WO2017085338A1 - Sistema para asistir a caminar - Google Patents

Sistema para asistir a caminar Download PDF

Info

Publication number
WO2017085338A1
WO2017085338A1 PCT/ES2016/000126 ES2016000126W WO2017085338A1 WO 2017085338 A1 WO2017085338 A1 WO 2017085338A1 ES 2016000126 W ES2016000126 W ES 2016000126W WO 2017085338 A1 WO2017085338 A1 WO 2017085338A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flexion
sensor
exoskeleton
actuator
hip
Prior art date
Application number
PCT/ES2016/000126
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juan GARCÍA LEGAZ
Bartolomé. BEJARANO HERRUZO
Original Assignee
Tecnimusa, S.L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tecnimusa, S.L filed Critical Tecnimusa, S.L
Priority to DK16865821.9T priority Critical patent/DK3378446T3/da
Priority to PL16865821T priority patent/PL3378446T3/pl
Priority to EP16865821.9A priority patent/EP3378446B1/en
Publication of WO2017085338A1 publication Critical patent/WO2017085338A1/es

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/60—Artificial legs or feet or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/024—Knee
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0244—Hip
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0255—Both knee and hip of a patient, e.g. in supine or sitting position, the feet being moved together in a plane substantially parallel to the body-symmetrical plane
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0255—Both knee and hip of a patient, e.g. in supine or sitting position, the feet being moved together in a plane substantially parallel to the body-symmetrical plane
    • A61H1/0262—Walking movement; Appliances for aiding disabled persons to walk
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/0266—Foot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0277—Elbow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0281—Shoulder
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0285—Hand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H2001/0211—Walking coordination of arms and legs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1238—Driving means with hydraulic or pneumatic drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1238—Driving means with hydraulic or pneumatic drive
    • A61H2201/1246—Driving means with hydraulic or pneumatic drive by piston-cylinder systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1253—Driving means driven by a human being, e.g. hand driven
    • A61H2201/1261—Driving means driven by a human being, e.g. hand driven combined with active exercising of the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/14—Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
    • A61H2201/1481—Special movement conversion means
    • A61H2201/149—Special movement conversion means rotation-linear or vice versa
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1614—Shoulder, e.g. for neck stretching
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1623—Back
    • A61H2201/1626—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1628—Pelvis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1628—Pelvis
    • A61H2201/163—Pelvis holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A61H2201/1638—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A61H2201/1642—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1645—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support contoured to fit the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165—Wearable interfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1664—Movement of interface, i.e. force application means linear
    • A61H2201/1666—Movement of interface, i.e. force application means linear multidimensional
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1671—Movement of interface, i.e. force application means rotational
    • A61H2201/1673—Multidimensional rotation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A61H2201/1676—Pivoting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5007—Control means thereof computer controlled
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5023—Interfaces to the user
    • A61H2201/5025—Activation means
    • A61H2201/503—Inertia activation, i.e. activated by movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5061—Force sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5079—Velocity sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5084—Acceleration sensors

Definitions

  • This invention relates to a system that allows adequate walking to patients unable to walk without help.
  • a paraplegia or paraparesis denotes a partial or complete weakness of both lower limbs, running out of functionality to stand or move.
  • Some cerebral alterations can cause paraplegia / paraparesis, and can also affect the upper limbs, such as troneoencephalic lesions, intracranial lesions for sagrtafes (meningiomas) or ischemia of the anterior cerebral arteries.
  • Spinal paraplegia usually results from trauma that causes severe spinal cord injury with compression or section of the spinal cord, usually by bone fragments of a vertebral fracture or associated hematoma. The majority are acute cadres, as a result of trauma, giving half of the teas themselves in traffic accidents. In the absence of trauma, spinal compression and myelitis are the main causes of acute or rapidly progressive paraplegia. The lesions may have varying degrees of gravity and the location of the lesion. At first, the patient may suffer a spinal shock, which causes loss or decrease in sensitivity, muscle movement and reflexes. As the inflammation decreases, other symptoms may appear, depending on the location of the lesion. Generally, the symptoms are more severe the higher the area of the spinal cord in which the injury occurs. Some of the central symptoms that show a serious spinal injury are: muscle weakness: loss of the voluminous movements of the affected muscles; loss of sensation in lower limbs, loss of bladder and bowel control, breathing problems, etc.
  • WALKING ASSIST DEV1CE The other prototype of this company is called “WALKING ASSIST DEV1CE”. It is an exoskeleton that speeds up the natural walking of a person by incorporating mechanical force into their gait, the embedded sensors allow reading the intention of mobility of the hip, to help the user maintain an upright posture, and use engines to increase the strength of ios Steps. It is intended for older people and pyre who have legs with weak muscles.
  • HAL For its part Cyberdyne, has the robotic suit "HAL", its applications are rehabilitation, physical training in the medical field, support for people with disabilities, employment in heavy work or rescue in disaster sites. Unlike the previous ones, this exoskeleton is for upper and lower limbs.
  • the "HAL” exoskeleton uses sensors attached to the skin of those who use it to read the electrical impulses of the nerves. According to the signals obtained, the unit is controlled to move the joint next to the muscle movement of the wearer. If there are no signals, "HAL” also has an autonomous control system that offers human-like movements to the exoskeleton. The use of crutches is necessary.
  • EXOHIKER was the first robotic exoskeleton created by the team of Berkeley Bionics and the University of California. It was designed to carry heavy backpacks for long missions with small changes in altitude.
  • EXOCLIMBER is a robotic exoskeleton that is designed to allow the rapid ascent of stairs and steep slopes while providing the same ExoHiker transport capacity.
  • - XOS Robotic full body exoskeleton for military purposes presented by Raytheon Sarcos was Sarcos XOS, which seeks to increase the strength and endurance of soldiers. Its application is loading tasks for explosive elements such as missiles. It allows whoever wears it to lift a weight of one hundred kilos as if it were one. In addition, it is flexible, and allows running or jumping with great ease, but this exoskeleton needs external power.
  • the new XOS 2 is a robotic structure powered by a high-voltage hydraulic system, more resistant that spends half the energy, but its main innovation is that it has more autonomy since it does not require a cable that connects the suit to a source of Energy.
  • REWALK An electronic exoskeleton capable of helping people walk from the company, Argo Medical Technologies. Although the patient needs crutches to maintain balance, the system has a remote control that fits the wrist and puts into operation a series of body sensors thanks to which the legs are motorized, allowing to select the type of movement. Through the remote control patients can choose: sit, walk, go down or climb stairs.
  • BLEEX robotic exoskeleton for lower extremities. It consists of two anthropomorphic powered legs, a power unit, and a backpack frame in which heavy load can be added. This system provides! user the ability to withstand significant loads on it with minimal effort on any type of terrain. It allows you to squat comfortably, bend, jump from one place to another, turn and walk on ascending and descending slopes, while also offering the ability to pass over obstacles and below them.
  • the exoskeletons (tires, hydraulics, etc.) have a programmed accompanying behavior to relieve the weight carried by them! user or provide you with greater resistance; however, the movement lacks autonomy, whereby the movement must be generated by the limbs of the individual.
  • the present invention proposes an exoskeleton to restore the individual's motor capacity.
  • the joints are reinforced, such as the ankle, where not only the movement of the Achilles tendon (flexion and extension) is motorized but also the lateralization movement of the foot (abduction and adduction).
  • the existing exoskeletons designed for parapets it is observed that they do not contemplate the movement (abduction and adduction) of the ankle.
  • the sensory transmission proposed by the present invention is based on transferring a flexion of an upper limb joint in an action on the exoskeleton corresponding to another lower limb joint suffering from paralysis.
  • flexion refers to the movement of the joint, be it extension or flexion, abduction or adduction.
  • a sole for the foot will be able to transmit pressure zones to other areas of the body with sensitivity, such as the hand, by a glove.
  • FIG. 1 Exoskeleton module with illustrated wrist sensor without flexing (or abducting) and with 10 ° flexion.
  • FIG. 2 Exoskeleton module with ankle actuator without and with flexion.
  • FIG. 3 Exoskeleton module with illustrated elbow sensor without flexing and with 15 ° flexion.
  • FIG. 4 Exoskeleton module with actuator for knee without and with flexion.
  • FIG. 5 Exoskeleton module with shoulder sensor Illustrated without flexing and with 12 ° flexion.
  • FIG. 6 Exoskeleton module with hip actuator without and with flexion.
  • FIG. 7 Exoskeleton module with illustrated wrist sensor without and with abduction-adduction of 10 °.
  • FIG. 8 Exoskeleton module with ankle actuator without and with abduction.
  • FIG. 9 Exoskeleton module with illustrated hip sensor without and with 15 ° abduction.
  • FIG 10 Exoskeleton module with hip actuator without and with abduction.
  • FIG 11 Exoskeleton module with sensor at the top of the column and actuator at the bottom of the column, illustrated without and with 10 ° bascufa Terms.
  • FIG 12 Exoskeleton module with shoulder sensor without and with rotation of 10 a .
  • FIG 13 Exoskeleton module with hip actuator without and with 10 ° rotation.
  • FIG 14 Exoskeleton module with foot sole sensors.
  • FIG 15 Exoskeleton module with actuators on the palms of the hands
  • FIG 16 Full lateral, frontal views and perspectives of the exoskeleton.
  • exoskeleton 30 It consists of a metallic and mechanical structure that performs each of the necessary movements to stand and walk naturally and controlled at all times by the affected subject in real time.
  • exoskeleton 30 consisting of the following elements (exople, exotibia, exofémur, exocadera and exocolumna) joined by three joints on each side and a central one (exocolumn):
  • Exotobllio joint 31 union of exopte with exotibia. This joint consists of two actuators that allows flexion-extension and abduction-adduction movements of the ankle, both controlled by two sensors located on the wrist.
  • Exorrodilla joint 32 union of exotibia with exofemur. This joint allows flexion-extension movement through a motor controlled by a sensor in the elbow.
  • Exocadera joint 33 union of exofemur and exocadera.
  • This joint consists of the three movements (flexion-extension, abduction-adduction and rotation), so we need three actuators on each side.
  • the flexo-extension movement is carried out through two actuators located between the exofémur and the exocadera on the front.
  • the sensors that move these actuators are located at the top of the shoulders.
  • Exocoiumna 34 joint union of the exocadera and the exocolumn. Contemplate the tilt movement through an actuator located between the back of the exocadera and the exocolumn, because thanks to the tilt of the pelvis we can perform this movement.
  • the sensor that facilitates this movement is located in the cervical-thoracic area.
  • a sole 19 has been developed for the support of exoskeleton 30 on the ground that consists of several cavities necessary to transmit the different pressures that the sole 19 receives to a sensitive area of the subject such as the hand.
  • Each of these cavities has an associated pressure sensor 18a, 18b, 18c.
  • Said areas of the foot are connected through a glove 29 with the anterior area 28a of the palm (proximal palmar sinus), lateral zone 28b (hypotenar eminence and palmar sinus distant)) and distal sinus area 28c of the wrist .
  • the pressure transmission is directly proportional, a glove 29 with the same cavities is used to receive the pressure states at all times and to be able to correct the position naturally as if it were our own foot on the ground.
  • Miffteca - Ankle The flexion-extension movement of the ankle is controlled by a first wrist sensor 11, which moves an ankle actuator 21 located at the back of the Achilles tendon.
  • a first wrist sensor 11 which moves an ankle actuator 21 located at the back of the Achilles tendon.
  • the abduction-adduction movement of the ankle is also controlled by a second wrist sensor 12, which moves a second ankle actuator 22 located on the outer side of the ankle.
  • the rotation of the mufieca allows this movement.
  • Elbow - Knee The flexo-extension movement of the knee is controlled by an elbow sensor 12, which moves a knee actuator 22 located on the outside of the knee, and another located on the inside of the knee (whose movement is identical and simultaneous).
  • an elbow sensor 12 moves a knee actuator 22 located on the outside of the knee, and another located on the inside of the knee (whose movement is identical and simultaneous).
  • the hip flexion-extension movement is controlled by a shoulder sensor 13, which moves a second hip actuator 33.
  • Ai acquire a certain degree of flexion in the shoulder (considering that the initial state is the corresponding To place the arm vertically; that is, attached to the body), this memo degree of flexion is transmitted to the hip (whose initial state is that corresponding to placing the leg vertically).
  • the abduction-adduction movement of the hip is controlled by a third shoulder sensor 17 located on the shoulder, which moves a third hip actuator 27 located in the inner part of the hip.
  • the rotation movement of the hip is controlled by a shoulder sensor 13 located on the shoulder, which moves a first hip actuator 23 located on the outer part of the hip.
  • the hip tilting movement is controlled by a spine sensor 16 located in the cervical-thoracic area, which moves a second hip actuator 26 located at the bottom of the spine, in the joint that joins the exocolumn with the exocadera.
  • a spine sensor 16 located in the cervical-thoracic area
  • a second hip actuator 26 located at the bottom of the spine, in the joint that joins the exocolumn with the exocadera.
  • the types of sensors used in the exoskeleton are rotary and linear encoders, pressure sensors - fluid chambers - air chambers, gyroscopes, accelerometers.
  • actuators used are motors, servomotors (rotary and linear) and vibration motors.
  • Embedded systems are preferably used for information processing. These processing means are designed specifically and specifically to manage the operation of the previous devices. This avoids the use of general purpose operating systems that slow down the generation of movements.
  • the first level is when the user is using the exoskeleton to walk this requires a minimum signal processing to obtain the fastest, since the response by the exoskeleton to the user's movements must be instantaneous, that is, at the same time as the user moves a part of his body that acts as a serial emitter, the corresponding part of the exoskeleton moves with the degrees and the speed that the user has indicated.
  • the movements are not pre-programmed, that is, the user is free to decide how each part of the exoskeleton moves in real time, being able to create their own way of walking.
  • the second level is activated when the user stops in an upright position and disconnects the movement of the exoskeleton to be able to use his arms freely.
  • the processing means are responsible for the balance of the exoskeleton, so it requires more complex signal processing and pre-programmed movements, here the exoskeleton does not have to camify, just stay upright and perform those movements to compensate for the weight changes generated by the upper part of the user.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Sistema para asistir a caminar a una persona, consistente en un exoesqueleto para adaptarse a la persona que comprende una pluralidad de estructuras articuladas para la flexión de las extremidades inferiores y una pluralidad de sensores. La pluralidad de sensores mide la flexión realizada en las articulaciones de las extremidades superiores y aplica un movimiento que se transmite a las extremidades inferiores por las estructuras articuladas en función de la flexión medida. Ventajosamente, el movimiento es generado por el propio individuo mientras camina y no precisa ser pre-programado.

Description

SISTEMA PARA ASISTIR A CAMINAR
DESCRIPCIÓN
Campo técnico de la Invención
Esta invención se refiere a un sistema que permite una deambulación adecuada a pacientes con imposibilidad para caminar sin ayuda.
Antecedentes de la Invención o Estado de la Técnica
Una paraplejia o paraparesia denota una debilidad parcial o completa de ambos miembros inferiores, quedando sin funcionalidad para ponerse de pie o desplazarse.
Es ocasionada por una afectación de la médula espinal (generalmente en región torácica o lumbar), de los nervios periféricos o de la musculatura (miopatías). Habitualmente, un patrón de debilidad distal, pérdida sensitiva, atrofia muscular y ausencia de reflejos suele acompañar a neuropatías periféricas. Por el contrario, la paraplejia espinal causa espastickJad. aumento exagerado de los reflejos y nivel de pérdida sensitiva. Lesiones de cono medular o cola de caballo, pueden producir un cuadro compiejo de signos tanto medulares como de afectación nerviosa periférica. Algunas alteraciones cerebrales pueden causar paraplejia/paraparesia, pudiendo llegar a afectar también a miembros superiores, como lesiones troneoencefálicas, lesiones intracraneales parasagrtafes (meningiomas) o isquemia de arterias cerebrales anteriores.
La paraplejia espinal suele darse como resultado de un trauma que ocasiona una lesión medular grave con compresión o sección de la médula espinal, usualmente por fragmentos de hueso de una fractura vertebral o del hematoma asociado. La mayoría son cuadros agudos, como consecuencia de un traumatismo, dándose la mitad de tés mismos en accidentes de tráfico. En ausencia de trauma, la compresión medular y Ja mielitis son las causas principales de paraplejia de comienzo agudo o rápidamente progresivo. Las lesiones pueden tener diversos grados en fundón de la gravedad y la ubicación de la lesión. Al principio, el paciente puede sufrir un shock medular, que produce pérdida o disminución en la sensibilidad, movimiento muscular y reflejos. A medida que disminuye la inflamación pueden aparecer otros síntomas, que dependen de la ubicación de la lesión. Generalmente, los síntomas son más graves cuanto más alta sea la zona de la médula espinal en la que se produce la lesión. Algunos de tos síntomas centrales que evidencian una lesión medular grave son: debilidad muscular: pérdida de los movimientos volúntanos de los músculos afectados; pérdida de la sensibilidad en miembros inferiores, pérdida del control de la vejiga y el intestino, problemas para respirar, etc.
En el estado de la técnica existen propuestas basadas en dispositivos electromecánicos dirigidas a este tipo de pacientes. Se trata de exoesqueletos corporales que se han desarrollado tanto con propósitos médicos como militares y civiles. Actualmente, múltiples empresas y centros de Investigación superior siguen tratando de desarroBarfos de forma comercial pero han encontrado varios obstáculos, fundamentalmente costos de comercialización y tiempos de operación. Se destacan como empresas que más cerca se encuentran de producir masivarnefte exoesqueletos Honda y Cyberdyne.
La primera cuenta con dos prototipos de exoesqueletos para la asistencia al caminar, una es un diseño de maquina llamada "BODYWEIGHT SUPPORT ASSIST", que se proyecto pare reducir la carga en los músculos de las piernas y las articulaciones (cadera, rodillas y tobillos), este es un equipo creado para la rehabilitación de ancianos y discapacitados.
El otro prototipo de esta empresa se llama "WALKING ASSIST DEV1CE". es un exoesqueleto que agiliza el caminar natural de una persona incorporando fuerza mecánica a su andar, los sensores incrustados permiten leer la intención de movilidad de la cadera, para ayudar al usuario a mantener una postura erguida, y usa motores para incrementar la fuerza de ios pasos. Está destinado para la gente mayor y pira quienes tengan piernas con músculos débiles.
Por su parte Cyberdyne, cuenta con el traje robótico "HAL", sus aplicaciones sonfla rehabilitación, la formación física en el campo de la medicina, el apoyo para personas con discapacidad, empleo en trabajos pesados o en rescates en lugares de desastre. A diferencia de los anteriores este exoesqueleto es para miembros superiores e inferiores. El exoesqueleto "HAL" usa sensores adjuntos a la piel de quien lo usa para leer ios impulsos eléctricos de los nervios. Según las señales obtenidas, la unidad es controlada para mover la unión junto al movimiento muscular de quien lo usa. Si no hay señales, "HAL" también tiene un sistema de control autónomo que ofrece movimientos similares a los humanos ai exoesqueieto. Es necesaria la utilización de muletas.
El laboratorio de ingeniería humana de la universidad de California, Berkeley (Estados Unidos), ha realizado trabajos de investigación sobre los fundamentos de la patencia humana, arrojando varios resultados apticativos, entre ellos se encuentran tos siguientes exoesqueietos para miembro inferior: el Bleex, el Exohiker, el Exoclimber, el Hule, y los exoesqueietos para medicina; todos excepto el ultimo tienen como objetivo las aplicaciones militares. Sus diseños se centran en aumentar la fuerza y la resistencia de los soldados en el campo de batalla.
De forma breve, se describen los siguientes antecedentes:
- "EXOHIKER" fue el primero exoesqueieto robótico creado por el equipo de Berkeley Bionics y la Universidad de California. Fue diseñado para llevar mochilas pesadas para las misiones de largo con pequemos cambios en la altitud.
- "EXOCLIMBER" se trata de un exoesqueieto robótico que está diseñado para permitir el rápido ascenso de escaleras y pendientes pronunciadas mientras que proporciona la misma la capacidad de transporte de ExoHiker.
- XOS: Exoesqueieto robótico de cuerpo entero para fines militares presentado por Raytheon Sarcos fue Sarcos XOS, que busca aumentar la fuerza y la resistencia de los soldados. Su aplicación son las tareas de carga para elementos explosivos como los misiles. Permite a quien lo vistiera levantar un peso de cien kilos como si se tratara de uno. Además, es flexible, y permite correr o saltar con gran facilidad, pero este exoesqueieto necesita alimentación externa. El nuevo XOS 2 es una estructura robdtica accionada por un sistema hidráulico de alta tensión, más resistente que gasta la mitad de energía, pero su principal innovación es que tiene más autonomía ya que no requiere de un cable que conecte el traje a una fuente de energía.
- "REWALK": Exoesqueieto electrónico capaz de ayudar a caminar a las personas parapiájicas, de la empresa Argo Medical Technologies. Aunque el paciente necesita muletas para mantener el equilibrio, el sistema cuenta con un mando a distancia que se ajusta a la muñeca y que pone en funcionamiento una serie de sensores corporales gracias a los cuales se motorizan las piernas, permitiendo seleccionar el tipo de movimiento. A través del mando a distancia los pacientes pueden elegir: sentarse, andar, bajar o subir escaleras. - "BLEEX": Exoesqueleto robó tico para extremidades inferiores. Se compone de dos patas accionadas antropomorfas, una unidad de potencia, y un marco de mochila en la que se puede añadir carga pesada. Este sistema proporciona a! usuario la capacidad para soportar cargas significativas sobre ella con un esfuerzo mínimo sobre cualquier tipo de terreno. Permite ponerse en cuclillas con comodidad, doblarse, saltar de un lado para otro, girarse y caminar en pendientes ascendentes y descendentes, mientras que también ofrece la capacidad de pasar sobre obstáculos y por debajo de ellos.
Breve descripción da la Invención
A la vista de los antecedentes, la mayoría de exoesqueletos de extremidades inferiores, han sido diseñados para individuos sanos, fundamentalmente destinados a usos militares, y los exoesqueletos de asistencia a dlscapadtados necesitan de una segunda persona o muletas y con movimientos p re-programados impidiendo la autonomía del individuo.
En el ámbito militar, tos exoesqueletos (neumáticos, hidráulicos, etc..) tienen un comportamiento programado de acompañamiento para aliviar el peso portado porfíe! usuario o dotarte de mayor resistencia; sin embargo, carecen autonomía le movimiento, por el que el movimiento ha de ser generado por las extremidades del propio individuo.
En cambio, la presente invención propone un exoesqueleto para devolver la capacidad motora del individuo. Para ello se refuerzan las articulaciones, como el tobillo, donde no solo se motoriza el movimiento del tendón de Aquiles (flexión y extensión) sino también el movimiento de lateralizatión del pie (abducción y aducción). Respecto a ios exoesqueletos existentes diseñados para parapéteos, se observa que no contemplan el movimiento (abducción y aducción) del tobillo.
Por el contrario, la presente propuesta considera esta función imprescindible para un control exhaustivo de la movilidad. En todos los casos el exoesqueleto objeto d«§ la presente invención implementa estos dos movimientos del tobillo.
Por otra parte, los exoesqueletos existentes en general, sólo tienen mecanizado! el movimiento de flexión-extensión en la cadera, permitiéndose los movimientos fde abducción-aducción y rotación extema-intema sólo en los modelos militares! y quedando fijos los dos últimos para los modelos de parapléjicos. Se ha comprobado que para una marcha correcta son necesarios los tres movimientos; de ahí que la presente invención implementa estos tres movimientos motorizados.
La trasmisión sensorial propuesta por la presente invención se basa en trasladar una flexión de una articulación del miembro superior en una actuación sobre el exoesqueleto correspondiente a otra articulación del miembro inferior aquejada de parálisis.
De ahora en adelante, por claridad en la exposición se ha de entender sin pérdida de generalidad que el término flexión se refiere al movimiento de la articulación, ya sea extensión o flexión, abducción o aducción.
Adicionalmente, una suela para el pie será capaz de transmitir las zonas de presión a otras zonas del cuerpo con sensibilidad, como la mano, mediante un guante.
Breve descripción de las figuras
FIG. 1: Módulo exoesqueleto con sensor para muñeca ilustrado sin flexionar (o abducir) y con flexión de 10°.
FIG. 2: Módulo exoesqueleto con actuador para tobillo sin y con flexión.
FIG. 3: Módulo exoesqueleto con sensor para codo ilustrado sin flexionar y con flexión de 15°.
FIG. 4: Módulo exoesqueleto con actuador para rodilla sin y con flexión.
FIG. 5: Módulo exoesqueleto con sensor para hombro Ilustrado sin flexionar y con flexión de 12°.
FIG. 6: Módulo exoesqueleto con actuador para cadera sin y con flexión.
FIG. 7: Modulo exoesqueleto con sensor para muñeca ilustrado sin y con abducdón- aducción de 10°.
FIG. 8: Módulo exoesqueleto con actuador para tobillo sin y con abducción.
FIG. 9: Módulo exoesqueleto con sensor para cadera ilustrado sin y con abducción 15°.
FIG 10: Módulo exoesqueleto con actuador para cadera sin y con abducción.
FIG 11: Módulo exoesqueleto con sensor en parte superior de la columna y actuador en parte Inferior de la columna, ilustrado sin y con bascufación de 10°. FIG 12: Módulo exoesqueleto con sensor para hombro sin y con rotación de 10a.
FIG 13: Módulo exoesqueleto con actuador para cadera sin y con rotación de 10°. FIG 14: Módulo exoesqueleto con sensores en planta del pie.
FIG 15: Módulo exoesqueleto con actuadores en las palmas de las manos,
FIG 16: Vistas completas lateral, frontal y perspectivas del exoesqueleto.
Descripción detallada de la Invención
Se ilustra una realización sin carácter limitativo con referencia a las figuras. La realización permite una deambulación adecuada a pacientes con una paraplejia/paraparesia.
Para restaurar esta funcionalidad se han desarrollado dos partes:
1°- Consiste en una estructura metálica y mecánica que realiza cada uno de los movimientos necesarios para mantenerse de pie y caminar de forma natural y controlada en todo momento por el sujeto afectado en tiempo real. Para ello se ha desarrollado un exoesqueleto 30 que consta de los siguientes elementos (exople, exotibia, exofémur, exocadera y exocolumna) unidos por tres articulaciones en cada lado y una central (exocolumna):
- Articulación exotobllio 31 : unión del exopte con la exotibia. Esta articulación consta de dos actuadores que permite los movimientos de flexión-extensión y abducción- aducción del tobillo, ambos controlados por dos sensores ubicados en la muñeca.
- Articulación exorrodilla 32: unión de la exotibia con el exofemur. Esta articulación permite el movimiento de flexión-extensión a través de un motor controlado por un sensor en el codo.
- Articulación exocadera 33: unión del exofemur y la exocadera. Esta articulación consta de los tres movimientos (flexión-extensión, abducción-aducción y rotación), por lo necesitamos tres actuadores a cada lado. El movimiento de flexo-extensión lo realizamos a través de dos actuadores situados entre el exofémur y la exocadera por la parte anterior. El movimiento de abducción-aducción lo tendremos a través de dos actuadores situados en la caras internas de la cadera en la unión de la exocadera con el exofémur; tos sensores que mueven estos actuadores están situados en la parte superior de los hombros. El movimiento rotacional lo tendremos a través de dos actuadores situados en las caras extemas de la cadera; los sensores respectivos están situados también en la parte superior del hombro
- Articulación exocoiumna 34: unión de la exocadera y la exocolumna. Contempla el movimiento de basculacián a través de un actuador situado entre la parte posterior de la exocadera y la exocolumna, ya que gracias a la basculadón de la pelvis podemos realizar este movimiento. El sensor que facilita este movimiento está situado en la zona cervical-torácica.
2°- Para mantener el necesario equilibrio del sujeto se ha desarrollado una suela 19 para el apoyo del exoesqueleto 30 en el suelo que consta de varias cavidades necesarias para transmitir las distintas presiones que la suela 19 recibe a una zona sensible del sujeto como es la mano. Cada una de estas cavidades tiene asociada un sensor de presión 18a, 18b, 18c. Uno para la zona delantera del pie 18a, otro para la zona lateral extema 18b y un tercero para la zona del talón 18c. Dichas zonas del píe están conectadas a través de un guante 29 con la zona anterior 28a de la palma de la mano (seno palmar proximal), zona lateral 28b (eminencia hipotenar y seno palmar dista)) y zona del seno distal 28c de la muñeca.
La transmisión de la presión es directamente proporcional, se emplea un guante 29 con las mismas cavidades para recibir en todo momento los estados de presión y poder corregir la posición de forma natural como si fuera nuestro propio pie en el suelo.
Grados de movilidad
Miffteca - Tobillo: El movimiento flexión-extensión del tobillo es controlado por un primer sensor de muñeca 11 , que mueve un actuador de tobillo 21 situado en la parte posterior del tendón de Aquiles. Al adquirir un determinado grado de flexión en la muñeca (considerando que el estado inicial es el correspondiente a situar la palma de la mano paralela al antebrazo), este mismo grado de flexión será transmitido al tobillo (partiendo de que el estado inicial es el correspondiente a situar la planta del pie horizontalmente).
El movimiento de abducción-aducción del tobillo es controlado también por un segundo sensor de muñeca 12, que mueve un segundo actuador de tobillo 22 situado en el lateral externo del tobillo. La rotación de la mufieca permite este movimiento.
Codo - Rodilla: El movimiento flexo-extensión de la rodilla es controlado por un sensor de codo 12, que mueve un actuador de rodilla 22 situado en la parte exterior de la rodilla, y otro situado en la parte interna de ésta (cuyo movimiento es idéntico y simultáneo). Al adquirir un determinado grado de flexión en el codo (partiendo de que el estado inicial es el equivalente a situar el brazo extendido), este mismo grado de flexión será transmitido a la rodilla (considerando que el estado inicial es el correspondiente a mantener la pierna extendida).
Hombro - Cadera: El movimiento flexión-extensión de la cadera es controlado por un sensor de hombro 13, que mueve un segundo actuador de cadera 33. Ai adquirir un determinado grado de flexión en el hombro (considerando que el estado inicial, es el correspondiente a situar ei brazo verticalmente; es decir, pegado al cuerpo), este memo grado de flexión es transmitido a la cadera (cuyo estado inicial, es el correspondiente a situar la pierna verticalmente).
El movimiento de abducción-aducción de la cadera es controlado por un tercer sensor de hombro 17 situado en el hombro, que mueve un tercer actuador de cadera 27 situado en la parte interna de la cadera. Al adquirir un determinado grado de abducción-aducción en el hombro (considerando que el estado inicial es el correspondiente a situar el brazo verticalmente, pegado al cuerpo), este mismo grado de abducción-aducción es transmitido a la cadera (cuyo estado inicial es el correspondiente a mantener la pierna recta, con la planta del pie en el suelo).
El movimiento de rotación de la cadera es controlado por un sensor de hombro 13 situado en el hombro, que mueve un primer actuador de cadera 23 situado en la parte extema de la cadera. Al adquirir un determinado grado de rotación en el hombro (considerando que el estado inicial es el correspondiente a mantener el codo hacia la parte posterior), este mismo grado de rotación es transmitido a la cadera (cuyo estado inicial es el correspondiente a mantener las puntas de los pies hacia adelante).
Columna- Cadera: El movimiento de basculación de la cadera es controlado por un sensor de la columna 16 situado en la zona cervical-torácica, que mueve un segundo actuador de cadera 26 situado en la parte inferior de la columna, en la articulación que une la exocolumna con la exocadera. Al adquirir un determinado grado de basculación en la parte superior de la espalda-hombros (considerando que el estado inicial es el correspondiente a mantener los hombros a la misma altura), este grado ¾de basculación es transmitido de forma invertida a la exocadera (considereando que el estado inicial es el correspondiente a mantener la exocadera y la exocolurfna perpendicularmente entre sf). Tipos de sensores y actusdores empleados
Los tipoS de sensores empleados en el exoesquleto son encoders de tipo rotativo y lineal, sensores de presión - cámaras de fluido - cámaras de aire, giroscopios, acelerómetros.
Los tipos de actuadores empleados son motores, servomotores (rotativos y lineales} y motores de vibración.
Medios de procesamiento
Para el procesamiento de la información se emplean preferiblemente sistemas empotrados. Estos medios de procesamiento se diseñan dedicada y específicamente para gestionar el funcionamiento de los dispositivos anteriores. Así se evita el uso de sistemas operativos de propósito general que ralenticen la generación de movimientos.
Existen dos niveles de actuación de estos medios de procesamiento:
El primer nivel es cuando el usuario está utilizando el exoesqueleto para caminan esto requiere de un procesamiento mínimo de señales para obtener la mayor rapidez, ya quela respuesta por parte del exoesqueleto a los movimientos del usuario debe ser instantánea, es decir, al mismo tiempo que el usuario mueve una parte de su cuerpo que actúa como emisor de serial, se mueve la parte correspondiente del exoesqueleto con los grados y la rapidez que el usuario haya indicado. En este nivel, tos movimientos no están pre-programados, es decir, el usuario tiene libertad para decidir cómo se mueve cada parte del exoesqueleto en tiempo real, pudiendo crear su propia forma de caminar. No obstante, existen límites de seguridad para proteger al usuario de movimientos que pudieran dañarle.
El segundo nivel se activa cuando el usuario se detiene en posición erguida y desconecta el movimiento del exoesqueleto para poder usar sus brazos libremente. En este caso, los medios de procesamiento se hacen cargo del equilibrio ¡del exoesqueleto, por lo que requiere de un procesamiento de señales más complejo y movimientos pre-programados, aquí el exoesqueleto no tiene que camifar, únicamente mantenerse erguido y realizar aquellos movimientos para compensadlos cambios de peso generados por la parte superior del usuario.
Aunque en las figuras se ilustra una realización en la que el ángulo de flexión medido es el mismo que el actuador correspondiente aplica a la estructura articulada ¡del exoesqueleto, otras configuraciones son posibles en las que la correspondencia sea más compleja.
Referencias numéricas
Figure imgf000012_0001

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema para asistir a caminar a una persona, y comprende: - un exoesqueleto (30) para adaptarse a la persona que comprende una pluralidad de estructuras articuladas (31-34) para aplicar un movimiento de flexión en las extremidades inferiores;
- una pluralidad de sensores (11-17);
- una pluralidad de actuadores (21-27);
caracterizado por que comprende unos medios de procesamiento configurados para controlar las estructuras articuladas (31-34} con los actuadores (21-27) en función de los sensores (11-17), donde cada estructura articulada tiene al menos una pareja asociada de actuador (21-27) y sensor (11-17) correspondiente, de forma que en funcionamiento, cuando el sensor (11-17) mide un valor de flexión realizado en la articulación correspondiente superior, el actuador (21-27) flexiona la estructura articulada (31-34) en tiempo real y de forma coordinada según dicho valor de flexión.
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la velocidad fe flexión aplicada por el actuador (21-27) en la estructura articulada (31-34) depende de la velocidad de flexión de la articulación superior medida por el sensor (11-17).
3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la flexión de la rodilla está controlada por al menos un sensor asociado al codo (12).
4. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que la flexión de la cadera está controlada por al menos un sensor asociado al hombro (13,15).
5. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la flexión del tobillo está controlada por al menos un sensor asociado af la muñeca (11,14).
6. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la basculación de la cadera está controlada por al menos un sensor asociado a la zona ce rvi cal-torácica de la espalda (16).
7. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos un sensor de presión (18a,18b,18c) asociado a la planta del pie que transmite la presión medida para que un transductor (28a,28b,28c) actúe sobre la mano.
8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que comprende una suela (19) para alojar los sensores de presión (18a, 18b, 18c) asociados a la planta del pie.
9. Sistema de acuerdo con la reivindicación 7 o 8, caracterizado por que comprende un guante (29) para alojar los transductores de la mano (28a,28b,28c).
10. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por Que, para caminar, el grado de flexión aplicado por al menos un actuador (21-27) es proporcional al grado de flexión medido por su sensor (11-17) asociado correspondiente.
PCT/ES2016/000126 2015-11-19 2016-11-18 Sistema para asistir a caminar WO2017085338A1 (es)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK16865821.9T DK3378446T3 (da) 2015-11-19 2016-11-18 System til at assistere ved gang
PL16865821T PL3378446T3 (pl) 2015-11-19 2016-11-18 System do wspomagania chodzenia
EP16865821.9A EP3378446B1 (en) 2015-11-19 2016-11-18 System for assisting walking

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP201531671 2015-11-19
ES201531671A ES2618285B1 (es) 2015-11-19 2015-11-19 Sistema para asistir a caminar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017085338A1 true WO2017085338A1 (es) 2017-05-26

Family

ID=58717412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2016/000126 WO2017085338A1 (es) 2015-11-19 2016-11-18 Sistema para asistir a caminar

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3378446B1 (es)
DK (1) DK3378446T3 (es)
ES (1) ES2618285B1 (es)
PL (1) PL3378446T3 (es)
PT (1) PT3378446T (es)
WO (1) WO2017085338A1 (es)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108186295A (zh) * 2018-02-13 2018-06-22 中山市沃倍特智能医疗机器人股份有限公司 符合人体仿生学设计的外骨骼机器人的下肢结构组件
CN111312361A (zh) * 2020-01-20 2020-06-19 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 自由步态行走训练方法、装置、终端及存储介质
CN113181009A (zh) * 2021-04-23 2021-07-30 中国科学院深圳先进技术研究院 一种新型自平衡外骨骼机器人

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109646249B (zh) * 2019-02-14 2020-12-25 河海大学常州校区 一种脚踝康复机器人

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2301776A (en) * 1995-06-08 1996-12-18 Ian Coker Walking aid with control means
US20120172770A1 (en) * 2009-07-01 2012-07-05 Faisal Almesfer Control System for a Mobility Aid
ES2418441T3 (es) * 2007-12-26 2013-08-13 Rex Bionics Limited Ayuda a la movilidad
WO2015168788A1 (en) * 2014-05-05 2015-11-12 Genesis Advanced Technology Inc. Exoskeleton suit with hand control to enable walking

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7628766B1 (en) * 2003-10-29 2009-12-08 The Regents Of The University Of California Lower extremity enhancer
EP2754538B1 (en) * 2011-09-06 2019-10-23 Wakayama University Power-assisting robotic device and control method thereof
US20140100493A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Travis Craig Bipedal Exoskeleton and Methods of Use
KR102122856B1 (ko) * 2013-12-17 2020-06-15 삼성전자주식회사 보행 보조 장치 및 그 제어 방법
US10512583B2 (en) * 2014-05-06 2019-12-24 Sarcos Lc Forward or rearward oriented exoskeleton

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2301776A (en) * 1995-06-08 1996-12-18 Ian Coker Walking aid with control means
ES2418441T3 (es) * 2007-12-26 2013-08-13 Rex Bionics Limited Ayuda a la movilidad
US20120172770A1 (en) * 2009-07-01 2012-07-05 Faisal Almesfer Control System for a Mobility Aid
WO2015168788A1 (en) * 2014-05-05 2015-11-12 Genesis Advanced Technology Inc. Exoskeleton suit with hand control to enable walking

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3378446A4 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108186295A (zh) * 2018-02-13 2018-06-22 中山市沃倍特智能医疗机器人股份有限公司 符合人体仿生学设计的外骨骼机器人的下肢结构组件
CN108186295B (zh) * 2018-02-13 2023-10-24 中山市沃倍特智能医疗器械股份有限公司 符合人体仿生学设计的外骨骼机器人的下肢结构组件
CN111312361A (zh) * 2020-01-20 2020-06-19 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 自由步态行走训练方法、装置、终端及存储介质
CN111312361B (zh) * 2020-01-20 2024-05-10 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 运动步态控制方法、装置、终端及存储介质
CN113181009A (zh) * 2021-04-23 2021-07-30 中国科学院深圳先进技术研究院 一种新型自平衡外骨骼机器人
CN113181009B (zh) * 2021-04-23 2022-02-01 中国科学院深圳先进技术研究院 一种新型自平衡外骨骼机器人
WO2022222501A1 (zh) * 2021-04-23 2022-10-27 中国科学院深圳先进技术研究院 一种新型自平衡外骨骼机器人

Also Published As

Publication number Publication date
ES2618285A1 (es) 2017-06-21
PL3378446T3 (pl) 2021-05-17
ES2618285B1 (es) 2018-04-06
PT3378446T (pt) 2020-12-18
EP3378446A1 (en) 2018-09-26
EP3378446A4 (en) 2019-07-17
DK3378446T3 (da) 2021-01-18
EP3378446B1 (en) 2020-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2915565T3 (es) Dispositivo de asistencia muscular portátil flexible
ES2319390T3 (es) Dispositivo de locomocion de la marcha.
US10561564B2 (en) Low profile exoskeleton
Chen et al. State-of-the-art research in robotic hip exoskeletons: A general review
Viteckova et al. Wearable lower limb robotics: A review
ES2575255B1 (es) Exoesqueleto para asistencia al movimiento humano
Shorter et al. A portable powered ankle-foot orthosis for rehabilitation.
US11642271B2 (en) Modular and minimally constraining lower limb exoskeleton for enhanced mobility and balance augmentation
ES2810799T3 (es) Interfaces de máquina a humano para la comunicación desde una ortesis de extremidad inferior
Vouga et al. TWIICE—A lightweight lower-limb exoskeleton for complete paraplegics
ES2615887T3 (es) Ayuda tecnológica para amputados transfemorales
ES2773853T3 (es) Dispositivo de asistencia al movimiento
Strausser et al. Mobile exoskeleton for spinal cord injury: Development and testing
KR100911269B1 (ko) 동작 지원 장치 및 동작 지원 방법
JP4110203B2 (ja) 動作支援装置
ES2905096T3 (es) Exoesqueleto
ES2618285B1 (es) Sistema para asistir a caminar
JP2007097636A (ja) 筋力補助装置
ES2544890B2 (es) Exoesqueleto robotizado con soporte de codo deslizante autoajustable para brazo humano
Chen et al. Sit-to-stand and stand-to-sit assistance for paraplegic patients with CUHK-EXO exoskeleton
Johnson et al. Development of a mobility assist for the paralyzed, amputee, and spastic patient
Chen et al. Design of a lower extremity exoskeleton for motion assistance in paralyzed individuals
Ikehara et al. Development of closed-fitting-type walking assistance device for legs and evaluation of muscle activity
WO2014072883A1 (en) Ankle and knee motorized orthosis
WO2014179855A2 (pt) Exoesqueletoesteira apropriado como órtese para o auxílio da locomoção humana

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16865821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016865821

Country of ref document: EP