RU223676U1 - Экзоскелет хирурга - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к медицине, а именно устройствам для проведения работ, сопряженных с выполнением действий, связанных с длительным статическим нахождением верхних конечностей в вынужденном положении (особенно при работе с поднятыми вверх руками), а также в быту и на производстве, например, для облегчения ручного труда рабочего промышленного производства при работе с тяжелым инструментом в течение рабочей смены. Задача полезной модели - расширение рабочей зоны. Сущность изобретения: Каркас 1 вместе с модулем крепления закрепляют на операторе с учетом анатомических особенностей оператора, а силовые модули посредством манжет 7 присоединяют к предплечьям оператора. При приложении нагрузки (например, использование ручного хирургического инструмента), а также учитывая вес руки, накопители упругой энергии 8 создают усилие, которое будет противодействовать весу руки оператора и нагрузке. При этом за счет регулировок создается равновесие сил (сил упругости, нагрузки и веса руки), позволяющее в вертикальной плоскости не затрачивать усилий. Перемещение руки в горизонтальной плоскости происходит за счет поворота звена 3 относительно плечевого шарнира 4. Положительный эффект: Использование предлагаемого устройства значительно снижает статические и динамические нагрузки на мышцы плечевого пояса и спины, расширяет рабочую зону и обеспечивает комфортные условия работы оператора. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к медицине, а именно к устройствам для проведения работ, сопряженных с выполнением действий, связанных с длительным статическим нахождением верхних конечностей в вынужденном положении(особенно при работе с поднятыми вверх руками) и может быть использована при работе хирурга, а также в быту и на производстве, например, для облегчения ручного труда рабочего промышленного производства при работе с тяжелым инструментом в течение рабочей смены.

Известен экзоскелет эндохирурга, содержащий внешние каркасы для конечностей с локтевым шарниром, причем каждый внешний каркас состоит из элемента плеча и модуля плеча, выполненных продолговатыми, элементы плеча соединены посредством шарнира одним концом с опорой для крепления на пластине с отверстиями, имеющей возможность крепления к жилету, а другим концом посредством шарнира с модулем плеча, модуль плеча состоит из проксимального и дистального узлов, соединенных верхней и нижней съемными планками с возможностью подбора для анатомической адаптации, и снабженных зацепами для крепления упругих элементов, отличающийся тем, что локтевой шарнир выполнен в виде L-образного элемента, одним концом жестко соединенного с дистальным узлом модуля плеча, а свободным концом -с поддерживающим локоть хирурга приспособлением, выполненным в виде опорного элемента под локоть, закрепленного на П-образном кронштейне, установленном с возможностью поворота на верхнем конце стойки, нижний конец которой соединен с возможностью вращения в свободном конце L-образного элемента (см. патент №2687897 от 16.05.2019, бюл. №14).

Недостатком данного экзоскелета является то, что при его работе хирург должен дополнительно надевать на себя несущий жилет, на котором устройство закрепляется, а с целью снижения нагрузки на хирурга устройство снабжено поддержкой локтя хирурга в статическом положении, причем основная нагрузка при этом приходится на плечевой пояс, а при работе в вертикальнойплоскости только учитывается статическая нагрузка. Все это снижает работоспособность хирурга. Кроме этого, использование известного экзоскелета предполагает крепление его на специальном кресле, в котором будет сидеть хирург, что снижает мобильность хирурга в процессе операции и существенно сужает рабочую зону.

Задача полезной модели - расширение рабочей зоны.

Поставленная задача решается тем, что в экзоскелете хирурга, каркас включает модуль крепления, выполненный в виде недеформируемой конструкции, присоединяемой при помощи поясничных ремней к каркасу, и шарнирно соединенный с двумя силовыми модулями, каждый из которых выполнен в виде двухзвенного рычажного механизма, причем первое звено соединено с каркасом посредством плечевых шарниров, при этом ось вращения первого плечевого шарнира пересечена с осью вращения плечевого сустава, второе звено шарнирно связано с манжетой, выполненной с возможностью установки на предплечье хирурга, а силовой модуль содержит накопитель упругой энергии, причем корпус накопителя упругой энергии соединен шарнирно с первым звеном рычажного механизма, а шток накопителя упругой энергии шарнирно связан со вторым звеном рычажного механизма.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что каркас включает модуль крепления, выполненный в виде недеформируемой конструкции, присоединяемой при помощи поясничных ремней к каркасу, и шарнирно соединенный с двумя силовыми модулями, каждый из которых выполнен в виде двухзвенного рычажного механизма, причем первое звено соединено с каркасом посредством плечевых шарниров, при этом ось вращения первого плечевого шарнира пересечена с осью вращения плечевого сустава, второе звено шарнирно связано с манжетой, выполненной с возможностью установки на предплечье хирурга, а силовой модуль содержит накопитель упругой энергии, причем корпус накопителя упругой энергии соединен шарнирно с первым звеном рычажного механизма, а шток накопителя упругой энергии шарнирно связан со вторым звеном рычажного механизма.

Отличительные признаки в заявляемом техническом решении не выявлены при изучении данной и смежных областей техники.

Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение задачи полезной модели - расширение рабочей зоны.

На фиг. 1 показана схема устройства, на фиг. 2 - схема плечевых шарниров.

Устройство включает в себя каркас 1, к которому присоединен модуль крепления 2, выполненный в виде недеформируемой конструкции и присоединяемый с помощью поясничных ремней (на фиг. не показаны) к каркасу 1. Модуль крепления 2 шарнирно соединен с двумя силовыми модулями (В силу идентичности модулей, дальнейшее описание выполняется для одного модуля. Наличие двух модулей позволяет выполнять работу хирургом как для двух рук одновременно, так и для каждой руки в отдельности), который представляет собой двухзвенный рычажный механизм, первое звено которого 3 присоединено с помощью системы плечевых шарниров со вторым звеном 4, присоединенным с помощью манжет 5 к предплечью оператора. Система плечевых шарниров состоит из первого плечевого шарнира 6 и второго плечевого шарнира 7, жестко соединенных между собой звеном 8. Первый плечевой шарнир 6 шарнирно присоединен к модулю крепления 2, а второй плечевой шарнир 7 соединен шарнирно с первым звеном рычажного механизма 3. Между собой звенья 3 и 4 соединены с помощью локтевого цилиндрического шарнира 9. Накопитель упругой энергии 10 присоединен шарнирно с нижним концом первого звена 3, а его шток 11 соединен шарнирно со вторым звеном 4. Каркас 1 устанавливается на хирурге таким образом, чтобы ось вращения первого плечевого шарнира 6 была пересечена с осью вращения плечевого сустава хирурга.

Используется предлагаемое устройство следующим образом. Каркас 1 вместе с модулем крепления закрепляют на хирурге с учетом его анатомических особенностей, а силовые модули посредством манжет 5 присоединяют к предплечьям хирурга. При приложении нагрузки (например, использование ручного хирургического инструмента), а также учитывая весруки, накопители упругой энергии 10 создают усилие, которое будет противодействовать весу руки хирурга и нагрузке. При этом, за счет регулировок создается равновесие сил (сил упругости, нагрузки и веса руки), позволяющее в вертикальной плоскости не затрачивать усилий. Перемещение руки в горизонтальной плоскости происходит за счет поворота звена 3 относительно системы плечевых шарниров. Особенностью предлагаемой конструкции является использование системы плечевых шарниров, позволяющих осуществлять поворот звена 3 относительно первого плечевого шарнира 6 и поворот звена 3 относительно второго плечевого шарнира 7. Это позволяет значительно расширить диапазон углов поворота руки хирурга относительно корпуса. Применение двухзвенного рычажного механизма позволяет обеспечивать простоту перемещения, а также возможность регулировки поворота шарнирных звеньев двухзвенников в заданном диапазоне углов поворота.

Таким образом, конструкция предлагаемого устройства обеспечивает повышенную подвижность руки хирурга при сохранении постоянства усилия противодействия весу руки и нагрузке.

Предлагаемое устройство значительно снижает статические и динамические нагрузки на мышцы плечевого пояса и спины, расширяет рабочую зону и обеспечивает комфортные условия работы хирурга.

Claims (1)

1. Экзоскелет хирурга, содержащий каркас, отличающийся тем, что каркас включает модуль крепления, выполненный в виде недеформируемой конструкции, присоединяемой при помощи поясничных ремней к каркасу, и шарнирно соединенный с двумя силовыми модулями, каждый из которых выполнен в виде двухзвенного рычажного механизма, причем первое звено соединено с каркасом посредством плечевых шарниров, при этом ось вращения первого плечевого шарнира пересечена с осью вращения плечевого сустава, второе звено шарнирно связано с манжетой, выполненной с возможностью установки на предплечье оператора, а силовой модуль содержит накопитель упругой энергии, причем корпус накопителя упругой энергии соединен шарнирно с первым звеном рычажного механизма, а шток накопителя упругой энергии шарнирно связан со вторым звеном рычажного механизма.