Экзоскелет нейрохирурга
NEUROSURGEON'S EXOSKELETON

Изобретение относится к области медицины, а именно к устройству для проведения работ, сопряженных с выполнением действий, связанных с длительным нахождением верхних конечностей в вынужденном статическом положении (поднятыми вверх руками), например нейрохирурга, сидящего в специальном кресле, при проведении операции на задней черепной ямке при положении больного сидя.
При длительных операциях руки нейрохирурга, сидящего, например, в специальном кресле марки surgiline фирмы UFSK, длительное время находятся в поднятом вверх положении, что приводит к высокой утомляемости нейрохирурга, тремору его рук, нарушению осанки и болезненным ощущениям в спине, надплечье и руках. Существующие экзоскелеты не обеспечивают подъем и поддержку рук нейрохирурга на должную высоту, не имеют возможности соединения со специальным креслом нейрохирурга, и не выдерживают основного правила асептики, т.е. сокрытия экзоскелета за стерильным бельем.
Известно устройство, содержащее внешние каркасы для конечностей, при этом каждый внешний каркас состоит из надплечья, модуля плеча и локтевого шарнира, модулы плечам выполнен продолговатым, надплечье соединено посредством шарнира с опорой для крепления, модуль плеча состоит из проксимального и дистального узлов, соединенных верхней и нижней съемными планками с возможностью подбора для анатомической адаптации, и снабжен зацепами для крепления упругих элементов, при этом локтевой шарнир одним концом соединен с дистальным узлом модуля плеча, а другим концом - с опорным приспособлением, (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2687897 «Экзоскелет эндохирурга», МПК А61Н 1/00, А61Н 1/02, опубл. 16.05.2019 г.).
Известное устройство дополнительно оснащено опорно-адаптационным элементом, посредством которого устройство крепят на несущем жилете, который затем надевают на хирурга, располагая руки хирурга с внутренней стороны устройства с упором локтей хирурга на поверхность опорного приспособления в виде чаши.
Известное устройство предназначено для обеспечения эффективного повышения двигательных возможностей верхних конечностей эндохирурга (поддерживает руки при длительных операциях), тем самым устраняя усталость и снимая нагрузку со спины. Благодаря несущему жилету устройство может быть скрыто за стерильным халатом, надеваемым на тело эндохирурга после мытья рук.
Известно устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее внешние каркасы для конечностей, при этом каждый внешний каркас состоит из надплечья, модулей плеча и предплечья, локтевого шарнира и опорного приспособления, при этом надплечье, модули плеча и предплечья выполнены продолговатыми, надплечье снабжено опорой для крепления внешнего каркаса, модуль предплечья соединен с модулем плеча посредством локтевого шарнира с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, а модуль предплечья соединена опорным приспособлением (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2629738 «Экзоскелет верхних конечностей», МПК А61Н 1/00, А61Н 1/02, опубл. 30.08.2017).
Конструктивное выполнение локтевого шарнира известного устройства обеспечивает соединение модулей плеча и предплечья только для выполнения движений в горизонтальной плоскости и модуля предплечья в горизонтальной и дополнительно в вертикальной плоскостях, а также ротацию кнаружи/ротации внутрь предплечья относительно плеча и увеличения амплитуды движений.
Технической задачей и результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности облегчить труд нейрохирурга при длительных статических позах верхних конечностей в поднятом вверх положении, устранения тремора рук при длительных операциях, сохраняя при этом стерильными руки нейрохирурга при использовании устройства.
Техническая задача и результат достигается тем, что экзоскелет нейрохирурга содержит внешние каркасы для конечностей, при этом каждый внешний каркас состоит из надплечья, модулей плеча и предплечья, локтевого шарнира и опорного приспособления, при этом надплечье, модули плеча и предплечья выполнены продолговатыми, надплечье снабжено опорой для крепления внешнего каркаса, модуль предплечья соединен с модулем плеча посредством локтевого шарнира с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, модуль предплечья соединен с опорным приспособлением, модуль плеча состоит из проксимального и дистального узлов, снабженных зацепами для крепления упругих элементов, и соединенных верхней и нижней съемными планками с возможностью подбора для анатомической адаптации, при этом опорное приспособление выполнено разъемное и состоит из L-образного кронштейна, горизонтально размещенный элемент которого оснащен жестко закрепленным магнитом, и опорного элемента, выполненного с вогнутой опорной поверхностью и оснащенного аналогичным жестко закрепленным магнитом для обеспечения возможности взаимодействия с магнитом L-образного кронштейна, при этом вертикально размещенный элемент L-образного кронштейна установлен посредством паза с возможностью перемещения и фиксации относительно модуля предплечья, выполненного в виде планки соединенной проксимальным узлом посредством шарнира с дистальным узлом модуля плеча, причем планка подпружинена упругим элементом, один конец которого соединен с проксимальным узлом модуля предплечья, а другой г-, со свободным концом планки модуля предплечья, при этом съемные планки модуля плеча выполнены дугообразные со скругленными концами и установлены вогнутой стороной навстречу друг другу.
Экзоскелет нейрохирурга поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид устройства, сверху; на фиг. 2 – то же, вид сбоку на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б - Б на фиг. 3; на фиг. 5 - поперечное сечение опорного элемента, на фиг. 6 - L-образный кронштейн, установленный на планке модуля предплечья.
Предлагаемое устройство состоит из двух внешних каркасов (механических рук), оснащенных опорами 1, соединенными со стойками 2 для крепления на кресле, на котором сидит нейрохирург во время операции (кресло на чертеже не показано).
Опора 1 и стойка 2 для жесткости, в месте их соединения, выполнены со взаимно сопрягаемыми пазами и дополнительно соединены между собой крепежом 3 (пазы на чертеже не показаны).
Каждый внешний каркас содержит также надплечье 4, модуль плеча, модуль предплечья и опорное приспособление, поддерживающее предплечье
Надплечье 4 представляет собой Z-образную пластину, соединенную одним концом с опорой 1 посредством крепежа 5 и шарнира 6, а другим концом посредством шарнира 7 - с модулем плеча.
Модуль плеча выполнен продолговатым и состоит из проксимального узла 8 и дистального узла 9, соединенных между собой съемными планками 10 и 11, верхней и нижней с возможностью подбора для анатомической адаптации. Проксимильный узел 8 соединен крепежом с шарниром 7, а дистальный узел 9 - с локтевым шарниром 12 (крепеж на чертеже не показан).
Планки 10 и 11 выполнены съемные дугообразные со скругленными концами и установлены вогнутой стороной навстречу друг другу. Съемные планки 10 и 11 позволяют производить анатомическую адаптацию модулей плеча к верхним конечностям нейрохирурга. Форма планок 10 и 11 и их концов позволяет избежать их смыкания планок 10 и 11 при повороте в вертикальной плоскости и обеспечить им, по сравнению с прототипом (150°), в крайних положениях рук нейрохирурга большую амплитуду движения рук в вертикальной плоскости (180°).
По наружной поверхности устройства на проксимальном узле 8 и дистальном узле 9 модуля плеча закреплены зацепы 13 и 14, соответственно, выполненные, например, в виде оси с буртиком на конце для предотвращения соскальзывания упругих элементов и предназначенные для крепления концов упругих элементов (упругие элементы на чертеже не показаны). Упругие элементы выполнены в виде резиновых жгутов для обеспечения компенсации веса плеча и частично предплечья нейрохирурга, позволяя обеспечить эффективное повышение двигательных возможностей верхних конечностей нейрохирурга, облегчая длительное нахождение нейрохирурга в статической позе с поднятыми вверх руками.
Опорное приспособление выполнено разъемное и состоит из L-образного кронштейна 15, горизонтально размещенный элемент которого оснащен жестко закрепленным магнитом 16, и опорного элемента 17. Опорный элемент 17 выполнен с вогнутой опорной поверхностью и оснащен аналогичным жестко закрепленным магнитом 18 для обеспечения возможности взаимодействия с магнитом 16, L-образного кронштейна 15. Вертикально размещенный элемент L-образного кронштейна 15 установлен посредством паза с возможностью перемещения и фиксации относительно модуля предплечья. Модуль предплечья выполнен в виде планки 19, соединенной с шарниром 12 с помощью проксимильного узла 20. Планка 19 подпружинена упругим элементом 21 резиновым жгутом или пружиной, один конец которого соединен с проксимальным узлом 20 модуля предплечья, а другой - со свободным концом планки 19 модуля предплечья.
Экзоскелет нейрохирурга используют следующим.
Два внешних каркаса (механические руки) посредством стоек 2 крепят предварительно к креслу, например, марки surgiline фирмы UFSK. Затем посредством застежки Велкро (липучки) крепят опорные элементы 17 на оба предплечья нейрохирурга.
Для обеспечения эффективного повышения двигательных возможностей верхних конечностей «нейрохирурга (облегчения поднятия рук) упругие элементы концами устанавливают на зацепы 13 и 14. Усилие упругих элементов выбирают таким, чтобы обеспечить свободное вывешивание рук в требуемом положении.
Затем нейрохирург моется, надевает халат, размещая рукава халата поверх опорных элементов 17 с магнитами 18, предварительно закрепленных посредством застежки Велкро (липучки), надевает перчатки и садится в кресло, располагая руки над горизонтально размещенным элементом кронштейна 15, при этом магниты 16 и 18 взаимодействуют между собой, фиксируя руки нейрохирурга относительно внешних каркасов, что позволяет избежать расстерилизации рук хирурга, так как фиксация их к экзоскелету происходит без его участия, под действием силы притяжения магнитов. Планки 19 дополнительно скрывают с помощью стерильных рукавов, расположенных поверх халата.