CN116616922B - 一种助力外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种助力外骨骼，属于医疗器械领域，其包括支撑组件与储能组件，包括支撑组件与储能组件；支撑组件用于托抬使用者的手臂，包括托抬使用者上臂的第一支撑结构、托抬使用者前臂的第二支撑结构，第一支撑结构与第二支撑结构转动连接；储能组件用于为支撑组件提供助力，包括储能结构与定位结构，储能结构与定位结构分体且固定，储能组件与支撑组件连接，通过以上设置，能够在手术中持续的为使用者手臂提供支撑力，降低使用者手臂的肌肉劳损程度，避免使用者长时间双手悬空进行手术操作时手臂酸痛导致的手术精度降低与手术安全性下降。

Description

一种助力外骨骼

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及为一种助力外骨骼。

背景技术

显微外科的手术普遍难度较大，因此手术时间也普遍较长，在操作过程中医生需要在使用显微镜、内镜以及头戴式放大镜等道具观察手术部位的同时将双手长时间悬空，这会引起上肢疲劳并造成手术安全问题，当前采用手术支架对该问题进行解决，但现有手术支架在使用过程中存在以下问题：

1、手术支架体积过大，会使得本就不大的手术操作空间更加狭窄；

2、手术支架的存在会影响医生观察手术部位时的手术视野，限制治疗时的操作灵活性。

因此设计一种能够更好的在手术过程中托抬使用者手臂的手术辅助器械，具体为一种助力外骨骼。

发明内容

为了克服背景技术中提出的问题，本发明采用如下技术方案：

一种助力外骨骼，包括支撑组件与储能组件；支撑组件用于托抬使用者的手臂，包括托抬使用者上臂的第一支撑结构、托抬使用者前臂的第二支撑结构，第一支撑结构与第二支撑结构转动连接；储能组件用于为支撑组件提供助力，包括储能结构与定位结构，储能结构与定位结构分体且固定，储能组件与支撑组件连接。

进一步，所述储能结构包括设置在所述第一支撑结构与所述定位结构之间的上部储能件以及所述第一支撑结构与所述第二支撑结构之间的下部储能件，所述上部储能件使得所述第一支撑结构与定位结构相对转动并接近，所述下部储能件使得所述第一支撑结构与所述第二支撑结构相对转动并接近。

进一步，所述第一支撑结构与所述第二支撑结构都包括臂托，用于直接接触使用者的前臂或上臂，所述臂托包括放入使用者手臂的缺口。

进一步，所述支撑组件还包括转臂辅助结构，用于辅助使用者在上臂不动的状态下转动前臂，所述转臂辅助结构与所述第二支撑结构连接。

进一步，所述转臂辅助结构为沿轴向阵列设置在所述第二支撑结构上的辅助转动结构，所述辅助转动结构与所述第二支撑结构转动连接并与使用者前臂接触，使得使用者的前臂能够同时进行屈曲与转动。

进一步，所述定位结构包括肩部连接结构，所述上部储能件与所述肩部连接结构相连。

进一步，所述储能结构通过设置扭力结构进行储能，所述扭力结构的一端与定位结构连接，所述扭力结构的另一端与支撑组件连接，所述支撑组件与所述定位结构转动连接，当所述支撑组件与所述定位结构发生相对转动，所述扭力结构储能变形，当使用者放松，所述扭力结构释能变形并降低使用者的负载。

或者，所述储能结构通过设置拉力结构进行储能，所述拉力结构的一端与定位结构连接，所述拉力结构的另一端与支撑组件连接，所述支撑组件与所述定位结构转动连接，当所述支撑组件与所述定位结构发生相对转动，所述拉力结构储能拉伸，当使用者放松，所述拉力结构释能回缩并降低使用者的负载。

进一步，所述定位结构还包括定位架与定位带，所述定位架与所述定位带分体且固定，通过设置多组所述定位带使得所述定位架分别与使用者的腰部及肩部固定。

进一步，所述定位带包括背带与腰带，所述背带与所述定位架连接，所述腰带与所述定位架连接。

进一步，所述定位架上设有复位结构，使得储能结构在初始状态下处于初始位置，并使得使用者手臂在初始状态下处于靠近身体的收拢状态。

进一步，所述复位结构包括行程槽与复位件，所述储能结构通过行程槽与所述定位架滑动连接，所述复位件的一端与所述行程槽的一端连接，所述复位件的另一端与所述储能结构连接。

本发明的有益效果：

1、本发明设置通过储能结构相连的第二支撑结构与第一支撑结构以及通过储能结构连接的定位结构与第一支撑结构，使得使用者在手术中上肢悬空时，能够得到第二支撑结构与第一支撑结构的负载分担，且在储能结构的帮助下能够辅助使用者快速将手臂回弹，在手术操作过程中紧急规避的效果。

2、本发明通过设置覆盖在使用者上肢的支撑组件以及连接患者躯干的定位结构，使得手术操作过程中无需采用手术支架，并通过在第二支撑结构上设置转臂辅助结构，降低使用者转动前臂时的摩擦阻力，不影响使用者穿戴过程中的手臂灵活度，避免了影响手术视野、降低手术过程中操作灵活度的问题。

3、本发明能够穿戴在使用者身上，且作为手术医生的使用者需要在使用时在外骨骼外侧再套接一层手术衣，因此臂托处无须设置紧固使用者手臂的绑带或其他绑定结构。

附图说明

图1为本发明实施例1处于初始状态时的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1使用中储能结构变形后的整体结构示意图；

图3为本发明实施例1扭力盒的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例2处于初始状态时的整体结构示意图；

图5为本发明实施例2使用中储能结构变形后的整体结构示意图；

图中，1、支撑组件；11、第一支撑结构；12、第二支撑结构；13、臂托；14、转臂辅助结构；141、轴向转接结构；2、储能组件；21、储能结构；211、上部储能件；2111、滑块；212、下部储能件；213、扭力盒；22、定位结构；221、定位架；222、定位带；2221、背带；2222、腰带；223、肩部连接结构；2231、外展板。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种助力外骨骼，如图1所示，包括支撑组件1与储能组件2；支撑组件1用于托抬使用者的手臂，包括托抬使用者上臂的第一支撑结构11、托抬使用者前臂的第二支撑结构12，第一支撑结构11与第二支撑结构12转动连接；储能组件2用于为支撑组件1提供助力，包括储能结构21与定位结构22，储能结构21与定位结构22分体且固定，储能组件2与支撑组件1连接。通过设置储能结构21，第一支撑结构11在初始状态下与上部储能件211之间构成一个基于水平面的仰角a，70°≤a≤80°，当使用者穿戴本助力外骨骼后，第一支撑结构11关于上部储能件211转动使得上部储能件211开始储能并为患者上臂提供支撑力。

更优选实施方式为，如图1-3所示，储能结构21包括设置在第一支撑结构11与定位结构22之间的上部储能件211以及第一支撑结构11与第二支撑结构12之间的下部储能件212，上部储能件211使得第一支撑结构11与定位结构22相对转动并接近，下部储能件212使得第一支撑结构11与第二支撑结构12相对转动并接近。

更优选实施方式为，如图1-3所示，第一支撑结构11与第二支撑结构12都包括臂托13，第一伸缩段的臂托13的外侧设有第一伸缩段，用于连接第一支撑结构11与定位结构22，臂托13沿佩戴时手臂轴向的截面形状为C形或U形，用于直接接触使用者的前臂或上臂，臂托13包括放入使用者手臂的缺口。常规的外骨骼上直接接触使用者手臂或腿部的结构往往需要设置用于绑定患者手臂或腿部的固定带，但在本申请中，使用者为进行长时间手术的医生，因此需要将外骨骼穿在手术衣的内部，进而存在如下的两种相互关联的优势：无须设置固定带，手术衣本身即是完全包裹使用者双臂的约束件；在不设置固定带的情况下，C形或U形的臂托13结合手术衣能够为使用者提供一个非强制约束性质的放置空间，使用者手臂在这个放置空间中能够相对自由的进行转动，配合转臂辅助结构14进行前臂的轴向转动，使得手臂在受到支撑的基础上也可以较为灵活的进行放松，使得使用者随时能够调整手臂状态，提高手术精准度并有效避免发生操作失误。

更优选实施方式为，如图1-3所示，支撑组件1还包括转臂辅助结构14，用于辅助使用者在上臂不动的状态下转动前臂，转臂辅助结构14与第二支撑结构12连接。转臂辅助结构14为沿轴向阵列设置在第二支撑结构12上的轴向转接结构141，轴向转接结构141与第二支撑结构12转动连接并与使用者前臂接触，使得使用者能够同时进行前上臂的屈曲与前臂的转动。

更优选实施方式为，如图1-3所示，定位结构22包括肩部连接结构223，上部储能件211与肩部连接结构223相连。在本实施例中，肩部连接结构223为转接在定位架221上的外展板2231，外展板2231与定位架221之间的角度能够手动调节，以便适应进行不同手术操作的使用者。上部储能件211上设有转轴，转轴套接在外展板2231上使得上部储能件211能够与外展板2231在有限角度内相互转动，使得使用者的手臂能够有限的向外侧抬升，上部储能件211还包括内部设置了扭力盒213的盒体，扭力盒213与盒体固定连接，扭力盒213与第一伸缩段转动连接，为使用者向前伸展的手臂提供向上抬升的力，进而平衡甚至压制使用者在进行手术时由手臂自重导致的手臂酸痛。

更优选实施方式为，如图1-3所示，储能结构21通过设置扭力结构进行储能，扭力结构的一端与定位结构22连接，扭力结构的另一端与支撑组件1连接，支撑组件1与定位结构22转动连接，当支撑组件1与定位结构22发生相对转动，扭力结构储能变形，当使用者放松，扭力结构释能变形并降低使用者的负载。扭力结构可以为扭力盒213，扭力盒213包括一个中空的盒体、一根贯穿盒体并能够与盒体进行相对转动的光轴以及设置在盒体内用来转接盒体与光轴的扭簧，当盒体被固定时，转动光轴即可获得反方向的运动趋势，以此作为在使用者伸直手臂的过程中不断为使用者提供更大支撑力的储能结构21。

另一种更优选实施方式为，储能结构21通过设置拉力结构进行储能，拉力结构的一端与定位结构22连接，拉力结构的另一端与支撑组件1连接，支撑组件1与定位结构22转动连接，当支撑组件1与定位结构22发生相对转动，拉力结构储能拉伸，当使用者放松，拉力结构释能回缩并降低使用者的负载。

更优选实施方式为，如图1-3所示，定位结构22还包括定位架221与定位带222，定位带222包括背带2221与腰带2222，背带2221包括至少两条，每条背带2221由可伸缩的高弹性织物制成，使得不同体型的使用者穿戴时总长度可调；或者，每条背带2221由两根非弹性带组成，两根非弹性带之间设置有调节环，通过调节环可以调节背带2221的总长度。每条背带2221的其中一端与定位架221连接，每条背带2221的另一端与腰带2222连接，每个定位架221的底端也连接在腰带2222上。腰带2222具体为一根能够首尾插接或扣接的非弹性带，或者，腰带2222具体为一根能够首尾插接或扣接的弹性带。使用时将腰带2222的首尾分开，使用者背部接触定位架221并将双手穿过两侧背带2221向外伸出，然后在患者身前连接腰带2222。定位架221为两根互不接触的硬质片状结构，其具备弹性因此能够弯曲，也能一定程度上与使用者的背部贴合，其制作材料为有机高分子塑料或锰锌合金或镁铝合金中的一种。

另一种更优选的实施方式为，定位结构22还包括连接带，连接带连接在两侧背带2221靠近使用者胸前的位置，本设置有利于加强定位结构22套在患者身上时的稳定程度。

另一种更优选的实施方式为，双侧定位带222与定位架221一体设置，并以双肩包背带2221的形式出现，使得使用者的整体使用体验更加舒适，该设置与穿戴手术衣的使用条件也更为适配。

更优选实施方式为，定位架221上设有复位结构，使得储能结构21在初始状态下处于初始位置，并使得使用者手臂在初始状态下处于靠近身体的收拢状态。复位结构包括行程槽与复位件，储能结构21通过行程槽与定位架221滑动连接，复位件的一端与行程槽的一端连接，复位件的另一端与储能结构21连接。

实施例2

一种助力外骨骼，如图4、5所示，包括支撑组件1与储能组件2，支撑组件1用于托抬使用者的手臂；储能组件2用于为支撑组件1提供助力，储能组件2与支撑组件1连接，通过以上设置，能够在手术中持续的为使用者的手臂提供的支撑力，降低使用者手臂的肌肉劳损程度，避免使用者长时间双手悬空进行手术操作时手臂酸痛从而影响手术精度与手术安全性。

本实施例与实施例1的不同点在于，如图4、5所示，支撑组件1包括第一支撑结构11，仅用于托抬使用者的上臂，并未设置用于托抬使用者前臂的第二支撑结构12，储能结构21设置在第一支撑结构11与定位结构22之间，该设置的优势在于，能够完全解放使用者的前臂和肘部，从而获得更大的灵活度，但相应的这会加剧长时间手术过程中的肘部劳损与前臂酸痛情况，因而适应于1-2小时的短时间手术。

更优选实施方式为，如图4、5所示，第一支撑结构11包括第一伸缩段，用于适配不同体型的使用者，第一伸缩段还用于连接上部储能件211与第一支撑结构11的臂托13，更具体的，第一伸缩段设置在靠近使用者上臂外侧的位置，为使用者的上臂提供更加稳定的限位。

更优选实施方式为，如图4、5所示，储能结构21通过设置扭力结构进行储能，扭力结构的一端与定位结构22连接，扭力结构的另一端与支撑组件1连接，支撑组件1与定位结构22转动连接，当支撑组件1与定位结构22发生相对转动，扭力结构储能变形，当使用者放松，扭力结构释能变形并降低使用者的负载。

另一种更优选实施方式为，储能结构21通过设置拉力结构进行储能，拉力结构的一端与定位结构22连接，拉力结构的另一端与支撑组件1连接，支撑组件1与定位结构22转动连接，当支撑组件1与定位结构22发生相对转动，拉力结构储能拉伸，当使用者放松，拉力结构释能回缩并降低使用者的负载。

更优选实施方式为，如图4、5所示，定位结构22包括定位架221与定位带222，定位架221与定位带222分体且固定，通过设置多组定位带222使得定位架221分别与使用者的腰部及肩部固定。

更优选实施方式为，如图4、5所示，定位架221上设有复位结构，使得储能结构21在初始状态下处于初始位置，并使得使用者手臂在初始状态下处于靠近身体的收拢状态。复位结构包括行程槽与复位件，储能结构21通过行程槽与定位架221滑动连接，复位件的一端与行程槽的一端连接，复位件的另一端与储能结构21连接。

Claims (7)

1.一种助力外骨骼，其特征在于，包括：

支撑组件，用于托抬使用者的手臂，包括托抬使用者上臂的第一支撑结构、托抬使用者前臂的第二支撑结构，第一支撑结构与第二支撑结构转动连接；

储能组件，用于为支撑组件提供助力，包括储能结构与定位结构，储能结构与定位结构分体且固定，储能组件与支撑组件连接；

所述第一支撑结构与所述第二支撑结构都包括臂托，用于直接接触使用者的前臂或上臂，所述臂托包括放入使用者手臂的缺口；所述支撑组件还包括转臂辅助结构，用于辅助使用者在上臂不动的状态下转动前臂，所述转臂辅助结构与所述第二支撑结构连接；转臂辅助结构为沿轴向阵列设置在第二支撑结构上的轴向转接结构，轴向转接结构与第二支撑结构转动连接并与使用者前臂接触，使得使用者能够同时进行前上臂的屈曲与前臂的转动；第一支撑结构的臂托的外侧设有第一伸缩段，用于连接第一支撑结构与定位结构，臂托沿佩戴时手臂轴向的截面形状为C形或U形，无须设置固定带，手术衣本身即是完全包裹使用者双臂的约束件；在不设置固定带的情况下，C形或U形的臂托结合手术衣能够为使用者提供一个非强制约束性质的放置空间，使用者手臂在这个放置空间中能够相对自由的进行转动，配合转臂辅助结构进行前臂的轴向转动，使得使用者随时能够调整手臂状态。

2.根据权利要求1所述的一种助力外骨骼，其特征在于，所述储能结构包括设置在所述第一支撑结构与所述定位结构之间的上部储能件以及所述第一支撑结构与所述第二支撑结构之间的下部储能件；在所述上部储能件作用下，所述第一支撑结构与定位结构能够发生相对转动，使得所述第一支撑结构与所述定位结构所成的夹角缩小；在所述下部储能件作用下，所述第一支撑结构与所述第二支撑结构能够相对转动，使得所述第一支撑结构与所述第二支撑结构所成的夹角缩小。

3.根据权利要求2所述的一种助力外骨骼，其特征在于，所述定位结构包括肩部连接结构，所述上部储能件与所述肩部连接结构相连。

4.根据权利要求1所述的一种助力外骨骼，其特征在于，所述储能结构通过设置扭力结构进行储能，所述扭力结构的一端与定位结构连接，所述扭力结构的另一端与支撑组件连接，所述支撑组件与所述定位结构转动连接，当所述支撑组件与所述定位结构发生相对转动，所述扭力结构储能变形，当使用者放松，所述扭力结构释能变形并降低使用者的负载。

5.根据权利要求1所述的一种助力外骨骼，其特征在于，所述储能结构通过设置拉力结构进行储能，所述拉力结构的一端与定位结构连接，所述拉力结构的另一端与支撑组件连接，所述支撑组件与所述定位结构转动连接，当所述支撑组件与所述定位结构发生相对转动，所述拉力结构储能拉伸，当使用者放松，所述拉力结构释能回缩并降低使用者的负载。

6.根据权利要求1所述的一种助力外骨骼，其特征在于，所述定位结构还包括定位架与定位带，所述定位架与所述定位带连接，通过设置多组所述定位带使得所述定位架分别与使用者的腰部及肩部固定。

7.根据权利要求6所述的一种助力外骨骼，其特征在于，所述定位带包括背带与腰带，所述背带与所述定位架连接，所述腰带与所述定位架连接。