PL231376B1 - Urządzenie do wspomagania chodu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nowe i oryginalne urządzenie do wspomagania chodu umożliwiające osobom niepełnosprawnym z porażeniem bądź niedowładem kończyn dolnych wykonywanie kroków zbliżonych do chodu zdrowego człowieka.

Znane są różnego rodzaju urządzenia pomagające osobom niepełnosprawnym w rehabilitacji kończyn dolnych.

Znane są urządzenia do przywracania funkcji chodu takie jak Lokomat, gdzie osoba niepełnosprawna wpięta jest w mechanizm odpowiadający poszczególnym częściom kończyn dolnych, połączony przegubami z napędem elektrycznym. Ruch poszczególnych części kończyn dolnych sterowany jest poprzez ruchy w przegubach napędzanych silnikami krokowymi sterowanymi przez komputer. Pacjent kroczy po bieżni mechanicznej. Wadą tego rozwiązania jest duży gabaryt, skomplikowana obsługa oraz brak możliwości zastosowania w warunkach domowych.

Znany jest również egzoszkielet EKSO GT, gdzie osoba niepełnosprawna, podobnie jak w Lokomacie, wpięta jest w mechanizm odpowiadający poszczególnym częściom kończyn dolnych, połączony przegubami z napędem elektrycznym. Ruch poszczególnych części kończyn dolnych sterowany jest poprzez ruchy w przegubach napędzanych silnikami krokowymi sterowanymi przez komputer. Pacjent kroczy po równym podłożu i podtrzymywany jest od tyłu przez fizjoterapeutę, lub porusza się samodzielnie podpierając się rękoma o balkonik na kółkach.

Wadą tego rozwiązania jest niska funkcjonalność, wysoka zawodność (konieczność częstego resetowania komputera), niedopasowanie ruchów (często spastycznych) pacjenta do ruchów wym uszanych przez komputer.

Rozwiązanie według wynalazku rozwiązuje niedogodności wynikające ze stanu techniki. Urządzenie do wspomagania chodu według wynalazku może być stosowane w warunkach domowych, a krok wykonywany przez pacjenta w tym urządzeniu jest bardziej zbliżony do fizjologicznego chodu zdrowego człowieka.

Istota urządzenia do wspomagania chodu według wynalazku polega na tym, że posiada pary ramion w górnej części zamocowane obrotowo do uchwytów mechanizmu obrotowego lub bezpośrednio do gorsetu (boku obejmy miednicy), a mechanizm obrotowy w górnej części lub bok gorsetu posiada uchwyt, do którego zamocowana jest obrotowo dźwignia, do której zamocowany jest obrotowo jeden koniec cięgna, podczas gdy drugi jego koniec zamocowany jest do przedniej części łącznika lub do górnego ramienia pary ramion. Natomiast do drugiego końca łącznika lub bezpośrednio do górnego ramienia pary ramion zamocowany jest jeden koniec mechanizmu wyprostu podudzia w postaci sprężyny, natomiast drugi koniec mechanizmu wyprostu stopy zamocowany jest do dolnego ramienia pary ramion, przy czym stabilizator składa się z dwóch części: prawej i lewej, a każda z nich połączona jest z gorsetem obrotowo za pomocą wielofunkcyjnego mechanizmu obrotowego, zaś mechanizm regulacji długości i stabilizacji kroku zbudowany jest z pary cięgien połączonych jednym końcem obrotowo do wsporników, a drugim końcem do łącznika lub bezpośrednio do górnego ramienia pary ramion.

Urządzenia do wspomagania chodu według wynalazku składa się z dwóch mechanizmów, mechanizmu napędu lewej nogi, mechanizmu napędu prawej nogi, gorsetu zabezpieczającego miednicę osoby niepełnosprawnej oraz stabilizatora. Wówczas gdy mechanizm napędu lewej nogi oraz mechanizm napędu prawej nogi funkcjonują równocześnie, mechanizm chodu napędza obydwie nogi. W odmianie mechanizmy te mogą występować samodzielnie powodując ruch tylko jednej nogi, prawej lub lewej.

Po podciągnięciu do góry dźwigni mechanizmu napędu lewej nogi lub prawej nogi wszystkie pozostałe człony mechanizmu wykonują ścisłe określone ruchy w wyniku czego, następuje uniesienie nogi, zgięcie nogi w kolanie, napięcie sprężyny, rozprężenie sprężyny i wyprost podudzia. Opuszczenie dźwigni powoduje postawienie nogi na podłożu. Wszystkie ruchy są z góry określone i powtarzalne. Cykl powtarza się wielokrotnie naprzemiennie dla lewej i prawej nogi lub cykl powtarza się wielokrotnie tylko dla jednej nogi.

W ten sposób osoba niepełnosprawna wykonuje pojedyncze kroki lub serie kroków.

Urządzenie wspomagania chodu posiada mechanizm napędu lewej nogi i mechanizm napędu prawej nogi, które zbudowane są z układu czworoboku, łączników, uchwytów uda, uchwytów podudzia, mechanizmu wyprostu nogi, uchwytu podudzia, zespołu do mocowania stawu skokowego oraz napędu. Urządzenie wspomagania chodu według wynalazku zbudowane jest z dwóch mechanizmów, mechanizmu napędu lewej nogi, mechanizmu napędu prawej nogi, gorsetu zabezpieczającego miednicę osoby

PL 231 376 B1 niepełnosprawnej oraz stabilizatora. Mechanizm napędu lewej nogi oraz mechanizm napędu prawej nogi zamocowane są poprzez wielofunkcyjny mechanizmu obrotowy do boku obejmy miednicy (boku gorsetu). W odmianie wielofunkcyjny mechanizm obrotowy od swojej zewnętrznej strony zamocowany jest do stabilizatora, natomiast od wewnętrznej strony połączony jest z gorsetem obejmującym miednicę użytkownika, otwieranym w tylnej części.

Układ czworoboku mechanizmu napędu lewej nogi i mechanizmu napędu prawej nogi zbudowany jest z dwóch par ramion połączonych obrotowo o ograniczonym lub regulowanym kącie obrotu. Górne ramiona połączone są przynajmniej jednym łącznikiem tworząc czworobok. W środkowej części łącznika zamocowany jest uchwyt uda, natomiast do przedniej części łącznika zamocowane jest cięgno mechanizmu napędu. Do jednego z górnych ramion czworoboku zamocowany jest jeden koniec mechanizmu wyprostu nogi (w postaci sprężyny gazowej, sprężyny mechanicznej, amortyzatora hydraulicznego itp.) natomiast drugi koniec mechanizmu wyprostu nogi zamocowany jest do jednego z dolnych ramion.

Dolne ramiona połączone są przynajmniej jednym łącznikiem w dolnej części, do którego zamocowany uchwyt podudzia, natomiast do dolnej części łączników dolnych zamocowany jest zespół mocowania stopy. Zespół mocowania stopy połączony jest w dolnej części z dolnymi ramionami par obrotowo, natomiast w górnej części połączony jest w sposób przesuwny co ogranicza pełny wyprost nogi po uniesieniu kolana do góry, natomiast daje pełny wyprost nogi po postawieniu jej na podłoże w postaci wykrocznej, zakrocznej i wszystkich położeniach przejściowych. Obydwa łączniki połączone są z ramionami czworoboku w sposób obrotowy.

Do jednego ze wsporników stabilizatora w przykładzie wykonania będącego pionową konstrukcją ramy nośnej zamocowany jest jeden koniec pary cięgien połączonych jednym końcem obrotowo, podczas gdy drugi koniec pary cięgien zamocowany jest obrotowo do jednego z górnych cięgien czworoboku lub do łącznika mechanizmu chodu łączącego górne cięgna tworząc zespół regulacji długości i stabilizacji kroku. Długość cięgien jest regulowana. Stabilizator zbudowany jest z podstawy, na kółkach lub (w odmianie stacjonarnej) na stopkach oraz pionowej konstrukcji składającej się z przynajmniej jednego wspornika do której górnej części zamocowany jest wielofunkcyjny mechanizm obrotowy.

Wielofunkcyjny mechanizm obrotowy może mieć postać konstrukcyjną umożliwiającą ruch urządzenia tylko do przodu, bez możliwości zmiany kierunku ruchu oraz może mieć postać konstrukcyjną pozwalają na zmianę kierunku chodu wraz z obrotem wokół własnej osi.

Mechanizm obrotowy umożliwiający zmianę kierunku ruchu zbudowany jest z płytki przedniej i płytki tylnej połączonych łącznikiem oraz mechanizmu obrotowego połączenia z gorsetem. Płytka przednia posiada uchwyty do mocowania wsporników pionowej konstrukcji stabilizatora. W górnej części jednej z płytek znajduje się uchwyt do mocowania napędu mechanizmu chodu, w dolnej części płytki tylnej znajdują się uchwyty do mocowania mechanizmu chodu, natomiast w środkowej części płytki tylnej znajdują się uchwyty do obrotowego mocowania gorsetu (obejmy miednicy).

Mechanizm obrotowy umożliwiający chód do przodu bez zmiany kierunku ruchu zbudowany jest z uchwytów połączonych bezpośrednio z gorsetem (obejmą miednicy), do których mocowane są obrotowo górne ramiona czworoboku mechanizmu chodu oraz mocowany jest wspornik pionowy stabilizatora.

Napęd mechanizmu chodu zbudowany jest z dźwigni zamocowanej obrotowo jednym końcem do górnej części wielofunkcyjnego mechanizmu obrotowego, do której w pewnej odległości od tego zamocowania zamocowany jest obrotowo jeden koniec cięgna, podczas gdy drugi koniec cięgna zamocowany jest do przedniej części łącznika układu czworoboku.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono na załączonych rysunkach, fig. 1 - fig. 5:

Fig. 1 przedstawia urządzenie do wspomagania chodu (bez stabilizatora) w widoku z boku, obydwie nogi stoją na podłożu.

Fig. 2 przedstawia urządzenie do wspomagania chodu (bez stabilizatora) w widoku z boku, lewa noga uniesiona do góry.

Fig. 3 przedstawia urządzenie do wspomagania chodu zamocowane w mobilnym stabilizatorze umożliwiającym chód osobie niepełnosprawnej w widoku z boku (lewa noga uniesiona do góry).

Fig. 4 przedstawia urządzenie do wspomagania chodu zamocowane w stacjonarnym stabilizatorze umożliwiającym chód osobie niepełnosprawnej w widoku z boku.

Fig. 5 przedstawia schemat kinematyczny urządzenia umożliwiającego chód osobie niepełnosprawnej, z zamocowanym mechanizmem napędu lewej nogi i mechanizmem napędu prawej nogi, w widoku od przodu, prawa noga uniesiona.

PL 231 376 B1

Urządzenie do wspomagania chodu według wynalazku składa się z: stabilizatora, wielofunkcyjnego mechanizmu obrotowego (4), zbudowanego z płytki przedniej (5) i płytki tylnej (6) połączonych łącznikiem (7) oraz uchwytów (8) do obrotowego mocowania obejmy miednicy (gorsetu) (12). Płytka przednia (5) posiada uchwyty (9) do mocowania wsporników (3) pionowej konstrukcji stabilizatora. Zewnętrzny stabilizator może posiadać dowolną postać, do której przykręca się poprzez wielofunkcyjny mechanizm obrotowy (4) poszczególne elementy mechanizmu chodu. Zewnętrzny stabilizator korzystnie jest w postaci ramy / podstawy (1) z kółkami jezdnymi (2) (rama mobilna) lub ramy bez kółek jezdnych (rama stacjonarna), oraz pionowej konstrukcji składającej się z dwóch wsporników (3), do którego górnej części zamocowany jest wielofunkcyjny mechanizm obrotowy (4). W górnej części płytki tylnej (6) znajduje się uchwyt (10) do mocowania napędu mechanizmu chodu, zaś w dolnej części płytki tylnej (6) znajdują się uchwyty (11) do mocowania mechanizmu chodu, natomiast w środkowej części płytki tylnej (6) znajdują się uchwyty (8) do obrotowego mocowania gorsetu (12). Do uchwytu (10) zamocowana jest obrotowo dźwignia (13), do której w pewnej odległości od uchwytu (10) zamocowany jest obrotowo jeden koniec cięgna (14), podczas gdy drugi jego koniec zamocowany jest do przedniej części łącznika (18).

Pary ramion (15) i (16) w górnej części zamocowane są obrotowo do uchwytów (11) mechanizmu obrotowego lub bezpośrednio do gorsetu. Mechanizm obrotowy w górnej części lub bok gorsetu (12) posiada uchwyt (10), do którego zamocowana jest obrotowo dźwignia (13). Do dźwigni (13) w pewnej odległości od uchwytu (10) zamocowany jest obrotowo jeden koniec cięgna (14), podczas gdy drugi jego koniec zamocowany jest do przedniej części łącznika (18) lub do górnego ramienia pary ramion (15) lub (16).

Do uchwytów (11) zamocowane są obrotowo dwie pary ramion (15) i (16) połączonych obrotowo o ograniczonym lub regulowanym kącie obrotu. Górne ramiona par (15) i (16) połączone są łącznikami (17) i (18) tworząc czworobok. W środkowej części łącznika (17) zamocowany jest uchwyt uda (19), natomiast do przedniej części łącznika (18) zamocowane jest drugi koniec cięgna (14). Do drugiego końca łącznika (18) zamocowany jest jeden koniec sprężyny, korzystnie sprężyny gazowej (27) sprężyny mechanicznej lub amortyzatora hydraulicznego, natomiast drugi koniec sprężyny korzystnie gazowej (27) zamocowany jest do dolnego ramienia pary ramion (16).

Dolne ramiona par ramion (15) i (16) połączone są łącznikiem (20), do którego zamocowany jest uchwyt podudzia (21). Łączniki (17), (18) i (20) połączone są z ramionami par (15) i (16) korzystnie w sposób obrotowy. Do dolnej części łączników dolnych (20), zamocowany jest zespół (22) do mocowania stopy. Zespół sandała (22) połączony jest z w dolnej części z dolnymi ramionami par (15) i (16) korzystnie obrotowo, natomiast w górnej części, zespół (22), połączony jest korzystnie w sposób przesuwny z dolnymi ramionami par (15) i (16). Ogranicza to pełny wyprost nogi po uniesieniu ko lana do góry, oraz daje pełny wyprost nogi po postawieniu jej na podłożu w postaci wykrocznej, zakrocznej i wszystkich położeniach przejściowych.

Wsporniki (3) na wysokości kolan połączone są łącznikiem (23), do którego zamocowany jest korzystnie obrotowo jeden koniec pary cięgien (24) połączonych jednym końcem obrotowo, podczas gdy drugi koniec pary cięgien (24) zamocowany jest obrotowo do łącznika (18) tworząc zespół regulacji długości i stabilizacji kroku. Długość cięgien pary cięgien (24) jest regulowana.

Zasada działania przedmiotu wynalazku:

Osoba niepełnosprawna znajduje się w pozycji stojącej, miednica zabezpieczona w gorsecie, gorset zamknięty w tylnej części. Obydwa uda (w części górnej lub w części górnej i dolnej, nieco powyżej kolana) zabezpieczone w specjalnych uchwytach mocowanych do łączników części górnej mechanizmu chodu, natomiast podudzia zamocowane do części dolnej mechanizmu chodu, natomiast stopa spoczywa na podłożu lub jest zapięta w specjalnym sandale do kroczenia.

Ręce osoby niepełnosprawnej spoczywają na dźwigniach (uchwytach rąk), który są integralnymi częściami napędu mechanizmu kroczenia.

Lekkie podciągnięcie do góry dźwigni napędowej (czynne - przez pacjenta, lub bierne - przez opiekuna) powoduje zgięcie nogi w kolanie i uniesienie kolana do góry i do przodu, sprężyna gazowa będzie dążyć do wyprostu nogi, w tym samym czasie mobilny stabilizator (stabilizator z podstawą na kółkach) przesunie się nieco do przodu.

Opuszczenie dźwigni spowoduje opuszczenie kolana, wyprostowanie nogi i postawienie jej na podłożu w pewnej odległości od miejsca początkowego. Pacjent stoi w lekkim rozkroku.

Z kolei lekkie podciągnięcie drugiej dźwigni napędowej drugą ręką spowoduje podniesienie kolana drugiej nogi do góry z lekkim przesunięciem do przodu, mechanizm wyprostu nogi będzie dążyć do wyprostu nogi, mobilny stabilizator przesunie się do przodu. Opuszczenie dźwigni napędu spowoduje

PL 231 376 B1 opuszczenie kolana, wyprostowanie nogi i postawienie jej na podłożu w pewnej odległości od miejsca początkowego.

W ten sposób wykonuje się kroki. Długość kroku i wysokość podniesienia kolana regulowane są poprzez ustawienie długości ramion mechanizmu regulacji długości kroku i stabilizacji. Podciągnięcie dźwigni z jednoczesnym odwiedzeniem jej na bok lub przywiedzeniem do środka powoduje obrót stabilizatora wraz z mechanizmem chodu i w ten sposób wykonuje się zwroty w lewo i w prawo oraz obrót wokół własnej osi.

Stabilizator może być w wykonaniu mobilnym na elementach jezdnych/tocznych i może przesuwać się do przodu poprzez zmianę położenia środka ciężkości ciała użytkownika, można też zastosować niewielki napęd elementów jezdnych i wtedy ruch ramy do przodu jest wymuszony, i sterowany na przykład poprzez podciągniecie dźwigni napędowej. Stabilizatorem może być też wózek inwalidzki którego rama połączona jest z mechanizmem obrotowym.

To samo dotyczy ruchu dźwigni napędowej mechanizmu chodu. Można napędzać mechanizm chodu poprzez ręczne naprzemienne podciąganie i opuszczanie dźwigni napędowych, można też zastosować prosty mechanizm napędowy tło wykonywania tych ruchów.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania nie ograniczających wynalazku;

P r z y k ł a d 1:

Urządzenie według wynalazku umożliwiające chód osobie niepełnosprawnej przedstawione na fig. 3, zamontowane jest w dwuczęściowym zewnętrznym stabilizatorze na kółkach z mechanizmem chodu, lewym i prawym, połączonych z gorsetem za pomocą wielofunkcyjnego mechanizmu obrotowego oraz zespołu regulacji długości i stabilizacji kroku. Zewnętrzny stabilizator zbudowany jest z podstawy (1) na kołach jezdnych (2) oraz pionowej konstrukcji składającej się z dwóch wsporników (3), do którego górnej części zamocowany jest wielofunkcyjny mechanizm obrotowy (4).

P r z y k ł a d 2:

Przedmiot wynalazku pokazany na fig. 4 jest w układzie stacjonarnym, to znaczy zewnętrzny stabilizator nie jest mobilny lecz stacjonarny i zbudowany jest z podstawy (1) stojącej na podłożu na elastycznych stopkach (25), natomiast zespół (22) do mocowania stopy wyposażony jest w zestaw kółek jezdnych (26). Takie rozwiązanie pozwala na chód w miejscu.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wspomagania chodu zawierające uchwyty, gorset, dźwignie, ramiona, ramę, wsporniki, łączniki, drążki, kółka jezdne, sprężyny, mocowany do wielofunkcyjnego mechanizmu obrotowego, który od zewnętrznej strony zamocowany od stabilizatora natomiast od wewnętrznej strony połączony jest z gorsetem, wyposażony w mechanizm napędu, mechanizm wyprostu podudzia, zespół mocowania stopy, uchwyty uda i podudzia oraz zespół regulacji długości kroku, znamienne tym, że pary ramion (15) i (16) mechanizmu napędu lewej nogi i mechanizmu napędu prawej nogi w górnej części zamocowane są obrotowo do uchwytów (11) mechanizmu obrotowego lub bezpośrednio do gorsetu (boku obejmy miednicy), a mechanizm obrotowy w górnej części lub bok gorsetu (12) posiada uchwyt (10), do którego zamocowana jest obrotowo dźwignia (13), do której zamocowany jest obrotowo jeden koniec cięgna (14), podczas gdy drugi jego koniec zamocowany jest do przedniej części łącznika (18) lub do górnego ramienia pary ramion (15) lub (16).
2. 2. Urządzenie do wspomagania chodu według zastrz. 1, znamienne tym, że do drugiego końca łącznika (18) lub bezpośrednio do górnego ramienia pary ramion (15) lub (16) zamocowany jest jeden koniec mechanizmu wyprostu podudzia w postaci sprężyny natomiast drugi koniec mechanizmu wyprostu stopy zamocowany jest do dolnego ramienia pary ramion (15) lub (16).
3. 3. Urządzenie do wspomagania chodu według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że stabilizator składu się z dwóch części: prawej i lewej, a każda z nich połączona jest z gorsetem (12) obrotowo za pomocą wielofunkcyjnego mechanizmu obrotowego (4).
4. 4. Urządzenie do wspomagania chodu według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że mechanizm regulacji długości i stabilizacji kroku zbudowany jest z pary cięgien (24) połączonych jednym końcem obrotowo do wsporników (3), a drugim końcem do łącznika (18) lub bezpośrednio do górnego ramienia pary ramion (15) i (16).