ПАССИВНЫЙ ЭКЗОСКЕЛЕТ ГОЛЕНОСТОПА

Полезная модель относится к области удовлетворения жизненных потребностей человека и может быть использована в качестве реабилитационной и спортивной техники для создания вариативных (от облегченных до нагрузочных) условий при реабилитации после травм костей, связок, сухожилий голеностопа.
Известен пассивный грузовой экзоскелетон, содержащий каркас с элементами крепления к туловищу, две пары тазобедренных и голеностопных рычагов, соединенных между собой посредством коленных шарниров с элементами фиксации и шарнирно связанных свободными концами с каркасом и опорами стоп. Каркас выполнен в виде двухчастного корсета с укрепленными на нем продольными направляющими, переходящими с передней на заднюю часть корсета (RU 2362598 С2, опубликовано 27.07.2009 г.).
Недостатками устройства являются сложность и дороговизна, отсутствие дополнительных степеней свободы и возможности плавного поворота стопы, что приводит к снижению комфорта и безопасности перемещения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является сокращение и облегчение реабилитационного периода восстановления после переломов за счет фиксации стопы с возможностью полного управления конечностью в движении.
Данная задача решается за счет исполнения пассивного экзоскелета голеностопа, состоящего из подошвы, двух пар голеностопных рычагов, элементов его крепления к голени, так что голеностопные рычаги выполнены сборными из двух частей соединенных между собой посредством шарниров с элементами фиксации и в верхней части с тыльной стороны соединенными между собой дугообразными жесткими конструкционными элементами; причем нижние части голеностопных рычагов представляют собой гидравлическую систему, выполненную в форме перевернутой буквы «П», жестко закрепленную в задней части подошвы; а сама система состоит из двух поршневых гидроцилиндров соединенных между собой трубкой; также к основаниям нижнего дугообразного конструкционного элемента и к задней части подошвы жестко прикреплены два пружинных амортизатора, а фиксация на ноге пассивного экзоскелета голеностопа осуществляется за счет дуги жестко прикрепленной к верху подошвы в ее передней части, дугообразных жестких конструкционных элементов и ременного соединения жестко закрепленного на фронтальной поверхности верхней части пассивного экзоскелета голеностопа.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 представлен экзоскелет, где 1 - подошва; 2 - дуга подошвы; 3 - голеностопные рычаги; 4 - гидравлическая система; 5 - пружинные амортизаторы; 6 - шарниры; 7 - дугообразные жесткие конструкционные элементы; 8 - ременное соединение, 9 - поршневые гидроцилиндры, 10 - трубка.
На фиг. 2. Представлен экзоскелет в рабочем положении.
Техническим результатом, обеспечиваемым совокупностью признаков заявляемой полезной модели, является сокращение времени восстановления пациента после срастания сломанных костей голеностопа и обеспечение комфортной ходьбы. Это возможно за счет снятия части нагрузки со стопы в реабилитационный период времени с полной имитацией движения конечности. Конструкция повторяет анатомическое движение ноги за счет шарниров, позволяя усиливать икроножные мышцы и защищает от вывихов и неестественных изгибов в стопе. Малый вес пассивного экзоскелета голеностопа делает его не заметным для пользователя и обеспечивает комфортную ходьбу.
Устройство включает подошву 1, дугу 2, два голеностопных рычага 3, гидравлическую систему 4, два пружинных амортизатора 5, два шарнира 6, два дугообразных жестких конструкционных элемента 7, ременное соединение 8, два поршневых гидроцилиндра 9, соединительную трубку 10.
Заявляемая полезная модель представляет собой пассивный экзоскелет, содержащий подошву 1, например из термополиуретана, к передней части которой жестко прикреплена дуга 2, например, из легкого сплава алюминия Д16АТ, а в ее задней части, симметрично продольной оси симметрии, жестко закреплены нижние части голеностопных рычагов 3, представляющие собой гидравлическую систему 4 выполненную в форме перевернутой буквы «П», а также нижние концы пружинных амортизаторов 5. Голеностопные рычаги 3 выполнены сборными из двух частей и соединенными между собой посредством шарниров 6 с элементами фиксации. Сверху части голеностопных рычагов 3 с тыльной стороны соединены между собой дугообразными жесткими конструкционными элементами 7, а верхние части голеностопных рычагов кроме того соединены с фронтальной стороны ременным соединением 8. К основаниям нижнего дугообразного конструкционного элемента 4 жестко прикреплены верхние части пружинных амортизаторов 5.
Надежная фиксация на ноге пассивного экзоскелета голеностопа осуществляется за счет жесткой дуги 2, жестких дугообразных конструкционных элементов 7 и ременного соединения 8. Вертикальная подвижность голеностопа и поперечная подвижности стопы человека обеспечивается шарнирными соединениями 6 частей сборных голеностопных рычагов 3, а поперечная подвижность сустава обеспечивается выполнением гидравлической системы 4 в виде поршневых гидроцилиндров 9, соединенных между собой трубкой 10. Система поршневых гидроцилиндров 9 не позволяет резко выворачивать ногу, за счет упругой силы возникающей из-за разности давлений жидкости в каждом из поршневых гидроцилиндров 9. Пружинные амортизаторы 5 снижают нагрузку на икроножных мышцах, поднимая пятку относительно носка и кроме того препятствуют выверту ноги. Если нога вывернута таким образом, что один из поршневых гидроцилиндров 9 сжат, то пружинный амортизатор 5 с противоположной стороны будет стремиться его разжать.
Для изготовления пассивного экзоскелета голеностопа не требуется специального оборудования. Он может быть изготовлен на стандартном оборудовании механических мастерских.