[發明專利]外部結構支架裝置

有效

• 申請號: 201480037820.6
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN105473116B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 約翰·思雷爾福爾
• 申請（專利權）人: 約翰·思雷爾福爾
• 主分類號: A61H3/02
• 分類號: A61H3/02
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 張敬強,嚴星鐵

技術領域

本發明總體上涉及通常由個體使用的便攜式外部結構外骨骼裝置，以用于個體的支撐和固定。更加特別地，除了限制上部、中部或下部身體結構的伸展之外，本發明還幫助維持這些身體結構之間的結構關系和整體性，以試圖最小化對于個人的軀干和肢體的應力和潛在損傷。此外，更加特別地，本發明提供了主動的、便攜的以及輕量的外骨骼支撐裝置，其能長期地穿戴以輔助個人進行重復的高負荷運動，該高負荷運動涉及為了活動而產生的對于個人的軀干和肢體的結構部的應力，所述活動可包括長時間的彎曲、抬舉及站立。

背景技術

醫生會建議患有背部損傷或潛在背部疾病的個人使用外骨骼結構支撐裝置，以減輕負擔并使背部放松。該裝置能夠在存在需要治療的狀況時固定和支撐脊柱?；谒褂玫难b置，它能夠將脊柱置于中立姿勢、直立姿勢、過度伸展姿勢、彎曲姿勢或橫向彎曲姿勢。外骨骼結構支撐裝置能夠用于控制疼痛、減小進一步損傷的機率、允許進行愈合、補償肌無力或者防止或矯正變形。這些裝置提供安全、相對價廉的、無創的方式來防止進一步的問題或幫助個人從當前狀況康復。通常稱為“支架”的外骨骼結構支撐裝置的使用是廣為接受的且在背部疾病治療方面是有效的工具。事實上，由于具有對穿戴支架的個人的潛在的高效益和小的負面風險，超過99％的矯形醫生提倡使用支架。事實上，歷史上早在公元前2000年就已經使用支架。近年來，支架已經成為幫助防止來自曾經發生或再次發生的原發性和繼發性下背部疼痛的普遍方式。

職業安全與健康管理局(OSHA)將上背部、中背部、下背部的損傷列舉為次于普通感冒的一般勞動力曠工的最常見原因。估計北美約80％的成年人會在他們的生命中經受背部損傷并且約10％會經受再次損傷。背部損傷會由于一段時間的重復活動或單一創傷事件引起的微創傷而逐漸發展。背部損傷會是不合適的抬舉技術和/或對于背部支撐來說太重的抬舉負荷的直接結果或由較輕負荷的重復抬舉引起。

雖然急性損傷看起來是由單次明確事故引起，OSHA說明了實際原因會是來自由重復抬舉和彎曲引起的肌肉骨骼支撐系統的多年弱化所關聯的一系列微創傷，這是最隱藏的損傷類型。損傷會單獨地或組合地發生于肌肉、韌帶、脊椎及椎間盤中。盡管背部損傷不會引起死亡，但是它們會造成生產力、收入以及開支的重大損失再加上身體傷害。對于一些人，疼痛和傷害是長期的甚至是終生的。對于患有長期的肌肉骨骼失能損傷的個人，一生的收入會嚴重下降。這些個人還會遭受由于走動或完成日常任務(諸如烹飪、打掃、洗浴、穿衣等)的能力受限引起的獨立性的喪失，這會導致降低的生活質量和抑郁癥。

OSHA把美國國內的背部損傷列舉為工作場所曠工和殘疾的一個主要原因，它每年折磨多達600000的雇員，同時付出了約500億美元的生產力損失和醫療成本的代價。另外，這些人群的百分之一至五會遭受持續六個月或更長的慢性背痛。背部損傷對于一般勞動力的頻率和經濟影響預期會隨著勞動人口年齡的增大以及健康花費的逐漸增大在接下來的數十年顯著增大，因此加劇了該問題。對于低于45歲的那些人，背部疼痛是活動受限的最頻繁原因。盡管80％至90％的個人將在他們損傷的三至六天內從背部疼痛中恢復，但是美國醫學協會雜志估計將有3100萬美元花費在拜訪醫生以及200億美元花費在處方藥上，并且僅百分之三的總花費將用于預防背部疼痛。

因此，顯然在本領域存在針對改進的方法和系統的迫切需求，其用于對上背部、中背部、下背部提供活動支撐，以輔助彎曲、抬舉和站立，從而防止損傷同時避免如下面部分中評論的現有技術裝置和方法的缺點和弊端。

現有技術

著眼于具有動力外骨骼的本領域中現有技術的高端，洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin)已經設計了人類通用型載重器(Human Universal Load Carrier)，其簡寫為HULC，是用于攜帶重戰斗負荷的士兵的擬人化外骨骼機器人，該重戰斗負荷增大了身體上導致潛在損傷的應力。通過洛克希德馬丁公司的可穿戴外骨骼機器人，這些負荷通過動力鈦質腿被傳遞至地面，而不會損失活動性。洛克希德馬丁公司的HULC是完全不用繩系、液壓動力的擬人化外骨骼，其為個人提供在延長的時間上以及在所有地形上攜帶高達200磅負荷的能力。洛克希德馬丁公司的可彎曲設計允許深蹲、爬行和上體抬舉。洛克希德馬丁公司的外骨骼適合5英尺4英尺至6英尺2英尺身高的個人并且重約53磅。洛克希德馬丁公司的外骨骼除了增大使用者的能力、力量和耐力之外還感測使用者想做什么以及他們想去哪里。機載微機確保洛克希德馬丁公司的外骨骼與個人一致地運動。除了具有針對擴展的任務而基于電池電源操作的、針對使用者的獨特節能設計之外，洛克希德馬丁公司的模塊化還允許主要部件能夠在現場替換。