专利名称：用于平衡和支撑身体定向的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于平衡和支撑身体定向的设备，用于控制那些因中枢神经系统 部分损伤，或者神经肌肉或者骨骼肌系统受损而导致无手支撑的站立和行走的能力降低的 人的身体的平衡和定向，其将人体与符合人体工程学特定加固的腰带相接触，所述腰带具 有三个连接点，这些连接点通过如由阻尼弹簧机构组成的吊挂元件或者吊带而被连接至开 放的顶部框架，其中，所述顶部框架位于质心之上与开放的底部框架相连接或链接，其中所 述开放的底部框架通过多个轮子与地面接触，所述多个轮子使得由框架和轮子所限定的平 台可以在水平面内移动，其中所述底部和顶部框架之间由起到支撑杆或管的作用的伸縮杆 连接，并且所述设备质心低，靠近地面。所述吊挂元件的长度和刚度被配置成可以根据人的 特点、特征以及伤残等级进行调整。 如果根据使用者的伤残程度需要额外的支撑，所述腰带可以通过在人的腿间使用 紧身具和/或保护带而进行扩展，以使得本发明所提出的所述设备能确保平衡和身体定 向。 与现有系统相比，本发明所提出的设备的优点在于，所述平台所包括的顶部和底
部框架是组装式的且可运输，所述质心低以提供稳定性，平台的大小适应于家庭使用，轮子
的大小使得可以通过低障碍物和路缘石，所述连接点的高度可调节且可控制，并且其整体
使得可以实现无手支撑的站立和行走，因为所述腰带和所述吊挂元件保证相对竖直方向的
平衡以及身体定向。轮子可以包括通过弹簧或类似物限制其相对于竖轴的转动的机构，可
以考虑，轮子包括自锁机构，并且装有被配置以将该设备以不同的方向移动的刹车。 吊挂元件也可以是不同的形状，如弹簧金属或塑料吊挂系统，以实现为胳膊的运
动提供更多自由空间的优点，并且，通过吊挂元件的经设计的可变厚度，我们可以设计力的方向。 可以考虑，所述底部框架的形式可以被这样一种方式所限定确保前轮在矢状面 内的身体的中心轴上，并且两个侧轮在质心的后面以一定距离关于所述矢状面对称，以确 保当人在使用所述平台时，质心投影在所述设备的压力的中心的前方。所述平台可以被拆 分成对称的左侧和右侧。每个轮都包括轮支撑机构，其被配置以支撑用作所述顶部框架的 支撑杆的伸縮杆。所述伸縮杆的长度可以通过具有手柄的螺钉而被固定。所述伸縮机构通 过两个同心管而实现，其中外部管具有纵向间隙，其使得当被固紧的时候长度不被改变。在 所述伸縮机构的顶部端具有三个自由度的双接头，其允许朝向顶部框架的自动定位。
从而，本发明所提出的用于平衡和支撑身体定向的设备被配置，以控制具有妨碍 人进行正常站立和行走的感觉运动残疾的人的身体位置，其中所述设备的尺寸被选择以 适应于典型的家庭的建筑结构障碍以及满足临床设置和进入标准，其中门框的最小尺寸是 90cm。本发明通过部分支撑身体的重量而减少腿部的负载；从而允许在神经系统疾病的康 复中步行的治疗，以及外科手术后的锻炼。所述设备可以通过使用简单的工具调整以适应 于可能的使用者。 在本发明一个复杂的实施例中，所述设备被自动化，包括对轮子的外部控制，即，辅助调节速度和控制方向，相对所述设备控制质心的位置(其对于像健康状态的步行是非 常重要的)，以及对身体倾斜的控制(有利于行走锻炼)。所设想的发明将使用感应驱动控 制，并有可能整合治疗功能的电激励法或者主动矫形法。本发明被配置，以允许临床康复， 以及家庭和私人生活中的使用，即，房间，街道，后花园等等。 本发明被用于控制人体躯干的平衡和定向，这些人因为感觉运动系统的残疾站立 和行走的能力降低，所述的控制是以这样一种方式由人所穿戴的特定的腰带通过弹性吊 架被连接至框架，该弹性吊架在位于质心上方的身体的区域内直接控制相对所述框架的倾 斜和定向，所述框架是可移动且可拆卸的，具有接近于地面的质心，并且通过具有方向控制 的轮子在三个点与地面接触。 与现有的系统相比较，本发明的优点在于，所述的系统可以拆卸，重心在较低区 域，尺寸可以调节以适应于家庭和户外环境，轮子的尺寸可以使其穿过路缘石和低障碍物， 系统的高度可以简单调节，以及吊挂连接为刚性连接从而限制躯干倾斜，由于对轮子的方 向上的控制允许其在不同的方向上行走，并且不需要用手支撑可以在自由空间内没有摔倒 的危险地站立和行走，以及控制躯干相对竖直方向的定向。
使用本发明所提出的设备的好处如下 站立和行走的早期训练。该设备提供身体支撑和姿势定向；从而，使很多残疾的人
开始行走康复。 在瘫痪的腿被绊倒或摔倒时，该设备将躯干稳定于竖直的位置；因此，极大地降低 了在人行走锻炼期间摔倒的危险。
该设备降低了治疗师在锻炼期间的负荷；从而，减少了对治疗师的背部损伤。
该设备允许进行更长的步行时间，这样允许治疗师专注于改善行走方式，而不是 专注于摔倒的危险。 该设备可以被用在不同的环境中，且由于结构简单，因此降低了医疗器械的成本。
为了更好的理解所描述的实施例，并且为了更清楚地表示出它们是如何被有效实
施的，将结合附图通过示例的方式进行说明，其中
图！示出根据本发明的腰带的透视图。
图2示出吊挂元件的纵向剖面图。 图3示出在顶部框架和每个伸縮杆之间的连接元件的透视图。 图4示出为了固定内部和外部杆的相应位置而被包含于每个伸縮杆中的固定机
构的透视图。 图5示出根据本发明的平台的透视图，其包括通过三个伸縮杆链接于底部框架的 顶部框架，还包括三个轮。 图6示出图5中所示的平台的变化的实施例的透视图，其中可以观察到腰带通过 三个吊挂元件被连接到顶部框架。 图7是根据透视图，示出处于其工作位置的吊挂元件的细节。 图8示出在腰带和吊挂元件之间的连接点的细节。 图9是根据透视图，示出底部框架前侧以及其对应的轮的细节。
图10示出对应于吊挂元件的变化的实施例的示意图。
具体实施例方式
附图显示了本发明的一个优选实施例。该设备用于为伤残人提供平衡和身体定 向，其包括人体工程学腰带23，其使用位于所述腰带23的内侧24上的被整合进所述腰带 23内的弹簧杆加固，其中所述腰带23的周长通过具有快速固紧装置(如维可牢尼龙搭扣装 置或类似装置)的宽翼片26是可调节的，如图1所示。 所述腰带23紧紧配带于人的腰部区域，在所述腰带的外侧包括三个连接点25，其 被配置以与吊挂元件21 (即图2中所示的吊带)进行连接，该吊挂元件的长度可调并且刚 度可调，从而使人可以相对于平台定位，并且从而可以调节所述平台相对于人的体重所将 承担的负载，以及从而可以调节所述刚度，其控制质心的相对移动以及身体相对于所述平 台的垂直方向的倾斜度。如图2所示，所述的吊挂元件21包括根据刚度计算而选择的弹簧 1 ，带有限制器3的滑动通道2 (即所述弹簧1的支撑)，以及带有手控轮5的外部腔4，其起 到螺母的作用，以在调整之后锁定所述吊挂元件21。 所述吊挂元件21通过三个点7连接至所述平台的顶部框架6，所述平台包括起支 撑杆或支撑管作用的以人体工程学设计的伸縮杆8， 9 (位于前面的正面伸縮杆8以及位于 所述平台左侧和右侧的两个侧面伸縮杆9)，用于保持该人并且具有三个连接元件10。所述 三个伸縮杆8，9都包括双接头连接元件IO，其可以被固定于任何被选定的位置并且被配置 成以铰接的方式将每个伸縮杆8， 9与所述顶部框架6连接。所述连接元件10包括L元件 ll(其由图3中所示的机构引导)和被固定于所述顶部框架6的螺丝12，并且通过旋转所 述螺丝12而允许进行调整。通过第二 L元件13，在所述L元件11的相对端提供其他自由 度，所述第二 L元件13在该处与对应的伸縮杆8，9的上端部相连接以进行固定，其连接轴 围绕第二螺丝14可旋转。这种结构使得所述上部的顶部框架6相对于下部的底部框架15 的定位可以使用最少数量的支撑杆，即三个支撑杆8，9;同时可以保证所述平台整体的适 当的稳定性和刚度。 所述底部框架15具有开口的矩形形状，其尺寸被确定以使其可以容纳直径为90 厘米的圆；同时是足够大的，以使得轮椅可以从后侧进入。所述顶部框架6具有最小为10厘 米的高度且具有开口的矩形形状，其使得人可以从坐着的位置站起以进入到所述平台内。
所述平台的高度可以由固定机构18所设定，如图4所示，所述固定机构18被配置 以固定所述伸縮杆8，9的长度，其中所述的固定是通过将所述固定机构18所包括的带有螺 帽的螺丝拧紧之后，将包含于每个伸縮杆8，9的外部杆16的周边围绕着内部杆17固紧而 实现的。所述的内部杆17和外部杆16可以相对旋转，为所述平台整体提供所需要的自由 度。 根据本发明的一个优选实施例，所述三个伸縮杆8， 9可调节的长度在50到130厘 米之间，通过连接元件10在所述底部框架15和顶部框架6之间提供刚性连接。
在所述底部框架15的区域内的伸縮杆8，9被铰接于三个轮支撑机构19。所述底 部框架15被设计有两个对称的厚重金属型材20，其保证了所述平台的质心紧邻地面以确 保当人由所述平台支撑时不会侧翻。所述厚重型材20是以可以拆卸的方式设计的，还包括 了用于附加重物22的空间，该重物在较高大的人使用时有必要采用，以提高所述平台的安全性和稳定性。如图5所示，每个轮支撑机构19的中间具有孔，以连接至与轴向轴承相连 接的轮叉，并且使用螺丝和支撑进行固定。 根据本发明一个变化的实施例，如图6-9所示，所述底部框架15是以这样的方式 设定的前中心轮36位于使用者的中心矢状面并且可以绕着垂直轴自由旋转，并连接两个 水平型材20，在所述型材的每个端部都有一个轮36。 所述轮支撑机构19可用作所述可调节的伸縮杆8，9的下连接点，所述伸縮杆8，9 可以通过固定机构18被固定于所期望的长度，所述固定机构18由手控支架和由夹具和调 节螺丝构成的锁定机构组成。伸縮效果是通过使用具有匹配的直径的两个同轴管16， 17实 现的，而长度的固定是通过具有螺丝和锁定把手的特定支架实现的。 在所述伸縮杆8， 9的顶部端设有双接头元件10，其允许所述支撑杆8， 9相对于顶 部6之间的角度完全可调，其中所述角度的固定是通过螺旋机构12， 14实现。
根据上述的本发明的变化的实施例，如图6-9所示，所述设备包括双层人体工程 学腰带23，其外层由被整合进入外部腰带的三个轴向塑料杆27进行加固，内层包括气囊28 和气泵29以用于良好地适应于体型，所述腰带可以通过具有由维可牢尼龙搭扣(Velcro) 组成的固紧装置的翼片26调整长度，以适应于使用者的腰围和躯干，其中所述腰带23具有 三个连接点25，连接点25由平行于垂直线的铰链接头组成以连接具有可调的刚度的所述 吊挂元件21，并且将所述外部腰带相对于垂直线的方向进行固定。 所述顶部框架6包括上管30，其通过前部连接板32和两个侧面连接板33连接至 下管31。被连接至所述连接点25的所述吊挂元件21，允许通过特种接头调节人体和所述 顶部框架6之间的刚度，允许通过侧面连接板33内的铰链接头而使吊挂元件21的端部进 行垂直和水平定位，以及通过接头在前部连接板32处进行垂直定位。 组成所述底部框架15的所述两个金属型材20通过前部铰接接头34进行连接，所 述前部铰接接头34具有对应于三个相同的伸縮杆8， 9的水平轴线，该三个相同的伸縮杆8， 9通过由铰链组成的连接元件10而被连接至所述顶部框架6。 吊挂元件21通过被连接至连接板32， 33的可调节接头而被连接至所述顶部框架 6，并且吊挂元件21在所述连接点25被连接至所述腰带23。 图10示出对应于吊挂元件21—个变化的实施例，其由弹簧吊挂系统组成，从而实 现了为胳膊运动提供更多自由空间的优点，并且通过吊挂系统的经设计的可变厚度，可以 设计力的方向。 所述底部框架15具有三个垂直旋转接头35，位于所述设备的前部中心矢状面以 及位于所述型材20的两个后端部。这些垂直旋转接头35被配置使得可以围绕轮36的垂 直轴受控制的旋转，从而实现当行走时设备的机动性。后轮36配有刹车片机构37。虽然没 有被表示出来，但是也可以考虑只有前轮36包括垂直旋转接头35而将两个后轮36保持在 固定的状态。 虽然本发明是以典型的实施例进行示出和描述，本领域的技术人员应当理解到， 在不偏离本发明的精神和范围的情况下，在形式上和细节上，可以进行上述的以及各种其 他的变化，省略，以及增加。因此，本发明通过示例而不是限制的方式描述了多个实施例。
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权利要求
用于平衡和支撑身体定向的设备，其用于无手支撑站立和行走的能力降低的人进行身体平衡和定向的控制，其特征在于，所述设备包括被配置以与人相接触的腰带(23)，所述腰带通过吊挂元件(21)在三个连接点(7)处被铰接至顶部框架(6)，其中，所述顶部框架(6)与底部框架(15)连接，所述底部框架通过三个轮子(36)与地面接触，所述轮子(36)被配置以允许由所述两个框架(6，15)和轮子(36)所限定的平台在水平面上移动，所述底部框架(15)和所述顶部框架(6)之间通过伸缩杆(8，9)连接，并且所述设备的质心靠近地面，其中所述吊挂元件(21)的长度和刚度被配置成可以根据每个个人的特点、特征以及伤残水平而进行调整。
2. 根据权利要求1所述的用于平衡和支撑身体定向的设备，其特征在于，所述底部框 架(15)被配置，以保证前轮(36)在矢状面内的使用者身体的中心轴上，同时两个侧轮(36) 在所述质心的后面且距离所述矢状面对称，以确保当人在使用所述平台时所述质心投影在 所述设备的压力中心的前方。
3. 根据上述任一权利要求所述的用于平衡和支撑身体定向的设备，其特征在于，每个 伸縮杆(8，9)的长度可以通过固定机构(18)进行固定。
4. 根据上述任一权利要求所述的用于平衡和支撑身体定向的设备，其特征在于，每个 伸縮杆的顶端都被以铰接的方式通过连接元件(10)而连接至所述顶部框架(6)，所述连接 元件(10)具有三个自由度并被配置以允许所述顶部框架(6)的自动定位。
5. 根据上述任一权利要求所述的用于平衡和身体定向支撑的设备，其特征在于，所述 腰带(23)由被整合进所述腰带(23)内的弹簧杆所加固，其中所述腰带(23)的周长通过具 有快速固紧装置的翼片(26)可调节。
6. 根据上述任一权利要求所述的用于平衡和支撑身体定向的设备，其特征在于，所述 底部框架(15)包括两个对称的厚重型材(20)，所述型材(20)被配置以保证所述设备的质 心靠近地面，且所述型材(20)被配置使其可以拆卸。
7. 根据上述任一权利要求所述的用于平衡和支撑身体定向的设备，其特征在于，所述 腰带(23)由被整合进所述腰带(23)的三个轴向杆(27)进行加固，并且所述腰带(23)的 内层包括气囊(28)和气泵(29)以用于良好地适应于使用者的体型。
8. 根据上述任一权利要求所述的用于平衡和支撑身体定向的设备，其特征在于，所述 顶部框架(6)包括前部连接板(32)和两个侧面连接板(33)，其中所述吊挂元件(21)被配 置以允许调节所述顶部框架(6)与身体之间的刚度，所述顶部框架(6)包括特种接头，所述 特种接头允许所述吊挂元件(21)的端部的垂直和水平定位。
9. 根据上述任一权利要求所述的用于平衡和支撑身体定向的设备，其特征在于，所述 底部框架(15)在所述设备的前部中心矢状面以及在所述型材(20)的两个后端具有三个垂 直旋转接头(35)，所述垂直旋转接头(35)被配置使其可以围绕所述轮(36)的垂直轴受控 制的旋转，从而实现在行走时设备的机动性。
全文摘要
本发明涉及一种用于平衡和支撑身体定向的设备，其被配置用以控制具有妨碍人进行正常站立和行走的感觉运动残疾的人的身体定位，其包括通过伸缩杆(8，9)被连接至底部框架(15)的顶部框架，其中所述底部框架(15)包括轮子，所述顶部框架(6)通过吊挂元件被连接至腰带，从而所述设备的刚度被配置成根据人的伤残等级是可调的，且可以通过部分支撑身体重量而减轻腿的负载；本发明可以用于在神经系统疾病的康复中步行的治疗，以及外科手术后的锻炼。所述设备可以通过简单工具调节以适应于可能的使用者的尺寸。
文档编号A61H3/04GK101754739SQ200880025632
公开日2010年6月23日 申请日期2008年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者亚历山大·维格, 德扬·波波维克 申请人:法特尼克基金会