ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ ХОЖДЕНИЯ

Изобретение относится к области медицины и предназначено для передвижения людей с параличом нижних конечностей. Аппарат обеспечивает спуск и подъем по ступеням, хождение по наклонной поверхности до 35° и по ровному ландшафту. Кроме этого аппарат может быть использован для нужд армии при переносе тяжестей на длительные дистанции, что десятки раз сэкономит энергозатраты солдата (при использовании маломощного двигателя внутреннего сгорания).
Известен ортопедический аппарат (см. патент РФ на ПМ №96759, кл. А61F 5/01, опубл. 2006) содержащий тазобедренный и голенный узлы, соединенные между собой коленным шарниром и голеностопный узел с гильзами стопы, при этом последние соединены с пневматическими стойками.
Однако вышеуказанный аппарат не обеспечивает спуск и подъем по ступеням, т.е. его функциональные возможности ограничены.
Техническим результатом от использования изобретения является расширение функциональных возможностей аппарата и сферы применения.
Технический результат от использования достигается за счет того, что гидравлический аппарат для хождения, содержащий тазобедренный узел с управляющим устройством, голенной и голеностопной узлы, шарнирно связанные между собой, причем он снабжен плюснефаланговым узлом стопы, включающем плюснефаланговый шарнир, связанный с гидравлической стойкой, которая крепится к штанге голени, при этом голеностопный узел содержит голеностопный шарнир, связанный с задней голеностопной гидравлической стойкой, которая крепится с одной стороны к штанге стопы, а с другой стороны к штанге бедра, а передняя голеностопная стойка крепится с одной стороны к штанге стопы, а с другой стороны к штанге голени, тазобедренный узел состоит из бедренного шарнира, соединяющего штангу корпуса туловища со штангой бедра, а задняя и передняя гидравлические стойки соединены через коленный шарнир с коленным узлом, при этом на каждой гидравлической стойке установлены датчики давления, передающие сигнал на управляющее устройство.
Техническая сущность поясняется чертежами (Фиг.1 - Вид аппарата спереди, Фиг.2 - Боковая проекция, Фиг.3 - аппарат в рабочем состоянии при посадке пациента, на Фиг.2, 3 показаны углы: 20°-40° - максимальные углы наклона штанг при посадке, 130° - максимальный ход движения штанги туловища, 110° - максимальный угол наклона штанги бедер.)
Гидравлический аппарат для хождения состоит из нескольких основных узлов. В плюснефаланговый узел стопы, в него входит плюснефаланговый шарнир 1 стопы, при этом плюснефаланговая гидравлическая стойка 2 крепится с одной стороны к штанге 3 голени, а с другой стороны к штанге 4 плюснефалангового шарнира. Голеностопный узел состоит из голеностопного шарнира 5, который связан с задней голеностопной гидравлической стойкой 6, которая присоединена, с одной стороны к штанге 7 стопы, а с другой стороны к штанге 8 бедра. Передняя голеностопная гидравлическая стойка 9 с одной стороны крепится к штанге 7 стопы, а с другой стороны к штанге 3 голени. Передняя 9 и задняя 6 голеностопные гидравлические стойки управляют голеностопным узлом посредством системы управления аппаратом. Коленный узел состоит из коленного шарнира 10 и передней бедренной гидравлической стойки 11 и задней голеностопной гидравлической стойки 6. Посредством последних и системы управления осуществляется управление коленным узлом. Тазобедренный узел состоит из бедренного шарнира 12, который соединяет между собой штангу туловища 13, штанга 8 бедра. Управление этим узлом осуществляется передней бедренной гидравлической стойкой 11 и задней бедренной гидравлической стойкой 14. Аппарат застабилизирован каркасной трубкой 15. К каркасной трубке присоединен базовый узел, состоящий из питающего блока 16, гидравлического насоса 17 и блока гидравлических электроклапанов 18, с пультом управления 19 блока. На гидравлических стойках установлены датчики 20 давления, передающие сигналы на компьютер с определенными программами передвижения ходьба, спуск, подъем по ступеням и т.д. К штанге туловища крепятся ремни крепления 21.
Аппарат работает в нескольких основных режимах ходьба, подъем по ступеням, спуск по ступеням. Чтобы идти человек находящийся в аппарате выбирает режим ходьбы, нажимая кнопку на пульте 19. Аппарат запрограммирован таким образом, что акт шага всегда начинается с правой ноги. Пульт управления 19 при нажатии определенной кнопки запускает определенную программу в управляющем устройстве, которое находится в блоке гидравлических электроклапанов 18 и ими управляет. Для работы одной гидравлической стойки требуется два клапана, один впускной другой выпускной (на чертеже не показаны). Акт шага начинается с работы задней бедренной гидравлической стойки 14, выпускной клапан находится в закрытом, а впускной клапан находится в открытом состоянии. Гидравлический насос 17 создает постоянное давление при открытом впускном клапане и закрытом выпускном. В гидравлической стойке создается давление, воздействующее на поршень и шток стойки. Закрывается шток, который сохраняет свое положение при открытии выпускного клапана, а давление гидравлической жидкости падает и шток гидравлической стойки опускается под воздействием веса конструкции или работы противоположной гидравлической стойки. При работе передней бедренной гидравлической стойки 11 происходит движение сгибания коленного узла, одновременно начинают работать задние гидравлические голеностопные стойки 6 на обеих ногах. Одна стойка выпрямляет колено на ноге, которая шагает, а другая - толкает корпус вперед, как только шагнувшая нога получает опору на пятку, при этом впускной клапан задней голеностопной стойки 6 закрывается и открывается выпускной клапан. В этот же момент открывается впускной клапан передней голеностопной стойки 9 до полного прилегания стопы к поверхности. После этого снова начинает работать задняя голеностопная стойка 6 и вытягивает корпус вперед. В тот же момент на другой ноге открывается выпускной клапан плюснефаланговой гидравлической стойки 2. Это нужно для того, чтобы сохранить вторую опору как можно дольше до момента стабилизации шагнувшей ноги. Тот же процесс повторяется со второй ногой и таким образом осуществляется акт ходьбы. Каждая гидравлическая стойка снабжена датчиком давления 20, связанным с управляющим устройством. Последнее анализирует изменение давления в гидравлических стойках. При равном давлении в задних и передних гидравлических стойках аппарат стабилизирует себя в вертикальном положении.
Акт подъема по ступеням осуществляется также как и ходьба, только задняя бедренная стойка 14 работает дольше, что обеспечивает более высокий подъем бедра. Спуск по ступеням имеет тот же принцип и отличается только работой задней голеностопной стойки 6. В момент когда одна нога занесена, открывается выпускной клапан задней голеностопной гидравлической стойки 6, при этом вторая нога получает опору на более нижние ступени. Программы работы гидравлических стоек в разных режимах отличаются друг от друга продолжительностью времени работы впускных и выпускных клапанов. При определенной программе управляющего устройства аппарат может бегать, а при повышении мощности гидравлического насоса даже прыгать и может применяться для нужд армии для переноса тяжестей на длительные дистанции (если использовать простейший и маломощный двигатель внутреннего сгорания), что в десятки раз сэкономит энергопотери солдата.