PL222317B1 - Manipulator wspomagający zdolności ruchowe kończyn dolnych - Google Patents

Abstract

Manipulator kończyn dolnych składający się z dwóch równoległych do siebie elementów przyległych do kończyn dolnych użytkownika, charakteryzuje się tym, że ma połączone ze sobą wahliwie w płaszczyźnie strzałkowej przeguby obrotowe jednocześnie trzech stawów - przegub stawu biodrowego (13), przegub stawu kolanowego (12) i przegub stawu skokowego (11).

Description

(21) Numer zgłoszenia: 400403 (51) Int.Cl.

A61H 3/00 (2006.01) A63B 23/035 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 16.08.2012 (54) Manipulator wspomagający zdolności ruchowe kończyn dolnych

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	PRODROMUS SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Golkowice, PL
17.02.2014 BUP 04/14	(72) Twórca(y) wynalazku:
	GRZEGORZ PIĄTEK, Kraków, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.07.2016 WUP 07/16	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Andrzej Kacperski

PL 222 317 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest manipulator wspomagający zdolności ruchowe kończyn dolnych, napędzający stawy kończyn dolnych w płaszczyźnie strzałkowej oraz wspomagający siad i powstanie. Manipulator według wynalazku należy do kategorii urządzeń stacjonarnych.

Znane są manipulatory stosowane w rehabilitacji kończyn dolnych. Urządzenia te złożone są z dźwigni napędzanych za pomocą silników elektrycznych w stawie biodrowym oraz kolanowym, zapinanych do płaszczyzny bocznej lewej i prawej kończyny dolnej.

Urządzenia wyposażone w taki układ napędów uniemożliwiają wykonywanie innych ruchów, jak tylko chód i stwarzają konieczność stosowania bieżni, celem zapewnienia podparcia dla stóp użytkownika.

Przykładowo znane jest z opisu WO 0028927 urządzenie do samoczynnego prowadzenia terapii kończyn dolnych na bieżni. Urządzenie to składa się z napędzanych i sterowanych ortez prow adzących nogi ruchem fizjologicznym, bieżni oraz mechanizmu wspomagającego. Przeguby kolanowe i biodrowe ortez są napędzane. Zespół ortez jest pozycjonowany względem bieżni elementami stabilizującymi w taki sposób, że pacjent nie musi sam utrzymywać równowagi. Mechanizm manipulatora napędzającego i pozycjonującego staw biodrowy oraz kolanowy użytkownika stąpającego po ruchomej bieżni znany jest również z opisu patentowego US 7 041 069.

Napędzanie jedynie stawu biodrowego i kolanowego obydwu kończyn dolnych nie daje pełnej kontroli nad sposobem stąpania, ogranicza zakres ćwiczeń jedynie do chodu oraz generuje niekorzystne siły powstałe w skutek uderzania stopami o bieżnię.

Z opisu CN 102440891 znane jest mobilne urządzenie wspomagające dolne kończyny podczas chodzenia. Urządzenie składa się z ramy o stałej geometrii, w której osadzone są dwie nogi egzoszkieletu podzielone na segmenty, odpowiadające częściom kończyny i połączone przegubami wyposażonymi w napęd odpowiednich stawów. Przeguby obrotowe jednocześnie trzech stawów - przegub stawu biodrowego, przegub stawu kolanowego i przegub stawu skokowego połączone są ze sobą wahliwie w płaszczyźnie strzałkowej.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji manipulatora umożliwiającego wstawanie, chód i siad zgodnie z ruchami anatomicznymi człowieka, z możliwością wyeliminowania kontaktu stóp z podłożem.

Manipulator wspomagający zdolności ruchowe kończyn dolnych według wynalazku składa się ze statywu połączonego z nieruchomą podstawą oraz osadzonych na statywie równoległych do siebie elementów przyległych do kończyn dolnych użytkownika, podzielonych na segmenty odpowiadające częściom kończyny i połączonych wahliwie przegubami, wyposażonych w napęd odpowiednich stawów.

Manipulator ma połączone ze sobą wahliwie w płaszczyźnie strzałkowej przeguby obrotowe jednocześnie trzech stawów - przegub stawu biodrowego, przegub stawu kolanowego i przegub stawu skokowego.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że manipulator ma przegub obrotowy korpusu współpracujący z przegubem stawu biodrowego i połączony wahliwie z popychaczem pleców osadzonym w statywie oraz ma przegub pryzmatyczny połączony suwliwie z ramieniem siedziska osadzonego w statywie.

Przegub stawu skokowego ma napęd usytuowany na płaszczyźnie bocznej elementu przyległego do kończyny użytkownika - łącznika uda, łącznika podudzia i łącznika stopy.

Popychacz pleców ma napęd usytuowany na płaszczyźnie prostopadłej do spoczywającej na podłożu podstawy statywu.

Elementy łącznika stopy, łącznika podudzia i łącznika uda, kolejno ze sobą połączone a przyl egłe do kończyn użytkownika, są podwieszone w przegubie stawu biodrowego i połączone z mechanizmem ruchu pionowego wspartego na przegubach statywu manipulatora.

Każdy segment elementu przyległego do kończyn dolnych użytkownika składa się z łącznika uda, łącznika podudzia i łącznika stopy. Łącznik uda i łącznik podudzia ma długość regulowaną za pomocą przegubu uda i przegubu podudzia.

Wprawianie w ruch kończyn realizowane jest za pośrednictwem napędów zainstalowanych wewnątrz konstrukcji przyległej do kończyn użytkownika w płaszczyznach bocznych. Wprawianie w ruch korpusu realizowane jest za pośrednictwem napędów zainstalowanych do płaszczyzny przymocowanej do pleców użytkownika.

PL 222 317 B1

Rozwiązanie według wynalazku poprzez zsynchronizowane napędzanie stawu biodrowego, k olanowego oraz skokowego użytkownika w sposób zgodny z prawidłowym wzorcem chodu zdrowego człowieka - umożliwia poruszanie kończynami dolnymi w zadany sposób umożliwiając wstawanie, chód oraz siad zgodnie z ruchem anatomicznym. Zastosowanie napędów wszystkich stawów kończyn dolnych w płaszczyźnie strzałkowej oraz brak kontaktu z podłożem i jego niekorzystnym, udarowym oddziaływaniem podczas stąpania, daje w konsekwencji duże możliwości programowania dowolnych - zgodnych z anatomią człowieka - ruchów kończyn dolnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat kinematyczny manipulatora kończyn dolnych w pozycji wyprostowanej, fig. 2 - schemat kinematyczny manipulatora kończyn dolnych podczas chodu i fig. 3 - schemat kinematyczny manipulatora kończyn dolnych w pozycji siedzącej.

Manipulator kończyn dolnych składa się z dwóch równoległych do siebie elementów przyległych do kończyn dolnych użytkownika. Każdy z tych elementów składa się z łącznika uda 1 łącznika podudzia 2 oraz łącznika stopy 3, Łącznik uda 1 i łącznik podudzia 2 ma możliwość zmiany długości kolejno poprzez przegub pryzmatyczny uda 5 i przegub pryzmatyczny podudzia 6.

Łączniki stopy 3, łączniki podudzia 2 i łączniki uda 1 połączone są ze sobą wahliwie w płaszczyźnie strzałkowej za pomocą odpowiednio przegubów obrotowych stawu skokowego 11, przegubów obrotowych stawu kolanowego 12 i przegubów obrotowych stawu biodrowego 13, Przegub stawu biodrowego 13 współpracuje z przegubem obrotowym korpusu 4 połączonym z popychaczem pleców 10, Przegub obrotowy 4 połączony z popychaczem pleców 10 służy do pochylania korpusu pacjenta.

Łączniki stopy 3, łączniki podudzia 2 i łączniki uda 1 połączone są w przegubach stawu biodrowego 13 do mechanizmu ruchu pionowego 7 wspartego na przegubach pryzmatycznych 9 statywu 8 manipulatora.

Przegub pryzmatyczny 14 połączony z ramieniem 15 siedziska służy do podparcia i upięcia użytkownika do manipulatora w pozycji siedzącej.

Manipulator ma statyw 8 zaopatrzony w pionowy mechanizm siedziska oraz pionowe prowadnice umożliwiające pionowe przemieszczanie pacjenta wraz z elementami mechanizmu manipulatora dotyczącego poruszania kończynami W statywie 8 osadzony jest też popychacz pleców 10. Konstrukcja zawierająca statyw 8 zapewnia stabilność w płaszczyźnie strzałkowej oraz bocznej a dodatkowo jest symetryczna z możliwością dostosowania długości łączników uda 1 i łączników podudzia 2 do zróżnicowanej długości kończyn dolnych za pomocą przegubów pryzmatycznych uda 5 i przegubów pryzmatycznych podudzia 6.

Manipulator zawiera, nie pokazane na rysunku, napędy równoległych zespołów przegubów o brotowych 11, 12, i 13, napędzających staw skokowy, kolanowy i biodrowy. Mechanizm manipulatora porusza się w płaszczyźnie strzałkowej i napędza powiązane logiką sterownika wymienione napędy stawu skokowego, kolanowego i biodrowego obydwu kończyn połączonych obejmą w pasie biodrowym. Obejma pasa biodrowego połączona jest w sposób przesuwny - w płaszczyźnie pionowej - ze statywem 8 manipulatora i jest elementem łączącym mechanizm kończyn dolnych oraz statyw manipulatora. Zdwojony przegub biodrowy 4, 13 wraz z przegubem pryzmatycznym 14 umożliwia pochylenie korpusu pacjenta, pionowy ruch pacjenta z pozycji siedzącej do stojącej i jego podparcie pośladkowe podczas siadu.

Konstrukcja manipulatora kończyn dolnych umożliwia, poprzez brak kontaktu z podłożem, trenowanie zarówno chodu jak i poruszanie kończyną lub kończynami dolnymi w dowolny, zgodny z an atomią sposób.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Manipulator wspomagający zdolności ruchowe kończyn dolnych, stacjonarny, składający się ze statywu połączonego z nieruchomą podstawą, oraz osadzonych na statywie równoległych do siebie elementów przyległych do kończyn dolnych użytkownika, podzielonych na segmenty odpowiadające częściom kończyny i połączonych wahliwie przegubami wyposażonych w napęd odpowiednich stawów, mający połączone ze sobą wahliwie w płaszczyźnie strzałkowej przeguby obrotowe jednocześnie trzech stawów - przegub stawu biodrowego, przegub stawu kolanowego i przegub stawu skokowego, znamienny tym, że ma przegub obrotowy korpusu (4) współpracujący z przegubem stawu

PL 222 317 B1 biodrowego (13) i połączony wahliwie z popychaczem pleców (10) osadzonym w statywie (8) oraz ma przegub pryzmatyczny (14) połączony suwliwie z ramieniem (15) siedziska osadzonego w statywie (8)

2. Manipulator według zastrz. 1, znamienny tym, że przegub stawu skokowego (11) ma napęd usytuowany na płaszczyźnie bocznej elementu przyległego do kończyny użytkownika - łącznika uda (1), łącznika podudzia (2) i łącznika stopy (3).

3. Manipulator według zastrz. 1, znamienny tym, że popychacz (10) ma napęd usytuowany na płaszczyźnie prostopadłej do spoczywającej na podłożu podstawy statywu (8).

4. Manipulator według zastrzeż. 1, znamienny tym, że elementy łącznika stopy (3), łącznika podudzia (2) i łącznika uda (1), kolejno ze sobą połączone a przyległe do kończyn użytkownika - są podwieszone w przegubie stawu biodrowego (13) i połączone z mechanizmem ruchu pionowego (7) wspartego na przegubach (9) statywu (8) manipulatora,

5. Manipulator według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy segment elementu przyległego do kończyn dolnych użytkownika składa się z łącznika uda (1), łącznika podudzia (2) i łącznika stopy (3), przy czym łącznik uda (1) i łącznik podudzia (2) ma długość regulowaną za pomocą przegubu uda (5), i przegubu podudzia (6).