МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ КРЕСЛО-КОЛЯСКА
MULTIFUNCTION WHEELCHAIR

Областью применения является использование кресла-коляски в качестве технического средства реабилитации для передвижения инвалидов и больных по различным типам поверхности и по ступеням с разными параметрами. При последствиях спинно-мозговых травм позвоночника, тяжелых травмах на уровне нижних конечностей, ампутациях нижних конечностей, особенно при отягощенности сопутствующими заболеваниями (сахарный диабет, облитерирующий эндартериит и д.р.), мышечной дистрофии, вялом параличе различной этиологии, состоянии после инсульта, инфаркта, некоторых выраженные формах ДЦП, различной атаксии и др. Элементы кресла-коляски, например, в виде оригинальных колес могут использоваться в авиации при перемещении грузов по трапам, на стройках. В космонавтике для передвижения по поверхности космических объектов со сложной структурой поверхностью.
Известно транспортное средство - инвалидное кресло-коляска рычажного типа, содержащее складную раму, выполненную из пары боковин с шарнирными звеньями, передние, ведущие колеса, которые установлены под верхними лонжеронами, и задние поворотные колеса, опору для ног, гибкие сиденье и спинку. Под сиденьем смонтирована продольно ориентированная трубчатая направляющая механизма регулировки. К вертикальным стойкам трубчатой направляющей попарно слева и справа одной стороной присоединены шарнирные звенья, противоположные концы которых связаны с вертикальными стойками. На трубчатой направляющей механизма регулировки установлен ползун с рукояткой. К ползуну на осях прикреплены тяги, противоположные концы тяг шарнирно связаны с вертикальными стойками пары боковин. Шарнирные звенья образуют пары между вертикальными стойками пары боковин и установлены под углом, а тяги могут быть прикреплены как к задним, так и к передним вертикальным стойкам пары боковин.
Недостатком этого решения является то, что данная кресло-коляска не способна передвигаться по лестнице, но может перемещаться из пункта А в пункт В по ровной поверхности. Также характерным недостатком у данного кресла-коляски, являются ее существенные габариты и большие энергозатраты для передвижения. Так, например, инвалид с различной степенью мышечной дистрофии, при вялом параличе, после инсульта, инфаркта, при некоторых формах ДЦП и других заболеваниях, уже не сможет воспользоваться данным креслом-коляской без посторонней помощи. При долгом использовании кресла-коляски возможны вторичные деформации у инвалида, что не решено в данном аналоге, не предусмотрены такие средства реабилитации, как корсет, лангеты, головодержатель.
Известно также транспортное средство для инвалидов, содержащее раму с креслом, снабженную опорными ведущими и ведомыми колесными парами, обеспечивающими режим перемещения по плоской поверхности, и опорными элементами, обеспечивающими режим перемещения по лестницам, а также механизм перевода транспортного средства из одного режима движения в другой. Рама выполнена из двух полурам, каждая из которых снабжена колесной парой и парой опорных элементов, причем последним придана крестообразная форма, они установлены с возможностью вращения на горизонтальных осях. Механизм перевода транспортного средства из одного режима в другой выполнен в виде рычагов, жестко скрепленных, предпочтительно под прямым углом, с боковыми элементами одной из полурам, у точки расположения главной горизонтальной оси. Рычаги снабжены упорами, установленными с возможностью взаимодействия с криволинейной направляющей поверхностью вертикальных пластин.
Недостатки этого решения - данная конструкция имеет большие габариты, что препятствует комфортному перемещению и возможности передвижения непосредственно по лестничной клетке. Из-за большого количества колес механизм усложнен, эксплуатация требует смены колес (при увеличении числа колес возрастает сопротивление движения). При частичном порезе на уровне плечевого отдела, при остеохондрозе, спонделолистезе шейного, верхне-грудного отдела позвоночника, у инвалида нет возможности сменить колеса или же это затруднительно. Также отмечено, что при передвижении по лестнице велик риск падения, потому что дополнительных механизмов безопасности не предусмотрено. В случае поражения нижних конечностей, вызывающих использование кресла-коляски в течение дня, возможны вторичные деформации, что отрицательно сказывается на эффективности реабилитации. Также у людей, пользующихся креслом-коляской, часто возникает поражение позвоночника, однако какие-либо приспособления в прототипе отсутствуют.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создания транспортного средства, приводимого в движение мускульной силой человека, которое за счет изменения конструкции было бы более простым, удобным в эксплуатации, имело бы высокий КПД, а также повышение безопасности при передвижении по лестнице.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в снижении трудоемкости изготовления и материалоемкости изделия и обеспечении высокой степени безопасности за счет использования ремня-безопасности с подвижной фиксацией на перилла, световых и звуковых индикаторов, храповых и червячных механизмов, исключающих возможность неконтролируемого соскальзывания по лестнице.
В первую очередь, основной элемент конструкции - цельнометаллическое, формоизменяющееся колесо, способное принимать форму «звезды» с резиновыми наконечниками на концах «лучей». Такая форма наиболее полно подходит для преодоления лестничных пролетов путем «перешагивания» «лучами» со ступени на ступень (Фигура 1).
Для возможности перемещения по лестницам и сложным поверхностям, конструкция снабжена механизмом трансформации из формы «колесо» в форму «звезда» и обратно. Это делается за счет раскрытия и сворачивания специальных металлических лопастей с резиновым покрытием, одним концом закрепленных к «лучам» «звезды», а другим - к специальным тягам. Тяги, в свою очередь, закреплены к диску в центре конструкции. При поворачивании диска тяги, прикрепленные к нему и к лопастям, стягивают свободные концы последних к центру, преобразовывая колесо в «звезду». При поворачивании диска в другую сторону все происходит в обратном направлении: тяги освобождают лопасти и те приходят в исходное положение. В обоих положениях барабан фиксируется за счет зубчатого сцепления с основной деталью механизма (Фигура 2). Передвижение кресла-коляски по лестнице на подъем осуществляется спиной по направлению движения, при спуске - лицом. При спуске по лестнице передним по ходу движения колесом является колесо, не являющееся опорным, сориентированное и зафиксированное относительно кресла на упреждающий угол α, где α - угол уклона соответствующего лестничного марша, а при подъеме кресла-коляски по лестнице передними по ходу движения являются колеса опорные.
Кресло-коляска снабжено элементами безопасности:
1. ремнем безопасности с подвижной фиксацией на перилла, в котором используется храповый механизм, световой и звуковой индикаторы изменения формы колеса;
2. фиксирующим корсетом, лангетами, туторами на голеностопные суставы и головодержателем;
3. тормозными устройствами, ограничивающими движение кресла-коляски, это достигается за счет червячных редукторов.
Корсет, голеностопные лангеты и их смягчающие слои выполнены из отечественных полимерных и композиционных материалов и обеспечивают, за счет своих физико-механических свойств, медико-биомеханические и технические требования к ортопедическим изделиям. Придает жесткость колесу утолщение по периметру «звезды». Такая конструкция является более прочной и в то же время легкой. Изготавливается основная часть из алюминиевого сплава АЛ9 путем литья в кокиль. Складные лопасти покрываются слоем резины, имеющей протектор для лучшего сцепления с поверхностями.
Для изготовления лопастей наиболее подходит сплав 25Х13Н2, он легкий и прочный, тяги также изготавливаются из листового проката этого сплава, а фиксирующие накладки из более тонких листов (также лопасти можно изготавливать из недорогой штампуемой стали с последующим декоративно-защитным покрытием).
Наконечники «звезды» подвергаются сильному механическому воздействию, поэтому материал, из которого они изготавливаются, устойчив к таким нагрузкам. Для этого подходит резиновая смесь ИРП-1225. Данная смесь является агрессивостойкой и используется для изготовления уплотнительных колец, манжет и пластин. Все прокладки в конструкции изготавливаются из масло- и бензостойкой резины НО-68.
Исполнительный механизм выполнен в виде передаточного механического, но с возможностью подключения блока автоматики и аккумуляторных батарей, для снижения нагрузки инвалида. Движение инвалидного кресла-коляски происходит благодаря рычажному механизму (мускульный привод транспортного средства), сконструированному таким образом, чтобы при движении по лестничным пролетам человек прикладывал наименьшее усилие.