ЭКЗОСКЕЛЕТ

Полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к приспособлениям, помогающим ходить пациентам или людям с ограниченными возможностями в движении, и может быть использована для реабилитации людей с параплегией нижних конечностей.
Из уровня техники известны костыли, применяемые в травматологии и ортопедии (SU 1819599 A1, МПК А61Н 3/02, опубл. 07.06.1993), включающие стержни с наконечниками, стойки с подмышечниками и рукоятками, сидение с фиксатором его положения и элементами крепления в нерабочем положении, установленными на стойках, содержащее планку и опорную плоскость и выполненное с возможностью установки между костылями. При этом с целью повышения устойчивости пациента в сидячем положении в сидение дополнительно введена планка с опорной плоскостью, при этом каждая планка одним концом шарнирно соединена со стойкой, а другим - в рабочем положении связана с соответствующей стойкой противоположного костыля.
Недостатком известного технического решения является его ограниченные возможности по стимуляции опорно-двигательного аппарата пациента и соответственно ограниченные возможности для его успешной реабилитации.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является экзоскелет (RU 2565101 C1, МПК А61Н 3/00, опубл. 20.10.2015), состоящий из силового каркаса, который включает в себя опорную раму с шарнирами, в которых закреплены опорные стойки, в свою очередь, состоящие из тазобедренных, коленных и голеностопных звеньев, и электропневматической системы, содержащей первый пневмомускул, первый, второй, третий и четвертый двухлинейные двухпозиционные пневмораспределители, первый трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель, регулятор давления, контроллер и компрессор, причем первый, второй, третий и четвертый двухлинейные и двухпозиционные пневмораспределители и трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель электрически связаны с контроллером.
Недостатком известного экзоскелета является высокая сложность его конструкции, что делает экзоскелет не только нетехнологичным, но и дорогим устройством, недоступным по цене большинству российских медицинских реабилитационных центров.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание экзоскелета, обладающего расширенными функциональными возможностями для реабилитации пациентов с параплегией нижних конечностей и обладающего низкой себестоимостью изготовления.
Указанная техническая задача решена тем, что экзоскелет содержит раму с шарнирно установленными на ней левой и правой опорами. Рама выполнена L-образной, на ее горизонтальном элементе установлено седло, а на вертикальном элементе закреплен удерживающий ремень. На упомянутых опорах установлены соответственно левый и правый фиксирующие ремни, а на нижних концах опор шарнирно закреплены левая и правая электромеханические ступни.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой совокупностью конструктивных признаков, является расширение функциональных возможностей экзоскелета, за счет применения седла, обеспечивающего надежное закрепление корпуса пациента в экзоскелете, и электромеханических ступней, обеспечивающих возможность облегчения физиотерапевтического воздействия на опорно-двигательный аппарат пациента.
Конструкция экзоскелета поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид экзоскелета спереди; на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг. 3 - устройство электромеханической ступни; на фиг. 4 - костыли с установленными на них элементами управления.
Экзоскелет устроен следующим образом. Он содержит раму 1 с шарнирно установленными на ней левой и правой опорами 2 и 3. Рама 1 выполнена L-образной, на ее горизонтальном элементе 4 установлено седло 5, а на вертикальном элементе 6 закреплен удерживающий ремень 7; на упомянутых опорах 2 и 3 установлены соответственно левый и правый фиксирующие ремни 8 и 9, а на нижних концах опор шарнирно закреплены левая и правая электромеханические ступни 10 и 11.
Левая и правая электромеханические ступни 10 и 11 состоят из подошвы 12 с жестким задником 13 и ремешком 14, удерживающим переднюю часть стопы, а также передней и задней колесных пар 15 и 16, установленных на нижней части подошвы 12, причем задняя колесная пара 16 выполнена приводной и соединена посредством механической передачи 17 с электродвигателем 18 с подключенной к нему батареей, установленным на жестком заднике 13.
Электродвигатели левой и правой электромеханической ступни 10 и 11 подключены к устройству управления 19, установленного на раме 1, которое выполнено в виде микроконтроллера, содержащего память программ и данных, модуль беспроводной связи, а также не менее двух широтно-импульсных модуляторов, выходы которых подключены к драйверам управления электродвигателями, выходы драйверов подключены к электродвигателям, которые могут быть выполнены как асинхронными, так и шаговыми.
Экзоскелет применяют следующим образом. Тело реабилитируемого пациента с параплегией нижних конечностей закрепляют на раме 1 устройства, размещая его тазобедренную часть в седле 5 и фиксируя корпус удерживающим ремнем 7. Левую и правую ноги размещают соответственно на левой и правой опорах, фиксируя их с помощью ремней 8 и 9, а ступни пациента размещают в подошвах 12 электромеханических ступней 10 и 11.
Далее начинают выполнение физических упражнений, при этом в случае хорошей подвижности рук пациента ему дают левый и правый костыли 20 и 21, выполняющие функцию дополнительной опоры. В случае неудовлетворительной подвижности рук пациента его придерживает врач. Работу экзоскелета в общем случае также контролирует врач с помощью пульта дистанционного управления, подключенного к устройству управления экзоскелетом (на фигурах условно не показан).
Костыли 20 и 21 могут быть выполнены со встроенными в их рукоятки устройствами ввода, выполненными в виде кнопок 22, 23, 24, 25, подключенных к микроконтроллерам, вмонтированным в стойки костылей, каждый из которых содержит модуль беспроводной связи с возможностью передачи команд устройству управления экзоскелетом. В этом случае работу экзоскелета может контролировать сам пациент следующим образом: при нажатии и удерживании кнопки 22 правая электромеханическая ступня движется вперед; при нажатии и удержании кнопки 23 правая электромеханическая ступня движется назад; при нажатии и удерживании кнопки 24 левая электромеханическая ступня движется вперед; при нажатии и удерживании кнопки 24 левая электромеханическая ступня движется назад; поворот налево осуществляется нажатием и удерживанием кнопок 23 и 25 одновременно; поворот направо осуществляется нажатием и удерживанием кнопок 22 и 24 одновременно.
В качестве примера способа реабилитации пациента с помощью предложенного экзоскелета приведем пример выполнения простейшего упражнения, направленного на развитие подвижности нижних конечностей. Пусть пациенту требуется сделать два шага в экзоскелете, при этом он обладает хорошей подвижностью рук и самостоятельно управляет экзоскелетом при помощи костылей.
Движение начинают с правой ноги. Для этого на правом костыле нажимается и удерживается кнопка 22, подавая команду «вперед» устройству управления экзоскелетом, после чего происходит движение правой электромеханической ступни вперед. Пациент самостоятельно контролирует длину шага и в нужный момент времени отпускает кнопку 22. Далее аналогичным образом нажатием кнопки 23 на левом костыле выполняется шаг левой ногой. Для выполнения второго шага команды, подаваемые устройству управления экзоскелетом, повторяют.