[發(fā)明專利]一種自身力源驅(qū)動(dòng)交互式截癱助行外骨骼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410183634.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103948484A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王人成;李建軍;楊明亮;關(guān)鑫宇;季林紅;王一吉;王林;高峰;于艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)康復(fù)研究中心
• 主分類號(hào): A61H1/02
• 分類號(hào): A61H1/02;A61H3/04
• 代理公司: 北京紐樂(lè)康知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11210
• 代理人: 王珂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自身力源驅(qū)動(dòng)交互式截癱助行外骨骼。

背景技術(shù)

助行外骨骼是穿戴在人體下肢，用于輔助截癱患者重建行走功能、為下肢運(yùn)動(dòng)功能減弱的老年人提供行走助力，以及增強(qiáng)軍人等特定群體行走和負(fù)重能力的機(jī)械裝置。助行外骨骼主要分為外動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力助行外骨骼和無(wú)外動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的無(wú)動(dòng)力助行外骨骼兩大類型。

動(dòng)力助行外骨骼的概念最早可以追溯到19世紀(jì)初，1830年英國(guó)人羅伯特·西摩(Robert?Seymour)提出的穿戴人體上的蒸汽機(jī)行走器，是最早的動(dòng)力助行外骨骼概念創(chuàng)意。1890年俄羅斯人尼古拉斯·亞根（Nicholas?Yagn）提出用彈性儲(chǔ)能元件增強(qiáng)人類跑和跳能力的發(fā)明專利，是被業(yè)界廣為引用的最早助行外骨骼設(shè)計(jì)。在20世紀(jì)60年代年以前，動(dòng)力助行外骨骼主要以幻想和創(chuàng)意設(shè)計(jì)為主；在20世紀(jì)60年代初，美國(guó)康奈爾航空實(shí)驗(yàn)室率先開(kāi)始研發(fā)動(dòng)力助行外骨骼人肌增強(qiáng)器?（Man-amplifier），然后GE公司研發(fā)動(dòng)力助行外骨骼哈德曼（Hardiman），開(kāi)始了制造動(dòng)力助行外骨骼樣機(jī)的實(shí)踐；在20世紀(jì)60年代末至70年代初，南斯拉夫普平研究所武科拉托維奇研發(fā)了用于截癱患者輔助行走的多種動(dòng)力助行外骨骼，并發(fā)表了有關(guān)人形機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃、設(shè)計(jì)及控制理論的專著，書(shū)中詳細(xì)闡述了至今仍被雙足機(jī)器人采用的“零力矩點(diǎn)”（ZMP）行走穩(wěn)定性判據(jù)；在20世紀(jì)80年代，因機(jī)電和控制等核心技術(shù)瓶頸導(dǎo)致哈德曼（Hardiman）項(xiàng)目中止，使動(dòng)力外骨骼研究陷入低潮；1988年國(guó)家自然科學(xué)基金支持清華大學(xué)張濟(jì)川開(kāi)展“外動(dòng)力式截癱步行器的研究”，并于1990申請(qǐng)了我國(guó)動(dòng)力助行外骨骼方面的第一個(gè)發(fā)明專利?“下肢高位截癱者用電動(dòng)步行機(jī)”?專利號(hào)ZL90104491.1；在20世紀(jì)90年代動(dòng)力助行外骨骼最重要的進(jìn)展是減重步行訓(xùn)練外骨骼的推出，瑞士HOCOMA醫(yī)療器械公司與瑞士蘇黎士巴爾格瑞斯特（Balgrist）醫(yī)學(xué)院康復(fù)中心合作將動(dòng)力外骨骼與減重懸吊裝置和跑步機(jī)相結(jié)合，于1999年研制成功機(jī)器人（LOKOMAT）減重步行訓(xùn)練動(dòng)力外骨骼，并在臨床上推廣使用；隨著機(jī)器人（LOKOMAT）減重步行訓(xùn)練動(dòng)力外骨骼的成功應(yīng)用，動(dòng)力助行外骨骼研究進(jìn)入了高潮期，其中日本和美國(guó)動(dòng)力助行外骨骼的研究規(guī)模和總體技術(shù)水平比較高。截止2013年底，已有20多個(gè)國(guó)家從事動(dòng)力助行外骨骼相關(guān)研究，僅我國(guó)從事動(dòng)力助行外骨骼研究單位就有近40家，其中有實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的就超過(guò)10家。第一個(gè)上市的截癱患者動(dòng)力助行外骨骼是以色列開(kāi)發(fā)的重新行走（Rewalk），已經(jīng)上市銷售的截癱患者動(dòng)力助行外骨骼還有新西蘭的Rex，美國(guó)的Esko（以前稱Elegs），日本Hal5-Type?C等。

無(wú)動(dòng)力助行外骨骼源于臨床實(shí)踐，對(duì)胸錐和腰錐完全性脊髓損傷的患者不借助輔助器具是無(wú)法實(shí)現(xiàn)站立或行走的，而行走對(duì)維持肌肉骨骼與心肺功能有重要作用，因此很多年前就有醫(yī)師用KAFO（膝踝關(guān)節(jié)矯形器）或者HKAFO（髖膝踝關(guān)節(jié)的矯形器）幫助截癱患者行走。1967年加拿大一位矯形器技師提出通過(guò)齒輪將雙側(cè)HKAFO相連，使截癱患者一側(cè)屈髖時(shí)對(duì)側(cè)伸髖實(shí)現(xiàn)交互式步態(tài)，后來(lái)其同事用鋼索代替了齒輪，并命名為L(zhǎng)US?RGO（LUS，即路易士安娜州立大學(xué)）。無(wú)動(dòng)力助行外骨骼RGO經(jīng)過(guò)多年的改進(jìn)和臨床實(shí)踐，形成了三類主要產(chǎn)品：1）靠腰部鋼索實(shí)現(xiàn)交互的RGO（往復(fù)式截癱步行器），即環(huán)索RGO（horizontal?cable?system）；2）通過(guò)腰部空間連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)交互的RGO，即搖桿RGO（rocker?bar?system）；3）通過(guò)會(huì)陰部下方“人”字形關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)交互的RGO，即V型關(guān)節(jié)RGO。

外動(dòng)力助行外骨骼由于驅(qū)動(dòng)力和能耗較大，存在體積和重量大不易穿戴和使用的問(wèn)題。RGO盡管相對(duì)小巧，但是使用時(shí)需要消耗患者大量的體能，部分患者應(yīng)用困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種自身力源驅(qū)動(dòng)交互式截癱助行外骨骼，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種自身力源驅(qū)動(dòng)交互式截癱助行外骨骼，包括自身力源驅(qū)動(dòng)RGO和自身力源驅(qū)動(dòng)助行車，所述自身力源驅(qū)動(dòng)RGO包括依次連接的足托、下支條、膝關(guān)節(jié)、上支條和髖關(guān)節(jié)組件；所述自身力源驅(qū)動(dòng)助行車包括車前架、車后架，左右車架接成一體的車中梁，固定連接于車前架上方的自身力源驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述車前架安裝有車輪，所述車后架接地位置安裝防滑座，所述自身力源驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與自身力源驅(qū)動(dòng)RGO髖關(guān)節(jié)組件之間通過(guò)動(dòng)力拉桿套連接，該動(dòng)力拉桿套內(nèi)設(shè)置動(dòng)力拉桿。