Приспособление для облегчения ходьбы с применением каркаса из высокоуглеродистого пластика
DEVICE FOR FACILITATING WALKING USING FRAME FROM HIGH-CARBON PLASTIC

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к медицинской технике, а так же к средствам передвижения и устройствам, облегчающим ходьбу при использовании в конструкции упругой резины.
Уровень техники
Известно устройство для облегчения ходьбы и переноски грузов, содержащее элементы ножных шин, бедренные и голенные, проходящие вдоль ног с внешней их стороны, а элементы ручных шин, плечевые и предплечевые, проходят вдоль рук с внутренней их стороны (RU №2118147, 27.08.1998).
Недостатком данного устройства является низкая степень удобства пользования людьми с нарушенными физиологическими функциями ног.
Известно также устройство для облегчения ходьбы, содержащее генератор сжатого воздуха, гибкие шланги, ботинки с каблуками, выполненными в виде эластичной гофрированной трубы, герметично закрытой верхней и нижней крышками, а также оно имеет амортизатор, пружины, кривошипно-шатунный механизм, два пневматических золотника с рычагами управления (№740218, опубл. 15.06.80.) (прототип).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и неудобство при эксплуатации ввиду содержания амортизатора, кривошипно-шатунного механизма, двух пневматических золотников с рычагами управления, гибких шлангов. Кроме того, оно функционально ограничено из-за расположения генератора сжатого воздуха на уровне тазобедренного сустава, что увеличивает нагрузку на позвоночник на всех режимах шагового перемещения и стоячего отдыха.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является повышение удобства пользования людьми с нарушенными физиологическими функциями ног и снижение энергетических затрат при ходьбе.
Это достигается тем, что в отличие от известного технического решения данное приспособление представляет собой каркас, выполненный из высокоуглеродистого пластика, состоящий из основы с закругленным носком и силовой рамы соединенных шарниром, движение которых ограничивается на 90° ограничителем. Приспособление содержит упругую резину, которая находится на силовой раме и соединена с амортизирующим наколенником. В то время, как упругая резина накапливает потенциальную энергию и после отрыва пятки стопы от земли, высвобождает накопленную энергию, тем самым производя полезную работу, что способствует снижению энергетических затрат в процессе ходьбы.
Приспособление содержит амортизирующий наколенник для снижения инерционного удара от возвращения силовой рамы в исходное положение в конце фазы шага.
Применение в конструкции высокоуглеродистого пластика обусловлено его физико-механическими свойствами [1-2].
Описание чертежей
На фиг. 1 - представлен общий вид приспособления для облегчения ходьбы, на фиг. 2 - финальная фаза шага, на фиг. 3 - приспособление в работе.
Осуществление изобретения
Приспособление (фиг. 1) представляет собой каркас, выполненный из высокоуглеродистого пластика, состоящий из основы с закругленным носком 1 и силовой рамы 2, соединенных между собой шарниром. Данная
кинематическая пара вращается друг относительно друга на 90° и их перемещение ограничивается ограничителем 5. Основа с закругленным носком 1 крепится к стопе человека при помощи ремней 6. На силовой раме 2 находится упругая резина 3, которая соединена с амортизирующим наколенником 4.
Устройство работает следующим образом.
При обычной ходьбе энергия затрачивается только при подъеме пятки и последующем отрыве стопы от земли. Здесь в свою очередь задействуются икроножные мышцы, которые сокращаются и поднимают пятку со всей стопой человека. Во время ходьбы при переносе центра массы тела человека вперед, стопа остается неподвижной, но голень той же ноги перемещается вперед.
max
Зададим систему координат, где началом будет служить голеностопный сустав (фиг. 2). При ходьбе относительно кости голени в неподвижном положении, которая будет служить осью ординат и осевой линией кости голени при шаге образуется некий угол альфа. При достижении максимального значения угла альфа (α), человек уже перенес свою вторую ногу и чувствует растяжение икроножных мышц, после чего начинается их сжатие и последующий подъем стопы человека. В приспособлении используется незадействованная энергия данного угла альфа.
На приспособлении устанавливается упругая резина 3, которая растягивается при переносе центра массы и накапливает потенциальную энергию. Когда человек перенес свой центр массы вперед, то закругленный носок основы 1 упирается в землю, образуя тем самым точку опоры и подъем стопы, после чего резина 3, сжимаясь, поднимает и отрывает пятку от земли.
Таким образом, данное приспособление снижает энергетические затраты в процессе ходьбы и позволяет человеку быстрее и легче ходить.
Приспособление не стесняет движение человека, а за счет применения высокоуглеродистого пластика вся конструкция очень легкая.
Источники информации
1. Симамура С. Углеродные волокна. - М.: «Мир», 1987. - 304 с.
2. Молчанов Б.И., Гудимов М.М. Свойства углепластиков и области их применения // Авиационная промышленность. - 1997. - №3-4. - С. 58-60.