IT202000025039A1 - Protesi per arti del corpo umano ed attuatore elettro-idrostatico per tale protesi - Google Patents

Description

Descrizione di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?Protesi per arti del corpo umano ed attuatore elettro-idrostatico per tale protesi?

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce sotto un profilo pi? generale, alle protesi per arti delle persone che hanno subito amputazioni o menomazioni.

Come ? noto, in anni recenti il campo della riabilitazione e pi? in generale dell?assistenza del corpo umano ha subito sviluppi molto importanti, grazie alla introduzione di moderne tecnologie e conoscenze alle varie apparecchiature e materiali con cui sono realizzate le protesi, che integrano o sostituiscono le parti del corpo umano menomate o amputate per eventi traumatici delle persone.

Questo settore ? quindi di rilevante importanza per i servizi pubblici di assistenza sanitaria o antinfortunistica, come quelli rappresentati da enti ospedalieri o istituti di prevenzione ed assicurazione degli infortuni, ma soprattutto per tutte le persone che hanno bisogno di riacquistare una funzionalit? corporea attraverso dispositivi protesici artificiali.

In particolare, l?invenzione riguarda le protesi degli arti, soprattutto quelli inferiori ma non sono da escludere quelli superiori, che coinvolgono il movimento articolare.

La tendenza attuale nello sviluppo di queste protesi ? quello di una loro realizzazione sempre pi? personalizzata, vale a dire su misura del singolo paziente che deve indossare il dispositivo protesico.

Ci? vale sia per le caratteristiche dimensionali, ma questo ? evidente perch? ? chiaro che le protesi devono adattarsi anatomicamente al corpo della persona che le utilizza, sia per quelle funzionali ovvero quegli aspetti che riguardano il comportamento del dispositivo protesico artificiale che devono riprodurre quello dell?arto naturale mancante.

In questo contesto sono quindi da tenere in considerazione molti aspetti, come ad esempio la forma delle varie parti della protesi (che deve adattarsi alla parte del corpo su cui si innesta), i materiali con cui ? realizzata e nel caso degli arti che qui interessano, la forza attiva e resistente che esercita in seguito ai movimenti dell?arto artificiale impartiti dall?utilizzatore.

Per meglio comprendere quest?ultimo punto, si deve considerare che i recenti progressi e le tendenze tecnologiche del settore vanno sempre pi? nella direzione di realizzare protesi le quali sono dei veri e propri dispositivi elettromeccanici, che cooperano con l?utilizzatore per facilitarlo nei suoi movimenti ed aumentarne le prestazioni accrescendo le possibilit? di azione.

Ad esempio, nel caso di protesi per gli arti inferiori che interessano anche l?articolazione del ginocchio, il dispositivo protesico prevede due porzioni distinte ed articolate tra di loro: la prima applicata alla estremit? di una coscia amputata sopra il ginocchio, mentre la seconda riproduce il tratto tibiale della gamba, con la caviglia ed il piede.

Il dispositivo protesico cos? costituito deve assecondare i passi dell?utilizzatore nelle varie fasi della camminata, che possono essere diverse a seconda delle circostanze: ad esempio pi? o meno veloci o con falcate pi? o meno ampie, nel caso si cammini in salita oppure in discesa o in piano.

Per questo motivo i dispositivi protesici pi? avanzati hanno un comportamento che pu? essere attivo o passivo a seconda delle fasi operative di funzionamento, nelle quali essi forniscono una azione rispettivamente di tipo motrice e di tipo resistente durante le fasi di estensione o flessione del ginocchio.

A tale scopo i dispositivi protesici noti comprendono di solito uno o pi? attuatori, delle molle ed altri componenti elettromeccanici (pompe, valvole, batterie, ingranaggi, ecc.) che consentono di funzionare in modo comandato o semi-comandato, per operare i movimenti della protesi.

Un esempio di questo stato della tecnica ? descritto nella domanda di brevetto americano pubblicata con il numero di riferimento US 2010/0023133 (a nome Fairbanks et al.), la quale si riferisce ad una protesi di ginocchio transfemorale semi-comandata. Il dispositivo descritto in questo documento ? sostanzialmente una protesi d?arto inferiore, che comprende un attuatore idraulico attivo tra la prima porzione superiore applicata alla coscia e la seconda porzione inferiore del tratto tibiale con il piede, collegate tra loro per riprodurre l?articolazione del ginocchio.

L?attuatore fornisce una forza prefissata durante una parte della flessione e/o dell?estensione dell?articolazione a ginocchio della protesi, necessaria per compiere una frazione dei passi di una camminata; per un?altra parte del movimento dell?articolazione, l?attuatore resta inattivo ed il peso della protesi pu? venire sfruttato per completare il movimento.

Grazie a questo modo di funzionamento della protesi, l?attuatore non ? sempre attivo e quindi ? possibile risparmiare energia elettrica delle batterie, sfruttando la fase del ciclo in cui non ? attivo.

Nella soluzione preferenziale resa nota dalla domanda di brevetto americana US 2010/0023133, l?attuatore ? di tipo idraulico e per il suo funzionamento ? previsto un circuito idraulico in cui un motore elettrico aziona una pompa di alimentazione dell?olio all?attuatore, attraverso un circuito di controllo del flusso comprendente diverse valvole (es. valvole a due o tre vie, di non-ritorno, ecc.) a seconda delle numerose varianti realizzative possibili, che sono descritte nel documento sopra citato.

Vantaggiosamente, il sistema di controllo del flusso idraulico permette di gestire una fase rigenerativa, in cui il fluido circolante nel circuito pu? azionare la pompa che ? reversibile, cos? da recuperare l?energia idraulica per rigenerare le batterie elettriche di alimentazione.

Se da un punto di vista generale la protesi nota dalla domanda di brevetto americana US 2010/0023133 presenta delle caratteristiche interessanti come quelle appena riepilogate, essa non pare tuttavia altrettanto valida dal punto di vista applicativo.

In primo luogo, si rileva come l?attuatore idraulico che agisce tra le due parti articolate della protesi per regolarne la coppia nella fase di flessione e di estensione del ginocchio, risulta comandato da una unit? di potenza idraulica ed un circuito di valvole.

Questi componenti implicano una certa complessit? di realizzazione ed anche un funzionamento non lineare dell?attuatore, causato dagli inevitabili transitori derivanti dalle aperture e chiusure delle valvole controllate dalla relativa unit? di potenza, oltre che dalle diverse resistenze (i.e. perdite di carico) incontrate dal fluido derivanti dal percorso tortuoso nei vari rami del circuito idraulico.

Si noti che nella protesi descritta nell?anteriorit? citata sono utilizzate delle elettrovalvole che richiedono quindi energia elettrica per il loro comando, fornita dalle batterie; questa soluzione non pare ottimale sotto il profilo dell?assicurare una maggiore autonomia di funzionamento al dispositivo protesico.

Infine, la pompa di alimentazione del fluido comprende degli ingranaggi che paiono contribuire, insieme alle valvole ed al circuito idraulico, ad una inevitabile rumorosit? della protesi che sarebbe preferibile ridurre.

Sulla base di questa analisi si pu? quindi ritenere che un problema tecnico alla base dell?invenzione sia quello di rendere disponibili un attuatore idraulico ed una protesi per un arto comprendente tale attuatore, che abbiano caratteristiche tali da superare i limiti dello stato della tecnica sopra delineato.

Sebbene la protesi sia preferibilmente destinata ad un arto inferiore ed in particolare al ginocchio, l?invenzione potr? applicarsi anche agli arti superiori mentre l?attuatore in questione potr? servire anche per altri dispositivi non necessariamente quelli destinati alla riabilitazione o assistenza del corpo umano.

Nell?ambito di questo problema tecnico di carattere generale, uno scopo pi? specifico dell?invenzione ? quello di predisporre un attuatore ad alta efficienza ed ingombro ridotto, che possa quindi trovare applicazione vantaggiosa per i dispositivi indossabili o portatili per una persona.

Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di predisporre un attuatore che abbia consumi energetici contenuti e bassa rumorosit?, cos? da renderlo adatto ai dispositivi protesici ai quali conferisce una durata operativa maggiore, a parit? di condizioni, rispetto a quelli noti.

L?idea di soluzione del problema gi? richiamato, che permette anche di raggiungere gli scopi citati, ? quella di realizzare un attuatore elettro-idrostatico lineare (in termini anglosassoni Electro Hydrostatic Actuator, brevemente EHA) completamente integrato e ottimizzato per una protesi di arto motorizzata.

Le caratteristiche specifiche dell'attuatore EHA sviluppato in accordo con l?invenzione, assicurano sia la potenza assistiva (funzionamento attivo) che quella passiva ovvero di raccolta di energia (funzionamento rigenerativo) della protesi.

In questo modo, il dispositivo finale, ovvero la gamba protesica, permetter? all'amputato di eseguire compiti pi? complessi in modo pi? naturale. Inoltre, aumenter? anche l'autonomia del dispositivo, portandolo ad un uso quotidiano pi? lungo da parte dell'utente.

Le caratteristiche dell?invenzione sono enunciate pi? in dettaglio nelle rivendicazioni annesse a questa descrizione.

Tali caratteristiche risulteranno meglio alla luce di un esempio di possibile realizzazione del trovato, riportato qui di seguito con riferimento ai disegni allegati nei quali:

Fig. 1 mostra una protesi di arto inferiore in accordo con l?invenzione;

Fig. 2 mostra un attuatore elettro-idrostatico lineare secondo l?invenzione;

Fig. 3 mostra un particolare dell?attuatore elettro-idrostatico del gruppo di figura 2; Fig. 4 ? una sezione longitudinale dell?attuatore di figura 3;

Fig. 5 mostra una sezione trasversale di una pompa volumetrica dell?attuatore elettroidrostatico di fig.2;

Fig. 6 ? uno schema per illustrare il funzionamento della pompa di fig. 5;

Fig. 7 e 8 mostrano rispettivamente una vista longitudinale dell?albero e frontale dello statore, del motore di azionamento della pompa di fig.5;

Fig. 9 ? uno schema che illustra l?attuatore elettro-idrostatico in accordo con l?invenzione.

Con riferimento ai disegni appena elencati, in essi con 1 ? complessivamente indicata una protesi per arto inferiore, in accordo con l?invenzione.

La protesi 1 comprende una prima parte 2 superiore che viene applicata alla coscia di un paziente amputato, ed una seconda parte 3 inferiore che corrisponde alla gamba o tratto tibiale dell?arto inferiore, alla quale ? collegato una base o elemento 5 di appoggio al terreno che serve da piede.

Le parti superiore 2 ed inferiore 3 della protesi 1 sono collegate tra loro in modo articolato per consentire delle rotazioni reciproche, per mezzo di una articolazione 4 a ginocchio configurata essenzialmente come una cerniera; la rotazione delle parti 2 e 3 della protesi avviene in un piano, anche se altre forme di articolazione pi? complesse sono comunque possibili, come ad esempio quelle a snodo sferico che consentono rotazioni spaziali.

In accordo con una forma preferita della protesi 1, anche l?estremit? di appoggio o piede 5 ? collegata alla parte inferiore o tibiale 3, in maniera da formare con essa una articolazione a caviglia; le soluzioni per realizzare questa articolazione a caviglia possono essere analoghe a quelle (cerniera o snodo sferico) del ginocchio, oppure anche diverse e specificamente disegnate per lo scopo.

Nella circostanza ? opportuno precisare come all?interno di questa descrizione, il riferimento ad "una forma di attuazione" o ad ?una forma di realizzazione? sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica ? compresa in almeno una forma di attuazione dell'invenzione. Quindi, i termini "in una forma di attuazione" e simili, presenti in diverse parti all'interno di questa descrizione, non sono necessariamente tutti riferiti alla stessa forma di attuazione. Peraltro, le persone esperte del ramo sanno riconoscere che le particolari configurazioni, strutture o caratteristiche qui considerate, potranno essere combinate in ogni modo appropriato per ottenere i risultati spiegati ed i riferimenti numerici o letterali utilizzati nei disegni, servono soltanto per chiarezza e non limitano l'ambito di tutela o la portata delle forme realizzative considerate.

Tenendo conto di questa precisazione, la protesi 1 comprende un attuatore elettroidrostatico 10 che agisce tra la parte superiore 2 e quella inferiore 3, per assistere l?articolazione del ginocchio 4 nelle flessioni ed estensioni.

In estrema sintesi, l?attuatore elettro-idrostatico lineare 10 in questo caso consiste nella combinazione di tre sottocomponenti: un motore elettrico, una pompa idraulica e un cilindro idraulico lineare.

Il motore elettrico impone una coppia e mette in rotazione la pompa idraulica che genera un salto di pressione e produce una portata volumetrica che si traduce in una velocit? e forza traslazionale sull'attuatore idraulico lineare.

Questo tipo di attuatori trova di solito impiego soprattutto in campo aeronautico, perch? permette di azionare a distanza parti come gli alettoni delle ali o il carrello di atterraggio senza richiedere un impianto idraulico con tubi, valvole ed una pompa separata, ma semplicemente con un collegamento elettrico.

A conoscenza dei richiedenti, non risultano applicazioni di attuatori elettro-idrostatici per dispositivi protesici o apparati di assistenza alle persone per i loro movimenti (es. esoscheletri).

Per questo scopo, nell?esempio dell?invenzione mostrato nei disegni, l?attuatore elettroidrostatico 10 comprende un cilindro idraulico 100, a cui ? associato uno stelo 101 che si sviluppa in senso longitudinale sporgendo da entrambi i lati con le sue estremit? 101a, 101b..

La prima estremit? 101a ? libera non essendo collegata ad altre parti della protesi, mentre la seconda estremit? 101b dello stelo ? collegata alla parte superiore 2 della protesi, tramite lo snodo sferico 102.

Il collegamento dell?attuatore elettro-idrostatico con la parte inferiore 3 della protesi ? invece assicurato tramite boccole 104 presenti nel cilindro idraulico 100.

Le estremit? dello stelo 101a, 101b possono essere configurate nel modo pi? appropriato, ad esempio con filettature, fori o altro, per eventualmente montare elementi di attacco come un anello o snodo sferico 102 nel caso mostrato nelle figure.

L?anello 102 ? destinato ad impegnarsi con un elemento articolato 7, quale ad esempio una biella, una manovella, una cerniera o altro, collegato alla parte corrispondente superiore 2 della protesi, per trasmettere una coppia attiva (motrice) o una coppia passiva (resistente) in funzione dei movimenti di flessione ed estensione della protesi 1. Il cilindro idraulico 100 comprende una carcassa o struttura esterna 103 dove si trova una camera cilindrica 105 in cui si muove un pistone 107 montato sullo stelo 101.

Vantaggiosamente, il pistone 107 ? del tipo a doppio effetto e si muove avanti e indietro nella camera cilindrica 105, sotto l?azione dell?olio che viene alimentato nel cilindro idraulico 100 attraverso le luci di ingresso e uscita 110, 111.

Queste ultime servono per l?ingresso e l?uscita dell?olio dal cilindro idraulico 100 a seconda delle fasi operative di funzionamento dell?attuatore 1, in coordinamento con una pompa volumetrica 20 sulla quale si torner? meglio nel seguito.

A tal fine, nella carcassa 103 sono previsti dei condotti o canali (non mostrati nei disegni) nei quali fluisce l?olio, i quali sfociano nella camera cilindrica interna 105 rispettivamente da parti opposte rispetto al pistone 107.

In accordo con una forma di realizzazione preferita, l?attuatore elettro-idrostatico 10 non comprende camere o serbatoi di accumulo dell?olio, n? all?interno n? all?esterno della carcassa 103 del cilindro idraulico 100: ci? permette di avere una migliore prontezza ed un comportamento simmetrico nei movimenti del pistone 107.

Un contributo rilevante a questo effetto ? fornito dalla pompa volumetrica 20 la quale, in accordo con una forma preferita dell?invenzione, ? del tipo a rotore generato comunemente chiamato anche ?gerotor?.

Sebbene questo genere di pompa sia noto nelle sue caratteristiche generali (si veda ad esempio le pubblicazioni di brevetto americano US 3,453,966 e US 4,501,536), non risultano applicazioni per dispositivi protesici o apparati di assistenza alle persone per i loro movimenti.

Un gerotor ? una pompa volumetrica (il termine gerotor deriva dalla crasi anglosassone "generated rotor") costituita essenzialmente da un rotore interno 200 ed uno esterno 201, che formano un ingranaggio epicicloidale.

Il rotore interno 200 ha un numero n denti, mentre il rotore esterno 201 ha n+1 denti, con n definito come un numero naturale maggiore o uguale a 2. L'asse del rotore interno 200 ? sfalsato con una eccentricit? ?E? rispetto a quello del rotore esterno 201 ed entrambi i rotori ruotano sui rispettivi assi.

La geometria dei due rotori 200, 201 divide lo spazio tra di essi in una serie volumi V1, V2, V3?Vn, diversi che cambiano dinamicamente: durante la rotazione ognuno di questi volumi cambia continuamente, prima aumentando e poi diminuendo.

Le tolleranze strette e la precisione del disegno dei profili dei denti dei rotori, permette di ottenere una tenuta tra i volumi V di aspirazione e quelli di mandata della pompa. Infatti, l?aumento di volume crea un vuoto che a sua volta crea una aspirazione del fluido: questa parte del ciclo ha luogo in corrispondenza dell'ingresso del fluido nella pompa.

Quando il volume V diminuisce, si verifica una compressione del fluido presente nello spazio relativo, che pu? quindi essere pompato o, se sono fluidi gassosi, compresso; questa situazione ? visibile schematicamente in figura 6, dove sulla sinistra ? il lato di aspirazione della pompa, mentre sulla destra (tratteggiato scuro) ? quello di mandata e la direzione di avanzamento del fluido ? indicata con le frecce.

In questo esempio di realizzazione, il rotore interno 200 ? accoppiato con un pignone 301 d?estremit? dell?albero 301 del motore elettrico 30 che aziona la pompa 20, mentre quello esterno 201 ? supportato all?interno del corpo 205 della pompa, in modo libero di volvere, su dei cuscinetti a sfera 203.

Questa soluzione permette di ridurre gli attriti della pompa volumetrica 20, rendendola quindi particolarmente adatta per l?applicazione alla protesi 1, in quanto contribuisce a limitare i consumi di energia elettrica del motore 30 che comanda la pompa 20.

In accordo con una forma preferita del trovato, il motore 30 ? di tipo senza spazzole (c.d. brushless) a magneti permanenti, che permette di ottenere elevate prestazioni con bassi ingombri.

A tal fine, in questo esempio la geometria del motore ? stata derivata analiticamente partendo da vincoli fisici sulle prestazioni e sul montaggio, e per mezzo della simulazione FEM ? stata ottimizzata per massimizzare la coppia in uscita.

Questo ? risultato in uno statore 305 dove sono stati utilizzati avvolgimenti 306 concentrati in cave 307 trapezoidali per ridurre al minimo la lunghezza di fine giro e in questo modo si favorisce l'integrazione e si riducono le perdite di Joule e la complessit? della produzione.

Inoltre, l?albero 300 presenta anch?esso una configurazione compatta nella quale i magneti permanenti 302 sono disposti tra le estremit? 303 e 304 di supporto con cuscinetti (non mostrati nelle figure), su una delle quali ? predisposto a sbalzo il pignone 301 su cui ? calettato il rotore interno 200 della pompa 20.

Per il funzionamento della protesi 1 dotata dell?attuatore elettro-idrostatico 10 secondo l?invenzione sono previsti, oltre che delle batterie elettriche indossate dall?utilizzatore, dei sensori ed almeno una unit? di controllo (tipo CPU o simili) alla quale sono collegati (preferibilmente con collegamenti senza fili, es. wi-fi) i sensori ed i vari componenti quali il cilindro idraulico 100, la pompa 20, il motore elettrico 30 ecc..

Tutti questi elementi non sono mostrati nei disegni in quanto le persone esperte del ramo sono comunque in grado di predisporli in modo appropriato, tenendo conto delle spiegazioni che seguono.

Nella fase di flessione dell?articolazione a ginocchio 4, vale a dire quella in cui le due parti superiore 2 ed inferiore 3 della protesi 1 eseguono una rotazione relativa che le avvicina tra loro, l?attuatore 10 applica una coppia attiva sull?elemento 7 cos? da muoverlo in funzione della rotazione da eseguire delle parti 2, 3 della protesi.

Per questo scopo, la pompa 20 alimenta l?olio nella camera cilindrica 105 da una delle luci 110, 111 in modo da far muovere il pistone 107 in un verso o nell?altro (verso sinistra o verso destra in figura 4, oppure l?alto o verso il basso con riferimento alla figura 9).

In seguito al movimento del pistone 107, un medesimo quantitativo di fluido fuoriesce dalla camera cilindrica 105 attraverso l?altra delle luci 110, 111, in quanto il sistema ? vantaggiosamente reversibile ed ha una configurazione simmetrica, come si vede anche dallo schema figura 9.

In particolare, si deve osservare come l?uso di una la pompa volumetrica 20, in particolare una pompa rotativa, preferibilmente come quella a rotore generato (gerotor) dell?esempio raffigurato, permette vantaggiosamente di alimentare il fluido in maniera reversibile in un verso o nell?altro nel cilindro idraulico 100 (attraverso le luci 110, 111) semplicemente invertendo il senso di rotazione del motore 30.

In questo modo non ? pi? necessario avere delle valvole nel circuito idraulico come avviene nello stato della tecnica per deviare il fluido in una parte o nell?altra dell?attuatore idraulico.

Come detto pi? sopra, il funzionamento dell?attuatore 10 secondo l?invenzione pu? avere sia una fase attiva in cui l?attuatore esercita una forza sulle parti 2, 3 della protesi per il loro movimento, sia una fase passiva o rigenerativa in cui le parti 2, 3 della protesi inducono (es. per gravit?) un movimento retrogrado all?attuatore 10, cos? che al suo interno il pistone 107 compia una corsa di ritorno facendo rifluire l?olio dalla camera cilindrica 105 in modo inverso.

Il riflusso di olio fa girare i rotori 200, 201 della pompa 20, cos? da fornire energia meccanica al motore elettrico 30, che in questa fase funziona da generatore e pu? quindi ricaricare le batterie.

Tutte queste fasi di funzionamento dell?attuatore 10 sono gestite da un sistema di controllo, al quale sono operativamente collegati tutti componenti considerati (motore elettrico 30, pompa 20, ecc.) oltre che una rete di sensori necessari per seguire tutti i parametri operativi (es. tensione elettrica V di alimentazione del motore, coppia Tm e velocit? di rotazione ?m del motore 30, cilindrata Dm della pompa, differenza di pressione ?p del fluido tra entrata e uscita nel cilindro idraulico 100, ecc.).

Quanto sopra spiegato per il funzionamento dell?attuatore elettro-idrostatico 10 vale anche, mutatis mutandis, per la fase di estensione dell?articolazione 4 della protesi 1, in cui la parte superiore 2 e quella inferiore 3 ruotano relativamente tra loro per porsi in una condizione sostanzialmente allineata.

L?attuatore elettro-idrostatico 10 si comporta quindi come un dispositivo capace di applicare una forza o coppia controllata alla protesi 1, in maniera uniforme sia in fase di flessione che di estensione dell?arto protesico.

Ulteriormente l?insegnamento dell?invenzione permette di ottenere diversi vantaggi importanti.

Il primo ? un rendimento generale pi? elevato della catena cinematica complessiva rispetto all'azionamento basato su ingranaggi, ad esempio gli azionamenti armonici o con riduttori epicicloidali.

In secondo luogo, esso ? reversibile; questo rappresenta anche una caratteristica chiave nei sistemi robotici e protesici dove i dispositivi dovrebbero essere in grado di interagire in modo sicuro sia con l'utente che con l'ambiente.

In terzo luogo, ? facilmente controllabile in quanto tutta la parte di controllo viene eseguita sul lato del motore elettrico, evitando in questo modo l'inefficiente e tipicamente ingombrante controllo idraulico realizzato con valvole.

L'azionamento lineare della protesi per l?arto inferiore garantisce una migliore distribuzione della massa dell'attuatore lungo l'asse verticale della gamba, che ? pi? vicina ad una distribuzione fisiologica della massa dell'arto.

Questo vantaggio supera tutti i dispositivi protesici ad azionamento rotatorio con ingranaggi, che accumulano la maggior parte della massa del dispositivo intorno all'asse del ginocchio generando disagio.

Inoltre, l'utilizzo di un'attuazione lineare idro-statica garantisce un rapporto di trasmissione variabile che pu? essere regolato in modo ottimale per meglio adattarsi alle esigenze biomeccaniche del paziente; l?azionamento reversibile del dispositivo permette di massimizzare la collaborazione tra la protesi e l'utente e l'ambiente.

L'implementazione di un EHA senza valvole idrauliche o accumulatori assicura una trasmissione altamente rigida dove non vengono introdotte altre perdite tra il gruppo motore-pompa e l'attuatore idraulico. Ci? aumenta l'efficienza del sistema e garantisce una migliore controllabilit? del dispositivo.

Tra le ulteriori caratteristiche dell?invenzione occorre segnalare la disposizione affiancata del cilindro idraulico 100 ed il corpo 205 con la pompa 20 sono disposti affiancati, cos? da minimizzare anche la lunghezza del percorso del fluido da uno all?altro e viceversa: ci? determina una configurazione compatta dell?attuatore elettroidrostatico 1, cos? da renderlo particolarmente adatto ad applicazioni su dispositivi protesici o di assistenza ai movimenti delle persone che devono indossarli.

Tutte queste caratteristiche rientrano nell?ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI

1. Protesi per l?assistenza del corpo umano comprendente una prima ed una seconda parte (2, 3), una articolazione (4) di collegamento di detta prima e seconda parte (2, 3) in maniera da poter effettuare rotazioni relative tra di esse, un attuatore (10) atto a comandare dette rotazioni, caratterizzata dal fatto che l?attuatore ? di tipo elettroidrostatico (EHA).

2. Protesi secondo la rivendicazione 1, in cui l?attuatore elettro-idrostatico (10) comprende un cilindro idraulico (100) nel quale viene alimentato un fluido elaborato da una pompa volumetrica (20).

3. Protesi secondo la rivendicazione 2, in cui la pompa volumetrica (20) ? rotativa.

4. Protesi secondo le rivendicazioni 2 o 3, in cui la pompa volumetrica (20) ? di tipo a rotore generato (200, 201).

5. Protesi secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l?attuatore elettro-idrostatico (10) ? attivo tra dette parti (2, 3) articolate.

6. Protesi secondo la rivendicazione 5, comprendente uno stelo (101) associato ad un cilindro idraulico (100), mobile in senso longitudinale e collegato a dette parti (2, 3) articolate per attuare le loro rotazioni.

7. Protesi secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l?attuatore elettro-idrostatico (10) comprende un cilindro idraulico (100) in comunicazione di fluido con una pompa volumetrica (20) rotativa, atta ad alimentare il fluido nel cilindro idraulico (100) in versi opposti invertendo il suo senso di rotazione.

8. Protesi secondo la rivendicazione 7, in cui la pompa volumetrica (20) rotativa ? associata ad un motore elettrico (30) ed ? atta a operare in modo rigenerativo per la generazione di energia elettrica tramite il motore elettrico (30).

9. Attuatore elettro-idrostatico per una protesi secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente un cilindro idraulico (100) nel quale sono presenti almeno una camera cilindrica (105) ed un pistone (107) mobile in tale camera cilindrica (105), una pompa (20) in comunicazione di fluido con il cilindro idraulico (100) per l?alimentazione di un fluido nella camera cilindrica (105), caratterizzato dal fatto che la pompa (20) ? di tipo volumetrico rotativo.

10. Attuatore secondo la rivendicazione 9, in cui la pompa volumetrica (20) ? di tipo a rotore generato (200, 201).

11. Attuatore secondo la rivendicazione 10, in cui la pompa (20) a rotore generato comprende un rotore interno (200) ed uno esterno (201) supportato in modo volvente.

12. Attuatore secondo le rivendicazioni 9, 10 o 11, in cui la comunicazione di fluido tra il cilindro idraulico (100) e la pompa (20) per l?alimentazione di un fluido nella camera cilindrica (105), ? diretta senza valvole o altri organi di intercettazione del fluido.

13. Attuatore secondo una qualunque delle rivendicazioni da 9 a 12, in cui il pistone (107) ? a doppio effetto e il percorso di comunicazione del fluido tra il cilindro idraulico (100) e la pompa (20) ? sostanzialmente simmetrico.

14. Attuatore secondo una qualunque delle rivendicazioni da 9 a 13, in cui il cilindro idraulico (100) e la pompa (20) sono disposti affiancati tra loro.