание; 2 - рама; 3 - реверсивный электропривод; 4 - ходовой винт; 5 - гайка; 6 - коромысло; 7 - первое звено; 8 - второе звено; 9 - третье звено; 10 - четвертое звено; 11 - ложемент голени; 12 - ложемент бедра; 13 - опора стопы; 14 - ось опоры стопы; 15 - каретка; 16 - направляющая; 17 - муфта; 18 - концевой выключатель; 19 - датчик положения; 20 - контроллер; 21 - узел управления реверсивным электроприводом; 22 - выносной пульт экстренного отключения реверсивного электропривода; 23 - индикатор текущего значения угла сгибания и установленных значений минимального и максимального углов сгибания; 24 - регулятор минимального угла сгибания; 25 - регулятор максимального угла сгибания; 26 - регулятор выдержки при минимальном угле сгибания; 27 - регулятор выдержки при максимальном угле сгибания; 28 - регулятор скорости изменения угла сгибания; 29 - регулятор начальной установки угла сгибания; 30 - панель управления.

Изобретение относится к медицине. Изобретение обеспечивает увеличение подвижности при разработке коленного и тазобедренного суставов человека в процессе лечения и реабилитации. Аппарат содержит неподвижное основание, раму, реверсивный электропривод, соединенный с винтовой парой в виде ходового винта и гайки, коромысла, шарнирно закрепленные на основании, трансмиссию, два ложемента и опору для стопы. Аппарат также содержит микроконтроллер, датчик положения, концевые выключатели и узел управления реверсивным электроприводом. Трансмиссия выполнена в виде двух связанных параллельно расположенных четырехзвенных механизмов. Коромысла жестко связаны со вторыми звеньями четырехзвенных механизмов, смежных с первыми звеньями. Ложемент голени закреплен на раме. Ложемент бедра закреплен на третьих звеньях, смежных с первыми звеньями и связанных через четвертые звенья со вторыми звеньями. Рама шарнирно связана с кареткой, в пазу которой расположена гайка винтовой пары с возможностью ее перемещения в радиальном направлении относительно оси ходового винта. На основании установлены концевые выключатели, фиксирующие крайние положения каретки, на четырехзвенный механизм установлен датчик положения, микроконтроллер связан с узлом управления реверсивным электроприводом, выход которого соединен с реверсивным электроприводом, а концевые выключатели связаны с микроконтроллером. Изобретение позволяет создать простое устройство, позволяющее одновременно разрабатывать коленный и тазобедренный суставы и обеспечивающее легкое и надежное управление процессом восстановления работоспособности суставов человека.

Изобретение относится к механотерапевтическим аппаратам пассивного действия для разработки коленного и тазобедренного суставов человека с целью увеличения их подвижности в процессе лечения и реабилитации.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании простого устройства, позволяющего одновременно разрабатывать коленный и тазобедренный суставы, обеспечивающего легкое и надежное управление процессом.

Указанный технический результат достигается тем, что аппарат для восстановления подвижности суставов человека, содержащий неподвижное основание, раму, реверсивный электропривод, соединенный с винтовой парой в виде ходового винта и гайки, коромысла, шарнирно закрепленные на основании, трансмиссию, два ложемента и опору для стопы, содержит микроконтроллер, датчик положения, концевые выключатели и узел управления реверсивным электроприводом, трансмиссия выполнена в виде двух связанных параллельно расположенных четырехзвенных механизмов, причем коромысла жестко связаны со вторыми звеньями четырехзвенных механизмов, смежных с первыми звеньями, ложемент голени закреплен на раме, ложемент бедра закреплен на третьих звеньях, смежных с первыми звеньями и связанных через четвертые звенья со вторыми звеньями, рама шарнирно связана с кареткой, в пазу которой расположена гайка винтовой пары с возможностью ее перемещения в радиальном направлении относительно оси ходового винта, на основании установлены концевые выключатели, фиксирующие крайние положения каретки, на четырехзвенный механизм установлен датчик положения, микроконтроллер связан с узлом управления реверсивным электроприводом, выход которого соединен с реверсивным электроприводом, а концевые выключатели связаны с микроконтроллером.

Указанный технический результат достигается также тем, что аппарат содержит панель управления, на которой расположены электрически связанные с микроконтроллером индикатор текущего значения угла сгибания и установленных значений минимального и максимального углов сгибания, регулятор минимального угла сгибания, регулятор максимального угла сгибания, регулятор выдержки при минимальном угле сгибания, регулятор выдержки при максимальном угле сгибания, регулятор скорости изменения угла сгибания и регулятор начальной установки угла сгибания.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство содержит выносной пульт экстренной остановки.

На чертеже изображена кинематическая схема устройства.

В качестве узла, передающего движение ноге пациента, выбрана передача «винт-гайка». Преимущество такой конструкции имеет несколько аспектов. Такая передача является самотормозящейся, что особенно важно для применения при разработке суставов ноги человека. Это означает, что в случае отказа или неисправности какой-либо системы или узла аппарата, ложемент с находящейся на нем конечностью останется в неизменном положении. Таким образом, исключается возможность получения больным болевого шока. Подобная ситуация может возникнуть и при внезапном отключении электрического питания аппарата. Применение передачи «винт-гайка» позволяет исключить возможность поломки механизма привода аппарата больным, оказывающим сопротивление перемещению ноги. В этом случае усилие, развиваемое больным, будет передаваться через каретку на основание, а более чувствительные элементы привода (муфта, редуктор) останутся разгруженными, что предотвратит их поломку.

Таким образом, изобретение позволяет создать простое устройство, позволяющее одновременно разрабатывать коленный и тазобедренный суставы и обеспечивающее легкое и надежное управление процессом восстановления работоспособности суставов человека.