УСТРОЙСТВО, ОБЛЕГЧАЮЩЕЕ ХОДЬБУ
DEVICE THAT FACILITATES WALKING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройствам, облегчающим ходьбу, и предназначено для оказания помощи пользователю при ходьбе.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известно устройство данного типа, являющееся устройством, облегчающим ходьбу, снабженным поддерживающим талию поясом, используемым вокруг талии пользователя и имеющим пару правых и левых протезных полосок, прикрепленных друг к другу первыми сочленениями, соответствующими бедренным суставам больного, по обеим сторонам поддерживающего талию пояса в поперечном направлении (например, см. японскую публикацию заявки на патент №2003-220102). В данном устройстве каждая протезная полоска образована из свободно сгибающейся и растягивающейся соединительной штанги, имеющей второе сочленение, соответствующее коленному суставу больного, в середине протезной полоски, при этом нижний конец протезной полоски присоединен к опорной площадке, прикрепляемой к ноге пользователя. В дополнение к этому, устройство, облегчающее ходьбу, включает приводной источник для второго сочленения для генерации несущей способности с целью поддержания части веса пользователя с помощью ротационной тяги второго сочленения, вызываемой приводным источником.
В приведенном выше традиционном примере осуществления изобретения существует необходимость крепко прикреплять поддерживающий талию пояс вокруг талии, для того чтобы надежно передавать несущую способность на тело пользователя. Следовательно, у пользователя возникает ощущение связанности. Далее, так как первые сочленения правой и левой протезной полоски находятся по обе стороны талии пользователя, пользователь часто ударяет свои руки о первые сочленения или верхние части протезных полосок, присоединенные к первым сочленениям, при этом становится неудобно размахивать своими руками при ходьбе.
Более того, имеется известное устройство, облегчающее ходьбу, отличающееся тем, что оно имеет четыре ножки с колесиками в нижней их части, вертикально присоединенные к раме, окружающей пользователя сзади и по бокам, при этом рама оборудована напоминающим седло сиденьем, на котором пользователь сидит верхом, чтобы воспринимать силу, прилагаемую пользователем к сиденью для приведения в движение колесиков таким образом, чтобы данной силе было придано заданное значение (например, см. Официальный бюллетень патентного ведомства Японии №3156367).
Хотя этот пример осуществления изобретения снижает чувство связанности пользователя, это устройство имеет большой размер и не может использоваться в ограниченных помещениях. Далее, пользователь часто ударяет свои руки о раму при размахивании руками при ходьбе. Следовательно, оно не может улучшить удобство и простоту использования.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Как упоминалось выше, имеются различные проблемы в традиционно используемых устройствах, облегчающих ходьбу. Следовательно, изобретатель и др. данной заявки на патент предложили идею соединить протезные полоски с соединениями, предусмотренными на обращенной вниз поверхности сиденья, на котором пользователь сидит верхом. В соответствии с ней несущая способность протезных полосок может быть надежно передана от паховой области к телу пользователя. Более того, пользователю нужно только сидеть на сиденье, что снижает ощущение связанности у пользователя. В дополнение к этому, так как соединения обеспечиваются на обращенной вниз поверхности сиденья, при этом соединения и верхние части протезных полосок, присоединенные к ним, расположены под паховой областью пользователя. Следовательно, пользователь не ударяет свои руки о соединения и верхние части протезных полосок, когда он размахивает руками при ходьбе, тем самым давая пользователю свободно размахивать руками. Более того, устройство - небольшое по размеру в отличие от обычного используемого изобретения, имеющего раму, окружающую пользователя, и, следовательно, оно может использоваться в небольших помещениях. В дополнение к уменьшению чувства связанности и достижению свободного размахивания руками, описанным выше, значительно улучшены удобство и простота использования.
Соединения на обращенной вниз поверхности сиденья по желанию адаптируются для того, чтобы дать возможность протезным полоскам свободно перемешаться вперед/назад и чтобы достигнуть свободного перемещения в поперечном направлении, чтобы пользователь мог раскачивать свои ноги наружу. В данном случае обычно подразумевается, что соединения адаптированы таким образом, чтобы ось абсцисс совпадала бы с линией поперечной оси, а ось ординат с линией передней/ задней оси, с тем чтобы протезные полоски могли свободно перемешаться вперед/назад, при этом ось качательного движения совпадает с осью абсцисс, и чтобы протезные полоски могли свободно перемещаться в поперечном направлении, при этом ось качательного движения совпадает с осью ординат.
В случае, если пользователь наклоняет верхнюю часть тела вперед и тем самым центр тяжести верхней части тела пользователя по отношению к сиденью смещается вперед относительно оси качательного движения вперед/назад протезных полосок, на сиденье влияет вращательный момент в направлении наклона сиденья вперед и вниз вокруг опоры движения вперед/назад протезных полосок. В этот момент, если протезные полоски свободно передвигаются в направлении оси движения вперед/назад, в качестве оси абсцисс, предусмотренной в соединительных элементах на обращенной вниз поверхности сиденья, как описано выше, ось качательного движения вперед/назад (ось абсцисс) протезных полосок расположена под сиденьем и, следовательно, наклон сиденья вперед и вниз смещает точку приложения веса в переднем направлении по отношению к оси качательного движения вперед/назад протезных полосок, что увеличивает передне-заднее расстояние между осью движения, точкой опоры и точкой приложения веса и также увеличивает вращательный момент, прилагаемый к сиденью. В результате сиденье наклоняется все больше вперед и вниз и смещается назад по отношению к пользователю, при этом в некоторых случаях сиденье передвигается из паховой области пользователя в заднем направлении. Более того, если протезные полоски свободно перемешаются в поперечном направлении, когда в качестве оси движения используется ось ординат, предусмотренная в соединительных элементах на обращенной вниз поверхности сиденья, как описано выше, ось поперечного перемещения (ось ординат) протезных полосок расположена ниже сиденья и, следовательно, сиденье значительно наклоняется в поперечном направлении, если точка приложения веса пользователя смещена даже незначительно в поперечном направлении по отношению к оси поперечного перемещения протезных полосок.
Учитывая вышеупомянутые проблемы, целью настоящего изобретения является создание компактного и легко используемого устройства для облегчения ходьбы, имеющего сиденье, которое имеет улучшенную стабильность, несмотря на то, что протезные полоски присоединены к соединениям на обращенной вниз поверхности сиденья.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Настоящее изобретение относится к устройствам для облегчения ходьбы, включающим сиденье, на котором пользователь сидит верхом, и протезную полоску, присоединенную к соединению, предусмотренному на обращенной вниз поверхности сиденья. Когда протезные полоски присоединены к сиденью подобным образом, чтобы свободно перемещаться в переднем и заднем направлении посредством соединения для достижения вышеупомянутой цели, соединение адаптируется таким образом, чтобы ось качательного движения вперед/назад протезной полоски находилась над сиденьем. Когда протезная полоска присоединена к сиденью таким образом, чтобы свободно перемещаться в поперечном направлении посредством соединений, соединение адаптируется таким образом, чтобы ось качательного движения в поперечном направлении протезной полоски была бы расположена над сиденьем. Более того, в случаях, когда протезная полоска присоединена к сиденью таким образом, чтобы можно было свободно перемещаться в направлении вперед/назад и в поперечном направлении с помощью соединений, соединение адаптируется таким образом, чтобы оси качательного движения протезных полосок в поперечном направлении и вперед/назад были бы расположены над сиденьем.
Когда ось качательного движения протезной полоски в направлении вперед/назад расположена над сиденьем, как описано выше, точка приложения веса смещается назад. Если точка приложения веса верхней части тела пользователя относительно сиденья смещается вперед от оси качательного движения протезной полоски в направлении вперед/назад, сиденье наклоняется вперед и вниз. Таким образом, передне-заднее расстояние между осью качательного движения и точкой приложения веса уменьшается, что также уменьшает вращательный момент, прилагаемый к сиденью. Следовательно, когда точка приложения веса смещается вверх к положению непосредственно под осью качательного движения, вращательный момент, прилагаемый к сиденью, становится нулевым, что стабилизирует сиденье в данном состоянии. Таким образом, сиденье автоматически приводится в стабильное состояние, тем самым препятствуя смещению сиденья в направлении вперед/назад под паховой областью пользователя.
Кроме того, когда ось качательного движения протезной полоски в поперечном направлении расположена над сиденьем, под ее действием точка приложения веса смещается поперечно вовнутрь, если точка приложения веса смещается поперечно наружу по отношению к оси качательного движения протезной полоски в поперечном направлении, сиденье наклоняется в поперечном направлении и тем самым поперечное расстояние между осью качательного движения и точкой приложения веса уменьшается. Следовательно, вращательный момент, прилагаемый к сиденью, также уменьшается. После этого, когда точка приложения веса смещается в положение как раз под осью качательного движения протезной полоски в поперечном направлении, вращательный момент, прилагаемый к сиденью, становится нулевым, что стабилизирует сиденье в данном состоянии.
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением стабильность сиденья может быть улучшена, несмотря на то, что протезная полоска присоединена к соединению на обращенной вниз поверхности сиденья и, следовательно, можно получить компактный и легкий в использовании, облегчающий ходьбу аппарат.
Простым средством для расположения над сиденьем оси качательного движения протезной полоски в поперечном направлении и вперед/назад является наличие соединительного элемента, снабженного дугообразной направляющей канавкой, продольно распространяющейся в переднем/заднем направлении и имеющей центр кривизны над сиденьем, при этом верхний конец протезной полоски вступает в подвижное зацепление с направляющей канавкой. В соответствии с этим протезная полоска перемещается в переднем/заднем направлении вдоль направляющей канавки, при этом центр кривизны направляющей канавки совпадает с осью качательного движения протезной полоски в направлении вперед/назад.
В случаях, когда протезная полоска состоит из свободно сгибающейся и растягивающейся полоски, имеющей шарнирное сочленение в середине, или убирающейся полоски, имеющей сочленение прямого действия в середине, можно генерировать несущую силу для поддержания, по крайней мере, части веса пользователя путем обеспечения средства смещения для смещения сочленения в направлении растягивания (в направлении проталкивания сиденья вверх). Однако предпочтительно предусмотреть приводной источник для привода сочленения, расположенного в середине протезной полоски. Таким образом можно помочь пользователю в правильной ходьбе путем генерации несущей силы в соответствии с нагрузкой на стопу пользователя под управлением приводного источника.
Более того, если верхний конец протезной полоски продольно входит в подвижное зацепление с дугообразной направляющей канавкой в переднем/заднем направлении, когда центр кривизны расположен над сиденьем, и если протезная полоска состоит из свободно сгибающейся и растягивающейся полоски, имеющей шарнирное сочленение в середине, желательно адаптировать верхний конец протезной полоски таким образом, чтобы он зацепился с частью направляющей канавки, расположенной позади линии между серединой сочленения и центром кривизны (осью качательного движения вперед/назад протезной полоски) направляющей канавки. Это позволяет обеспечить шаговое передвижение протезной полоски, следующее за движением вперед ноги пользователя, без необходимости иметь большую длину направляющей канавки в переднем направлении. Следовательно, соединение может быть преимущественно уменьшено в размере.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 является видом в перспективе устройства для облегчения ходьбы в соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 является видом сбоку устройства для облегчения ходьбы в соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг 3 является видом спереди устройства для облегчения ходьбы в соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4. является видом в перспективе первого сочленения устройства для облегчения ходьбы в соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 является видом сбоку первого сочленения устройства для облегчения ходьбы в соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 является видом в перспективе нижнего конца протезной полоски устройства для облегчения ходьбы в соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7(а) является видом в перспективе сиденья устройства для облегчения ходьбы в соответствии с первым примером осуществления настоящего изобретения и фиг 7(б) является видом в перспективе внутренней части сиденья;
Фиг.8 является видом в перспективе первого сочленения устройства для облегчения ходьбы в соответствии со вторым примером осуществления настоящего изобретения;
Фиг.9 является видом сбоку первого сочленения устройства для облегчения ходьбы в соответствии с третьим примером осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.10 является видом в перспективе первого сочленения устройства для облегчения ходьбы в соответствии с четвертым примером осуществления настоящего изобретения.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее будет описано устройство, облегчающее ходьбу, в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1-3, устройство, облегчающее ходьбу, включает сиденье 1, служащее в качестве участка для перераспределения нагрузки, на котором пользователь Р сидит верхом, и пару левых и правых протезных полосок 2L и 2R, прикрепленных под сиденьем 1.
Каждая из протезных полосок 2L и 2R состоит из свободно сгибающегося и растягивающегося элемента, имеющего первую полоску 4, присоединенную к первому сочленению 3, функционирующему в качестве соединения, обеспеченного под нижней поверхностью сиденья 1, и второй полоски 6, присоединенной к первой полоске 4 через второе ротационное сочленение 5. В дополнение, нижний конец второй полоски 6 присоединен к опорной платформе 8, присоединяемой к правой и левой ноге пользователя посредством третьего сочленения 7. Далее, каждая из протезных полосок 2L и 2R снабжена приводным источником 9 для второго сочленения 5. Затем приводной источник 9 используется для ротационного привода второго сочленения 5 для приложения силы в растягивающем направлении и увеличения расстояния между опорной платформой 8 и сиденьем 1 для каждой из протезных полосок 2L и 2R, для того, чтобы генерировать несущую силу для поддержания, по крайней мере, части веса пользователя (далее именуемой как сила для оказания помощи в снятии весовой нагрузки). Сила для оказания помощи в снятии весовой нагрузки, генерируемая в каждой из протезных полосок 2L и 2R передается на тело пользователя Р через сиденье 1 и тем самым снижается нагрузка на ногу пользователя Р.
Пользователь Р может использовать устройство, облегчающее ходьбу, в соответствии с данным примером осуществления изобретения, только надев опорные платформы 8 на ноги и сидя на сиденье 1, при этом практически совсем не испытывая чувства связанности. В дополнении, первые сочленения 3 и первые полоски 4 протезных полосок 2L и 2R расположены под паховой областью пользователя Р и, следовательно, пользователь Р не ударяет свои руки о первые сочленения 3 и первые полоски 4, когда размахивает руками при ходьбе, при этом пользователь Р может свободно размахивать руками. Вместе с тем, устройство компактно по размеру и занимает мало места, что значительно увеличивает его применимость в дополнение к уменьшению чувства связанности и достижению свободного размахивания руками.
Каждое из первых сочленений 3 для протезных полосок 2L и 2R состоит из соединительного элемента 31, включающего дугообразную продольно распространяющуюся в переднем/заднем направлении направляющую канавку 32 и опорную полоску 33 для поддержки направляющей канавки 32, как показано на фиг.4 и фиг.5. В то время как в данном примере осуществления изобретения направляющая канавка 32 состоит из дугообразной рельсовой направляющей, она также может состоять из дугообразной канавки, образованной в опорной полоске 33. В верхнем конце первой полоски 4 каждой из протезных полосок 2L и 2R находится ползунок 41, имеющий вертикальные пары роликов 41а с направляющей канавкой 32, вертикально расположенной между ними с обеих сторон, так чтобы ползунок 41 подвижно зацеплялся с направляющей канавкой 32 через ролики 41а. Таким образом, протезные полоски 2L и 2R перемещаются в переднем/заднем направлении вокруг центра кривизны направляющей канавки 32, и ось качательного переднего/ заднего движения протезных полосок 2L и 2R совпадает с центром кривизны направляющей канавки 32.
Как показано на фиг.2, центр кривизны направляющей канавки 32, а именно 3а ось качательного переднего/ заднего движения протезных полосок 2L и 2R находится над сиденьем 1. Если пользователь Р нагнет верхнюю часть своего тела вперед или тому подобное, в данный момент и под действием этого точка приложения веса верхней части тела пользователя Р относительно сиденья 1 смещается вперед по отношению к оси 3а качательного переднего/заднего движения протезных полосок 2L и 2R, сиденье 1 наклоняется вперед и вниз. Если сиденье 1 продолжает наклоняться далее, оно смещается назад относительно пользователя Р. Однако в данном примере осуществления изобретения точка приложения веса смешается назад под осью качательного движения 3а вместе с наклоном вперед и вниз сиденья 1 и тем самым передне-заднее расстояние между осью качательного движения 3а и точкой приложения веса уменьшается, что уменьшает вращательный момент, прилагаемый к сиденью 1. Следовательно, вращательный момент, прилагаемый к сиденью 1, становится нулевым, когда точка приложения веса смещается до положения как раз под осью качательного движения 3а, что стабилизирует сиденье в данном состоянии. Так как сиденье 1 подобным образом автоматически сводится к стабильному состоянию, возможно предотвратить смещение сиденья 1 в переднем/заднем направлении под паховой областью пользователя Р.
В дополнение к этому, ползунок 41, являющийся верхним концом каждой из протезных полосок 2L и 2R, входит в зацепление с частью направляющей канавки 32, расположенной позади линии L1 между вторым сочленением 5 каждой из протезных полосок 2L и 2R и осью качательного движения вперед/назад 3а (центром кривизны направляющей канавки 32) каждой из протезных полосок 2L и 2R. Это обеспечивает шаг вперед каждой из протезных полосок 2L и 2R, следующий за движением ноги пользователя Р вперед, без необходимости делать направляющую канавку 32 довольно длинной в переднем направлении. В дополнение к вышеупомянутому, заглушка 32а присоединена к каждому из передних и задних концов направляющей канавки 32, для того чтобы предотвратить возможность отсоединения первых соединений 4.
Далее, соединительный элемент 31, являющийся компонентом каждого из первых сочленений для левой и правой протезных полосок 2L и 2R, шарнирно поддерживается таким образом, чтобы свободно перемещаться в поперечном направлении шпинделями 35 и 35, каждый из которых имеет линии передней/задней оси, при этом шпиндели поддерживаются парой передних и задних опорных блоков 34 и 34, присоединенных поперечно в центре под поверхностью сиденья 1 с помощью шарнира 36 и 36, присоединенного к верхним передним и задним концам опорной полоски 33. Следовательно, первое сочленение 3 имеет степень свободы, позволяющую протезным полоскам 2L и 2R перемещаться в поперечном направлении, а также степень свободы, позволяющую протезным полоскам 2L и 2R перемещаться в переднем/заднем направлении, при помощи которых пользователь Р может перемещаться вперед.
При этом соединительный элемент 31 для левой протезной полоски 2L и соединительный элемент 31 для правой протезной полоски 2R шарнирно поддерживаются общим шпинделем 35. Другими словами, ось поперечного движения левой протезной полоски 2L и ось поперечного движения правой опорной полоски 2R расположены на одной и той же линии передней/задней оси. В состоянии опоры на одной ноге вес протезной полоски со стороны бездействующей ноги (ноги, стопа которой расположена на расстоянии от пола) (или ассистирующая сила, если генерируется помогающая сила для оказания помощи неподвижной ноге путем приложения силы к протезной полоске в направлении ее сгибания, как будет описано ниже) прилагается к сиденью 1 через ось качательного поперечного движения протезной полоски. Если ось качательного поперечного движения левой протезной полоски 2L находится на расстоянии от оси качательного поперечного движения правой протезной полоски, сиденье 1 подвергается действию вращательного момента, генерируемого вокруг оси качательного поперечного движения протезной полоски со стороны поддерживающей ноги (ноги, чья стопа имеет контакт с полом) из-за веса протезной полоски со стороны бездействующей ноги в случае опоры на одну ногу, что вызывает скатывание сиденья 1.
С другой стороны, в данном примере осуществления изобретения ось качательного поперечного движения протезной полоски на стороне бездействующей ноги в месте, к которому прилагается вес протезной полоски, расположена на той же оси (шпиндель 35), как и для оси качательного поперечного движения протезной полоски на стороне поддерживающей ноги в состоянии опоры на одну ногу. Тем самым на сиденье 1 не влияет вращательный момент, генерируемый вокруг оси качательного поперечного движения протезной полоски на стороне поддерживающей ноги. Следовательно, можно предотвратить скатывание сиденья 1 в случае опоры на одну ногу. Вес протезной полоски на стороне бездействующей ноги передается на пол через протезную полоску со стороны поддерживающей ноги, а на сиденье 1 не влияет вес протезной полоски со стороны бездействующей ноги.
Кроме того, каждая из протезных полосок 2L и 2R имеет такую длину, чтобы второе сочленение 5 сгибалось бы таким образом, чтобы продвигаться вперед по отношению к эталонной линии L2 также и тогда, когда пользователь Р стоит прямо, в тех случаях, когда эталонная линия L2 (см. фиг.2) является линией между осью 3а качательного движения вперед/назад протезных полосок 2L и 2R в первом сочленении 3 и третьем сочленении 7. В дополнение к этому, высота сиденья 1 может быть автоматически подогнана под пользователя Р под управлением приводного источника 9. Таким образом, нет необходимости в изготовлении каждого индивидуального аппарата или коррекции длины протезных полосок, и тем самым благодаря своей многофункциональности снижается стоимость устройства, облегчающего ходьбу.
При прямом положении пользователя Р эталонная линия L2 в данный момент практически вертикальная и почти все части каждой из протезных полосок 2L и 2R, включая второе сочленение 5, расположены впереди третьего сочленения 7. Следовательно, если приводной источник будет помещен на той же оси, что и второе сочленение 5, вес каждой их протезных полосок 2L и 2R, включая приводной источник 9, вызывает большой движущий момент в направлении наклона вперед около третьего сочленения 7, когда пользователь Р стоит прямо. Следовательно, движущий момент вызывает подталкивающую вперед силу, действующую на сиденье 1. Далее, когда пользователь Р продвигает свою ногу вперед, возникает движущий момент назад около оси движения 3а вперед/назад в первом сочленении 3 каждой из протезных полосок 2L и 2R, тем самым создавая сопротивление перемещению ноги вперед. Если приводной источник 9 расположен на той же оси, что и второе сочленение 5, момент инерции каждой из протезных полосок 2L и 2R вокруг первого сочленения 3 увеличивается, при этом ноги пользователя Р будут тяжелеть при ходьбе из-за моментов инерции протезных полосок 2L и 2R, прилагаемых к ногам.
Следовательно, в данном примере осуществления изобретения присоединяется свисающая секция 42, сделанная из панельного элемента, простирающегося назад, что является противоположным направлением передне-заднего направления второго сочленения 5 относительно эталонной линии L2 к расположенному в конце ползунку 41 на стороне первого сочленения 3 в каждой протезной полоске 2L и 2R, а именно в верхнем конце первой полоски 4, а приводной источник 9 расположен на свисающей секции 42. Тем самым, когда пользователь Р стоит прямо, момент обратного движения, генерируемый весом приводного источника 9, снижает момент движения в направлении наклона вперед вокруг третьего сочленения 7 в каждой из протезных полосок 2L и 2R под весом каждой из протезных полосок 2L и 2R, исключая приводной источник 9. Более конкретно, приводной источник 9 функционирует как противовес для снижения общего момента движения каждой из протезных полосок 2L и 2R, включая приводной источник 9. В результате чего сила проталкивания вперед, прилагаемая к сиденью 1, также снижается и тем самым улучшается стабильность.
Более того, когда пользователь Р продвигает свою ногу вперед, момент движения вперед возникает вокруг точки опоры 3а продвижения вперед/назад протезных полосок 2L и 2R из-за веса приводного источника 9 и этот момент помогает ноге в ее движении вперед. Следовательно, можно устранить сопротивление движению ноги вперед, что становится проблемой, когда протезные полоски 2L и 2R сгибаются, при этом второе сочленение выдвигается вперед от опорной линии L2. Дополнительно, расстояние между приводным источником 9, являющимся тяжелым грузом и осью качательного движения 3а уменьшается, сокращая моменты инерции протезных полосок 2L и 2R вокруг первого сочленения 3. Таким образом, можно предотвратить ощущение тяжести в ногах во время ходьбы у пользователя Р благодаря моментам инерции протезных полосок 2L и 2R, прилагаемым к ногам.
Сила оказания помощи в снятии тяжести действует на линию, приблизительно совпадающую с эталонной линией L2 при рассмотрении с боковой перспективы. Если ползунок 41 в верхнем конце каждой протезной полоски 2L и 2R входит в зацепление с частью направляющей канавки 32, что соответствует линии L1 между вторым сочленением 5 каждой протезной полоски 2L и 2R и осью качательного движения вперед/назад 3а протезных полосок 2L и 2R, часть ползунка, вступившая в зацепление с направляющей канавкой 32 значительно смещается вперед по отношению к линии действия силы оказания помощи снятию тяжести, что увеличивает момент, вызываемый силой оказания помощи в снятии тяжести, действующий на направляющую канавку 32 через ползунок 41. Следовательно, имеется необходимость увеличить жесткость направляющей канавки 32, но поэтому трудно достичь снижения размера и веса первого сочленения 3. С другой стороны, в данном примере осуществления изобретения ползунок 41 в верхнем конце каждой протезной полоски 2L и 2R входит в зацепление с частью направляющей канавки 32, расположенной позади линии L1 между вторым сочленением 5 каждой протезной полоски 2L и 2R и осью 3а качательного движения вперед/назад протезных полосок 2L и 2R, как описано выше. Это снижает смещение части направляющей канавки 32, вступающей в зацепление с ползунком по отношению к линии действия силы оказания помощи снятию тяжести, тем самым снижая момент, вызываемый приложением силы оказания помощи снятию тяжести, прилагаемый к направляющей канавке 32 через ползунок 41. Следовательно, первое сочленение 3 может быть уменьшено в размере и весе.
Приводная сила, генерируемая приводным источником 9, передается на второе сочленение 5 через средство передачи приводной силы 91. В качестве средства передачи приводной силы 91 можно использовать параллельное соединение, при этом соединение связывается параллельно с первой тягой 4 или гидравлическим трансмиссионным механизмом с гидравлическим цилиндром в части, отделенной от второго сочленения 5 второй полоски 6. Однако в данном примере осуществления изобретения средство передачи приводной силы 91 состоит из проволочного трансмиссионного механизма, при этом проволока 91а между вторым сочленением 5 и приводным источником 9 используется для снижения веса и стоимости.
Детали этого механизма описаны ниже. Более конкретно, две проволоки 91а выводятся из приводного источника 9: одна проволока 91а выводится из приводного источника 9, в то время как другая проволока 91а входит в приводной источник 9. Приводной источник 9 включает электрической двигатель и приводной шкив для проволоки 91а, приводимой в действие двигателем. Проволоки 91а и 91а пропускаются через две направляющие трубки 91b и 91b, предусмотренные между фланцем 43, образованным вблизи второго сочленения 5 первой тяги 4 и приводным источником 9. В дополнение к этому, шкив 52 коаксиальный с валом 51 второго сочленения 5 фиксируется на второй полоске 6, при этом проволоки 91а и 91а намотаны вокруг шкива 52 в направлении, противоположном друг другу, а концы проволок 91а и 91а фиксируются к шкиву 52. Таким образом, шкив 52 вращается проволоками 91а от приводного источника и затягивает проволоку 91а в приводной источник, а вращение вызывает движение второй тяги 6 вокруг вала 51 второго сочленения 5 относительно первой тяги 4, что изгибает и растягивает протезные полоски 2L и 2R. Хотя это и не показано, дугообразная канавка формируется на боковой поверхности шкива 52 и в первой тяге 4 образуется выступающая часть, входящая в зацепление с канавкой для того, чтобы ограничить шаг движения второй тяги 6 относительно первой тяги 4 в заданном диапазоне.
Как показано на фиг.6, третье сочленение 7 включает свободное сочленение, состоящее из хомута 71, присоединенного к нижнему концу второй тяги 6 через 2-осевой датчик силы 10 и движущийся элемент 73, присоединенный к валу 72 сбоку и расположенный на нижнем конце хомута 71 во вращении и имеющий возможность осевого наклона. Сила оказания помощи в снятии тяжести, описанная выше, действует на линию, приблизительно совпадающую с эталонной линией L2 между осью качательного движения вперед/назад 3а протезных полосок 2L и 2R в первом сочленении 3 и третьем сочленении 7 при рассмотрении с боковой перспективы. Реальная сила оказания помощи в снятии тяжести (точнее, возникающая в результате воздействия силы между силой снятия тяжести, и силой генерируемой весом сиденья 1 и протезными полосками 2L и 2R), действующая на эталонную линию L2, вычисляется, основываясь на детектированном значении силы в 2-осевом направлении, воспринимается датчиком силы 10.
Опорная платформа 8 включает башмак 81 и высокопрочное армированное полукольцо 82, показанное на фиг.6, которое расположено в башмаке 81. Муфта 83 в положении стоя устанавливается на верхней поверхности присоединенного полукольца 82 и муфта 83 присоединена к нижнему концу подвижного элемента 73 третьего сочленения. Более того, как показано на фиг.2, эластичная платформа 84, являющаяся стелькой башмака 81, прикреплена к задней стороне присоединенного полукольца 82. На нижней поверхности эластичной полоски 84 имеется пара передних и задних датчиков давления 85 и 85 для детектирования нагрузок на метакарпофаланговый сустав (сустав МП) и пятку ноги пользователя.
Для контроля каждой из протезных полосок 2R и 2L соотношение нагрузки на каждую ногу к общей нагрузке на каждую из ног пользователя рассчитывается на основании детектированных значений датчиков давления 85 и 85 в каждой из опорных полосок 8. Далее контрольное искомое значение силы оказания помощи в снятии тяжести, которая должна быть генерирована в каждой из протезных полосок, рассчитывается умножением заранее заданного значения силы оказания помощи в снятии тяжести на соотношение нагрузки на каждую ногу. После этого приводной источник 9 контролируется таким образом, чтобы реальная сила снятия тяжести, рассчитанная на основании детектированного значения датчика силы 10, совпадала бы с контрольным целевым значением. В состоянии опоры на одну ногу сила снятия тяжести заданного значения генерируется только на протезной полоске со стороны поддерживающей ноги. В данном случае привод приводной силы протезной полоски на стороне бездействующей ноги остановлен, чтобы дать возможность второму сочленению 5 свободно вращаться. Также возможно приложить силу в направлении сгибания на протезную полоску на стороне бездействующей ноги от приводного источника, чтобы помочь бездействующей ноге при подъеме.
Сила снятия тяжести действует на линию, приблизительно совпадающую с линией между шпинделем 35 в качестве боковой опорной точки движения первого сочленения 3 и третьего сочленения 7 при рассмотрении спереди.
Следовательно, длинное боковое расстояние между шпинделем 35 и третьим сочленением 7 увеличивает боковой компонент силы снятия тяжести и, соответственно, большая боковая сила действует на опорную платформу 8 и сиденье 1. Следовательно, в данном примере осуществления изобретения, как показано на фиг.3, манжета 83 на верхней поверхности присоединенного полукольца 82 выполнена внутри сбоку, так что третье сочленение 7 расположено внутри сбоку от центра тяжести опорной платформы 8. В соответствии с этим боковое расстояние между шпинделем 35 и третьим сочленением 7 уменьшается и незначительная боковая сила действует на опорную платформу 8 и сиденье 1, что улучшает стабильность опорной полоски 8 и сиденья 1.
В то время как для стабилизации сиденья были выполнены различные описанные выше действия, некоторые идеи были заложены в само сиденье 1 в данном примере осуществления изобретения. Эти идеи будут детально описаны далее. Сиденье 1, показанное на фиг.7 (а), образовано в форме, имеющей сжатую часть 1с, которая имеет более узкую ширину, чем задняя часть 1а, и переднюю часть 1b в передне-задней середине сиденья 1. Передняя часть 1b искривлена вверх (см. фиг.2) и имеет форму вилки в боковой средней части. Пользователь сидит на сиденье 1, при этом его правая и левая ноги расположены по бокам на обеих сторонах сжатой части 1с. Следовательно, широкая задняя часть 1а и передняя часть 1b не дают сиденью 1 сместиться относительно пользователя в переднем/заднем направлении и искривленная вверх передняя часть 1b не дает двигающейся вперед ноге ударяться о переднюю часть 1b во время ходьбы, тем самым обеспечивая степень свободы движения ноги во время ходьбы. Более того, передняя часть 1b, образованная в форме вилки, облегчает передней части 1b изгибаться вбок. Следовательно, даже если передвигающаяся вперед нога упрется в переднюю часть 1b, изгибание передней части 1b поглотит силу упора и не даст сиденью 1 отклониться от курса из-за удара ноги. В дополнение, паховая область пользователя или тому подобное не упираются в переднюю часть 1b и, следовательно, на сиденье 1 удобно сидеть. Задняя часть 1а имеет достаточную ширину для размещения правых и левых седалищных костей пользователя. Следовательно, сила снятия тяжести может быть надежно передана пользователю посредством контакта с седалищными костями.
Сиденье 1 включает сердцевину 101, образованную из углеродного волокна или тому подобного материала обивки 102, положенного на верхнюю поверхность сердцевины 101, и покрытия 103, покрывающего сердцевину 101 и материал обивки 102. Сердцевина 101 имеет впадину 104 в боковой середине сердцевины 101, простирающуюся в переднем/заднем направлении, как показано на фиг.7b, при этом материал обивки 102 расположен по обе стороны впадины 104. В дополнение, толщина стенки края сердцевины 101 тонкая, так что упорные силы ног по бокам могут быть гибко поглощены.
Тем временем, в данном примере осуществления изобретения, элемент сочленения 31 первого сочленения 3 для левой протезной полоски 2L и элемент сочленения 31 первого сочленения 3 для правой протезной полоски 2R шарнирно поддерживаются общим шпинделем 35, чтобы обеспечить свободу перемещения в поперечном направлении и предотвратить скатывание сиденья 1 вбок из-за веса протезной полоски со стороны бездействующей ноги в случае опоры на одну ногу. Тем не менее это позволяет сиденью 1 вращаться вокруг шпинделя 35 в состоянии поддерживания двумя ногами.
Следовательно, во втором примере осуществления изобретения, показанном на фиг.8, первое сочленение 3 имеет описанную ниже конфигурацию для улучшения боковой стабильности сиденья 1. Более конкретно, ползунок 41, предусмотренный в верхнем конце каждой из протезных полосок 2L и 2R, подвижно входит в зацепление с каждой из дугообразных первых направляющих канавок 32, расположенных поперечно в направлении вперед/назад и имеющих центр кривизны 3а над сиденьем 1 таким же образом, как и в первом примере осуществления изобретения. Более того, опорная рама 37 для сиденья, предусмотренная на задней стороне сиденья 1, оборудована парой передних и задний вторых направляющих канавок 32, каждая из которых является дугообразной и продольной в поперечном направлении и имеет центр кривизны 3b над сиденьем 1. Каждая из первых направляющих канавок 32 затем подвижно входит в зацепление со вторыми направляющими канавками 38 и 38 с помощью ползунков 39 и 39 на обоих концах каждой из первых направляющих канавок 32.
В соответствии с этим каждая из протезных полосок 2L и 2R перемещается вбок по второй направляющей канавке 38 и центр кривизны 3b второй направляющей канавки и совпадает с осью качательного бокового движения протезных полосок 2L и 2R. Следовательно, ось качательного бокового движения 3b протезных полосок 2L и 2R расположена над сиденьем 1. Если точка приложения веса верхней части пользователя относительно сиденья 1 не сцентрована горизонтально вперед, то ось качательного движения протезных полосок 2L и 2R и сиденье 1 наклоняются вбок и точка приложения веса смещается вбок под ось бокового движения 3b протезных полосок 2L и 2R. Следовательно, боковое расстояние между осью качательного бокового движения 3b и точкой приложения веса снижается и тем самым вращательный момент, действующий на сиденье 1, также уменьшается. Следовательно, когда точка приложения веса смещается до позиции непосредственно под осью качательного бокового движения 3b протезных полосок 2L и 2R, вращательный момент, действующий на сиденье 1, становится нулем, что стабилизирует сиденье 1 в данном состоянии. Соответственно, сиденье 1 значительно не наклоняется вбок и боковая стабильность сиденья 1 тем самым улучшается.
Если передняя/задняя стабильность сиденья 1 улучшается в структуре описанного выше сиденья, первое сочленение 3 может иметь такую конфигурацию, чтобы только ось качательного бокового движения протезных полосок 2L и 2R была расположена над сиденьем 1 путем подвижного зацепления элемента сочленения, которое снабжено шпинделем для шарнирного поддержания каждой из протезных полосок 2L и 2R, чтобы иметь возможность свободно перемещаться в переднем/заднем направлении с помощью направляющей канавки 38.
Кроме того, первое сочленение 3 может иметь такую конфигурацию, как в третьем примере осуществления изобретения, показанном на фиг.3, чтобы ось качательного бокового движения, точка 3b, протезных полосок 2L и 2R располагалась бы над сиденьем 1. В третьем примере осуществления изобретения предусматриваются дугообразные направляющие канавки 32, каждая из которых является продольным элементом конструкции в переднем/заднем направлении, при этом центр кривизны 3а расположен над сиденьем 1, а ползунки 41 в верхнем конце протезных полосок 2L и 2R могут входить в подвижное зацепление таким же образом, как и в предыдущем примере осуществления изобретения. Третий пример осуществления изобретения отличается от приведенного выше примера осуществления изобретения тем, что стояк 37а, поднимающийся над сиденьем 1, образован в конце опорной полоски 37 для того, чтобы сиденье и каждая из направляющих канавок 32 шарнирно поддерживались бы шпинделем 35, присоединенным к верхнему концу стояка 37а, чтобы иметь возможность перемещаться вбок с помощью шарнирного элемента 36. Таким образом, осевая линия 3b шпинделя 35, являющаяся точкой опоры бокового движения протезных полосок 2L и 2R, будет расположена над сиденьем 1.
В случаях, когда стояк 37а формируется только на одном конце опорной рамы 37 в переднем/заднем направлении, как, например, только на заднем конце опорной рамы 37, и направляющие канавки 32 поддерживаются на одном ее конце в переднем/заднем направлении открытой стороной, то также возможно образовать стояки 37а на обоих концах опорной рамы 37 в переднем/заднем направлении, при этом направляющие канавки 32 будут поддерживаться на обоих его концах. Однако, если направляющие канавки поддерживаются на одном конце направляющих канавок 32 в переднем/заднем направлении открытой стороной, вес и стоимость могут быть значительно снижены.
Далее, если передняя сторона 1b сиденья 1 изогнута вверх, как описано выше, то ось качательного движения вперед/назад 3а и ось качательного бокового движения 3b протезных полосок 2L и 2R могут быть расположены ниже, чем верхний конец передней стороны 1b сиденья 1, так как они расположены выше, чем верхняя поверхность средней части и задней части сиденья 1, к которому прилагается вес пользователя.
В дополнение, как и в четвертом примере осуществления изобретения, показанном на фиг.10, который является модификацией третьего примера осуществления, осевая линия 3b (представленная осью качательного бокового движения протезной полоски) шпинделя 35, который шарнирно поддерживает направляющую канавку 32, чтобы направляющая канавка 32 могла бы свободно передвигаться вбок, может наклоняться относительно горизонтальной линии в переднем/заднем направлении. В четвертом примере осуществления изобретения осевая линия 3b наклоняется вперед и вниз и расположена ниже, чем передняя сторона 1b в передне-заднем участке, соответствующем передней стороне 1b сиденья 1. Однако в передне-заднем участке, соответствующем средней части и задней части сиденья, осевая линия 3b расположена выше, чем верхняя поверхность средней части и задняя сторона сиденья 1. Это улучшает боковую стабильность сиденья 1 таким же образом, как и во втором, и третьем примерах осуществления изобретения. Другими словами, для улучшения боковой стабильности сиденья 1 требуется только, чтобы осевая линия 3b, действующая в качестве оси качательного бокового движения протезной полоски, была расположена выше, чем сиденье 1 в передне-заднем участке, соответствующем части сиденья 1, к которой прилагается вес пользователя.
Хотя и предпочтительный пример осуществления настоящего изобретения был описан выше со ссылкой на прилагаемые чертежи, настоящее изобретение не ограничивается этими предпочтительными примерами исполнения изобретения. Например, протезные полоски 2L и 2R могут быть убирающимися полосками, каждая из которых имеет сочленение прямого действия в середине сочленения, вместо свободно изгибающихся и растягивающихся полосок, каждая из которых имеет вращающееся сочленение 5 в середине полоски, как описано в приведенных выше примерах осуществления изобретения. В дополнение, опорная платформа 8 может быть опущена и нижний конец каждой протезной полоски 2L и 2R может быть прикреплен к голени ноги пользователя с помощью соответствующих средств. В данном случае сила снятия тяжести генерируется путем получения противодействующей силы на нижней части ноги, а не на точке фиксации нижнего конца протезной полоски. Далее, чтобы оказать помощь пользователю при ходьбе, который хромает на одну ногу в связи с трещиной в ноге, в аппарате можно оставить только протезную полоску на стороне хромой ноги пользователя из протезных полосок 2L и 2R в приведенных выше примерах осуществления изобретения, тем самым опуская другую протезную полоску. В дополнение, приводной источник 9 второго сочленения 5 в середине каждой из протезных полосок 2L и 2R может быть установлен на скобу, прикрепленную сзади сиденья 1, вместо того, чтобы устанавливаться на каждой из протезных полосок 2L и 2R. Далее, можно также обеспечить средство смещения для смещения второго сочленения 5 в направлении растягивания (направление подталкивания сиденья 1 вверх), тем самым опустив приводной источник 9.