[发明专利]足底轮式驱动的截瘫助行外骨骼

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及到人体外骨骼技术。

背景技术

截瘫患者由于肢体机能损伤而必须借助外部器械来实现基本生活。直立和行走是截瘫患者最为迫切的需求。轮椅和往复式步行矫形器(Reciprocating gait Orthosis,RGO)是目前使用最广的两类辅具，但由于采用坐姿，长期使用轮椅易使患者产生褥疮和骨质流失并且有损患者自尊自信。RGO需要借助患者残存肌力驱动，对体力耗损大，不宜长时间使用。

相比于轮椅和RGO，有源驱动的截瘫外骨骼在不消耗患者体力的情况下可使患者实现直立行走，并且还能提高患者行走耐力。目前国际上比较有代表性的有源驱动的截瘫助行外骨骼机器人主要有美国的eLEGS、以色列的ReWALK、日本的WPAL等。这些外骨骼机器人较好地实现了截瘫患者的辅助行走及康复训练，但由于需要引导整个下肢关节运动，因而能量消耗较大且控制系统复杂，实现困难。

滑板或轮滑鞋同样属于在足底添加轮子的助行器械，但由于使用对象是正常人，因而对行走安全性和肢体平衡要求不高。而截瘫病人由于肢体运动和平衡能力丧失，在使用足底轮式驱动时需要添加额外的下肢固定机构以保持双腿站立，而且要保证站立时足底静止因而对轮子制动性能要求较高。这些都是适用于正常人的普通足底驱动机构难以完成的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术中为截瘫助行辅具及智能外骨骼的在行走方式、体能消耗、驱动控制复杂性和成本方面的缺点，提出一种足底轮式驱动截瘫助行外骨骼，以实现截瘫助行辅具功耗降低、安全性提高。

为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。

一种足底轮式驱动的截瘫助行外骨骼，包括下肢支具、足底驱动模块和电源及控制电路，其中，

下肢支具用于支撑和固定使用者下肢；

足底驱动模块包括由动力推动使得使用者前行的轮子；

电源及控制电路包括电源模块、驱动装置和信号收发装置。

其中所述足底驱动模块中的轮子由电机通过同步带带动，或由轮毂电机驱动，或由液压气压传动。

所述下肢支具包括背板、髋关节部分、膝关节部分、踝关节部分、连接髋关节部分和膝关节部分的股骨支条、连接膝关节部分和踝关节部分的胫骨支条，其中，

背板与使用者腰部尺寸匹配；

髋关节部分和膝关节部分具有锁，使用者站立时锁死，坐下时打开；

踝关节部分包括弯曲调整螺栓和内收外展限位螺栓，弯曲调整螺栓用于实现踝关节的背曲角限位，内收外展限位螺栓用于实现踝关节的内收外展角限位；

股骨支条或胫骨支条上安装有腿部固定板和绑带，腿部固定板可通过绑带固定使用者股骨和胫骨。

特别地，所述弯曲调整螺栓实现踝关节的背曲角在45度范围内限位。

所述胫骨支条包括胫骨部分和胫骨部分支架，胫骨部分支架按照一定间隔钻有一个以上螺纹孔，胫骨部分与胫骨部分支架采用一个以上螺栓连接，这样通过一个以上螺栓匹配一个以上螺纹孔，以实现胫骨支条长度的调节。

所述足底驱动模块还包括足部固定带、足部背板、电机、电机支架、轮子后桥和同步带，其中，

足部固定带与足部背板配合，实现使用者的足部固定；

电机支架固定在轮子后桥上，用于固定电机；

电机通过同步带带动轮子转动。

另外，所述足底驱动模块还包括刹车，所述刹车安装于前轮两侧中心处，且所述刹车采用自保持电磁铁提供向前推力，并可以断电自保持，通电时，所述自保持电磁铁通过安装在推头处的刹车条顶住前轮，实现刹车功能。

所述电源及控制电路及信号收发装置整体封装在电路盒中，所述电路盒固定于下肢支具上，且电机与刹车的电线套入热缩管后由电路盒引出至电机或刹车，所述电线由电线固定条固定在下肢支具上。

其中，所述电源及控制电路的信号收发装置为蓝牙无线收发器，所述蓝牙无线收发器输出脉冲宽度调制调速信号与两路开关信号，用于控制电机转速与刹车使能。

另外，所述截瘫助行外骨骼还包括无线控制手柄，无线控制手柄包括调速摇杆与开关按钮，所述无线控制手柄通过蓝牙无线方式与所述电源及控制电路通信，其中所述调速摇杆向前推动幅度越大，则所述足底轮式驱动的截瘫助行外骨骼速度越高，向后拨动所述调速摇杆则刹车，向下按所述调速摇杆则实现定速巡航。

通过采用本发明的足底轮式驱动截瘫助行外骨骼，能够实现以下的技术效果。