Устройство, облегчающее ходьбу
Изобретение относится к приспособлениям, помогающим ходить пациентам или людям с ограниченными возможностями в движении. Устройство имеет протезные полоски, которые присоединены к блоку перераспределения нагрузки через первые сочленения. Каждая из протезных полосок может изгибаться и растягиваться на втором сочленении в середине протезной полоски и имеет такую длину, что сгибается вторым сочленением, выступающим вперед относительно эталонной линии, даже если пользователь стоит прямо. Эталонная линия определяется как линия, соединяющая точку опоры движения вперед/назад протезной полоски с третьим сочленением в нижнем конце протезной полоски, тем самым увеличивая устойчивость путем уменьшения момента в направлении наклона вперед в протезной полоске, когда пользователь стоит прямо. Каждая из протезных полосок предусматривает свешивающуюся часть, которая выступает на стороне, противоположной второму сочленению (5) в переднем/заднем направлении относительно эталонной линии. Приводной источник для второго сочленения установлен на свешивающейся части для поддержания хорошего весового баланса между передним и задним направлением эталонной линии. Приводная сила приводного источника передается на второе сочленение через средство передачи приводной силы. В результате устройство облегчает ходьбу и повышает ее устойчивость. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройствам, облегчающим ходьбу для оказания помощи при ходьбе путем снижения нагрузки на ноги пользователя.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обычно в качестве облегчающих ходьбу устройств данного типа известно устройство, включающее блок перераспределения нагрузки, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть веса пользователя поддерживается протезной полоской через блок перераспределения нагрузки для снижения нагрузки на ногу пользователя, чтобы помочь пользователю при ходьбе (например, в опубликованном японском патенте №2003-220102). В данной структуре блок перераспределения нагрузки включает поддерживающий талию пояс, пристегиваемый вокруг талии пользователя с парой левых и правых протезных полосок, присоединенных друг к другу через первые сочленения, соответствующие бедренным суставам человека на обеих сторонах поддерживающего талию пояса в боковом направлении. Каждая из протезных полосок образована из свободно сгибающейся и растягивающейся полоски, имеющей второе сочленение, соответствующее коленному суставу человека, находящееся посередине в вертикальном направлении. В дополнение, протезная полоска присоединена к блоку присоединения стопы, который присоединяется к стопе пользователя в нижнем конце протезной полоски через третье сочленение. Более того, приводной источник, коаксиальный со вторым сочленением, установлен на каждой протезной полоске, чтобы генерировать силу снятия тяжести для поддержания части веса пациента с помощью ротационного движения второго сочленения, вызываемого приводным источником.
Каждая протезная полоска обычно имеет длину, подогнанную по длине ноги пользователя таким образом, чтобы протезная полоска была бы растянутой, когда пользователь стоит прямо. Это, однако, вызывает необходимость изготавливать устройство на индивидуальный заказ, что приводит к увеличению стоимости. Следовательно, желательно, чтобы каждая из протезных полосок имела бы такую длину, при которой протезная полоска сгибалась бы, при этом второе сочленение выступало бы вперед или назад от эталонной линии даже в том случае, когда пользователь стоит прямо, при этом эталонная линия определялась бы как линия, соединяющая точку опоры движения протезной полоски вперед/назад от первого сочленения к третьему сочленению. В соответствии с этим высота блока перераспределения нагрузки может быть автоматически отрегулирована в соответствии с пользователем путем управления приводным источником. Следовательно, это устраняет необходимость изготавливать индивидуальное устройство, тем самым получая универсальное устройство, облегчающее ходьбу, и снижая затраты.
Однако если протезная полоска согнута, когда пользователь стоит прямо, у устройства, облегчающего ходьбу, будут иметься следующие дефекты. Более конкретно, когда пользователь стоит прямо, эталонная линия практически вертикальна. Следовательно, если второе сочленение выступит вперед от эталонной линии, вес протезной полоски, включая приводной источник, коаксиальный со вторым сочленением, генерирует момент движения в направлении наклона вперед вокруг третьего сочленения в протезной полоске, тем самым прилагая подталкивающее вперед усилие к блоку перераспределения нагрузки. Далее, если второе сочленение выступает назад от эталонной линии, это генерирует момент движения в направлении наклона назад вокруг третьего сочленения в протезной полоске, тем самым прилагая подталкивающее назад усилие к блоку перераспределения нагрузки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение было сделано с учетом приведенных выше предпосылок. Следовательно, целью настоящего изобретения является предусмотреть устройство, облегчающее ходьбу, способное повысить устойчивость путем предотвращения возникновения подталкивающего усилия в переднем/заднем направлении на блоке перераспределения нагрузки, несмотря на использование протезных полосок, каждая из которых имеет такую длину, что она сгибается даже тогда, когда пользователь стоит прямо.
Для того чтобы достичь вышеупомянутой цели, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предусматривается облегчающее ходьбу устройство, включающее блок перераспределения нагрузки и протезную полоску, соединенную с блоком перераспределения нагрузки через первое сочленение таким образом, чтобы иметь возможность двигаться в переднем и заднем направлении, при этом, по крайней мере, часть веса пользователя поддерживается протезной полоской через блок перераспределения нагрузки, при этом протезная полоска включает свободно сгибающуюся и растягивающуюся полоску, имеющую второе сочленение на половине расстояния в вертикальном направлении, а блок присоединения стопы присоединен к стопе пользователя через нижний конец протезной полоски через третье сочленение, и протезная полоска имеет такую длину, что она сгибается вторым сочленением, выступающим вперед или назад от эталонной линии даже тогда, когда пользователь стоит прямо, при этом эталонная линия соединяет точку опоры движения вперед/назад протезной полоски от первого к третьему сочленению; устройство, отличающееся тем, что протезная полоска предусматривает свисающую часть, простирающуюся на стороне, противоположной второму сочленению, в направлении движения вперед и назад относительно эталонной линии, при этом весовой элемент установлен на свисающей части.
Когда пользователь стоит прямо, вес протезной полоски (исключая весовой элемент) генерирует момент движения в направлении наклона вперед (если второе сочленение выступает вперед от эталонной линии) или назад (если второе сочленение выступает назад от эталонной линии) вокруг третьего сочленения в протезной полоске. Однако в соответствии с настоящим изобретением весовой элемент расположен на стороне, противоположной второму сочленению при движении вперед/назад по эталонной линии, и, следовательно, весовой элемент генерирует момент движения в направлении, обратном направлению момента движения, генерированного весом протезной полоски. Другими словами, весовой элемент функционирует в качестве противовеса, уменьшающего момент движения всей протезной полоски, включая весовой элемент. В результате момент движения снижает подталкивающее усилие вперед/назад, прикладываемое к блоку перераспределения веса, тем самым повышая устойчивость.
Если протезная полоска сгибается таким образом, что второе сочленение выступает вперед по отношению к эталонной линии, возникает момент движения назад вокруг точки опоры движения вперед/назад первого сочленения в протезной полоске, когда пользователь передвигает свою ногу вперед, тем самым создавая сопротивление перемещению ноги вперед. Однако в соответствии с настоящим изобретением, когда второе сочленение выступает вперед относительно эталонной линии, свешивающаяся часть выступает назад по отношению к эталонной линии. Следовательно, вес весового элемента, установленного на свешивающейся части, генерирует момент движения вперед вокруг точки опоры движения вперед/назад первого сочленения, и этот момент помогает пользователю в передвижении его ноги вперед. Следовательно, даже если протезная полоска согнута таким образом, что второе сочленение выступает вперед от эталонной линии, не возникает сопротивления движению ноги вперед.
Тем временем, если момент инерции протезной полоски вокруг первого сочленения увеличивается, то пользователь испытывает тяжесть во время ходьбы из-за момента инерции протезной пластины, прилагаемого к ноге. В этом случае свешивающаяся часть предусматривается на конце протезной полоски на стороне первого сочленения, что снижает расстояние между весовым элементом, установленным на свешивающейся части, и первым сочленением. Следовательно, можно снизить момент инерции протезной пластины вокруг первого сочленения и тем самым облегчить ходьбу.
Весовой элемент предпочтительно включает приводной источник для второго сочленения. Более конкретно, приводной источник для второго сочленения установлен на протезной полоске в самом начале. Использование приводного источника в качестве весового элемента рационально предотвращает увеличение веса протезной полоски. В данном случае приводная сила, генерируемая приводным источником, передается на второе сочленение через средство передачи приводной силы.
Средство передачи приводной силы предпочтительно включает проволочный трансмиссионный механизм с проволокой между вторым сочленением и приводным источником. Обратите внимание, что средство передачи приводной силы может являться линией связи с параллельной полоской или гидравлическим трансмиссионным механизмом с гидравлическим цилиндром. Однако предпочтителен проволочный трансмиссионный механизм потому, что он может снизить вес и стоимость.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой изображение в перспективе устройства, облегчающего ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 представляет собой изображение вида сбоку устройства, облегчающего ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;
фиг.3 представляет собой изображение вида спереди устройства, облегчающего ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 представляет собой изображение фрагмента в перспективе первых сочленений устройства, облегчающего ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;
фиг.5 представляет собой изображение вида сбоку фрагмента первого сочленения устройства, облегчающего ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 представляет собой изображение в перспективе нижнего конца протезной полоски устройства, облегчающего ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;
фиг.7 (а) представляет собой изображение в перспективе сиденья устройства, облегчающего ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения; и
фиг.7 (б) представляет собой изображение в перспективе сердцевины сиденья.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее будет описано устройство, облегчающее ходьбу, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. Как показано фиг.1 - фиг.3, устройство, облегчающее ходьбу, включает сиденье 1, служащее в качестве блока перераспределения нагрузки, на котором пользователь Р сидит верхом, и пару левой и правой протезных полосок 2L и 2R, присоединенных под сиденьем 1.
Каждая из протезных полосок 2L и 2R состоит из свободно сгибающейся и растягивающейся полоски, которая имеет первый соединительный элемент 4, подвижно присоединенный к обращенной вниз поверхности сиденья 1 через первое сочленение 3 в направлении вперед/назад, а второй соединительный элемент 6 присоединен к нижнему концу первого соединительного элемента 4 через второе сочленение 5. В дополнение, нижний конец второго соединительного элемента 6 присоединен к блоку присоединения стопы 8, присоединенному к каждой из левой и правой стопы пользователя через третье сочленение 7. Далее, каждая из протезных полосок 2L и 2R оборудована приводным источником 9 для второго сочленения 5. Затем приводной источник 9 используется для ротационного привода второго сочленения 5 для приложения силы в направлении сгибания или растягивания каждой из протезных полосок 2L и 2R для того, чтобы генерировать несущую силу для поддержания, по крайней мере, части веса пользователя (далее упоминаемую как сила снятия нагрузки). Сила снятия нагрузки, генерируемая в каждой из протезных полосок 2L и 2R, передается на тело пользователя Р через сиденье и тем самым снижается нагрузка на ногу пользователя Р. При этом источник питания и контроллер для приводного источника 9 установлены в спинном комплекте (не показано), который пользователь носит на спине.
Пользователь Р может использовать устройство, облегчающее ходьбу, в соответствии с данным примером осуществления изобретения только надевая деталь для крепления стопы 8 на свои ноги и сидя на сиденье 1, при этом почти совсем не возникает чувство ограниченности движений. В дополнение, первые сочленения 3 и первые соединительные элементы 4 протезных полосок 2L и 2R расположены под паховой областью пользователя Р и, следовательно, пользователь Р не будет ударять свои руки о первые сочленения 3 или первые соединительные элементы 4, при размахивании руками во время ходьбы, посредством чего пользователь Р может свободно размахивать своими руками. Кроме того, устройство небольшое по размеру и, следовательно, им можно пользоваться в небольших помещениях, посредством чего заметно возрастает его удобство, в дополнение к снижению чувства ограниченности в движениях и обеспечению свободного размахивания руками.
Первые сочленения 3 для протезных полосок 2L и 2R каждые состоят из соединительной штанги 31, включающей дугообразную направляющую канавку, продольную в направлении движения вперед/назад, и опорную пластину 33 для поддержания направляющей канавки, как четко показано на фиг.4 и фиг.5. В то время как направляющая канавка 32 состоит из дугообразной траверсы в данном примере осуществления изобретения, она может также состоять из дугообразной канавки в опорной пластине 33. В верхнем конце первого соединительного элемента 4 каждой из протезных пластин 2L и 2R имеется ползунок 41, имеющий вертикальную пару роликов 41а, при этом направляющая канавка 32 вертикально наложена между ними с обеих сторон, так что ползунок 41 входит в подвижное зацепление с направляющей канавкой 32 через ролики 41а. Таким образом, протезные полоски 2L и 2R передвигаются в переднем/заднем направлении вокруг центра кривизны направляющей канавки 32 и точка опоры движения вперед /назад протезных пластин 2L и 2R действует как центр кривизны направляющей канавки 32.
Как показано на фиг.2, центр кривизны направляющей канавки 32, а именно точка опоры движения вперед/назад 3а каждой из протезных пластин 2L и 2R в каждом первом сочленении 3, расположен над сиденьем 1. Если пользователь Р наклоняет верхнюю часть своего тела вперед или тому подобное в данный момент и тем самым точка действия веса верхней части тела пользователя Р относительно сиденья 1 смещается вперед по отношению к точке опоры движения вперед/назад 3а каждой из протезных полосок 2L и 2R, сиденье 1 наклоняется вперед и вниз. Если сиденье 1 продолжает наклоняться дальше, оно смещается назад относительно пользователя Р. Однако в данном примере осуществления изобретения точка действия веса смещается назад под точку опоры движения 3а вместе с наклоном вперед и вниз сиденья 1 и тем самым переднее/заднее расстояние между точкой опоры 3а и точкой действия веса уменьшается, что тем самым сокращает угловой момент, прилагаемый к сиденью 1. После этого угловой момент, прилагаемый к сиденью 1, становится нулевым, когда точка действия веса смещается в положение непосредственно под точкой опоры движения 3а, что стабилизирует сиденье 1 в данном состоянии. Так как сиденье 1 автоматически переходит в стабильное состояние таким образом, то можно предотвратить смещение сиденья 1 в переднем/заднем направлении под паховой областью пациента Р.
В дополнение к этому, ползунок 41, который является верхним концом каждой из протезных полосок 2L и 2R, входит в зацепление с частью направляющей канавки 32, расположенной позади линии L1 между вторым сочленением каждой из протезных полосок 2L и 2R и точкой опоры движения 3а (центром кривизны направляющей канавки 32) каждой из протезных полосок 2L и 2R. Это обеспечивает шаг движения вперед каждой из протезных пластин 2L и 2R, который следует за движением ноги пользователя Р вперед, без необходимости делать направляющую канавку 32 особенно длинной в переднем направлении. В дополнение, стопор 32а прикреплен к каждому переднему и заднему концам направляющей канавки 32 для того, чтобы предотвратить отсоединение первых соединительных элементов 4.
Далее, соединительная штанга 31, которая является компонентом каждого из первого сочленения 3 для каждой из правых и левых протезных полосок 2L и 2R, шарнирно поддерживается передними/задними шпинделями 35 и 35, поддерживаемыми парой передних и задних опорных блоков 34 и 34, прикрепленных в латеральном центре под обращенной вниз поверхностью сиденья 1, через шарнирные элементы 36 и 36, прикрепленные к верхним передним и задним концам опорной пластины 33. Следовательно, каждая из соединительных штанг 31 (первые сочленения 3) соединена с обращенной вниз поверхностью сиденья 1 подвижно в поперечном направлении. Это позволяет протезным полоскам 2L и 2R перемещаться в поперечном направлении, посредством чего пользователь Р может передвинуть ноги наружу.
При этом соединительная штанга 31 для левой протезной пластины 2L и соединительная штанга для правой протезной полоски 2R шарнироно поддерживаются общими шпинделями 35. Другими словами, точка опоры поперечного движения первого сочленения 3 для левой протезной пластины 2L и точка опоры поперечного движения первого сочленения 3 для правой протезной полоски 2R расположены на одной и той же передней/задней осевой линии. В состоянии опоры на одну ногу вес протезной полоски на стороне бездействующей ноги (ноги, стопа которой находится над полом) (или помогающая сила, если генерируется помогающая сила для помощи в поднятии бездействующей ноги путем приложения силы к протезной полоске в направлении изгиба, как описывается позже) прилагается к сиденью 1 через точку опоры поперечного движения первого сочленения 3 для протезной пластины. Если точка опоры поперечного движения первого сочленения 3 для левой протезной полоски 2L смещается от точки опоры поперечного движения первого сочленения 3 для правой протезной полоски, на сиденье 1 воздействует кренящий момент, генерируемый вокруг точки опоры поперечного движения первого сочленения 3 для протезной полоски на стороне поддерживающей ноги (ноги, стопа которой расположена на полу), из-за веса протезной полоски на стороне бездействующей ноги в состоянии опоры на одну ногу, что вызывает крен сиденья 1.
С другой стороны, точка опоры поперечного движения первого сочленения 3 протезной пластины на стороне бездействующей ноги, к которой прилагается вес протезной полоски на стороне бездействующей ноги, расположена на той же осевой линии (шпиндели 35), как и для точки опоры поперечного движения первого сочленения 3 для протезной пластины на стороне поддерживающей ноги в состоянии опоры на одну ногу в данном примере осуществления изобретения. Следовательно, на сиденье 1 не влияет кренящий момент, генерируемый вокруг точки опоры поперечного движения первого сочленения 3 для протезной полоски на стороне поддерживающей ноги. Следовательно, можно предотвратить крен сиденья 1 в состоянии опоры на одну ногу. Вес протезной полоски на стороне бездействующей ноги передается на пол через протезную полоску на стороне поддерживающей ноги, и на сиденье 1 не влияет вес протезной полоски на стороне бездействующей ноги.
Кроме того, протезные полоски 2L и 2R каждая делаются такой длины, что протезная полоска сгибается вторым сочленением 5, выступающим вперед по отношению к эталонной линии L2, даже если пользователь Р стоит прямо, при этом эталонная линия L2 (см. фиг.2) является линией, соединяющей точку опоры движения вперед/назад 3а протезных полосок 2L и 2R в первом сочленение 3 до третьего сочленения 7. В дополнение, высота сиденья 1 может быть автоматически отрегулирована под пользователя Р с помощью управления приводного источника 9. Следовательно, нет необходимости изготавливать сделанное на заказ индивидуальное устройство или подгонять длину протезных полосок, тем самым достигая универсальности устройства, облегчающего ходьбу, и снижая затраты.
При прямом положении пользователя Р эталонная линия L2 почти вертикальна в данный момент и почти все части каждой из протезных полосок 2L и 2R, включая второе сочленение 5, расположены впереди третьего сочленения 7. Следовательно, если приводной источник 9 поместить на той же оси в качестве второго сочленения 5, вес каждой из протезных полосок 2L и 2R, включая приводные источники 9, генерирует большой момент движения в направлении наклона вперед вокруг третьего сочленения 7 в каждой из протезных пластин 2L и 2R, когда пользователь Р стоит прямо. Тем самым момент движения вызывает подталкивающее вперед усилие, которое действует на сиденье 1. Далее, когда пользователь Р продвигает свою ногу вперед, возникает момент движения назад вокруг точки опоры движения вперед/назад 3а в первом сочленении 3 в каждой из протезных пластин 2L и 2R, тем самым создавая сопротивление движению ноги вперед. Если приводной источник 9 помещается на той же оси, что и второе сочленение 5, момент инерции каждой из протезных пластин 2L и 2R вокруг первого сочленения 3 увеличивается, посредством чего ноги пользователя Р ощущают тяжесть во время ходьбы из-за моментов инерции протезных полосок 2L и 2R, прилагаемых к ногам.
Следовательно, в данном примере осуществления изобретения присоединяется свешивающаяся деталь 42, сделанная из панельного элемента, выступающего назад, расположенного напротив второго сочленения 5 в переднем/заднем направлении относительно эталонной линии L2 к ползунку 41 на конце каждой из протезных полосок 2L и 2R на стороне первого сочленения 3, а именно на верхнем конце первого соединительного элемента 4, и там установлен приводной источник 9 для второго сочленения 5 на свешивающейся части 42 весового элемента. Тем самым, когда пользователь Р стоит прямо, обратный момент движения, генерируемый весом приводного источника 9, снижает момент движения в направлении наклона вперед вокруг третьего сочленения 7, генерируемый каждой из протезных полосок 2L и 2R под весом каждой из протезных полосок 2L и 2R, исключая приводной источник 9. Более конкретно, приводной источник 9 действует как противовес для снижения всего момента движения каждой из протезных полосок 2L и 2R, включая приводной источник 9. В результате подталкивающее вперед усилие, прилагаемое к сиденью 1, также снижается, тем самым повышая устойчивость.
Далее, когда пользователь Р продвигает свою ногу вперед, момент движения вперед возникает вокруг точки опоры движения вперед/назад 3 благодаря весу приводного источника 9 и этот момент помогает ноге в движении вперед. Следовательно, можно устранить сопротивление движению ноги вперед, которое становится проблемой, когда протезные полоски 2L и 2R изгибаются вторыми сочленениями 5, выступая вперед по отношению к эталонной линии L2. Дополнительно, расстояние между приводным источником, являющимся тяжелым грузом, и точкой опоры 3а снижается, что уменьшает момент инерции протезных полосок 2L и 2R вокруг первых сочленений 3. Следовательно, можно предотвратить возникновение тяжести в ногах у пользователя Р при ходьбе, вызываемое моментами инерции протезных полосок 2L и 2R, прилагаемыми к ногам.
Приводная сила, генерируемая приводным источником 9, передается на второе сочленение 5 через средство передачи приводной силы 91. В качестве средства передачи приводной силы 91 можно использовать параллельные тяги, элементы которых соединены параллельно с первым соединительным элементом 4, или гидравлический трансмиссионный механизм с гидравлическим цилиндром на части, отстоящей от второго сочленения 5 второго соединительного элемента 6. Однако в данном примере осуществления изобретения, для снижения веса и стоимости, средство передачи приводной силы 91 состоит из проволочного трансмиссионного механизма с проволокой 91а между вторым сочленением 5 и приводным источником 9.
Детали механизма подробно описаны ниже. Более конкретно, две проволоки 91а проведены от приводного источник 9: одна проволока 91а проведена от приводного источника 9, в то время как другая проволока 91а вводится в приводной источник 9. Приводной источник 9 включает электрический двигатель и приводной шкив для проволоки 91а, приводимой в движение двигателем. Проволоки 91а и 91а пропускаются через две направляющие трубки 91b и 91b, соответственно, предусмотренные между фланцем 43, образованным вблизи второго сочленения 5 первой соединительной штанги 4, и приводным источником 9. Дополнительно, шкив 52, коаксиальный с валом 51 второго сочленения 5, присоединен ко второму соединительному элементу 6, при этом две проволоки 91а и 91а наматываются вокруг шкива 52 в направлении, обратном друг другу, а концы проволок 91а и 91а прикреплены к шкиву 52. Таким образом, шкив 52 вращается, вытягивая и затягивая проволоки 91а и 91а из и в приводной источник 9, и вращение вызывает перемещение второго соединительного элемента 6 вокруг вала 51 второго сочленения 5 относительно первого соединительного элемента 4, тем самым изгибая и растягивая протезные полоски 2L и 2R. Хотя это и не показано, дугообразная канавка образована на боковой поверхности шкива 52 и выступающая часть, входящая в зацепление с канавкой, образуется в первом соединительном элементе, чтобы ограничить перемещение второго соединительного элемента 6 относительно первого элемента 4 заданным диапазоном.
Как показано на фиг.6, третье сочленение 7 включает свободное сочленение, состоящее из хомута 71, присоединенного к нижнему концу второй соединительной штанги 6 через двухосевой силовой датчик 10 и движущийся элемент 73, присоединенный к валу 72, находящемуся в поперечном направлении в нижнем конце хомута 71 с возможностью поворота и обладающему способностью осевого наклона. Сила снятия тяжести, описанная выше, действует на эталонную линию L2, соединяющую точку опоры движения вперед/назад 3а протезных полосок 2L и 2R в первом сочленении 3 по третье сочленение 7, при рассмотрении с боковой перспективы. Фактическая сила снятия тяжести (точнее, сила, возникающая между силой снятия тяжести и силой, генерируемой весом сиденья 1 и протезных полосок 2L и 2R), действующая на эталонную линию L2, рассчитывается, основываясь на детектированном значении силы в двухосевом направлении, считанном датчиком силы 10.
Блок присоединения стопы 8 включает башмак 81 и высокопрочное армированное кольцо 82, показанное на фиг.6, которое встроено в башмак 81. Манжета 83 предусмотрена на верхней поверхности кольца 82 и манжета 83 присоединена к нижнему концу подвижного элемента 73 третьего сочленения 7. Далее, как показано на фиг.2, эластичная платина 84, являющаяся стелькой башмака 81, проложена сзади кольца 82. Под нижней поверхностью эластичной пластины 84 установлена пара передних и задних датчиков давления 85 и 85, детектирующих нагрузку на пястно-фаланговый сустав (сустав МР) и пятку стопы пользователя.
Для контроля каждой из протезных полосок 2L и 2R отношение нагрузки, прилагаемой на каждую стопу, к общей нагрузке на стопы пользователя рассчитывается на основании детектированных значений давления датчиками 85 и 85 в каждой из деталей для присоединения стопы 8. Следовательно, контрольное целевое значение для силы снятия тяжести, которая должна генерироваться в каждой протезной полоске, рассчитывается путем умножения заранее заданного значения силы снятия тяжести на соотношение нагрузки на каждую стопу. После этого приводной источник контролируется таким образом, чтобы фактическая сила снятия нагрузки, рассчитанная на основании значения, детектированного датчиком силы 10, соответствовала бы заданному значению. В состоянии опоры на одну ногу сила снятия нагрузки заданного значения генерируется только протезной полоской на стороне поддерживающей ноги. В данном случае приведение приводного источника протезной полоски на стороне бездействующей ноги останавливается, чтобы позволить свободно вращаться второму сочленению 5. Также возможно приложить силу в направлении изгиба к протезной полоске на стороне бездействующей ноги от приводного источника, чтобы помочь поднять стопу бездействующей ноги.
Сила снятия тяжести действует на линию, соединяющую шпиндель 35, как точка опоры движения первого сочленения 3 по третье сочленение 7, при рассмотрении спереди. Следовательно, длинное поперечное направление между шпинделем 35 и третьим сочленение 7 увеличивает латеральный компонент силы снятия тяжести и тем самым увеличивает латеральную силу, прилагаемую к детали для присоединения стопы 8 и сиденью 1. Следовательно, в данном примере осуществления изобретения, как показано на фиг.3, манжета 83 на верхней поверхности присоединенного кольца 82 расположена латерально вовнутрь, чтобы третье сочленение 7 было бы расположено латерально внутри от центра ширины детали для присоединения стопы 8. В соответствии с этим латеральное расстояние между шпинделем 35 и третьим сочленением 7 уменьшается и более слабая латеральная сила действует на деталь для присоединения стопы 8 и сиденье 1, тем самым повышая устойчивость детали для присоединения стопы 8 и сиденья 1.
В то время как различные меры осуществлялись для устойчивости сиденья 1, как это было описано выше, некоторые идеи были также заложены в само сиденье 1 в данном примере осуществления изобретения. Эти идеи будут детально описаны далее. Сиденье 1, как показано на фиг.7(а), образует форму, имеющую суженную часть 1с, которая имеет более узкую ширину, чем задняя сторона 1а и передняя сторона 1b, в передне-задней середине сиденья 1.
Передняя сторона 1b загнута вверх (см. фиг.2) и образует форму вилки, при этом латеральная средняя часть вырезана. Пользователь сидит на сиденье 1, расположив свою левую и правую ноги латерально по обеим сторонам сжатой части 1с. В соответствии с этим широкая задняя сторона 1а и передняя сторона 1b предотвращают расцентровку сиденья относительно пользователя в переднем/заднем направлении, а загнутая вверх передняя часть 1b помогает предотвратить ударение продвигающейся вперед ноги о переднюю сторону 1b при ходьбе, тем самым обеспечивая необходимую степень свободы движения ног во время ходьбы. Далее, изготовление передней стороны 1b в форме вилки облегчает возможность латерального изгибания передней стороны 1b. Следовательно, даже если двигающаяся вперед нога упрется в переднюю часть 1b, изгибание передней стороны 1b поглощает силу упора и сиденье 1 предотвращается от поворота относительно оси из-за упора ноги. В дополнение, паховая область пользователя или тому подобное не упираются в переднюю сторону 1b и, следовательно, на сиденье 1 комфортабельно сидеть.
Задняя сторона 1a имеет достаточную ширину, чтобы принять левую и правую седалищные кости пользователя. Соответственно, сила снятия тяжести может быть надежно передана пользователю посредством контакта с седалищными костями.
Сиденье 1 включает сердцевину 101, образованную из углеродного волокна, обивочный материал 102, положенный на верхнюю поверхность сердцевины 102, и покрытие 103, которое покрывает сердцевину 101 и обивочный материал 102. Сердцевина имеет углубление 104 в латеральной середине сердцевины 101, распространяющееся в переднем/заднем направлении, как показано на фиг.7(а), при этом обивочный материал 102 положен на обе стороны углубления 104. В дополнение, толщина стенок наружного края сердцевины 101 сделана тонкой с тем, чтобы сила удара ноги по сторонам могла быть гибко поглощена.
Хотя предпочтительный пример осуществления данного изобретения был здесь описан со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежей, настоящее изобретение не ограничивается вышеупомянутым примером его осуществления. Например, также можно расположить приводной источник 9 коаксиально со вторым сочленение 5, при этом тяжелый груз, подобный батарее, устанавливается как весовой элемент на свешивающейся части 42. Более того, каждая протезная полоска может изгибаться вторым сочленением, простирающимся назад относительно эталонной линии, когда пользователь стоит прямо. В данном случае протезная полоска обеспечивается свешивающейся частью, которая выступает вперед эталонной линии, при этом приводной источник, батарея или тому подобное устанавливаются в качестве весового элемента. Далее, первое сочленение 3 включает дугообразную направляющую канавку 32 и точка опоры движения вперед/назад 3а каждой из протезных полосок 2L и 2R первого сочленения 3 расположена над сиденьем 1 в данном примере осуществления изобретения. Однако первое сочленение 3 может также быть соединительной частью, имеющей простую структуру с латеральным валом, который шарнирно поддерживает верхний конец каждой из протезных полосок 2L и 2R, чтобы свободно продвигаться в переднем/заднем направлении. Далее, блок перераспределения веса может быть поддерживающим поясом на талии, как это было обычно. Кроме того, чтобы оказать пользователю помощь, у которого присутствует перелом одной ноги, при ходьбе, также можно оставить только протезную полоску на стороне поврежденной ноги пользователя из левой и правой протезных полосок 2L и 2R предшествующего примера осуществления изобретения, опустив при этом другую протезную полоску.
1. Устройство, облегчающее ходьбу, включающее блок перераспределения нагрузки и протезную полоску, присоединенную к блоку перераспределения нагрузки через первое сочленение таким образом, чтобы иметь возможность передвижения в переднем и заднем направлении, в котором, по крайней мере, часть веса пользователя поддерживается протезной полоской через блок перераспределения нагрузки, протезную полоску, включающую изгибающуюся и растягивающуюся полоску, имеющую второе сочленение посередине в вертикальном направлении, при этом блок присоединения стопы, присоединяемый к стопе пользователя, присоединен к нижнему концу протезной полоски через третье сочленение, а протезная полоска имеет такую длину, чтобы иметь возможность сгибаться вторым сочленением, выступающим вперед или назад от эталонной линии, даже если пользователь стоит прямо, при этом эталонная линия определяется как линия, соединяющая точку опоры движения вперед/назад протезной пластины от первого сочленения к третьему сочленению, отличающееся тем, что протезная полоска обеспечена свешивающейся частью, выступающей на стороне, противоположной второму сочленению в переднем/заднем направлении относительно эталонной линии, при этом весовой элемент установлен на свешивающейся части.
2. Устройство, облегчающее ходьбу по п.1, отличающееся тем, что второе сочленение выступает вперед относительно эталонной линии, а свешивающаяся часть выступает назад от эталонной линии.
3. Устройство, облегчающее ходьбу по п.1, отличающееся тем, что свешивающаяся часть предусмотрена на конце протезной полоски на стороне первого сочленения.
4. Устройство, облегчающее ходьбу по п.1, отличающееся тем, что весовой элемент включает приводной источник для второго сочленения или тяжелый груз, подобный батарее, при этом приводная сила, генерируемая приводным источником передается на второе сочленение через средство передачи приводной силы.
5. Устройство, облегчающее ходьбу по п.4, отличающееся тем, что средство передачи приводной силы включает проволочный трансмиссионный механизм с проволокой между вторым сочленением и приводным источником.
