ES2910379T3 - Aparato de posicionamiento médico - Google Patents

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Guillaume Chauvette
Charles Sevigny
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Abstract

Un aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) para posicionar y sujetar un objeto, que comprende: un elemento telescópico (102, 302) que se extiende entre un primer extremo y un segundo extremo y que presenta una longitud ajustable; un elemento de soporte para recibir el objeto; un elemento de base (2, 110, 112, 310) que puede fijarse a una base; un primer mecanismo de articulación (104, 304) que fija de manera amovible el elemento de soporte al primer extremo del elemento telescópico (102, 302); un segundo mecanismo de articulación (106, 306) que fija de manera amovible el elemento de base al segundo extremo del elemento telescópico (102, 302), presentando cada uno de los primero y segundo mecanismos de articulación al menos dos grados rotacionales de libertad; un primer dispositivo de bloqueo (124, 324) operativamente conectado al primer mecanismo de articulación (104, 304), un segundo dispositivo de bloqueo (126, 326) operativamente conectado al segundo mecanismo de articulación (106, 306), un dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) operativamente conectado al elemento telescópico (102, 302) pudiendo el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) ser accionados entre una posición bloqueada en la que el elemento de soporte, el elemento de base (2, 110, 112, 310) y el elemento telescópico (102, 302) quedan interconectados de manera bloqueable entre sí y la longitud del elemento telescópico (102, 302) queda fijada, y una posición liberada en la que los elementos de soporte y de base quedan libres para desplazarse mediante pivote con respecto al elemento telescópico (102, 302), y la longitud del elemento telescópico (102, 302) es ajustable, siendo el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), y el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) pasivamente presionados hasta la posición bloqueada; y un dispositivo de activación de bloqueo (130) para desbloquear el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) presionado hasta la posición bloqueada para ajustar la longitud del elemento telescópico (103, 302) y una posición relativa del elemento de soporte, del elemento de base (2, 110, 112, 310), y del elemento telescópico (102, 302), caracterizado porque el segundo mecanismo de articulación comprende un alojamiento con una porción superior directamente conectada de forma rotativa con el segundo extremo del elemento telescópico (102, 302) una porción inferior opuesta a la porción superior, y al menos una porción lateral directamente conectada de manera rotativa con el elemento de base (2, 110, 112, 310), en el que el primer dispositivo de bloqueo (124, 324) está conectado de manera fluida al dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) por medio de una primera conexión fluídica (140, 340) que se extiende por dentro del elemento telescópico (102, 302), el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) está conectada de manera fluida con el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), por medio de una segunda conexión fluídica (134, 136, 138, 338) que se extiende por dentro del elemento telescópico (102, 302), en el que el dispositivo de activación de bloqueo (130) está conectado de manera fluida con el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), con el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326) y con el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) por medio de una conexión de bomba fluídica (132,332).

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de posicionamiento médico
Campo técnico
La presente divulgación se refiere, en general, a aparatos de posicionamiento para sujetar y posicionar objetos y, más concretamente, a aparatos de posicionamiento médicos.
Antecedentes
Actualmente son utilizados en muchas aplicaciones aparatos de posicionamiento médicos, incluyendo aplicaciones médicas en las que son utilizados para mantener los miembros y otras partes del cuerpo, o para sujetar utensilios quirúrgicos durante una intervención quirúrgica, por ejemplo. Los aparatos de posicionamiento pueden también ofrecer aplicaciones industriales en las que pueden ser utilizados para sujetar utensilios u objetos para su fabricación.
Algunos aparatos de posicionamiento médicos comprenden unas articulaciones que son bloqueadas utilizando presión hidráulica y a continuación liberadas cuando la presión hidráulica se retira. Dichos sistemas pueden requerir sistemas hidráulicos voluminosos para mantener una presión hidráulica constante. Además, dichos sistemas pueden no estar exentos de fallos: en caso de funcionamiento incorrecto, por ejemplo cuando se produce una pérdida de energía eléctrica 0 cuando una fuga provoca una pérdida de presión hidráulica, dichos aparatos de posicionamiento pueden colapsar. Por tanto, existe la necesidad de un aparato de posicionamiento mejorado. Características del preámbulo de la reivindicación 1 se conocen también por el documento WO 80/01366 A1 y del documento US 5284313 A.
Sumario
Se proporciona un aparato de posicionamiento médico para posicionar y sujetar un objeto de acuerdo con la reivindicación 1.
En las reivindicaciones 2 a 16 se describen formas de realización preferentes de este aparato de posicionamiento médico. En una forma de realización, el dispositivo de bloqueo comprende unas primera, segunda y tercera unidades de bloqueo operativamente conectadas al primer mecanismo de articulación, al segundo mecanismo de articulación y al elemento telescópico, respectivamente, y cada uno de ellos es empujado de manera pasiva hasta la posición bloqueada.
En una forma de realización, cada una de las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo comprende un elemento elástico, un pistón y una pastilla de freno operativamente conectados entre sí, siendo el elemento elástico pasivamente comprimido cuando las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo están en la posición bloqueada, y siendo además activamente comprimidos cuando las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo quedan en la posición liberada tras la activación del primer dispositivo de activación de bloqueo.
En una forma de realización, el dispositivo de activación de bloqueo es una bomba conectada de manera fluida con las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo para definir un circuito cerrado que contiene un fluido en contacto con el pistón para las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo, provocando una activación de la bomba un incremento de una presión del fluido para comprimir en mayor medida el elemento elástico por medio del pistón y desbloquear las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo.
Los primero y segundo mecanismos de articulación pueden comprender cada uno una bola y un casquillo operativamente conectados entre sí. En este caso, la pastilla de freno empuja la bola contra el casquillo para impedir todo desplazamiento relativo entre la bola y el casquillo cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición bloqueada, y se separa / desconecta de la bola cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición bloqueada.
En una forma de realización, las primera y segunda unidades de bloqueo están integradas dentro del casquillo de los primero y segundo mecanismos de unión, respectivamente.
En una forma de realización, la bola comprende unas primera y segunda porciones semiesféricas conectadas entre sí de manera amovible, estando la primera porción semiesférica sujeta de manera fija al elemento telescópico, apoyando el pistón la segunda porción semiesférica contra el casquillo para impedir todo desplazamiento relativo entre la bola y el casquillo cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición bloqueada, y estando el pistón alejado de la segunda porción semiesférica cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición liberada.
En una forma de realización, el elemento telescópico comprende un primer elemento alargado y hueco y un segundo elemento alargado que presenta un extremo determinado encajado de manera deslizante por dentro del primer elemento alargado y hueco, estando la tercera unidad de bloqueo fijada al extremo determinado del segundo elemento alargado.
La pastilla de freno de la tercera unidad de bloqueo encaja con la superficie interna del primer elemento alargado y hueco para fijar la longitud del elemento telescópico cuando la tercera unidad de bloqueo queda en la posición bloqueada, estando la pastilla de freno alejada de la superficie interna cuando la tercera unidad de bloqueo está en la posición bloqueada.
En una forma de realización, la bomba es una bomba de pie para que pueda ser manualmente operada.
En una forma de realización, el miembro elástico es al menos un resorte BelleviNe.
En una forma de realización, el dispositivo de activación de bloqueo está adaptado para desbloquear sustancialmente de manera simultánea las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo.
En una forma de realización, el dispositivo de activación de bloqueo comprende un elemento entre un cable y unos vástagos de empuje / tracción / torsión.
En una forma de realización, el elemento de soporte comprende un elemento de soporte de miembro.
En una forma de realización, el elemento de soporte es un portaherramientas.
En una forma de realización, el elemento de base puede ser fijado a un accesorio entre una cama, una silla y una mesa. De acuerdo con un segundo aspecto amplio, se provee un mecanismo de articulación para un aparato de posicionamiento médico, que comprende: un primer elemento de articulación; un segundo elemento de articulación amovible con respecto a la primera articulación de acuerdo con al menos un grado de libertad; un dispositivo de bloqueo operativamente conectado a o bien el primero o bien el segundo elementos de articulación, siendo el dispositivo de bloqueo operable entre una posición bloqueada en la que los primero y segundo elementos de articulación están interconectados entre sí de manera bloqueada, y una posición liberada en la que los primero y segundo elementos de articulación quedan libres para desplazarse uno con respecto a otro, siendo el dispositivo de bloqueo empujado pasivamente hasta el estado bloqueado y pudiendo ser conectado a un dispositivo de activación de bloqueo, disponiéndose el dispositivo de activación de bloqueo para desbloquear el dispositivo de bloqueo empujado hasta el estado bloqueado para ajustar la posición relativa de los primero y segundo elementos de articulación.
En una forma de realización, el dispositivo de bloqueo comprende un miembro elástico, un pistón y una pastilla de freno operativamente conectados entre sí, siendo el elemento elástico pasivamente comprimido cuando el dispositivo de bloqueo está en la posición bloqueada, y siendo además comprimido activamente en mayor medida cuando el dispositivo de bloqueo está en la posición liberada tras la activación del dispositivo de activación de bloqueo.
En una forma de realización, el primer elemento de articulación comprende una rótula y el segundo elemento de articulación comprende un casquillo articulatorio operativamente conectado a la rótula, apoyando la pastilla de freno la rótula contra el casquillo articulatorio para impedir todo desplazamiento rotativo entre ellos cuando el dispositivo de bloqueo esté en la posición bloqueada, y estando la pastilla de freno alejada de la rótula cuando el dispositivo de bloqueo está en la posición liberada.
En una forma de realización, el primer elemento de articulación es un primer elemento alargado y hueco y el segundo elemento de articulación es un segundo elemento alargado que presenta un extremo determinado encajado de manera deslizante por dentro del primer elemento alargado y hueco, estando el dispositivo de bloqueo fijado en el extremo determinado del segundo elemento alargado, encajando la pastilla de freno del dispositivo de bloqueo con una superficie interna del primer elemento alargado y hueco para fijar de manera liberable los primero y segundo elementos alargados entre sí cuando el dispositivo de bloqueo está en la posición bloqueada, y estando la pastilla de freno alejada de la superficie interna cuando el dispositivo de bloqueo está en la posición liberada.
En la presente descripción, un objeto debe ser considerado como un objeto inanimado, por ejemplo, una herramienta médica o quirúrgica, por ejemplo, o un ser vivo o una parte de un ser vivo, por ejemplo, un miembro de un ser humano. Los términos “resiliente” y “elástico” son utilizados de manera intercambiable en la descripción subsecuente y son utilizados para caracterizar un material capaz de deformación reversible.
Las expresiones “articulación” o “mecanismo de articulación” se refieren a una conexión entre dos elementos de cuerpo que permite el desplazamiento relativo entre los dos elementos de cuerpo con uno o más grados de libertad entre ellos.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción detallada subsecuente tomada en combinación con los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato de posicionamiento montado sobre una base, de acuerdo con una primera forma de realización;
la Figura 2 es un ejemplo de uso de un aparato de posicionamiento de la Figura 1 como un soporte de miembro; la Figura 3 es una vista en alzado lateral parcial de un aparato de posicionamiento, de acuerdo con una segunda forma de realización;
la Figura 4 es una vista recortada lateral de un mecanismo de articulación esférica móvil en posición desbloqueada, de acuerdo con una primera forma de realización;
la figura 5 es una vista recortada lateral del mecanismo de articulación esférica móvil de la Figura 4 en la posición bloqueada;
la Figura 6 es una vista recortada lateral de un mecanismo de articulación esférica móvil fijado a un brazo telescópico y a una base, de acuerdo con una primera forma de realización;
la Figura 7 es una vista recortada lateral de un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico en posición bloqueada, de acuerdo con una primera forma de realización;
la Figura 8 es una vista recortada lateral de un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico de la Figura 7 en posición desbloqueada;
la Figura 9 es una vista en despiece ordenado de un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico, de acuerdo con una forma de realización;
la Figura 10 es una vista recortada lateral de un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico, de acuerdo con una segunda forma de realización;
la Figura 11 es un uso del aparato de posicionamiento de la Figura 3 como soporte de miembro, que muestra también un dispositivo de tracción axial;
las Figuras 12A y 12B ilustran un aparato de posicionamiento, de acuerdo con otra forma de realización;
la Figura 13 es una vista lateral en sección transversal del aparato de posicionamiento de la Figura 12A; las Figuras 14A y 14B ilustran una vista en sección transversal de un mecanismo de articulación superior del aparato de posicionamiento de la Figura 12A, en posiciones bloqueada y liberada, respectivamente;
las Figuras 15A y 15B ilustran una vista en sección transversal de un mecanismo de articulación inferior del aparato de posicionamiento de la Figura 12A, en posiciones bloqueada y liberada, respectivamente;
las Figuras 16A y 16B ilustran una vista en sección transversal de un dispositivo de bloqueo para bloquear de manera liberable un brazo del aparato de posicionamiento de la Figura 12A, en posiciones bloqueada y liberada, respectivamente;
la Figura 17 es una vista lateral en sección transversal de un aparato de posicionamiento, de acuerdo con otra forma de realización;
las Figuras 18A y 18B ilustran una vista en sección transversal de un mecanismo de articulación inferior del aparato de posicionamiento de la Figura 17, en posiciones bloqueada y liberada, respectivamente; y las Figuras 19A y 19B ilustran una vista en sección transversal de un mecanismo de articulación superior del aparato de posicionamiento de la Figura 17, en posiciones bloqueada y liberada, respectivamente.
Debe destacarse que, a lo largo de los dibujos adjuntos, las mismas características son identificadas mediante las mismas referencias numerales.
Descripción detallada
Los expuestos y otros objetos, ventajas y características de la presente divulgación se pondrán en evidencia tras la lectura de la subsecuente descripción no restrictiva de sus formas de realización ilustrativas, ofrecidas únicamente a modo de ejemplo con referencia a los dibujos que se acompañan.
En términos generales, el aparato de posicionamiento descrito en la presente memoria está relacionado con un brazo telescópico bloqueable liberable que presenta dos mecanismos de articulación en sus extremos. Los mecanismos de articulación ofrecen cada uno tres grados rotativos de libertad. Estas articulaciones del brazo telescópico pueden ser bloqueadas y liberadas utilizando un mecanismo de bloqueo descrito en las líneas que siguen. El mecanismo de bloqueo es pasivamente empujado hasta una posición bloqueada y se requiere una intervención externa para desbloquear el mecanismo de bloqueo para modificar la configuración del aparato de posicionamiento. El aparato de posicionamiento ofrece una muy amplia variación de ajuste a lo largo de diversos grados de libertad.
Los mecanismos bloqueable y liberable son utilizados para bloquear de manera liberable los mecanismos de articulación en una posición deseada y el brazo telescópico en una longitud deseada. Los mecanismos de articulación son pasivamente bloqueados utilizando energía elástica o energía potencial, almacenada como presión en un elemento resiliente, por ejemplo, un resorte. La liberación de los mecanismos de articulación se lleva a cabo utilizando presión hidráulica, presión neumática, tensión procedente de un cable, vástagos de empuje / tracción o una fuerza similar que venza la presión procedente del elemento resiliente.
Así mismo, el brazo telescópico puede comprender un mecanismo de bloqueo. El mecanismo de bloqueo puede estar fijado a un extremo de un primer segmento del brazo telescópico y puede ser bloqueado sobre un segundo segmento del brazo telescópico. El mecanismo de bloqueo es bloqueado utilizando energía elástica almacenando presión en un elemento resiliente, por ejemplo, un resorte. La liberación del mecanismo de bloqueo se lleva a cabo utilizando presión hidráulica, presión neumática, tensión a partir de un cable, vástagos de empuje / tracción, o una fuerza similar que venza la presión procedente del elemento resiliente.
En caso de funcionamiento incorrecto, por ejemplo, cuando una fuga provoque una pérdida de presión hidráulica, el aparato de posicionamiento mantiene su posición en los mecanismos de articulación y en los mecanismos de bloqueo de brazo debido a que no se ve afectada la energía elástica almacenada como presión en el elemento resiliente.
En una forma de realización, un primer uso previsto del aparato de posicionamiento es un posicionador de miembro para un uso médico. Por ejemplo, el aparato de posicionamiento puede ser utilizado en cirugía, por ejemplo, en cirugía ortopédica, cirugía artroscópica del hombro, cirugía abdominal, cirugía laparoscópica y / o similares. Un segundo uso previsto del aparato de posicionamiento puede ser el de un portaherramientas médico / quirúrgico. Estos usos sugeridos no se consideran limitativos y se proporcionan únicamente a efectos ilustrativos.
En una forma de realización, para un uso como dispositivo médico reutilizable, una interconexión de miembro para recibir un miembro puede ser fijada a un primer mecanismo de articulación del aparato de posicionamiento. La interconexión puede entonces estar en contacto directo con un miembro de un paciente. Como alternativa, una interacción de herramienta para recibir una herramienta quirúrgica o médica puede ser fijada al primer mecanismo de articulación. Un segundo mecanismo de articulación puede ser fijado a una interconexión de base o elemento de base que pueda ser fijado a una base, por ejemplo, una mesa de operaciones.
La Figura 1 ilustra una forma de realización de un aparato de posicionamiento 1 para ser montado sobre una base. El aparato de posicionamiento 1 comprende un elemento de soporte o base 2 que forma un dispositivo de fijación para su fijación a la base, por ejemplo, una mesa de operaciones (no mostrada). El aparato de posicionamiento 1 presenta un brazo telescópico 3 que presenta tres segmentos 3a, 3b y 3c, un mecanismo de articulación esférica superior (no mostrado), un alojamiento 4 que cubre el mecanismo de articulación esférica superior, y un mecanismo de articulación esférica inferior 5. Un acoplamiento accesorio 6 permite la conexión del aparato de posicionamiento 1 con diversos accesorios, dependiendo del uso previsto. Por ejemplo, el acoplamiento accesorio 6 puede ser utilizado para fijar un elemento de recepción (no mostrado) adaptado para recibir un objeto, por ejemplo, un miembro de paciente o una herramienta quirúrgica. Los mecanismos de articulación esféricos comprenden cada uno una bola unidad al brazo telescópico, siendo únicamente visible la bola inferior 7 en la Figura 1. El mecanismo de articulación esférica inferior 5 está conectado al porta brazos 9 del soporte 2 por medio de un brazo 8. El soporte 2 comprende además unas guías de ajuste de altura 10 y una mordaza de mesa 11. El aparato de posicionamiento 1 consiste por tanto en un mecanismo tipo brazo utilizado como medio para posicionar y para mantener una posición deseada, un miembro, durante una intervención quirúrgica o una herramienta para diversas aplicaciones industriales. En una forma de realización, el soporte 2 permite un ajuste de posición del aparato de posicionamiento 1, en su extremo inferior, a lo largo de un lateral de una mesa de operaciones. Distintas bases pueden ser diseñadas para diversas aplicaciones. Los mecanismos de articulación esféricos 4 y 5 permiten una amplia variación de posiciones de un objeto fijado al acoplamiento de accesorio 6.
El aparato de posicionamiento 1 comprende además un dispositivo de bloqueo (no mostrado) conectado operativamente a los mecanismos de articulación superior e inferior y al brazo telescópico y un dispositivo de activación de bloqueo (no mostrado) o para bloquear y liberar el dispositivo de bloqueo. Cuando quede bloqueado el dispositivo de bloqueo interconecta de forma bloqueante los mecanismos de articulación superior e inferior con el brazo telescópico 3, de manera que no resulte posible el desplazamiento de los mecanismos de articulación superior e inferior con respecto al brazo 3, e interconecta de manera bloqueante los segmentos de brazo 3a, 3b y 3c conjuntamente de manera que quede fijada la longitud del brazo telescópico. Por tanto, el aparato de posicionamiento 1 es fijado en una configuración determinada. Cuando el dispositivo de bloqueo es liberado, el brazo telescópico 3 queda libre para desplazarse con respecto a los mecanismos de articulación superior e inferior y los segmentos de brazo 3a, 3b y 3c quedan libres para desplazarse los uno con respecto a los otros para ajustar el aparato de posicionamiento 1 de una a otra configuración.
El dispositivo de bloqueo es pasivamente empujado hasta la posición bloqueada, esto es, en ausencia de intervención externa (cuando el dispositivo de activación de bloqueo no está activado) la configuración del aparato de posicionamiento queda fijada y no puede ser modificada. Para modificar la configuración del aparato de posicionamiento 1, debe ser activado el dispositivo de activación de bloqueo.
En una forma de realización, el dispositivo de bloqueo comprende una primera unidad de bloqueo operativamente conectada al mecanismo de articulación superior, una segunda unidad de bloqueo operativamente conectada al mecanismo de articulación inferior 5, una tercera unidad de bloqueo fijada al segmento de brazo 3b y operativamente conectado al segmento de brazo 3a, y una cuarta unidad de bloqueo fijada al segmento de brazo 3c y operativamente conectada al segmento de brazo 3b. Cada unidad de bloqueo es pasivamente empujada hasta una posición bloqueada y puede comprender un elemento elástico comprimido y un pistón operativamente conectados entre sí. Para las primera y segunda unidades de bloqueo en la posición bloqueada y dado que el dispositivo elástico está en compresión, el pistón ejerce una fuerza sobre su respectivo mecanismo de articulación el cual queda inhabilitado para desplazarse. Para las tercera y cuarta unidades de bloqueo en la posición bloqueada, y dado que el dispositivo elástico está en compresión, el pistón ejerce una fuerza sobre el segmento de brazo 3a y sobre el segmento de brazo 3b, respectivamente, para impedir el movimiento relativo entre los segmentos de brazo 3a, 3b y 3c.
La Figura 2 es un ejemplo de uso del aparato de posicionamiento de la Figura 1 como soporte de miembro. El aparato de posicionamiento 1, y el soporte 2 que forma su base, están montados sobre una mesa de operaciones 41. La mesa 41 se muestra en una posición denominada de “silla de playa”, pero el aparato de posicionamiento 1 podría también ser fijado a la mayoría de tipos de sillas o camas quirúrgicas, incluyendo sillones de dentista. Un soporte de miembro 42 o superficie de contacto de miembro está conectado al aparato de posicionamiento 1 por medio del acoplamiento accesorio 6. Un paciente 43 se muestra para ilustrar un uso posible del aparato de posicionamiento 1 en cirugía ortopédica.
En una forma de realización, el dispositivo de activación de bloqueo comprende una bomba de pedal o pie 44 y unas conexiones fluídicas llenas de fluido, por ejemplo, aceite. Las conexiones fluídicas se conectan de manera fluida la bomba de pie 44 con las unidades de bloqueo cada una de las cuales comprende una cámara de aceite ajustable una de cuyas paredes está formada por el pistón. Cuando un usuario aprieta la bomba de pie, la fuerza ejercida por el usuario es transferida al aceite contenido en las cámaras de aceite. Como resultado de ello, el aceite contenido en las cámaras de aceite ejerce una fuerza sobre los pistones. La fuerza determinada ejercida por el usuario sobre la bomba de pie 44, la fuerza ejercida por el aceite contenido en cada cámara de aceite sobre su respectivo pistón resulta mayor que la fuerza ejercida por su respectivo elemento elástico sobre el respectivo pistón. Las unidades de bloqueo se sitúan entonces en la posición liberada y la configuración del aparato de posicionamiento puede ser modificada. Cuando se ha situado el aparato de posicionamiento 1 en una posición deseada, el usuario deja de ejercer la fuerza sobre la bomba de pie 44 y las unidades de bloqueo retornan a la posición bloqueada, manteniendo de esta manera el aparato de posicionamiento 1 en la configuración deseada.
Por tanto, el empuje de la bomba de pie 44 con el pie puede provocar una liberación de los diversos mecanismos de bloqueo del aparato de posicionamiento 1, posibilitando por ejemplo que un cirujano sitúe sin esfuerzo un miembro con fines quirúrgicos. La liberación del pedal suprime toda presión hidráulica, con lo que los miembros resilientes dispuestos dentro de los diversos mecanismos de bloqueo mantienen el aparato de posicionamiento 1, y el miembro del paciente, en una posición deseada.
Los expertos en la materia apreciarán sin dificultad que el aparato de posicionamiento 1 puede ser utilizado en diversas aplicaciones médicas, veterinarias, etc. El aparato de posicionamiento 1 puede ser fijado a cualquier base y a cualquier accesorio (no representado) fijado al acoplamiento accesorio 6. Ejemplos no limitativos de accesorios pueden incluir herramientas, portaherramientas, pantallas de ordenador, robots o componentes robóticos, y similares.
La Figura 3 ilustra otra forma de realización de un aparato de posicionamiento 1'. Algunas partes de los mecanismos de articulación esféricos superior e inferior se omiten en la Figura 3 para mostrar la bola superior 12, la bola inferior 7, los tubos de conexión 13 y 15, y las cubiertas 14 y 16. Las bolas 7 y 12 y sus respectivos tubos de conexión 13 y 15 están permanentemente unidos, por ejemplo, por adhesivo o soldadura, y están unidos de manera fija a los respectivos extremos del brazo telescópico 3'. Las cubiertas 14 y 16 son situadas en posición antes de unir la bola inferior 7 al tubo de conexión 15 y al segmento 18 utilizando adhesivos, y antes de fijar la bola superior 12 al tubo de conexión 13 sobre el segmento 17. Las cubiertas 14 y 16 así como otras partes de los mecanismos de articulación esféricos 4' y 5' (mostrados en las siguientes figuras) pueden desplazarse alrededor de las bolas 12 y 7, cuando estén en la posición desbloqueada. El brazo telescópico 3' comprende un segmento superior 17 y un segmento inferior 18. El segmento superior 17 muestra un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico 19 que se describirá con detalle más adelante. Aunque la presente descripción se refiere a un brazo telescópico 3' que comprende dos segmentos 17 y 18, debe entenderse que el brazo telescópico 3' puede comprender más de dos segmentos. De modo similar, aunque el segmento de brazo 18 se ajusta y desliza por dentro del elemento de brazo hueco 17, son posibles otras configuraciones. Por ejemplo, el segmento de brazo 17 puede comprender un raíl sobre su superficie exterior en la que el segmento de brazo 18 puede deslizarse. Así mismo, se debe entender que la forma, las dimensiones y / o los materiales de los segmentos de brazo pueden variar y elegirse de acuerdo con las necesidades de una aplicación concreta.
Por supuesto, para su uso en algunas aplicaciones, el aparato de posicionamiento 1' puede estar fijado a una base situada en un punto elevado por ejemplo, un techo, y un objeto soportado por el aparato de posicionamiento 1' puede estar situado en un punto inferior. Los expertos en la materia apreciarán que términos tales como “superior”, “inferior” y similares, son utilizados con fines ilustrativos y no pretenden limitar la presente divulgación.
La Figura 4 es una vista recortada lateral de un mecanismo de articulación esférica móvil operativamente conectado a un dispositivo de bloqueo en posición desbloqueada, comprendiendo el dispositivo de bloqueo un resorte y un pistón. La Figura 5 es una vista recortada lateral del mecanismo de articulación esférica móvil y del dispositivo de bloqueo en posición bloqueada. Considerando en conjunto las Figuras 4 y 5, el mecanismo de articulación esférica superior 4' se muestra en parte. Se debe observar que sus principios operativos son los mismos que los del mecanismo de articulación esférica inferior y que la descripción subsecuente de esos principios se aplica a ambos mecanismos de articulación esféricos. El mecanismo de articulación esférica superior 4' comprende la cubierta 14, la bola 12 (omitida en las Figuras 4 y 5), un pistón 20 que presenta una porción esférica hueca 21 para posicionar la bola 12 y una porción cilíndrica hueca 22 para el paso de tubos hidráulicos (no mostrados) y dispositivos auxiliares similares. La cubierta 12 está fijada a un alojamiento 23 que contiene el pistón 20, utilizando el alojamiento 23, también fijado a una conexión de acoplamiento 24, diversos tornillos 25. La conexión de acoplamiento 24 tiene por finalidad su fijación a una superficie de contacto de acoplamiento accesoria. El pistón 20 se apoya en los resortes 26, por ejemplo resortes Belleville. Los resortes Belleville son compactos y reducen al mínimo una longitud del alojamiento 23. Otros tipos de resortes, por ejemplo resortes helicoidales u otros tipos de elementos resilientes, por ejemplo, una almohadilla de espuma comprimible pueden ser utilizados en algunas aplicaciones. Unas juntas de estanqueidad 27, por ejemplo en forma de juntas tóricas, mantienen una firme estanqueidad entre el pistón 20 y el alojamiento 23. Una o más cuñas 28A o separadores, pueden ser insertados entre la fijación de acoplamiento 24 y los resortes 26, siendo utilizadas como separadores con el fin de ajustar una presión aplicada por el resorte 26 sobre el pistón 20 y también sobre la bola 12. Adicionalmente, una o más cuñas 28, o separadores, pueden ser utilizados para limitar un desplazamiento superior del pistón 20. Un tornillo (no mostrado) permite que el pistón 20 se desplace arriba y abajo, por dentro del alojamiento 23, impidiendo al tiempo su rotación por dentro del alojamiento 23. La mayoría de los componentes del mecanismo de articulación esférica superior 4' son circulares y una vista recortada será similar en la mayoría de los ángulos. Sin embargo, los tornillos y una entrada de aceite 29 están situados en puntos discretos alrededor de un diámetro del alojamiento 23.
Como se muestra en la Figura 5, el mecanismo de articulación esférica superior 4' está en la posición bloqueada. Los resortes 26 empujan sobre el pistón 20 el cual a su vez empuja sobre la bola 12 (no mostrada), manteniendo firmemente la bola 12 en posición contra la cubierta 14. El pistón 20 y la cubierta 14 actúan así como pastillas de freno de la bola 12. Un pequeño huelgo 30 se crea por encima del pistón 20, entre el pistón 20 y la fijación de acoplamiento 24 o, si están presentes las cuñas 28, entre las cuñas 28 y la fijación de acoplamiento 24. Una cámara de aceite circular 31 contiene aceite a una presión reducida y tiene una profundidad minimizada D1. Como se muestra en la Figura 4, el mecanismo de articulación esférica superior 4' está en la posición desbloqueada. Una presión de aceite más elevada es inducida a través de la entrada de aceite 29 por dentro de la cámara de aceite 31, inflando la cámara de aceite hasta que alcanza una profundidad maximizada D2,empujando el pistón 20 hacia arriba contra la presión de los resortes 26. Dado que la presión del aceite crea una fuerza que vence la presión procedente de los resortes, el huelgo 30 desaparece. Al mismo tiempo, el pistón 20 cesa ya de empujar la bola 12, la cual es libre de rotar, por ejemplo, dentro de una extensión de más o menos 45 grados alrededor de un eje geométrico central del alojamiento 23. Se puede observar que ninguna, una o más cuñas 28A pueden ser utilizadas para ajustar el nivel de resistencia del mecanismo de articulación esférica superior 4' para regular la presión predefinida del aceite a la que el mecanismo de articulación esférica superior se desbloqueará.
En una forma de realización, podría utilizarse una presión neumática en lugar de la presión hidráulica dentro del mecanismo de articulación esférica superior 4. Los expertos en la materia apreciarán que los principios operativos del mecanismo de articulación esférica superior no resultarán esencialmente modificados. Serán capaces de adaptar las tolerancias y los medios de estanqueidad dentro de la articulación para usar una presión neumática. En otras formas de realización, puede utilizarse un cable, por ejemplo, un cable Bowden que comprenda un alambre flexible interno dentro de una carcasa de cable hueco externo, similar a los cables utilizados para frenos de bicicleta ordinarios, para traccionar el pistón 20, siendo la fuerza de tracción aplicada desde la parte superior del pistón 20, para vencer la presión derivada de los resortes 26.
La Figura 6 es una vista recortada lateral de un mecanismo de articulación esférica móvil fijado a un brazo telescópico y a una base. El mecanismo de articulación esférica inferior 5 difiere del mecanismo de articulación esférica superior 4 difiere en algunos detalles pero no en sus principios operativos. El mecanismo de articulación esférica inferior 5 comprende la bola 7 que está fijada al segmento inferior 18 por medio del tubo de conexión 15. También se muestran la cubierta 16, el alojamiento 32, una fijación de base 33 que comprende el brazo 8 conectado al portabrazos 9 del soporte 2, diversos tornillos 25, un pistón 34, unos resortes 35 mantenidos en posición por unos porta resortes 45, y una cámara de aceite 36. El aceite entra en la cámara de aceite 36 a través de una entrada de aceite 37 conectada a una conexión hidráulica 38, la cual está conectada a una bomba hidráulica (no mostrada). Se puede observar que el mecanismo de articulación esférica superior 4' de las Figuras 4 y 5 comprende una entrada de aceite 29 conectada a una conexión hidráulica (no mostrada) similar a la entrada de aceite 37 y a la conexión hidráulica 38 de la Figura 6. Un tapón de purga 39 y un tapón de base 39A permiten el mantenimiento del mecanismo de articulación esférica inferior 5. Un tubo de aceite 40, unos cables (no mostrados) o unos dispositivos auxiliares similares pueden atravesar los pasos de los resortes 35, una bola 7, un tubo de conexión 15 y un segmento inferior 18. La presión del aceite que entra a través de la conexión hidráulica 38 puede ser aplicada para liberar el mecanismo de articulación esférica inferior 5 que posibilita una amplia variedad de ajuste de una posición del brazo telescópico 3. Cuando la presión del aceite es suprimida, la presión aplicada por los resortes 35 sobre el pistón 34 y también sobre la bola 7, mantiene la bola 7 sobre la cubierta 16, bloqueando la posición del brazo telescópico 3.
Una longitud del brazo telescópico 3 se define por una posición deseada de un objeto fijado al acoplamiento accesorio 6. El brazo telescópico 3' comprende dos (2) segmentos 17 y 18, deslizándose uno por encima del otro de manera que el brazo telescópico 3 pueda alargarse o retraerse hasta la longitud deseada. La posición deseada es mantenida por fricción entre los segmentos 18 y el mecanismo de bloqueo de brazo 19 fijado al segmento 18. En una forma de realización, el brazo telescópico 3' puede comprender más segmentos y una pluraildad de mecanismos de bloqueo de brazo.
La energía almacenada en un mecanismo de elemento resiliente fuerza el brazo telescópico 3 a mantener una longitud fija hasta que una fuerza opuesta venza la presión procedente del mecanismo del elemento resiliente. La Figura 7 es una vista recortada lateral de un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico en posición bloqueada. La Figura 8 es una vista recortada lateral de un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico en posición desbloqueada. El mecanismo de brazo de bloqueo 19 comprende un alojamiento 46, una tapa 47, un pistón 48 que mantiene una junta estanca contra el alojamiento 46 mediante el empleo de unas juntas tóricas 60, uno o más rodillos 49 situados sobre una circunferencia de un soporte 50, unas pastillas de freno 51 que pueden ser pastillas metálicas, un elemento resiliente, por ejemplo unos resortes 52, los cuales en una forma de realización pueden ser unos resortes BelleviNe, unas cuñas 53 y una entrada de aceite 54 y una conexión hidráulica 55.
El mecanismo de bloqueo de brazo 19 puede ser fijado a la parte superior del segmento 18, el cual se muestra en la Figura 3, presenta un diámetro de menor tamaño en comparación con el segmento 17. La fijación del mecanismo de bloqueo de brazo 19 con el segmento 18 puede ser mediante enlace, soldadura, pegamento, inserción apretada o cualquier otro medio apropiado. El segmento 18 y el mecanismo de bloqueo de brazo 19 son así insertados dentro del segmento 17. Como se muestra en la Figura 7, el mecanismo de bloqueo de brazo 19 está en posición bloqueada. La presión procedente de los resortes 52 empuja el soporte 50 creando un huelgo 61 entre el soporte 50 y la tapa 47. Cuando el soporte 50 es empujado hacia abajo, los rodillos 49 empujan sobre las pastillas de freno 51, las cuales rotan alrededor de su respectivo eje geométrico 57, desplazándose una punta 58 de cada pastilla de freno 51 hacia fuera y aplicando una presión sobre una superficie interna del segmento 17. La presión procedente de las pastillas de freno 51 sobre la superficie interna del segmento 17 mantiene una posición relativa entre los dos segmentos 17 y 18, manteniendo de esta manera una longitud del brazo telescópico 3. El soporte 50 también aplica presión sobre el pistón 48. Una cámara de aceite 59 presenta una profundidad minimizada D3 y ofrece una presión hidráulica reducida.
En una forma de realización, el mecanismo de bloqueo de brazo 19 puede estar montado por dentro del segmento 17 en diversas posiciones. Cuando el segmento 17, el cual presenta un diámetro más ancho, queda situado por encima del segmento más estrecho 18 y cuando el mecanismo de bloqueo de brazo 19 queda montado verticalmente, como se muestra en la Figura 7 - situándose la tapa 47 en una posición superior por encima del pistón 48 - el peso aplicado sobre el brazo telescópico 3' puede tender a empujar hacia abajo el segmento 17. Debido a la configuración de la pastilla de freno 51 la cual aplica una presión sobre la superficie interna del segmento 17 al nivel de la punta del mismo, este peso aplica una fuerza de fricción añadida a la pastilla de freno 51 sobre el segmento 17.
La Figura 8 muestra que la cámara de aceite 59 se ha extendido hasta una profundad maximizada D4 cuando la presión hidráulica elevada procedente de la conexión hidráulica 55 entra en la cámara de aceite 59 a través de la entrada de aceite 54. Esta presión del aceite crea una fuerza que empuja el pistón 48 contra el soporte 50, empujando el soporte 50 los resortes 52, superando su presión. El huelgo 61 desaparece. Cuando el soporte 50 se desplaza hacia arriba, los rodillos 49 ya no empujan las pastillas de freno 51, las cuales pueden desplazarse por dentro y ya no aplican presión sobre la superficie interna del segmento 17. Esto elimina cualquier restricción respecto de la longitud del brazo telescópico 3', el cual entonces puede extenderse o acortarse según se desee. En una forma de realización, la aplicación de la presión del aceite puede ser controlada por el pedal 44.
La Figura 9 es una vista en despiece ordenado de un mecanismo de bloqueo de brazo telescópico. Se puede observar que el mecanismo de bloqueo de brazo 19 comprende unos elementos genéricamente circulares que presentan unos elementos circulares para los tubos de aceite 40, unos cables (no mostrados) y dispositivos similares. Diversas partes del mecanismo de bloqueo de brazo 19 se mantienen juntas utilizando unos tornillos 62.
La Figura 10 es una vista recortada lateral de otro ejemplo de mecanismo de bloqueo de brazo telescópico. Un mecanismo de bloqueo de brazo 63 queda fijado, por ejemplo, mediante pegamento o soldadura en la parte superior del segmento 18 y queda situado, con la parte superior del segmento 18, dentro del segmento 17. El mecanismo de bloqueo de brazo 63 comprende una base genéricamente frustopiramidal 64, una tapa 65 atornillada sobre la base 64, un pistón 66 adosado a los resortes 67 los cuales, así mismo, se apoyan en la tapa 65, y una o más pastillas de freno poliméricas deformables 68. Una pastilla de freno 68 puede llenar una circunferencia completa del mecanismo de bloqueo de brazo 63 o, como alternativa, varias pastillas de freno 68 pueden quedar situadas alrededor de la circunferencia. Cuando se sitúan en una posición de descanso, los resortes 67 empujan hacia abajo sobre el pistón 66, deformando con ello elásticamente las pastillas de freno 68 las cuales, a su vez, empujan una superficie interna del segmento 17. Para liberar el mecanismo de bloqueo de brazo 63, se puede aplicar presión hidráulica dentro de la cámara de aceite 69 confinada por unas juntas tóricas 70, a través de una entrada hidráulica 71. La presión hidráulica crea una fuerza que empuja el pistón 66 hacia arriba contra los resortes 67, superando su presión descendente. Cuando el pistón 66 se desplaza hacia arriba, las una o más pastillas de freno 68 vuelven a adoptar una forma en sección hasta cierto punto circular, con lo que dejan de empujar la superficie interna del segmento 17. El desplazamiento relativo de los segmentos 17 y 18 es entonces posible. Un tope 72 puede impedir que el mecanismo de bloqueo de brazo 63 y que el segmento 18 se desconecten del segmento 17.
Los expertos en la materia tendrán presente posibles variaciones de los mecanismos de bloqueo de brazo 19 o 63. Por ejemplo, en una forma de realización, unos muelles helicoidales o un soporte de espuma comprimible pueden sustituir los resortes Belleville. El tipo de elemento resiliente y la presencia y el número de cuñas puede variar de acuerdo con el peso esperado aplicado sobre el brazo telescópico 3', con los materiales utilizados, y aspectos similares. En una forma de realización, la presión neumática podría ser utilizada en lugar de la presión hidráulica dentro de los mecanismos de bloqueo de brazo 19 o 63. En otra forma de realización, puede ser utilizado un cable Bowden para traccionar los pistones 48 o 66. En otra forma de realización un mecanismo de bloqueo de brazo equivalente unido de manera fija al segmento 17 puede comprender un taladro para la inserción del segmento 18. Este mecanismo de bloqueo de brazo puede con ello incorporar unas pastillas de freno que empujen hacia dentro sobre una superficie exterior del segmento 18 cuando esté en la posición bloqueada.
Teniendo presentes cualquiera de las Figuras 4 - 6 y 7 - 10, cada uno de los mecanismos de articulación esféricos y cada uno de los mecanismos de bloqueo de brazo comprende un soporte (23, 32, 46, 64), un elemento móvil (12, 7, 51) o un elemento deformable (68), un pistón (20, 34, 48, 66) capaz de desplazarse a lo largo de un eje geométrico del soporte, aplicando un elemento resiliente (26, 35, 52, 67) presión sobre el pistón para transmitir la presión hacia el elemento móvil o deformable para bloquear el elemento móvil o deformable, y el aceite encerrado dentro de una cámara (31, 36, 59, 69) para ejercer sobre el pistón una fuerza opuesta a la presión procedente del elemento resiliente, siendo la presión del aceite controlada por una bomba. La aplicación de la fuerza sobre el pistón supera la presión derivada del elemento resiliente y libera el elemento móvil o deformable.
La Figura 11 es otro ejemplo de uso de un aparato de posicionamiento en forma de soporte de miembro, que muestra otra base. El aparato de posicionamiento 1 está montado sobre una base 73 fijada a una mesa de operaciones 41.
Las Figuras 12A y 12B ilustran otra forma de realización de un aparato de posicionamiento 100. El aparato de posicionamiento 100 comprende un miembro o brazo telescópico 102 que presenta un primer extremo o extremo superior 102a y un segundo extremo o extremo inferior 102b. Un primer mecanismo o mecanismo de articulación superior 104 y un segundo mecanismo o mecanismo de articulación 106 están fijados en los extremos 102a y 102b del brazo telescópico 102, respectivamente. El aparato de posicionamiento 100 comprende además un elemento de superficie de contacto 108 fijado al mecanismo de articulación superior 102 para recibir sobre aquél un objeto, y un elemento de base 110 para fijar de manera desmontable el aparato de posicionamiento 100 a una base.
Aunque en la forma de realización ilustrada el miembro del elemento de superficie de contacto 108 está adaptado para recibir un brazo, se debe entender que cualquier elemento de superficie de contacto adecuado para recibir un objeto puede ser utilizado. Por ejemplo, el elemento de superficie de contacto puede ser adaptado para recibir un contacto distinto de un brazo, por ejemplo, una pierna. En otro ejemplo, el elemento de superficie de contacto puede estar adaptado para recibir una herramienta quirúrgica o médica.
Aunque en la forma de realización ilustrada, el elemento de base 110 comprende un elemento alargado 112 con un extremo fijado al mecanismo de articulación inferior 106 y una mordaza ajustable 114 fijada al otro extremo del elemento alargado 112 para fijar de manera desmontable el aparato de posicionamiento 100 a una mesa de operaciones, por ejemplo, se debe entender que pueden utilizarse otras configuraciones para el elemento de base 110. Por ejemplo, el elemento de base 110 puede ser adaptado para que pueda desmontarse o quedar fijado de manera permanente a una base, por ejemplo, un suelo, una pared, un techo, una cama, una silla, o similares. El elemento de base 110 puede únicamente comprender una placa asegurada de manera fija al mecanismo de articulación inferior 106. La placa puede estar fijada de manera desmontable a una base por medio de elementos de sujeción, por ejemplo. Como alternativa, la placa puede estar sujeta de manera fija por medio, por ejemplo, de adhesivo o soldadura.
Como se ilustra en la Figura 13, el brazo telescópico 102 comprende dos elementos alargados huecos 116 y 118 los cuales están adaptados para que el elemento hueco se ajuste y se deslice por dentro del elemento hueco 116. El brazo telescópico 100 comprende un tercer elemento alargado hueco 120 conectado en un extremo del elemento hueco 118 por medio de un conector 122, disponiéndose de esta manera el brazo telescópico 102adoptando una forma sustancialmente de L. El elemento hueco 120 está también conectado al mecanismo de articulación inferior 106.
Tres dispositivos de bloqueo 124, 126 y 128 están operativamente conectados al mecanismo de articulación superior 104, al mecanismo de articulación inferior 106 y al elemento hueco 118, respectivamente. Los dispositivos de bloqueo 124 y 126 son utilizados para bloquear selectivamente los mecanismos de articulación 104 y 106, respectivamente, en una posición deseada mientras que el dispositivo de bloqueo 128 es utilizado para fijar la longitud del elemento telescópico 102 en una longitud deseada. Como se describe más adelante, los dispositivos de bloqueo 124, 126 y 128 quedan pasivamente bloqueados en posición bloqueada, impidiendo así cualquier ajuste de la posición de los mecanismos de articulación 104 y 106 y cualquier ajuste de la longitud del elemento telescópico 102 sin intervención externa.
La intervención externa se consigue por medio de un dispositivo de activación de bloqueo 130, como se ilustra en la Figura 12A. En la forma de realización ilustrada, el dispositivo de activación de bloqueo 130 es una bomba conectada de manera fluida con los dispositivos de bloqueo 124, 126 y 128. Una conexión fluídica 132 conecta de manera fluida la bomba 130 con el colector fluídico con forma de T 134. El conector fluídico 134 queda insertado dentro del conector 122 y comprende una entrada conectada de manera fluida con la conexión fluídica 132 y con dos orificios de salida. El primer orificio de salida está conectado de manera fluida con la unidad de bloqueo 126 por medio de una conexión fluídica 136 que se extiende a través de elemento hueco 120, y el segundo orificio de salida está conectado de manera fluida a la unidad de bloqueo 128 por medio de una conexión fluídica 138 que se ex6tiende por dentro del elemento de brazo hueco 118. La unidad de bloqueo 128 está también conectada a la unidad de bloqueo 124 por medio de una conexión fluídica 140 que se extiende por dentro del elemento de brazo hueco 126. Las conexiones fluídicas 132 - 140, la bomba 130, y las cámaras descritas más adelante están llenas de aceite, y forman un circuito cerrado sustancialmente hermético del que el aceite no puede sustancialmente fugarse.
Las Figuras 14A y 14B ilustran el mecanismo de articulación superior 104 en posición bloqueada y en posición liberada o desbloqueada, respectivamente. El mecanismo de articulación 104 comprende una bola 150, un tubo de conexión 154 para su conexión con un conector de superficie de contacto 152 del elemento de superficie de contacto 108, y una carcasa 156. El tubo de conexión interconecta la bola 150 y el conector de superficie de contacto 152 que es utilizado para conectar el elemento de superficie de contacto 108 con el mecanismo de articulación superior 104. La carcasa 156 comprende una primera porción rebajada 158 para recibir la bola 150 y una cubierta 160 que comprende una abertura central que parcialmente encierra la bola 150 dentro de la porción rebajada 158. La carcasa 156 comprende además una segunda porción rebajada 162 para recibir el dispositivo de bloqueo 124 y una cubierta 164 para encerrar el dispositivo de bloqueo 124 dentro de la porción rebajada 162.
La unidad de bloqueo 124 comprende dos resortes Belleville 170 y un montaje de pistón constituido por un pistón 172, un tornillo prisionero 174 y una pastilla de freno 176. El tornillo prisionero es utilizado para ajustar la resistencia de los resortes Belleville y, en consecuencia, la fuerza requerida para desbloquear la unidad de bloqueo 124. La pastilla de freno 176 tiene sustancialmente una forma cilíndrica y su forma interna sustancialmente coincide con la de la bola 150 para que la bola se asiente dentro de la pastilla de freno 176. El tornillo prisionero 174 conecta el pistón 172 con la pastilla de freno 176. Unas guías 178 son utilizadas para guiar la traslación de la pastilla de freno 176 e impedir que la pastilla de freno 176 rote. Los resortes Belleville 170, en el momento de su comprensión quedan encerrados entre la cubierta 164 y el pistón 172. El montaje de pistón es utilizado para transferir la fuerza presionante ejercida por los resortes Belleville 170 sobre la bola 150. Un espacio entre el pistón 172 y la carcasa 156 define una cámara de aceite 180 para recibir aceite dentro de ella. La cámara de aceite 180 está conectada de manera fluida con la conexión fluídica 140 por medio de un colector 182 que se extiende a través del elemento de pistón 172 y de la cubierta 164. Se utilizan unas juntas estancas 181 para impedir que el aceite contenido en la cámara de aceite 180 se fugue por el exterior de la misma.
La unidad de bloqueo 124 es pasivamente empujada hasta la posición bloqueada que se ilustra en la Figura 14A. En la posición bloqueada, la fuerza ejercida por el aceite existente en la cámara de aceite 180, caso de que exista, sobre el pistón 172 es inferior a la fuerza ejercida por los resortes 170 sobre el pistón 172. En consecuencia, la fuerza resultante es transferida hacia la bola 150 por medio del montaje de pistón y la bola 150 se apoya contra la cubierta 160, impidiendo con ello su desplazamiento debido a fuerzas de fricción y / o deformación. El mecanismo de articulación 104 queda entonces bloqueado. Dado que no se requiere intervención externa alguna para mantener el dispositivo de bloqueo 124 en la posición bloqueada y para bloquear el mecanismo de articulación 104, el dispositivo de bloqueo 124 es pasivamente empujado hasta la posición bloqueada.
Tras la activación de la bomba 130, la presión del aceite existente dentro de la cámara de aceite 180 aumenta. Cuando la fuerza ejercida por el aceite contenido en la cámara de aceite 180 sobre el pistón 172 resulta mayor que la fuerza ejercida por los resortes 170 sobre el pistón 172, la altura de la cámara de aceite aumenta y los resortes 170 son comprimidos en mayor medida. La pastilla de freno 176 queda entonces desconectada de la bola 150 la cual queda libre para desplazarse por dentro del rebajo 158, como se ilustra en la Figura 14B.
Las Figuras 15A y 15B ilustran el mecanismo de articulación inferior 106 en posición bloqueada y en posición liberada o desbloqueada, respectivamente. El mecanismo de articulación 106 comprende una bola 150', un conector de miembro de base 152', un tubo de conexión 154' y una carcasa 156'. El tubo de conexión 154' interconecta la bola 150' y el conector de elemento de base 152' que es utilizado para conectar el elemento de base 112 con el mecanismo de articulación inferior 106. La carcasa 156' comprende una primera porción rebajada 158' para recibir la bola 150' y una cubierta 160' que comprende una abertura central que parcialmente encierra la bola 150' dentro de la porción rebajada 158'. La carcasa 156' comprende además una segunda porción rebajada 162' para recibir el dispositivo de bloqueo 126 y una cubierta 164' para encerrar el dispositivo de bloqueo 126 dentro de la porción rebajada 162'.
La unidad de bloqueo 126 comprende dos resortes Belleville 170' y un montaje de pistón constituid por un pistón 171' y una pastilla de freno 176'. La pastilla de freno 176' tiene una forma sustancialmente cilíndrica y su forma interna sustancialmente coincide con la de la bola 150' para que la bola parcialmente se asiente dentro de la pastilla de freno 176', El elemento de pistón 172' y 176' están conectados entre sí. Las guías 178' son utilizadas para guiar la traslación de la pastilla de freno 176' e impedir que la pastilla de freno 176' rote. Los resortes Belleville 170', mientras están comprimidos, quedan encerrados entre la cubierta 164' y el pistón 172'. El montaje de pistón es utilizado para transferir la fuerza de presión ejercida por el resorte Belleville 170' sobre la bola 150'. Un espacio entre el pistón 172' y la carcasa 156' define una cámara de aceite 180' para recibir aceite en su interior. La cámara de aceite 180' está conectado de manera fluida con la conexión fluídica 136 por medio de una abertura 182' que se extiende a través del elemento de pistón 172' y de la cubierta 164'. Unas juntas de estanqueidad 171' son utilizadas para impedir que el aceite contenido dentro de la cámara de aceite 17800' se fugue por fuera de la misma.
La unidad de bloqueo 126 es pasivamente empujada hasta la posición bloqueada que se ilustra en la Figura 15A. En la posición bloqueada, la fuerza ejercida por el aceite existente en la cámara de aceite 180', caso de que exista, sobre el pistón 172', es inferior a la fuerza ejercida por los resortes 170' sobre el pistón 172'. Por consiguiente, la fuerza resultante es transferida hacia la bola 150' por medio del montaje de pistón y la bola 150' se apoya contra la cubierta 160', impidiéndose con ello el desplazamiento producid por las fuerzas de fricción y / o deformación. El mecanismo de activación 106 queda entonces desbloqueado. Dado que no se requiere intervención externa alguna para mantener el dispositivo de bloqueo 126 en la posición bloqueada, y para bloquear el mecanismo de articulación 106, el dispositivo de bloqueo 126 resulta pasivamente empujado hasta la posición bloqueada.
Tras la activación de la bomba 130, la presión del aceite dentro de la cámara de aceite 180' aumenta. Cuando la fuerza ejercida por el aceite contenido en la cámara de aceite 180' sobre el pistón 172' resulta mayor que la fuerza ejercida por los resortes 170' sobre el pistón 172', la altura de la cámara de aceite 180' aumenta y los resortes 170' son comprimidos en mayor medida. La pastilla de freno 176' queda entonces desconectada de la bola 150' la cual queda libre para desplazarse por dentro del rebajo 158' como se ilustra en la Figura 15B. La unidad de bloqueo 126 se sitúa entonces en la posición desbloqueada o liberada.
Las Figuras 16A y 16B ilustran la unidad de bloqueo 128 en posición bloqueada y en posición desbloqueada o liberada. La unidad de bloque 128 está fijada en un extremo del elemento de brazo 118 y está situada dentro del elemento de brazo 116. La unidad de bloqueo 128 comprende una carcasa 182, una cubierta 184, dos resortes Belleville 186 y un montaje de pistón que comprende un pistón 188, un tornillo prisionero 189 y una pastilla de freno 190. La carcasa 182 comprende una primera porción rebajada 192 para recibir la pastilla de freno 190 y una segunda porción rebajada 194 para recibir el pistón 188 y los resortes 186. La cubierta 184 es utilizada para encerrar el miembro de pistón 188 y los resortes 186 dentro de la segunda porción rebajada 194. Los resortes 186, mientras están en compresión, quedan emparedados entre la cubierta 184 y el elemento de pistón 188. Una abertura está presente a través de la carcasa 182 para conectar las primera y segunda porciones rebajadas 192 y 194. Una porción del pistón 188 se extiende a través de la abertura para conectar con la pastilla de freno 190 por medio del tornillo prisionero 189. El tornillo prisionero es además utilizado para ajustar la compresión de los resortes 186 y, de esta manera, regular la fuerza con la que la unidad de bloqueo 128 se desbloqueará. Unas guías 196 quedan situadas para guiar la traslación de la pastilla de freno 190 e impedir que la pastilla de freno 190 rote.
El montaje de pistón es utilizado para transferir la fuerza de presión ejercida por los resortes Belleville 186 sobre la pastilla de freno 190. El espacio entre el elemento de pistón 194 y la carcasa 182 define una cámara de aceite 198 para recibir aceite en su interior. La cámara de aceite 198 está conectada de manera fluida con la conexión fluídica 138 por medio de una primera abertura 200 que se extiende a través de la carcasa 182. La cámara de aceite 198 está también conectada de manera fluida con la conexión fluídica 190 por medio de una segunda abertura 201 que se extiende a través de la carcasa 182. Unas juntas de estanqueidad 202 son utilizadas para impedir que el aceite contenido dentro de la cámara de aceite 198 se fugue por el interior de la misma.
La unidad de bloqueo 128 es pasivamente empujada hasta la posición bloqueada que se ilustra en la Figura 16A. En la posición bloqueada, la fuerza ejercida por el aceite existente en la cámara de aceite 198, caso de que exista, sobre el pistón 188, es inferior a la fuerza ejercida por los resortes 186 sobre el pistón 188. En consecuencia, la fuerza resultante es transferida a la pastilla de freno 190 por medio del pistón 188 el cual firmemente se apoya contra el elemento de brazo 116. La cubierta 184 también firmemente se apoya contra la superficie interna del elemento de brazo 116, impidiendo de esta manera cualquier desplazamiento relativo entre los dos elementos de brazo 116 y 118 por medio de fuerzas de fricción y / o deformación. El brazo telescópico 102 queda entonces bloqueado, y su longitud fijada. Dado que no se requiere intervención externa alguna para mantener el dispositivo de bloqueo 128 en la posición bloqueada y para bloquear el brazo telescópico 102, el dispositivo de bloqueo 128 es pasivamente empujado hasta la posición bloqueada.
Tras la activación de la bomba 130, la presión del aceite dentro de la cámara de aceite 198 aumenta. Cuando la fuerza ejercida por el aceite contenido en la cámara de aceite 198 sobre el elemento de pistón 188 resulta mayor que la fuerza ejercida por los resortes 186 por el pistón 188, la anchura de la cámara de aceite 198 aumenta y los resortes 186 se comprimen aún más. La pastilla de freno 190 es entonces desconectada de la superficie interna del elemento de brazo 116, como se ilustra en la Figura 16B. El elemento de brazo 118 puede deslizarse por dentro del elemento de brazo 116, y la longitud del brazo telescópico 102 se puede ajustar hasta una longitud deseada. La unidad de bloqueo 128 queda entonces en la posición desbloqueada o liberada.
En una forma de realización, una sola activación de la bomba 130 permite la liberación simultánea de las tres unidades de bloqueo 124, 126 y 128 y, en consecuencia, el ajuste de la configuración de los mecanismos de articulación 104 y 106 y la longitud del brazo telescópico 102. Dado que las cámaras 180, 180' y 198 están conectadas entre sí mediante fluido, la activación de la bomba 130 provoca un aumento de presión en el aceite contenido en las cámaras de aceite 180, 180' y 198. En una forma de realización, los resortes 170, 170' y 186 y sus respectivas compresiones se escogen de modo que las unidades de bloqueo 124, 126 y 128 sean sustancialmente liberadas de manera simultánea cuando la presión del aceite alcance una presión determinada. En otra forma de realización las unidades de bloqueo pueden ser liberadas secuencialmente. Por ejemplo, los resortes 170, 170' y 186 y sus respectivas compresiones son escogidas de manera que la unidad de bloqueo 124 sea liberada en primer lugar cuando la presión del aceite alcance una primera presión determinada, y las unidades de bloqueo 126 y 128 sean sustancialmente liberadas de manera sustancialmente simultánea cuando la presión del aceite alcance una segunda y mayor presión.
Se debe entender que la longitud de las conexiones fluídicas 136, 138 y 140 se escogen para que sea posible que los montajes de pistón de las unidades de bloqueo 124, 126 y 128 se desplacen y de manera que el elemento de brazo 118 se deslice por dentro del elemento de brazo 116.
En una forma de realización, la bomba 130 es una bomba de pie para su activación manual por un usuario. En otra forma de realización, la bomba es accionada eléctrica o neumáticamente.
Aunque la presente descripción se refiere a un dispositivo de activación de bloqueo hidráulico / neumático que utiliza un fluido, por ejemplo, aceite, agua, aire, y similares, para desbloquear las unidades de bloqueo, se debe entender que puede utilizarse cualquier dispositivo de activación de bloqueo adecuado que permita una mayor compresión del elemento elástico / resiliente del dispositivo de bloqueo con el fin de desbloquear el mecanismo de articulación. Por ejemplo, un cable puede ser fijado al elemento elástico / resiliente del dispositivo de bloqueo y el aumento de la compresión del elemento elástico / resiliente puede traducirse en una tensión ejercida sobre el cable. En otro ejemplo, unos vástagos de empuje / tracción / torsión pueden ser utilizados para comprimir en mayor medida el elemento elástico / resiliente con el fin de vencer la presión procedente del elemento resiliente.
La Figura 17 ilustra otra forma de realización de un aparato de posicionamiento 300. El aparato de posicionamiento 300 comprende un elemento o brazo telescópico 302 que presenta un primer extremo o extremo superior 302a y un segundo extremo o extremo inferior 302b. Un primero o superior mecanismo de articulación 304 y un segundo o inferior mecanismo de articulación 306 están fijados en los extremos 302a y 302b del brazo telescópico 302, respectivamente. El aparato de posicionamiento 300 comprende además un elemento de superficie de contacto 308 fijado al mecanismo de articulación superior 304 para recibir sobre el mismo un objeto, y un elemento de base 310 para fijar de manera desmontable el aparato de posicionamiento 300 a una base.
El brazo telescópico 302 comprende dos elementos alargados huecos 316 y 318 que están adaptados para que el elemento hueco 318 se ajuste y se deslice por dentro del elemento hueco 316. El brazo telescópico 300 está también conectado al elemento de base con forma de L 310 por medio del mecanismo de articulación 306.
Tres dispositivos de bloqueo 324, 326 y 328 están operativamente conectados al mecanismo de articulación superior 304, al mecanismo de articulación inferior 306 y al elemento hueco 316, respectivamente. Los dispositivos de bloqueo 324 y 326 son utilizados para bloquear selectivamente los mecanismos de articulación 304 y 306, respectivamente, en una configuración deseada mientras que el dispositivo de bloqueo 328 es utilizado para fijar la longitud del elemento telescópico 302 hasta una longitud deseada. Como se describe más adelante. Los dispositivos de bloqueo 324, 326 y 328 son pasivamente empujados hasta una posición bloqueada, impidiendo de esta manera cualquier ajuste posicional de los mecanismos de articulación 304 y 306 y cualquier ajuste longitudinal del miembro telescópico 302 sin intervención externa.
La intervención externa se consigue por medio de un dispositivo de activación de bloqueo (no mostrado), por ejemplo una bomba conectada de manera fluida con los dispositivos de bloqueo 324, 326 y 328. Una conexión fluídica 332 conecta de manera fluida la bomba 130 con la unidad de bloqueo 326. Una segunda conexión fluídica 338 que se extiende por dentro del elemento de brazo 318 conecta de manera fluida la unidad de bloqueo 326 con la unidad de bloqueo 328, y una tercera conexión fluídica 340 que se extiende por dentro del elemento de brazo 316 conecta de manera fluida la unidad de bloqueo 328 con la unidad de bloqueo 324.
Las conexiones fluídicas 332, 338 y 340, la bomba y las cámaras descritas más adelante están llenas de aceite, y forman un circuito cerrado sustancialmente hermético desde el cual el aceite no pueda sustancialmente fugarse
Las Figuras 18A y 18B ilustran el mecanismo de articulación inferior 306 en posición bloqueada y en posición liberada o desbloqueada, respectivamente. El mecanismo de articulación 306 comprende una bola 350, un casquillo 352, un tubo de conexión 354 y una carcasa 356. La bola 350 comprende una primera porción semiesférica 350a asegurada de manera fija a la carcasa 356 por medio del tubo de conexión 354, y una segunda porción semiesférica 350b amovible con respecto a la primera porción semiesférica 350a. Unas guías 351 son utilizadas para guiar la traslación de la segunda porción semiesférica 350b con respecto a la primera porción semiesférica 350a e impedir cualquier movimiento rotacional de la segunda porción semiesférica 350b con respecto a la primera porción semiesférica 350a. El casquillo 352 comprende una carcasa de casquillo 352a y una cubierta de casquillo 352b. La carcasa de casquillo 352a está provista de una porción rebajada 358a para recibir al menos una parte de la bola 350. La cubierta de casquillo 352b está provista de una abertura 360 a través de la cual se extiende una parte de la bola 350. La cubierta de casquillo 352b es utilizada para encerrar la bola 350 dentro del casquillo 352, al tiempo que posibilita el movimiento de la bola 350 dentro del casquillo 352.
La carcasa 356 comprende una porción de carcasa rebaja 362 para recibir el dispositivo de bloqueo 326 y una cubierta 364 para encerrar el dispositivo de bloqueo 326 dentro de la porción rebajada 362.
La unidad de bloqueo 326 comprende dos resortes Belleville 370 y un pistón 372. El pistón 372 está operativamente conectado a los resortes Belleville 370 en un extremo, y a la segunda porción semiesférica 350b en el otro extremo. La abertura de recepción del pistón se extiende a través de la carcasa 356, del tubo de conexión 354, y de la primera porción semiesférica 350a. el pistón 372 se extiende a través de la abertura de recepción del pistón para conectar el resorte Belleville 370 a la segunda porción semiesférica 350b. El pistón 372 es utilizado para transferir la fuerza de compresión ejercida por los resortes Belleville 370 hacia la segunda porción semiesférica 350b. Por ejemplo, el pistón 372 puede apoyarse contra la segunda porción semiesférica 350b para transferir la fuerza del resorte Belleville hacia aquella. En otra forma de realización, el pistón 372 está asegurado de manera fija a la segunda porción semiesférica 350b.
Los resortes Belleville 370, mientras están comprimidos, quedan encerrados entre la cubierta 364 y el elemento de pistón 372. La cubierta queda asegurada aún más al elemento de brazo 318 con el fin de fijar a aquél el mecanismo de articulación 306. Un espacio entre el pistón 372 y la carcasa 356 define una cámara de aceite 380 para recibir aceite en su interior. La cámara de aceite 380 está conectada de manera fluida con la conexión fluídica 332 por medio de una abertura 382 que se extiende a través de la carcasa 356. Unas juntas de estanqueidad 381 son utilizadas para impedir que el aceite contenido en la cámara de aceite 380 se fugue por fuera de aquella.
La unidad de bloqueo 326 es pasivamente empujada hasta la posición bloqueada ilustrada en la Figura 18A. En la posición bloqueada, la fuerza ejercida por el aceite existente en la cámara de aceite 380, caso de que exista, sobre el pistón 372 es inferior a la fuerza ejercida por los resortes Belleville 370 sobre el pistón 372. En consecuencia, la fuerza resultante es transferida a la segunda porción semiesférica 350b por medio del pistón 372. La segunda porción semiesférica 350b se desplaza a distancia de la primera porción semiesférica 350a y se apoya al menos parcialmente contra la carcasa de casquillo 352a mientras que la primera porción semiesférica 350a se apoya al menos parcialmente contra la cubierta de casquillo 352b, impidiendo de esta manera que la bola 350 se desplace por dentro del casquillo 352 por medio de fuerzas de fricción y / o deformación. El mecanismo de articulación 306 queda entonces bloqueado. Dado que no se requiere intervención externa alguna para mantener la unidad de bloqueo 326 en la posición bloqueada y para bloquear el mecanismo de articulación 306, el dispositivo de bloqueo 326 es pasivamente empujado hasta la posición bloqueada.
Tras la activación de la bomba, la presión del aceite dentro de la cámara de aceite 380 aumenta. Cuando la fuerza ejercida por el aceite contenido en la cámara de aceite 380 sobre el pistón 372 resulta mayor que la fuerza ejercida por el resorte 370 sobre el pistón 372, la altura de la cámara de aceite aumenta y el resorte 370 se comprime aún más. La bola 350 queda entonces libre para desplazarse por dentro del casquillo 352, como se ilustra en la Figura 18B.
Las Figuras 19A y 19B ilustran el mecanismo de articulación superior 304 en posición bloqueada y en posición liberada o posición desbloqueada, respectivamente. El mecanismo de articulación 304 comprende una bola 350', un casquillo 3520, un tubo de conexión 354' y una carcasa 356'. La bola 350' comprende una primera porción semiesférica 350a' asegurada de manera fija a la carcasa 356' por medio del tubo de conexión 354', y una segunda porción semiesférica 350b' amovible con respecto a la primera porción semiesférica 350a'. Unas guías 351' son utilizadas para guiar la traslación de la segunda porción semiesférica 350b' con respecto a la primera porción semiesférica 350a' e impedir cualquier movimiento rotacional de la segunda porción semiesférica 350b' con respecto a la primera porción semiesférica 350a'. El casquillo 352' comprende una carcasa de casquillo 352a' y una cubierta de casquillo 352b'. La carcasa de casquillo 352a' está provista de una porción rebajada 358' para recibir al menos una parte de la bola 350'. La cubierta de casquillo 352b' está provista de una abertura 360' a través de la cual se extiende parte de la bola 350'. La cubierta de casquillo 352b' es utilizada para encerrar la bola 350' dentro del casquillo 352' posibilitando al tiempo el movimiento de la bola 350' por dentro del casquillo 352'.
La carcasa 326' comprende una porción de rebajo de carcasa 362' para recibir el dispositivo de bloqueo 324 y una cubierta 364' para encerrar el dispositivo de bloqueo 324 dentro de la porción de rebajo 362'.
La unidad de bloqueo 324 comprende dos resortes Belleville 370' y un pistón 372'. El pistón 372' está operativamente conectado a los resortes Belleville 370' en un extremo y la segunda porción semiesférica 350b' en el otro extremo. La abertura de recepción del pistón se extiende a través de la carcasa 356', del tubo de conexión 354' y de la primera porción semiesférica 350a'. El pistón 372' se extiende a través de la abertura de recepción del pistón para conectar el resorte Belleville 370' con la segunda porción semiesférica 350b'. El pistón 372' es utilizado para transferir la fuerza de compresión ejercida por los resortes Belleville 370' hacia la segunda porción semiesférica 350b'. Por ejemplo, el pistón 372' puede apoyarse contra la segunda porción semiesférica 350b' para transferir hacia ella la fuerza de los resortes Belleville. En otra forma de realización, el pistón 372' está asegurado de manera fija a la segunda porción semiesférica 350b'.
Los resortes Belleville 370', mientras están comprimidos, quedan encerrados entre la cubierta 264' y el pistón 372'. La cubierta 364' queda también asegurada al elemento de brazo 316 con el fin de asegurar a ella el mecanismo de articulación 304. Un espacio entre el pistón 372' y la carcasa 356' define una cámara de aceite 380' para recibir aceite en su interior. La cámara de aceite 380' está conectada mediante fluido a la conexión fluídica 340 a través de una abertura 382' que se extiende a través del pistón 372' y de la cubierta 364'. Unas juntas de estanqueidad 381' son utilizadas para impedir que el aceite contenido dentro de la cámara de aceite 380' se fugue hacia el exterior de esta.
La unidad de bloqueo 324 es pasivamente empujada hasta la posición bloqueada ilustrada en la Figura 19A. En la posición bloqueada, la fuerza ejercida por el aceite existente en la cámara de aceite 380', si es que existe alguno, sobre el pistón 372' es inferior a la fuerza ejercida por los resortes Belleville 370' sobre el pistón 372'. En consecuencia, la fuerza resultante es transferida hasta la segunda porción semiesférica 350b' por medio del pistón 372'. La segunda porción semiesférica 350b' se desplaza lejos de la primera porción semiesférica 350a' y se apoya al menos parcialmente contra la carcasa de casquillo 352a' mientras la primera porción semiesférica 350a' se apoya al menos parcialmente contra la cubierta de casquillo 352b', impidiendo de esta manera que la bola 350' se desplace por dentro del casquillo 352' debido a fuerzas de fricción y / o deformación. El mecanismo de articulación 304 queda entonces bloqueado. Dado que no se requiere ninguna intervención externa para mantener el dispositivo de bloqueo 324 en la posición bloqueada y para bloquear el mecanismo de articulación 304, la unidad de bloqueo 324 es pasivamente empujada hasta la posición bloqueada.
Tras la activación de la bomba, la presión del aceite dentro de la cámara de aceite 380' aumenta. Cuando la fuerza ejercida por el aceite contenido en la cámara de aceite 380' sobre el pistón 372' resulta mayor que la fuerza ejercida por el resorte 370' sobre el pistón 372', la altura de la cámara de aceite 380' aumenta, y los resortes 370' son comprimidos aún más. La bola 350' queda entonces libre para desplazarse por dentro del casquillo 352' como se ilustra en la Figura El funcionamiento del dispositivo de bloqueo 328 para fijar de manera desmontable los elementos de brazo 316 y 318 de manera conjunta, es similar al de la unidad de bloqueo 128 ilustrado en las Figuras 16A y 16B.
Aunque la presente descripción se refiere a tres grados rotacionales de libertad del mecanismo de articulación bajo la forma del mecanismo de articulación de bola y casquillo, debe entenderse que puede utilizarse cualquier mecanismo de articulación adecuado que ofrezca tres grados rotacionales de libertad. Por ejemplo, un mecanismo de activación de bola puede ser sustituido por tres articulaciones giratorias cada una de las cuales ofrezca un único grado rotacional de libertad. Las tres articulaciones rotatorias están conectadas de manera que sus ejes de rotación geométricos sean ortogonales o perpendiculares. El mecanismo de articulación de bola y casquillo puede también ser sustituido por una articulación elipsoide o condiloide, o por una articulación de pivote, o similares.
Se debe entender que, aunque presenta forma esférica, la bola descrita en la presente solicitud puede presentar cualquier otra forma adecuada. Por ejemplo, la bola puede tener una forma sustancialmente cilíndrica o una forma elipsoidal siempre que el casquillo dentro del cual se desplace la bola comprenda una cámara o cavidad sustancialmente esférica para recibir la bola.
Se debe entender que el dispositivo de bloqueo descrito en las líneas anteriores que es pasivamente empujado hasta una posición bloqueada, puede ser utilizado para bloquear selectivamente cualquier mecanismo de activación adecuado que ofrezca al menos un grado de libertad y que comprenda al menos dos miembros de articulación amovibles uno con respecto al otro.
En una forma de realización, el uso de un brazo telescópico permite contar con una masa suspendida que sea inferior con respecto a los aparatos de posicionamiento que presentan elementos de brazo interconectados vía pivotes para no distorsionar la percepción del usuario.
Aunque la presente descripción se refiere a mecanismos de articulación superior / inferior con tres grados rotacionales de libertad, se debe entender que los mecanismos de articulación pueden cada uno ofrecer dos grados de libertad. En este caso, el tercer grado rotacional de libertad puede conseguirse mediante el brazo telescópico. Por ejemplo, al menos un elemento de brazo determinado puede rotar con respecto a los otros elementos de brazo alrededor de un eje geométrico que se extienda a lo largo de la extensión del brazo telescópico. El dispositivo de bloqueo para fijar la longitud del brazo telescópico puede también ser utilizado para bloquear la posición angular de brazo determinados, con respecto a los demás elementos de brazo.
Aunque la presente divulgación se refiere a un dispositivo de bloqueo que comprende un pistón y una pastilla de freno para transferir la fuerza ejercida por un elemento elástico / resiliente sobre un elemento de articulación, se debe entender que la pastilla de freno puede ser omitida o ser solidaria con el pistón. En este caso, el pistón puede estar en contacto directo con el elemento de articulación y actuar como pastilla de freno. En otra forma de realización, el dispositivo de bloqueo puede también no comprender ningún pistón o el pistón y la pastilla de freno pueden ser solidarios con el elemento elástico / resiliente. Por ejemplo, el elemento elástico / resiliente puede estar adaptado para situarse en contacto directo con el elemento de articulación y actuar como pastilla de freno. En este caso, el elemento elástico / resiliente puede ser solidario con la carcasa del mecanismo de articulación o formar parte de la carcasa.
Se debe entender que la divulgación no está limitada a su aplicación a los detalles de construcción y a las partes ilustradas en los dibujos que se acompañan, y se describen en los párrafos anteriores. La divulgación es susceptible de otras formas de realización y de llevarse a la práctica de diversas maneras. Así mismo, se debe entender que la fraseología o la terminología utilizadas en la presente memoria lo son con finalidad descriptiva y no limitativa. Por tanto, aunque la presente divulgación ha sido descrita en las líneas anteriores por medio de formas de realización ilustrativas de la misma, puede ser modificada, sin apartarse del espíritu, el alcance y la naturaleza de la divulgación contenida en la presente memoria.
Las formas de realización de la invención descritas en los párrafos precedentes están concebidas únicamente como ejemplares. El alcance de la invención pretende por tanto únicamente limitarse al alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. - Un aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) para posicionar y sujetar un objeto, que comprende:
un elemento telescópico (102, 302) que se extiende entre un primer extremo y un segundo extremo y que presenta una longitud ajustable;
un elemento de soporte para recibir el objeto;
un elemento de base (2, 110, 112, 310) que puede fijarse a una base;
un primer mecanismo de articulación (104, 304) que fija de manera amovible el elemento de soporte al primer extremo del elemento telescópico (102, 302);
un segundo mecanismo de articulación (106, 306) que fija de manera amovible el elemento de base al segundo extremo del elemento telescópico (102, 302), presentando cada uno de los primero y segundo mecanismos de articulación al menos dos grados rotacionales de libertad;
un primer dispositivo de bloqueo (124, 324) operativamente conectado al primer mecanismo de articulación (104, 304), un segundo dispositivo de bloqueo (126, 326) operativamente conectado al segundo mecanismo de articulación (106, 306), un dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) operativamente conectado al elemento telescópico (102, 302) pudiendo el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) ser accionados entre una posición bloqueada en la que el elemento de soporte, el elemento de base (2, 110, 112, 310) y el elemento telescópico (102, 302) quedan interconectados de manera bloqueable entre sí y la longitud del elemento telescópico (102, 302) queda fijada, y una posición liberada en la que los elementos de soporte y de base quedan libres para desplazarse mediante pivote con respecto al elemento telescópico (102, 302), y la longitud del elemento telescópico (102, 302) es ajustable, siendo el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), y el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) pasivamente presionados hasta la posición bloqueada; y
un dispositivo de activación de bloqueo (130) para desbloquear el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) presionado hasta la posición bloqueada para ajustar la longitud del elemento telescópico (103, 302) y una posición relativa del elemento de soporte, del elemento de base (2, 110, 112, 310), y del elemento telescópico (102, 302),
caracterizado porque el segundo mecanismo de articulación comprende un alojamiento con una porción superior directamente conectada de forma rotativa con el segundo extremo del elemento telescópico (102, 302) una porción inferior opuesta a la porción superior, y al menos una porción lateral directamente conectada de manera rotativa con el elemento de base (2, 110, 112, 310),
en el que el primer dispositivo de bloqueo (124, 324) está conectado de manera fluida al dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) por medio de una primera conexión fluídica (140, 340) que se extiende por dentro del elemento telescópico (102, 302), el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) está conectada de manera fluida con el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326), por medio de una segunda conexión fluídica (134, 136, 138, 338) que se extiende por dentro del elemento telescópico (102, 302),
en el que el dispositivo de activación de bloqueo (130) está conectado de manera fluida con el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), con el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326) y con el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) por medio de una conexión de bomba fluídica (132,332).
2. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 1, en el que el primer dispositivo de bloqueo (124, 324), el segundo dispositivo de bloqueo (126, 326) y el dispositivo de bloqueo intermedio (128, 328) comprenden unas primera, segunda y tercera unidades de bloqueo operativamente conectadas al primer mecanismo de articulación, al segundo mecanismo de articulación y al elemento telescópico (102, 302), respectivamente, y cada una es pasivamente empujada hasta la posición bloqueada.
3. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 2, en el que cada una de las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo comprende un elemento elástico, un pistón (20, 34, 48, 66, 172, 188, 372) y una pastilla de freno operativamente conectadas entre sí, siendo el elemento elástico pasivamente comprimido cuando las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo están en la posición bloqueada, y siendo además activamente comprimido cuando las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo están en la posición liberada tras la activación del dispositivo de activación de bloqueo (130).
4. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 3, en el que el dispositivo de activación de bloqueo (130) es una bomba (44, 130) conectada de manera fluida con las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo para definir un circuito cerrado que contiene un fluido en contacto con el pistón (20, 34, 48, 66, 172, 188, 372) para las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo, provocando una activación de la bomba (44, 130) un incremento de una presión del fluido para comprimir en mayor medida el elemento elástico por medio del pistón (20, 34, 48, 66, 172, 188, 372) y desbloquear las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo.
5. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 3, en el que los primero y segundo mecanismos de activación comprenden cada uno una bola y un casquillo operativamente conectados entre sí, apoyando la pastilla de freno la bola contra el casquillo para impedir cualquier desplazamiento relativo entre la bola y el casquillo cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición bloqueada, y alejándose la pastilla de freno de la bola cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición liberada.
6. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 5, en el que en el que las primera y segunda unidades de bloqueo están integradas en el casquillo de los primero y segundo mecanismos de articulación, respectivamente.
7. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 5, en el que la bola comprende unas primera y segunda porciones semiesféricas conectadas de manera amovible entre sí, estando la primera porción semiesférica asegurada de manera fija al elemento telescópico (102, 302), apoyando el pistón (20, 34, 48, 66, 172, 188, 372) la segunda porción semiesférica contra el casquillo para impedir cualquier movimiento relativo entre la bola y el casquillo cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición bloqueada, y alejándose el pistón (20, 34, 48, 66, 172, 188, 372) de la segunda porción semiesférica cuando las primera y segunda unidades de bloqueo están en la posición liberada.
8. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 3, en el que el elemento telescópico (102, 302) comprende un primer elemento alargado y hueco y un segundo elemento alargado que presenta un determinado extremo encajado de manera deslizante por dentro del primer elemento alargado y hueco, quedando la tercera unidad de bloqueo fijada en el extremo determinado del segundo elemento alargado.
9. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 8, en el que el pistón (20, 34, 48, 66, 172, 188, 372) de la tercera unidad de bloqueo encaja con una superficie interna del primer elemento alargado y hueco para fijar la longitud del elemento telescópico (102, 302) cuando la tercera unidad de bloqueo está en la posición bloqueada, alejándose el pistón (20, 34, 48, 66, 172, 188, 372) de la superficie interna cuando la tercera unidad de bloqueo está en la posición liberada.
10. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 4, en el que la bomba (44, 130) es una bomba de pie (44) de accionamiento manual,
11. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 3, en el que el elemento elástico es al menos un resorte Belleville.
12. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 2, en el que el dispositivo de activación de bloqueo (130) está adaptado para desbloquear sustancialmente de manera simultanea las primera, segunda y tercera unidades de bloqueo.
13. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 3, en el que el dispositivo de activación de bloqueo (130) comprende un elemento entre un cable y unos vástagos de empuje / tracción.
14. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 1, en el que el elemento de soporte comprende un soporte de miembro.
15. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 1, en el que el elemento de soporte es un portaherramientas.
16. - El aparato de posicionamiento médico (1, 100, 300) de la reivindicación 1, en el que el elemento de base (82, 110, 112, 310) puede ser fijado a un elemento entre una cama, una mesa y una silla.
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