ТОРСОВОЕ ЗВЕНО ЭКЗОСКЕЛЕТА

[0001] Заявляемая полезная модель относится к области медицинской техники, в частности, к носимым вспомогательным средствам, содействующим двигательной активности человека, например таким, как экзоскелет нижних конечностей.
[0002] Рассматриваемая полезная модель может быть использована при реабилитации лиц, утративших двигательные возможности вследствие травм и заболеваний позвоночника, черепно-мозговой травмы, инсульта и иных заболеваний, приводящих к центральным параличам, а также из-за пороков или нарушения развития центральной нервной системы, включая детский церебральный паралич.
[0003] Известно торсовое звено экзоскелета, описанное в опубликованной заявке US 2015/0272810, А61Н 3/00, 2015, включающее в себя регулирующий элемент с массивом отверстий, на котором размещены два подвижных элемента, предназначенные для установки на них ножных элементов экзоскелета. Регулировка ширины торсового звена осуществляется креплением подвижных элементов винтами в различные отверстия массива отверстий регулирующего элемента.
[0004] Недостатком известного технического решения является дискретность регулирования ширины торсового звена в соответствии с шагом отверстий, значительная трудоемкость, а также невозможность осуществления регулировки ножных элементов во фронтальной плоскости.
[0005] Известно торсовое звено экзоскелета, описанное в опубликованной международной заявке WO/2011/075003, A61F 5/00, 2011, содержащее регулируемый тазовый бандаж, размещенный вокруг тазовой области пользователя и, по меньшей мере, одно средство фиксации бедра в заданном положении. При этом указанный регулируемый тазовый бандаж и, по меньшей мере, одно указанное средство фиксации бедра в заданном положении соединены между собой первой штангой, выполненной с возможностью вращения и свободного линейного перемещения,
[0006] Регулируемый тазовый бандаж содержит опорную пластину, на которой закреплено ориентированное вдоль тазового бандажа основание, на каждой из двух противоположных сторон которого установлено средство центрации головки бедра.
[0007] Средство центрации головки бедра включает фланец, имеющий полусферическую выемку, съемную крышку, жестко соединенную с указанным фланцем и имеющую обратную полусферическую выемку, и сферический шарнир, жестко закрепленный в указанных выемках с возможностью установочного свободного вращения и имеющий первый сквозной канал, в котором с возможностью свободного вращения закреплен первый конец указанной первой штанги.
[0008] Недостатком этого технического решения является ограниченная возможность регулирования ширины торсового, а также значительная трудоемкость и сложность настройки торсового звена под конкретного пользователя.
[0009] Наиболее близким к заявленному техническому решению является торсовое звено экзоскелета, описанное в опубликованной международной заявке WO/2013/136351, 2013. Указанное торсовое звено содержит центральный блок, внутри которого размещены электродвигатель и редуктор. Движение вращения передается на ходовой винт с двойным наклоном витков через зубчатый ремень или пару зубчатых колес.
[0010] На концах центрального блока расположены два подшипника для вставки в них ходового винта вместе с другими двумя подшипниками, размещенными на концах ходового винта и закрепленными на концевых пластинах, соединенных с центральным блоком корпусными элементами. Между двумя концевыми пластинами расположены две направляющие с круглым поперечным сечением. С двух сторон от центрального блока на направляющих установлены подвижные каретки, предназначенные для размещения на них ножных элементов экзоскелета.
[0011] В зависимости от направления вращения двигателя и, следовательно, ходового винта, взаимодействующие с винтом гайки, расположенные на каретках, обеспечивают приближение или удаление кареток друг от друга, изменяя ширину таза в зависимости от особенностей пациента.
[0012] Недостатком этого технического решения является невозможность осуществления регулировки ножных элементов во фронтальной плоскости.
[0013] Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении арсенала технических средств торсовых звеньев для экзоскелетов за счет упрощения регулировки и повышения точности настройки звена под конкретного пользователя.
[0014] Указанный технический результат достигается за счет того, что торсовое звено экзоскелета содержит базовый элемент, предназначенный для размещения на торсе человека-носителя, а также правый несущий и левый несущий элементы, установленные на базовом элементе с возможностью поворота с последующей фиксацией.
[0015] Правый опорный и левый опорный элементы, предназначены для размещения на них соответствующих бедренных звеньев экзоскелета и установлены на соответствующем несущем элементе с возможностью линейного перемещения с последующей фиксацией.
[0016] Кроме того, торсовое звено экзоскелета содержит первое регулировочное устройство, выполненное с возможностью бесступенчатого регулирования угла поворота несущих элементов относительно базового элемента, и второе регулировочное устройство, выполненное с возможностью бесступенчатого регулирования положения опорных элементов относительно соответствующих несущих элементов. Такое выполнение торсового звена позволяет просто и быстро подогнать (настроить) экзоскелет под анатомические особенности конкретного пользователя, как по ширине бедер, так и по отведению/приведению ног.
[0017] В конкретном случае исполнения первое регулировочное устройство может быть выполнено в виде расположенного по центру базового элемента полого маховичка, имеющего на противоположных концах резьбы с различным направлением витков, и двух винтов с соответствующими резьбами, установленных в маховичке и шарнирно закрепленных на соответствующих несущих элементах.
[0018] В конкретном случае исполнения каждый опорный элемент может быть выполнен в виде опоры, предназначенной для установки на ней соответствующего бедренного звена экзоскелета, и двух цилиндрических направляющих, жестко закрепленных на опоре и предназначенных для перемещения по подшипникам скольжения, размещенным на соответствующих несущих элементах.
[0019] В частном случае исполнения второе регулировочное устройство может быть выполнено в виде двух винтов, установленных с возможностью вращения на соответствующих опорах, и двух гаек, размещенных на соответствующих несущих элементах.
[0020] В конкретном случае исполнения базовый элемент включает в себя несущую раму, подвижную рамку, установленную на несущей раме с возможностью линейного перемещения с последующей фиксацией и имеющую первые крепежные элементы, предназначенные для крепления верхней части плечевых ремней, и вторые крепежные элементы, установленные на несущей раме при помощи быстроразъемного соединения и предназначенные для крепления нижней части плечевых ремней.
[0021] Вышеописанное представляет собой краткое изложение сущности изобретения и, таким образом, может содержать упрощения, обобщения, включения и/или исключения подробностей; следовательно, специалистам в данной области техники следует принять во внимание, что данное краткое изложение сущности изобретения является только иллюстративным и не подразумевает какое-либо ограничение.
[0022] Для лучшего понимания сути предлагаемого технического решения ниже приводится описание конкретного примера выполнения, не являющееся ограничительным примером практической реализации торсового звена экзоскелета в соответствии с заявляемой полезной моделью со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее.
[0023] На фиг. 1 изображено торсовое звено экзоскелета с присоединенными бедренными звеньями, вид спереди, аксонометрия (элементы крепления на теле человека - носителя условно не показаны).
[0024] На фиг. 2 изображено торсовое звено экзоскелета, вид сзади, аксонометрия (элементы крепления на теле человека - носителя условно не показаны).
[0025] На фиг. 3 изображено торсовое звено экзоскелета, вид сзади.
[0026] На фиг. 4 изображено торсовое звено экзоскелета с максимальной шириной опорных элементов, вид спереди.
[0027] На фиг. 5 изображено торсовое звено экзоскелета с минимальной шириной опорных элементов, вид спереди.
[0028] На фиг. 6 изображен вид А на фиг. 5.
[0029] На фиг. 7 изображено торсовое звено экзоскелета с повернутыми вверх несущими элементами, вид спереди.
[0030] На фиг. 8 изображено торсовое звено экзоскелета с повернутыми вниз несущими элементами, вид спереди.
[0031] Следует учесть, что на чертежах представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
[0032] Как показано на фиг. 1-3 торсовое звено экзоскелета содержит базовый элемент 10, который предназначен для соединения с торсом (телом) человека-носителя, правый несущий элемент 30, левый несущий элемент 40, правый опорный элемент 50, левый опорный элемент 60, первое регулировочное устройство 70 и второе регулировочное устройство 80.
[0033] Правый несущий элемент 30 и левый несущий элемент 40 предназначены для установки на них соответственно правого бедренного звена 91 и левого бедренного звена 92 экзоскелета.
[0034] Базовый элемент 10 включает в себя несущую раму 11 и крышку 12, образующие корпус, в котором на осях 13 и 14 с возможностью поворота установлены соответственно правый несущий элемент 30 и левый несущий элемент 40. Фиксация несущих элементов 30 и 40 после настройки торсового звена под конкретного пользователя осуществляется фиксаторами 15 и 16 соответственно (фиг. 3).
[0035] В качестве фиксаторов в данном конкретном примере выполнения использованы стандартные эксцентриковые рычаги, имеющие головку с эксцентриком, ручку и стяжной палец.
[0036] В верхней части несущей рамы 11 расположена подвижная рамка 17, предназначенная для крепления и настройки положения верхней части плечевых ремней или других аналогичных средств (на фиг. не показаны) при размещении торсового звена на теле носителя. Для этого на рамке 17 имеются первые крепежные элементы, например, в виде отверстий 18. Фиксация подвижной рамки 17 после настройки осуществляется фиксаторами 19.
[0037] На несущей раме 11 также имеются вторые крепежные элементы 21 к которым крепятся нижние части плечевых ремней или другие аналогичные средства (на фиг. не показаны). Крепежные элементы 21 устанавливаются на несущей раме 11 с помощью быстроразъемного соединения в виде стопорного шарикового пальца 22, вставляемого в зажимную втулку 23. Для регулирования положения нижней части плечевых ремней на несущей раме 11 может быть установлено несколько зажимных втулок 23.
[0038] В тыльной части рамы 11 располагаются управляющий контроллер 24 и батареи питания 25. Управляющий контроллер 24 и батареи питания 25 закрыты крышкой 26.
[0039] Первое регулировочное устройство 70 включает в себя полый маховичок 71, расположенный по центру базового элемента 10, и два винта 72 и 73, имеющие противоположное направление резьбы. Маховичок 71 имеет на концах резьбу противоположного направления. Винт 72 одним концом шарнирно соединен с несущим элементом 30, а другим концом установлен в соответствующей резьбе маховичка 71. Винт 73 одним концом шарнирно соединен с несущим элементом 40, а другим концом установлен в соответствующей резьбе маховичка 71. От осевого перемещения маховичок 71 ограничивают сферические упоры 74 и 75, опирающиеся на торцевые поверхности 74 и 75 базового элемента 10.
[0040] Конструкция правого опорного элемента 50 и левого опорного элемента 60 одинакова и различается только зеркальным расположением относительно сагиттальной плоскости. Правый опорный элемент 50 содержит опору 51 и жестко закрепленные на ней две цилиндрические направляющие 52, 53. Левый опорный элемент 60 содержит опору 61 и жестко закрепленные на ней две цилиндрические направляющие 62, 63. Цилиндрические направляющие предназначены для перемещения по подшипникам скольжения, установленным в несущих элементах. Фиксация опорных элементов 50 и 60 осуществляется фиксаторами 31,32 и 41, 42, расположенных соответственно на несущих элементах 30 и 40.
[0041] Установка опорных элементов на несущих элементах будет показана на примере левых опорного и несущего элементов. Для правых элементов установка аналогична. Как изображено на фиг. 6 несущий элемент 40 имеет подшипники скольжения 43 и 44 в которых размещены цилиндрические направляющие 62 и 63 левого опорного элемента 60 соответственно.
[0042] Второе регулировочное устройство 80 выполнено в виде двух ходовых винтов 81, установленных на соответствующих опорах 51 и 61, и двух гаек 82, размещенных на соответствующих несущих элементах 30 и 40. На фиг. 6 изображено второе регулировочное устройство только для левого опорного элемента 60, для правого конструкция аналогичная.
[0043] Ходовой винт 81 установлен с возможностью вращения на подшипниках 64, размещенных в опоре 61, и зафиксирован от осевого перемещения зажимными кольцами 83. Расположенная с одного конца резьбовая часть винта 81 помещена в гайку 82, а на другом конце винта 81 установлена рукоятка 84.
[0044] Настройка торсового звена под анатомические особенности конкретного пользователя экзоскелета осуществляется следующим образом. Отпускаются фиксаторы 31, 32 и 41, 42 соответственно правого несущего элемента 30 и левого несущего элемента 40. Вращением рукоятки 84 приводят в движение винт 81 за счет чего опорные элементы 50 и 60 перемещаются на необходимую величину, соответствующую ширине бедер носителя. После чего опорные элементы блокируются фиксаторами 31, 32 и 41, 42. Затем отпускают фиксаторы 15, 16 и вращением маховичка 71 регулируют угол наклона несущих элементов 30 и 40 до требуемой величины. После этого несущие элементы блокируют фиксаторами 15, 16. При необходимости процедуру настройки повторяют.
[0045] Хотя в данном документе были описаны различные стороны осуществления заявленной полезной модели, специалистам в данной области техники понятно, что возможны другие подходы к осуществлению представленной полезной модели. Различные стороны и реализация данной полезной модели изложены в настоящем описании в иллюстративных целях и не подразумевают ограничения, причем объем защиты настоящей полезной модели в нижеследующей формуле полезной модели.