Улучшенная ременная система для поддержки тела - RU2677919C1
Код документа: RU2677919C1
Чертежи
Описание
[001] Настоящая заявка заявляет приоритет по предварительной заявке на патент в Индии 3750/DEL/2014 от 18 декабря 2014 года.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[002] Настоящее изобретение относится к одноточечному механическому узлу для регулировки крутящего момента/нагрузки. Более конкретно, изобретение относится к устройству с механизмом с одноточечным регулированием крутящего момента и регулируемой петли, соединенной в связке с упругими средствами для уменьшения усилий человека, помощи коленям и талии, чтобы распределить такую нагрузку с головы, спины, позвоночника, талии и коленей и направить нагрузку на землю.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[003] Структура человеческого тела включает в себя большое количество костей, сухожилий и связок соединенных вместе, чтобы создать идеальный костяк. Позвоночник является очень важной частью человеческого тела, функция которого включает поддержку тела, поддержку головы, движений, защиту спинного мозга, координацию и контроль. Поддержка головы имеет первостепенное значение, поскольку шея участвует в быстрых координационных движениях для повседневной деятельности. Защита спинного мозга от рывков, ударов и деформаций имеет решающее значение для поддержания здоровья всего организма.
[004] В дополнении к здоровому спинному мозгу, все суставы тела вместе со связками и сухожилиями должны быть в хорошем состоянии, чтобы поддерживать правильную осанку, эффективное движение или передвижение.
[005] Люди, которые занимаются такой деятельностью, которая включает регулярный подъем или перенос веса, перенос веса над головой или спиной или другие подобные трудности, подвергаются частому сгибаниям и втягиваниям частей тела, что может привести к нарушениям, включающим боль в пояснице, боль в колене, боль в шее, смещению позвонков и тому подобное из-за деформации и растяжения частей тела. Постоянная трудоемкая работа со слишком большим изгибанием, на коленях и ходьбе может привести также к нарушениям, таким как спондилит, кифоз или воспаление. Некоторые люди могут также приобретать остеопороз позвоночника, который изменяет форму самого позвоночника.
[006] Такие заболевания лечатся с использованием высоких доз болеутоляющих средств или путем использования фиксированных сетевых каркасов, эластичных ремней, которые обычно обертываются вокруг чувствительных частей тела. Часто методика поддержки позвоночника и талии предполагает закрепление вокруг них ремней; однако это может частично или полностью ограничить движение тела. Такое решение также не может полностью помочь позвоночнику или поясного отдела.
[007] Таким образом, существует давно упущенная потребность в решении, которое не только помогает человеку поднимать тяжелые предметы, но также поддерживает его в изогнутом положении, сидячей позе, при переносе нагрузки на спине и голове на большие расстояния и может использоваться в качестве корректирующей меры для спинальных заболеваний, таких как спондилит, кифоз и воспаление.
[008] В заявке с приоритетом US 20080154165 предлагается в основном опорное устройство для тела с элементом контакта с полом. Это устройство крепится внешне на ноги и является очень тяжелым из-за присутствия привода, приводных блоков и других вспомогательных компонентов. Индийская патентная заявка №2155/DEL/2008, поданная изобретателем этого патента, предлагает пояс, который не имеет прикрепляемых элементов, таких как ножное устройство, конструкций для распределения нагрузки от головы, талии, назад к земле, и одноточечного механического узла для регулировки крутящего момента/нагрузки. Другой известный из уровня техники патент US 6041444, предлагает опорный пояс для нагрузки, поддерживающий вес самого пользователя, однако описанный пояс не способствует ходьбе или уменьшению общей или частичной нагрузки, переносимой или смещенной пользователем. US 4632096 предлагает такую же функцию, но только для крепления или поддержки коленей. Изобретение, раскрытое в US 5147261, может помочь в подъеме путем опоясывания поясничной области гибким ремнем без другого уникального механизма. Устройство, раскрытое в US 6016869, представляет собой педальное, тяжелое и громоздкое устройство, предназначенное для помощи при подъеме.
[009] Вышеупомянутые предшествующие изобретения в этой области не раскрывают легкое по весу устройство с механизмом с одноточечным регулированием крутящего момента, которое представляет собой автономное устройство, легкое, компактное, но эффективное, простое и удобное, которое не только помогает человеку в поднятии тяжелых предметов, но также поддерживает его в положении на коленях, в согнутом положении, при боковом изгибе, в сидячей позе, при переносе нагрузки на голове, спине, при дальней ходьбы и может использоваться как корректирующая мера для заболеваний позвоночника, таких как спондилит, кифоз или воспаление, и легко носится пользователем и является эффективным в уменьшении усилий человеческого тела для проведения различных произвольных мышечных действий с полной свободой движения частей тела.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Перед тем, как описывать настоящее устройство и его компоненты и его способ использования, следует понимать, что это описание не ограничивается конкретным устройством и его частями, как описано, поскольку может быть несколько возможных вариантов осуществления, которые не являются явно проиллюстрированы в настоящем описании, но все же могут быть практически осуществимы в объеме изобретения, как определено формулой изобретения. Следует также понимать, что терминология, используемая в описании, предназначена только для описания конкретных версий или вариантов осуществления и не предназначена для ограничения объема настоящей заявки. Это резюме не предназначено для определения существенных признаков заявленного предмета изобретения и не предназначено для использования при обнаружении или ограничении объема заявленного предмета изобретения.
[0011] В одном аспекте изобретение представляет собой одноточечный механический узел для регулировки крутящего момента/нагрузки, в котором указанный узел изменяет крутящий момент нелинейно, регулируя длину рычага таким образом, что неподвижный конец упругого средства не должен быть смещен, причем указанный узел содержит: верхний элемент, нижний элемент, упругое средство с закрепленным концом и свободным концом, гибкий нерастяжимый элемент или канат, средства регулировки крутящего момента/нагрузки, имеющие одноточечную опору на свободном конце. Механический узел выполнен таким образом, что верхний элемент закреплен с возможностью перемещения на нижнем элементе с помощью оси петли и вала, и один конец трубы для регулировки нагрузки закреплен с возможностью перемещения с защищенным концом верхнего элемента. Гибкий нерастяжимый элемент или канат, закрепленный с/между свободным концом упругого средства и осью петли, и такой гибкий нерастяжимый элемент проходит через свободный конец средства для регулировки нагрузки. Длина гибкого нерастяжимого элемента или каната эквивалентна или равна сумме расстояния между стержнем и свободным концом средства для регулировки нагрузки и расстоянием между свободным концом средства для регулировки нагрузки и свободным концом упругого средства. Сумма такого расстояния остается постоянной.
[0012] В другом аспекте изобретение относится к устройству для оказания помощи мышечно-скелетной деятельности, в котором устройство позволяет пользователю распределять нагрузку на части тела и преодолевать усилие, необходимое для возврата в нейтральное положение, путем использования обратного крутящего момента, из-за накопленной потенциальной энергии в упругом средстве. Устройство содержит один или больше продольных механических элементов, один или больше регулируемых петлевых механизмов; одно или более упругих средств; один или больше одноточечных механических узлов для регулировки крутящего момента/нагрузки; и один или более ремней для талии, спины или плеч, а также бедер, подвижно и гибко соединенных к ремням. Устройство в целом отличается тем, что создается обратный крутящийся момент, когда пользователь переходит из нейтрального положения выполняя мышечно-скелетную деятельность, из-за потенциальной энергии, которая хранится в упругом средстве. Одноточечные механические узлы для регулировки крутящего момента/нагрузки соединены с регулируемой петлей, прикрепленной к упругому средству, которое содействует получению обратного крутящегося момента для возвращения пользователя в нейтральное положение. Обратный крутящий момент может изменяться нелинейно, используя механизм с одноточечными механическими узлами для регулировки крутящего момента/нагрузки путем изменения продольного расстояния между регулированным петлевым механизмом и одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки, в котором регулируемый петлевой механизм выступает как ось вращения и указанное продольное расстояние выступает в роли рычага. Одноточечные механические узлы для регулировки крутящего момента/нагрузки, встроенные с регулируемой петлей, используются для позвоночника, тазового и коленного суставов и имеет механизмы удлинения для использования одноточечного механического узла для регулировки крутящего момента/нагрузки. В другом аспекте устройство также имеет прикрепляемую конструкцию для распределения нагрузки с головы, позвоночника и спины на талию и землю. Таким образом, перенося груз на голову и обратно на землю.
[0013] В еще одном аспекте изобретение относится к способу оказания помощи мышечно-скелетной деятельности с использованием устройства, которое позволяет пользователю преодолеть усилие, необходимое для возвращения в нейтральное положение, используя обратный крутящий момент, сохраняя потенциальную энергию в упругом средстве. Способ в целом может быть выполнен таким образом, что создается обратный крутящийся момент, когда пользователь переходит из нейтрального положения, выполняя мышечно-скелетную деятельность, из-за сохраненной потенциальной энергии в упругом средстве. Одноточечные механические узлы для регулировки крутящего момента/нагрузки соединены с регулируемым петлевым механизмом, прикрепленным к упругому средству, которое содействует получению обратного крутящегося момента для возвращения пользователя в нейтральное положение. Обратный крутящий момент может изменяться нелинейно, используя механизм с одноточечными механическими узлами для регулировки крутящего момента/нагрузки путем изменения продольного расстояния между между регулированным петлевым механизмом и одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки, в котором регулируемый петлевой механизм выступает как ось вращения и указанное продольное расстояние выступает в роли рычага. Одноточечные механические узлы для регулировки крутящего момента/нагрузки, встроены с регулируемой петлей, используются для тазового и коленного суставов и имеют механизм удлинения для использования одноточечного механического узла для регулировки крутящего момента/нагрузки. Устройство также имеет прикрепляемую конструкцию для распределения нагрузки с головы, позвоночника и спины, чтобы перенести общую нагрузку на талию и землю. Таким образом, перенося груз на голову и обратно на землю.
[0014] Способ для поддержания мышечно-скелетной деятельности с помощью использования устройства, отличающийся тем, что позволяет пользователю распределять нагрузку на части тела и преодолеть усилия, необходимые для возвращения в нейтральную позицию путем использования обратного крутящего момента, из-за сохраненной потенциальной энергии в упругом средстве, и направлять нагрузку на землю, причем указанное устройство содержит один или более поясов/ремней для талии 111, спины 107 или плеч 106; и один или более адаптируемых к телу плечевых элементов 101, набедренный элемент 102, элемент для ноги 103 и конструкция 601, имеющая приспособленный для тела профиль, предназначенный для переноса нагрузок, в которых верхняя сторона конструкции установлена на заднем ремне 107 с использованием подвижных крепежных средств, отличающаяся тем, что конструкция 601 может образовывать платформу или консольную балку, которая может переносить нагрузку с головы на ремень, а затем ремень может переносить нагрузку на ногу и, наконец, на землю.
КОРОТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0015] Подробное описание осуществлено со ссылкой на прилагаемые чертежи. На рисунках самые левые цифры ссылочного номера идентифицируют фигуру, на которой сначала появляется ссылочный номер. Эти же цифры используются на всех чертежах для обозначения функций и компонентов.
[0016] На Фигуре 1А изображены ремни устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0017] На Фигуре 1В иллюстрируется ремень устройства с закрепленным устройством/элементом для ног.
[0018] На Фигуре 2 иллюстрируется способ уменьшения усилия с использованием обратного крутящего момента, создаваемого петлевым механизмом 104, соединенным в связке с механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0019] На Фигуре 3 иллюстрируется механизм удлинения регулировки механизма нагрузки с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0020] На Фигуре 4 иллюстрируется одноточечный механический узел, регулирующий момент нагрузки, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0021] На Фигуре 5 иллюстрируются различные положения устройства с элементом, показывающие вид с пространственным разделением деталей и собранный вид, в котором перенос нагрузки от устройства к земле осуществляется с помощью элемента для стопы 120 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0022] На Фигуре 6 иллюстрируются дополнительная конструкция для переноса нагрузок, которая может быть подвижно закреплена на таллии и спине ремнями в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0023] На Фигуре 7 иллюстрируются результаты крутящего момента и нагрузки, когда пользователь включает устройство с помощью рычага длиной 1 см, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0024] На Фигуре 8 иллюстрируются результаты крутящего момента и нагрузки, когда пользователь включает устройство с помощью рычага длиной 2 см, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0025] На Фигуре 9 иллюстрируются результаты крутящего момента и нагрузки, когда пользователь включает устройство с помощью рычага длиной 3 см, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0026] На Фигуре 10 иллюстрируются результаты крутящего момента и нагрузки, когда пользователь включает устройство с помощью рычага длиной 4 см, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0027] Представленное изобретение связано с устройством и методом, которые содержат усовершенствованный ремень для поддержки тела и оказания помощи телу во время подъема тяжелого груза, в положении на коленях, при наклонах и ходьбе. Более конкретно, ремень (также упоминающийся как устройство в различных случаях в спецификации) использует механический узел с одноточным моментом с регулируемой петлей вместе с упругим средством, которое сохраняет потенциальную энергию, когда пользователь изменяет положение из нейтрального, и помогает телу возвращаться в нейтральное положение.
[0028] Для целей представленного изобретения «нейтральное положение» может быть положением, при котором суставы не согнуты, а позвоночник и ноги выровнены и не скручены. Слова «нагрузка», «крутящий момент» и «вспомогательный крутящий момент» используются взаимозаменяемо и указывают на аналогичный смысл.
[0029] Для целей представленного изобретения «упругие средства» могут быть объектами, которые способны отталкиваться или возвращаться обратно в форму после изгиба, растяжения или сжатия. Упругие средства могут содержать пружину, гидравлическую пневматику, эластичную нить, эластичный канат, ленту и тому подобное. В одном варианте использования изобретения упругие средства могут приводиться в действие или быть не механизированным.
[0030] Для целей представленного изобретения «мышечно-скелетная деятельность» может включать в себя действия человека, которые могут включать в себя положение на коленях, сидение, ходьбу, бег, наклон вверх/вниз, наклон вперед/назад и поворот влево/вправо, перенос и поднятие груза и другие подобные действия различной продолжительности и частоты.
[0031] Для целей представленного изобретения слова «Система» и «Устройство» также являются взаимозаменяемыми.
[0032] Для целей представленного изобретения все результаты в таблицах, графиках или числах, включающие крутящий момент, нагрузку, углы в градусах, длину и тому подобное, должны рассматриваться в диапазоне ± 10% от заданного значения. Например, крутящий момент 100 Н-см следует рассматривать в диапазоне от 90 Н-см до 110 Н-см. Следует понимать, что графические или числовые данные основаны на прототипе, разработанном с конкретным набором вариантов использования и устройств, как описано, но не ограничивают устройство и способ, поскольку может быть множество возможных вариантов использования, настроек и компоновки, которые явно не показаны в настоящем описании.
[0033] Обращаясь к Фигуре 1, где иллюстрируется ремень в соответствии с вариантом использования настоящего изобретения. Элемент с левой стороны пользователя можно назвать левым элементом, а элемент с правой стороны пользователя можно назвать правым элементом. Каждый продольный элемент может быть выполнен, по меньшей мере, из двух или трех подэлементов, имеющих средство расширения и зацепления. Верхний подэлемент, прикрепленный плечом, может быть назван в качестве плечевого элемента 101, подэлемент, прикрепленный к бедру, может быть вызван как набедренный элемент 102, а подэлемент, прикрепленный к ноге, можно назвать элементом для ног 103. Каждый подэлемент продольного элемента регулируется по размеру и может быть соединен посредством одного или двух петлевых механизмов 104 (также называемых петлями), соединенных вместе с механическим узлом точного крутящего момента/нагрузки 113, и имеющего упругое средство 105 или силовое упругое средство или и то, и другое. Верхний конец плечевого элемента 101 может иметь мягкий ремень 106, а нижний конец плечевого элемента 101 соединен с верхним концом 201 набедренного элемента 102 через петлю и одноточечный механический узел для регулировки крутящего момента/нагрузки 113. Мягкий ремень 106 может обхватывать плечо и плечевой элемент 101 вместе. Плечевой элемент 101 с обеих сторон может быть соединен через упругий элемент, называемый спинным ремнем 107. Верхний конец плечевого элемента 101 может иметь средство для регулировки длины плечевого элемента 101 и имеет складывающийся механизм для регулировки высоты 115, чтобы сделать это эргономично. Вышеупомянутый петлевой механизм 104 соединен соединением с одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, который может подвижно соединяться с нижним концом плечевого элемента 101 и верхним концом 201 набедренного элемента 102.
[0034] Петлевой механизм включает в себя трубу 108 для регулирования нагрузки, закрепленную с возможностью перемещения с нижним концом плечевого элемента 101, и имеет кнопку 109 для фиксации трубы для регулирования нагрузки 108 в определенном положении. Конкретное положение трубы 108 для регулирования нагрузки определяет нагрузку и обратный крутящий момент петлевого механизма. Нерастяжимый и гибкий элемент или канат 114 соединяет верхний конец, упругого средства 105 или механизированное упругое средство с осью петли 110 и проходит через свободный конец 116, расположенную на нижнем конце трубы 108 для регулирования нагрузки. Ось петли 110 может быть частью петлевого механизма, закрепленного нижним концом плечевых элементов 101, и может подвижно соединена с валом 118 петли. Другой конец упругого элемента 105 или силовой упругий элемент может быть прикреплен к нижнему концу набедренного элемента 102.
[0035] В варианте использования, когда пользователь наклоняется, устройство может создавать силу натяжения в нерастяжимых и гибких элементах, которые переносят нагрузку на упругое средство 105. Таким образом, потенциальная энергия сохраняется в упругом средстве 105 и петлевом механизме 104, соединенном с одноточечный механический узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, и может обеспечивать опору для спины и талии пользователя через почясной ремень. Сохраненная потенциальная энергия помогает пользователю, когда пользователь стремится наклонится и вставать. Различные положения упомянутой регулировочной трубы 108 или другой комбинации r и l обеспечивают разную длину рычага петли и обеспечивают разные удлинения упругому средству 105. Если труба 108 для регулировки нагрузки расположена для увеличения длины рычага, то петля может обеспечить больший обратный крутящий момент или увеличить встречную нагрузку, в результате чего петля будет нести большую нагрузку и наоборот. Длина гибкого нерастяжимого элемента или каната 114 эквивалентна сумме длин r (OA) и l (АВ) и остается одинаковой для разной длины рычага. Каждый из набедренных элементов 102 или продольный элемент может быть подвижно соединен с ремнем для талии 111. Ремень для талии 111 может быть амортизующим гибким элементом, предназначенным для обкручивая вокруг талии или тела пользователя. Он может соединяться как продольными элементами на талии вместе, так и с ремнем пользователя. Нижний конец набедренного элемента 102 имеет подушечную структуру и мягкие ремни 112, которые могут прижимать набедренный элемент 102 к бедру. Конструкция, подобная подушечке, может быть отрегулирована в другом положении набедренного элемента 102 и иметь разную эргономику и удобную для пользователя форму и расположение, которые позволяют носить ремень поверх тканей, таких как юбки и сари, без необходимости поясов или привязывания вокруг бедер. Нижний конец набедренного элемента 102 закреплен с возможностью перемещения с элементом для ног 103 с помощью другой петли 104 с одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, аналогичной описанному петлевому механизму 104, соединенному с одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113 на нижнем конце плечевого элемента 101, но для колена. Нижний конец элемента для ног 103 может иметь подушечный и мягкий ремень 117 для захвата элементов для ног 103 ногой, а также имеет элемент стопы 120, надежно закрепленный с нижним концом элемента для ног 103 для переноса нагрузки и веса на массу. Петлевой механизм 104, который соединен в с одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, может поддерживать и помогать коленям пользователя. Когда пользователь садится, или когда он сгибает ногу, используя колени, тогда потенциальная энергия может храниться в упругом средстве 105 или при помощи силовых упругих средств. Такая же энергия поддерживает пользователя и помогает пользователю в стоячем положении или при опорно-двигательной деятельности.
[0036] В реализации, складывающийся и регулируемый механизм 115 может быть предусмотрен над трубой для регулировки нагрузки 108 и ниже плечевого элемента 101 для изменения высоты устройства для соответствующего пользователя. Этот механизм может обеспечить лучшую эргономичность устройства для обеспечения соответствия рабочей среде пользователю. В другом варианте осуществления 502, который лежит внутри плечевого элемента 101 с пружинами или упругим средством, помогает регулировать размер и сжимается, когда пользователь наклоняется и возвращается в нормальное положение, когда пользователь наклоняется, чтобы обеспечить перемещение плечевого элемента в соответствии с плечом.
[0037] Обращаясь к Фигуре 1В, на которой узел вместе с элементом для ноги или ножным устройством, проиллюстрирован как вариант использования настоящего изобретения. В другом варианте использования раскрыт механизм, который также может обеспечить перемещение элемента для ноги 103 во время ходьбы и или во время сидячей позе пользователя. Этот механизм может иметь элементы, соединяющие плечевой элемент 101 с элементом для ног 103. Элемент для ноги 103 может переносить вес и нагрузку от пользователя на землю и нижнюю часть тела, тем самым минимизируя неблагоприятные последствия подъема тяжелого груза и напряженной работы. Он также помогает, когда пользователь находится в наполовину сидячем положении, встает, или долго сидит.
[0038] В случае когда человек, которое носит систему ремней пред ставленого изобретения, когда такое человек наклоняется вверх/вниз, садится или встает при поднятии веса или в то время когда такой человек совершает какую-либо другую напряженную деятельность, напрягается, часть тела такого человека поглощается упругой силой, предусмотренной в упругом средстве 105, что приводит к свободному движению его спины, пояса и колена, не подвергая риску возникновения неблагоприятные последствия.
[0039] Обращаясь к Фигуре 2, на которой проиллюстрировано устройство и способы уменьшения усилия с использованием обратного крутящего момента, создаваемого петлевым механизмом 104, соединенным в связке с одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, в соответствии с вариантом использования настоящего предмета. При использовании верхняя часть петлевого механизма 104, соединенная в связке с одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, может включать трубу 118 для регулировки нагрузки с помощью кнопки 109. Труба для регулировки нагрузки может иметь в ней пазы или отверстия, чтобы зацеплять кнопку 109 в зависимости с требуемой нагрузкой. Длина OA означает рычаг, который нелинейно изменяет крутящий момент и обратный крутящий момент в устройстве, поскольку крутящий момент прямо пропорционален плечу рычага и прилагаемому усилию. Точка О всегда может оставаться фиксированной. Трубка для регулировки нагрузки 108 может скользить по нижнему концу плечевого элемента 101, чтобы изменить длину рычага. Гибкий нерастяжимый элемент длины, эквивалентный сумме АО и АВ, проходящий через единую точку А, соединяет точку О петли с верхним концом 202 упругого средства 105 или силовое упругое средство, которое может сохранять потенциальную энергию, когда пользователь наклоняется, встает на колени или принимает сидячую позу. Запасенная потенциальная энергия может оказывать усилие на трубу для регулировки нагрузки в одной точке А на расстоянии АО от точки О, которая может в конечном итоге вызвать крутящий момент из-за плеча рычага. Одноточечный механический узел для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, регулирует крутящий момент, регулируя длину рычага (r) таким образом, что нижний/второй конец D упругого средства 105 не должен перемещаться. Длина OD и сумма длин 1 и г остаются постоянными; и не требуют регулировки предварительной нагрузки/натяжения в упругом средстве 105; и содержит трубу для регулировки нагрузки 118 и гибкий нерастяжимый элемент или проводной канат 114, в котором регулировочная труба нагрузки имеет одну точку (А) 116 на ее нижнем конце. Гибкий нерастяжимый элемент или канат 114 длины (l + r), соединен с верхним концом 202 упругого среднего 105 с осью петли через одну точку (А) трубы для регулировки нагрузки 108. Регулировочная труба 108 может скользить по нижнему концу плечевого элемента 101 и набедренного элемента 102 для изменения длины рычага для получения нелинейного переменного счетного крутящего момента для уменьшения усилий для мышечно-скелетной деятельности. Труба для регулировки нагрузки 108 может быть заблокирована/разблокирована нижним концом плечевого элемента 101 с помощью кнопки 109 зацепления/разъединения; и необязательно содержит механизм удлинения для облегчения блокировки/разблокировки и скольжения трубы для регулировки нагрузки 108 для регулировки крутящего момента; и одноточечный механический узел для регулировки крутящего момента/нагрузки может быть использован/применен в других сферах применения, таких как робот-манекен, экзо-скелеты и другие применения и оборудование.
[0040] В варианте использования, аналогичный механизм с альтернативными расположениями петли с трубой для регулировки нагрузки 108 и упругим средством показан на Фигуре 2 В с вариантом использования данного изобретения. Эта конфигурация может работать аналогично по функциональности как на рисунке 2А, но может иметь различное расположение, как показано на рисунке 2В.
[0041] Обращаясь к Фигуре 3, на которой механизм удлинения 301 для регулировки нагрузки иллюстрируется вариантом использования данного изобретения. В одном варианте использования устройство может быть оборудовано механизмом удлинения 301, чтобы позволить пользователю регулировать крутящий момент, регулируя грузовую трубу 108 и включающую/отсоединяющую кнопку 109. Устройство может содержать один или несколько механизмов 301 для регулировки нагрузки регулируемого петлевого механизма 104, механический узел 113 для регулировки наклона нагрузки на талии и другой регулируемый петлевой механизм 104 с одноточечным механическим узлом 113 для регулировкой нагрузки на колене для элемента для ног 103. Механизм удлинения 301 для регулировки нагрузки может быть расположен спереди талии или где-либо еще, так чтобы быть легко доступным пользователю, как предпочтительнее, чем положение, в котором петлевой механизм 104, соединенный в связке с одноточечный механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, расположен. Механизм блокировки может помочь пользователю отрегулировать крутящий момент.
[0042] В варианте использования механизм удлинения 301 для регулировки нагрузки может содержать блокирующий элемент 302, один или несколько проводов 303, соединенных с кнопкой 109, которые проходят через закрывающий элемент 302 и могут быть прикреплены к трубе для регулировки нагрузки 108 с помощью крепежных средств, пружину натяжения 304, соединенную с неподвижной опорой на одном конце и трубой для регулировки нагрузки 108 на другом конце, пружину сжатия 305, соединенная с кнопкой 109, так что сжимающее усилие заставляет вводить кнопку 109 в отверстия или пазы трубы для регулировки нагрузки 108. Проводы 306 предназначены для скольжения грузовой трубы 108, а проводы 307 предназначены для кнопки 109 соединения/отсоединения. Один или несколько проводы 306, 307 могут быть заблокированы в блокирующем элементе 302. В реализации, когда пользователь тянет проводы 307, нажимая ручку 308, он не блокирует кнопку 109, и трубка для регулировки нагрузки 108 может скользить, когда пользователь перемещает ручку 308 из блокировочного элемента 302. В состоянии по умолчанию кнопка 109 заблокирована из-за пружины сжатия 305. Труба для регулировки нагрузки 108 установлена для минимальной длины рычага из-за действия по умолчанию натяжной пружины 304. Кнопка 109 автоматически входит в зацепление, когда в нее поступает следующий или предыдущий паз, вследствие сжимающего действия пружины сжатия 305. Пружина натяжения 304 позволяет трубе для регулировки нагрузки, возвращаться в минимальное положение, поскольку натяжение пружины заставляет трубу для регулировки нагрузки 108 проходить к оси 110 или к валу 118 вращения петли. Таким образом, посредством механизма удлинения 301 для регулировки нагрузки пользователь может легко регулировать крутящий момент и грузоподъемность устройства. Провода 303, соответствующие одной трубе 108 для регулировки нагрузки, являются такими, что представляет собой один непрерывный провод 303, хотя он выступает в виде двух проводов из блокирующего элемента 302. Каждый из основных проводов 303 может соответствовать левой или правой регулировочной трубе 108.
[0043] Как показано на фиг. 4, в одном из вариантов осуществления изобретения механический узел регулировки крутящего момента/нагрузки показан в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Одноточечный механический узел для регулировки крутящего момента/нагрузки, в котором механический узел нелинейно изменяет крутящий момент, регулируя длину рычага, так что неподвижный конец упругого средства 105 не должен быть смещен; причем указанный механизм содержит верхний элемент 101, нижний элемент 102, упругое средство 105 с неподвижным концом и свободным концом 119, гибкий нерастяжимый элемент или канат 114, ось петли 110 и вал 118, один или несколько одноточечных механических узлов для регулировки крутящего момента/нагрузки 113, имеющих единственную точку на своем свободном конце 116. Механический узел выполнен таким образом, что верхний элемент 101 надежно закреплен нижним элементом 102 осью петли 110 и валом 118, а один конец средства регулировки нагрузки 108 соединен с возможностью крепления с защищенным концом верхнего элемента 101. Гибкий нерастяжимый элемент или канат 114 надежно закреплен между свободным концом 119 упругих средств и осью петли 110, и такой гибкий нерастяжимый элемент 114 проходит через свободный конец 116 средства для регулировки нагрузки 118. Длина гибкого нерастяжимого элемента или каната 114 эквивалентна или равна сумме расстояния между осью петли 110 и свободным концом 116 средства для регулировки нагрузки 118 и расстоянием между свободным концом 116 средства регулировки нагрузки и свободным концом 119 упругого средства. Сумма такого расстояния остается постоянной. Упомянутое средство для регулировки нагрузки 118 может скользить по нижнему концу верхнего элемента 101, чтобы изменить длину рычага, чтобы получить нелинейный переменный момент. Ось петли 110 и вал 118 могут быть заменены петлевым соединением. Регулировка предварительной нагрузки/натяжения в упругом средстве 105 в этом механизме не требуется. Средство для регулировки нагрузки 108 может быть заблокировано/разблокировано нижним концом верхнего элемента 101 с использованием средства 109 соединения/разъединения. Механизм дополнительно содержит механизм удлинения для облегчения блокировки/заблокировки и скольжения средства для регулировки нагрузки 108 для регулировки крутящего момента.
[0044] На Фиг. 5 показаны различные положения устройства с элементом, изображающим вид с пространственным разделением деталей, и вид в сборе, в котором передача нагрузки от устройства на землю осуществляется путем включения в него опорного элемента 120 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В одном варианте использования, работа ремня иллюстрируется в различных положениях с вариантом использования данного изобретения. На Фигуре 1-А изображен вид с пространственным разделением деталей устройства, в котором от верхней части до нижней части все элементы, содержащие плечевой элемент 101, трубу для регулировки нагрузки 108, кнопку 109, канат 114, регулируемый петлевой механизм 104, упругое средство 105, нижнюю петлю и упругое средство и элемент стопы 120 для переноса нагрузки на землю. На Фигуре 1-В собранное устройство представлено в нейтральном положении без наклонов или скручивания каких-либо суставов или мускулов пользователем (не показано). Петли, которые могут находиться в нейтральном положении или положении, могут быть в нулевом изгибе, а упругое средство 105 также может находиться в не нагруженном положении. На рисунке 4-С собранный ремень представлен для положения сидя. Удлиненный элемент для ног 103 может иметь элемент стопы 120, который может переносить нагрузку с тела на элемент для ног 103 и, наконец, на землю. Во время этого крайнего положения все петли на поясе и коленях и все упругие средства 105 вступают в действие для преодоления нагрузки, действующей на пользователя.
[0045] На Фигуре 6 показано дополнения конструкции 601 для переноса нагрузок, которые могут поворачиваться в опорных точках 602, механический элемент, соединяющий как трехмерные, так и простые петли 603 и верхнюю часть конструкции, установлен на спинном ремне 107, соответственно варианту использования данного изобретения. В другом варианте использования, устройство также может быть оборудовано несущей нагрузку конструкцией, которая может быть прикреплена к задней части устройства вблизи механического элемента, соединяющего как трехмерные петли 603, так и верхнюю сторону конструкции, установленную на спинном ремне 107. Трехмерные петли 603 установлены на нижнем конце (внутренней трубе) плечевого элемента. Конструкция 601 может быть непрерывного профиля Z-формы, если смотреть с левой стороны от пользователя. Верхнюю часть конструкции 601 можно использовать для переноса груза на голове. Верхняя часть конструкции 601 может образовывать платформу или консольную балку, которая может передавать и распределять нагрузку с головы на ремень, а затем ремень может переносить нагрузку на ногу и, наконец, на землю. В реализации нагрузка также может переносится сзади с помощью нижней платформы, которая также может работать как несущая балка. Нагрузка на нижнюю часть может быть перенесена на устройство путем введения петли, которая может соединяться с конструкцией 601 и устройством в точке опоры. Тяжелый подъем грузов, содержащих мешки с зернами, цементом или любым другим материалом, может быть выполнен с легкостью устройством, прикрепленным к конструкции 601. Поворотный механический элемент, соединяющий как трехмерные петли 603, так и верхнюю сторону конструкции, установлен на спинном ремне 107. Трехмерные петли 603 установлены на нижнем конце (внутренней трубе) плечевого элемента.
[0046] В одном варианте осуществления крепление конструкции 601 может быть отрегулировано таким образом, что ориентация структуры остается вертикальной. Конструкция 601 может поворачиваться в опорных точках 602 на механическом элементе, соединяющем как трехмерные петли 603, так и верхнюю сторону конструкции, установленную на спинном ремне 107. Трехмерные петли 603 установлены на нижнем конце (внутренней трубе) плечевого элемента, который может приводить к повороту конструкции в многостороннем направлении, когда пользователь выполняет действия, включающие наклон, изгиб, изгиб с поворотом или не горизонтальные шаги. Когда пользователь делает шаги вверх или вниз, расположение конструкции 601 остается такой же из-за эффекта трехмерной петли или многонаправленной петли 603. Таким образом, добавление многонаправленных соединений 601 приводит к правильному вертикальному расположению конструкции, даже если пользователь не может вставать в вертикальное положение.
[0047] На Фигуре 7 иллюстрировано изображение нелинейного изменения крутящего момента относительно угла изгиба и уменьшение нагрузки на талию пользователя, что представлено крутящим моментом по оси абсцисс, а угол поворота по оси ординат проиллюстрирован в качестве варианта осуществления данного предмета. В таблице 1 представлены данные пользователя с собственным весом 70 кг ростом 180 см и подъемом груза 20 кг и с рычагом 1 см.
[0048] На Фигуре 8 иллюстрировано изображение нелинейного изменения крутящего момента относительно угла изгиба и уменьшение нагрузки на талию пользователя, что представлено крутящим моментом по оси абсцисс, а угол поворота по оси ординат проиллюстрирован в качестве варианта осуществления данного предмета. В таблице 1 представлены данные пользователя с собственным весом 70 кг ростом 180 см и подъемом груза 20 кг и с рычагом 2 см.
[0049] На Фигуре 9 иллюстрировано изображение нелинейного изменения крутящего момента относительно угла изгиба и уменьшение нагрузки на талию пользователя, что представлено крутящим моментом по оси абсцисс, а угол поворота по оси ординат проиллюстрирован в качестве варианта осуществления данного предмета. В таблице 1 представлены данные пользователя с собственным весом 70 кг ростом 180 см и подъемом груза 20 кг и с рычагом 3 см.
[0050] На Фигуре 10 иллюстрировано изображение нелинейного изменения крутящего момента относительно угла изгиба и уменьшение нагрузки на талию пользователя, что представлено крутящим моментом по оси абсцисс, а угол поворота по оси ординат проиллюстрирован в качестве варианта осуществления данного предмета. В таблице 1 представлены данные пользователя с собственным весом 70 кг ростом 180 см и подъемом груза 20 кг и с рычагом 4 см.
[0051] В ходе использования, после наблюдения вышеуказанных данных из Таблиц 1-4, можно сделать вывод, что максимальный крутящий момент может быть получен при плече рычага 4 см, что может обеспечить максимальную длину плеча, что приводит к максимальному крутящему моменту. В дополнение к максимальному крутящему моменту максимальный крутящий момент на каждой длине плеча рычага может наблюдаться под углом 80-110 градусов.
[0052] В примерном варианте осуществления изобретения, устройство может использоваться в областях или ситуациях, содержащих:
1) Силы обороны, в которых солдаты в армии подвергаются постоянному бегу, сгибанию, ползанию, а иногда и пребывают в необычайном неудобном положении;
2) Строительные площадки, где рабочие и техники находятся в деятельности, включающей наклоны и действия при выполнении тяжелых нагрузок и других действий, таких как сверление при экстремально низких или высоких положениях, удары и тому подобное;
3) Человек, ответственный за домашнюю работу, например, домохозяйка, выполняющая все задачи, в которых присутствуют многие виды мышечно-скелетной деятельности, такие как изгиб, наклоны и тому подобное;
4) Все виды отраслей промышленности, в которых рабочие должны выдерживать большие нагрузки, такие как изготовление или рабочие задания на машинах, таких как токарный станок, сверление и фрезерование;
5) Люди старшего возраста, чья кость деградирует из-за низкого содержания кальция и, следовательно, требует поддержки для ходьбы, наклона, сидения, вставания;
6) В сельском хозяйстве, где фермеры должны постоянно сгибаться для высаживания семян в землю и перевозить тяжелые грузы для хранения на складе;
7) В медицинской сфере, в которой пациенты с кифозом, спондилоартритом и другим и подобными заболеваниями, при которых им находят неудобно для наклонов или сидения.
[0053] Варианты использования, примеры и альтернативы предыдущих пунктов, формулы изобретения или нижеследующее описание и чертежи, включая любые их различные аспекты или соответствующие индивидуальные особенности, могут быть взяты независимо или в любой комбинации. Функции, описанные в связи с одним вариантом использования, применимы ко всем вариантам использования, если только такие признаки несовместимы. Данное изобретение может быть воплощено во многих других формах или выполнено другими способами без отхода от сущности или его основных характеристик, и вышеупомянутый вариант использования изобретения был подробно раскрыт только для иллюстративных целей. Понятно, что изобретение не ограничено этим, но подвержено многочисленным изменениям и модификациям, как известно специалистам в данной области, и все такие изменения или модификации раскрытого устройства, включая перегруппировку деталей, находятся в рамках настоящего изобретения.
Реферат
Группа изобретений относится к медицине. Механический узел с одноточечным регулированием крутящего момента содержит верхний элемент, нижний элемент, упругое средство с закрепленным концом и свободным концом, гибкий нерастяжимый элемент или канат, средства регулировки крутящего момента/нагрузки, имеющие одноточечную опору на свободном конце. Верхний элемент закреплен с возможностью перемещения на нижнем элементе с помощью оси петли и вала. Один конец трубы для регулирования нагрузки закреплен с возможностью перемещения с верхним элементом. Гибкий нерастяжимый элемент или канат закреплен с возможностью движения с/между свободным концом упругого средства и осью петли, и такой гибкий нерастяжимый элемент проходит через свободный конец средства для регулировки нагрузки. Длина гибкого нерастяжимого элемента или каната эквивалентна или равна сумме расстояния между осью петли и свободным концом средства для регулировки нагрузки и расстоянием между свободным концом средства регулировки нагрузки и свободным концом упругого средства, и сумма такого расстояния остается постоянной. Средство для регулировки нагрузки может скользить по нижнему концу верхнего элемента и нижнего элемента, чтобы изменить длину плеча для создания нелинейного обратного крутящегося момента. Способ поддержания мышечно-скелетной деятельности с помощью устройства, которое содержит один или более продольных механических элементов, один или более регулируемых петлевых механизмов, один или больше одноточечных механических узлов для регулировки крутящего момента/нагрузки, конструкцию для распределения и перемещения нагрузки с головы, шеи и спины, один или более упругих средств, складывающийся механизм для регулировки высоты, один или больше поясов/ремней для талии, спины или плеч, один или более адаптируемых к телу плечевых элементов, набедренный элемент и элемент для ноги подвижно и гибко соединенные с ремнями. Обратный крутящийся момент нарастает, когда пользователь переходит из нейтрального положения, выполняя мышечно-скелетную деятельность, из-за сохраненной потенциальной энергии в упругом средстве. Одноточечные механические узлы для регулировки крутящего момента/нагрузки соединяются с регулируемым петлевым механизмом, прикрепленным к упругому средству, которое содействует получению обратного крутящегося момента для возвращения пользователя в нейтральное положение. Обратный крутящий момент может изменяться нелинейно, используя механизм с одноточечными механическими узлами для регулировки крутящего момента/нагрузки для регулировки продольного расстояния между регулированным петлевым механизмом и одноточечным механическим узлом для регулировки крутящего момента/нагрузки. Регулируемый петлевой механизм выступает как ось вращения и указанное продольное расстояние выступает в роли рычага. Конструкция для распределения и переноса нагрузки с головы, шеи и спины распределяет и переносит нагрузку с головы, шеи и спины на талию и землю. Изобретения обеспечивают эффективность уменьшения усилий человеческого тела для проведения различных произвольных мышечных действий с полной свободой движения частей тела, в частности обеспечивают улучшенную эргономичность для соответствия аппарата пользователя рабочей среде. 6 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил., 4 табл.
