一种适于防辐射服支撑的外骨骼装置的制作方法

本发明属医疗器械技术领域，涉及一种外骨骼装置，具体说来，是一种起辅助支撑作用的全身性外骨骼。

背景技术：

现代医疗中，X射线已经成为医生对病人进行病情诊断、治疗的重要手段；X射线穿透人体时会对人体产生一定的不良效应，若接触X射线过多，会对人体产生一定的放射损害，引起身体病变甚至癌变风险；医护人员在进行放射诊断和手术时，需要穿防辐射服进行保护，而防辐射服内含有相当质量的铅，导致医护人员在穿着防辐射服工作时十分不便，异常疲惫，更常常引起放射医护人员的颈椎病和腰椎病等身体病症。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供适于防辐射服支撑的外骨骼装置，该装置可以穿着在人体身上，对穿在人身上的防辐射服起支撑作用，而且不会干涉影响人体的正常运动动作；在人体弯腰和下蹲时，该外骨骼装置还能起到被动助力作用；与地面接触的支撑部分还有一定的减震效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种用于防辐射服支撑的外骨骼装置，包括：

用于穿戴在肩部的肩部机构，包括一对背部支撑杆101、102、设置在背部支撑杆101、102之间的固定横杆2和导向件3和固定在背部支撑杆101、102上的一对柔性背带901、902，所述导向件3位于固定横杆2的下方，固定横杆2的左右两端分别固定在左右侧的背部支撑杆101、102上，导向件3的左右两端分别能滑动地套装在左右侧的背部支撑杆101、102上；

用于穿戴在腰部的腰部机构，包括腰部支撑杆401、402、安装在腰部支撑杆401、402上的柔性腰带8以及一端分别固定在腰部支撑杆401、402左右两侧的两根直筒形拉簧701、702，所述背部支撑杆101、102通过两只中凸鼓形弹簧601、602分别固定在腰部支撑杆401、402的前端，所述导向件3通过两个分别上下设置的球形铰链501、502固定在腰部支撑杆401、402的前端并位于两只中凸鼓形弹簧601、602之间，所述直筒形拉簧701、702的另一端通过钢绳分别与位于上方的球形铰链501的上端连接；

用于穿戴在腿部的腿部机构，包括设置在自动切换装置上端的大腿支撑直杆1201、1202；设置在大腿支撑直杆1201、1202和小腿支撑直杆1701、1702之间的自动切换装置，其包括设置在自动切换装置上端的固定件、设置在固定件下端的关节轴承1401、1402、设置在关节轴承1401、1402下端的轴承支座、设置在轴承支座下端的滑动件1601、1602、设置在滑动件1601、1602内部的滑动轴承、分别铰接在固定件和滑动件1601、1602上的上铰接件和下铰接件、设置在上铰接件和下铰接件之间的压缩弹簧以及顺次穿过上铰接件、压缩弹簧和下铰接件的弹簧压缩杆1501、1502，其中，所述大腿支撑直杆1201、1202的下端和关节轴承1401、1402上端之间通过上螺纹杆固定连接，所述上螺纹杆穿过固定件上的通孔，关节轴承1401、1402的下端能转动地安装在轴承支座上，所述弹簧压缩杆1501、1502的上端设置有杆帽，下端安装有螺母，所述上铰接件和下铰接件被限定在弹簧压缩杆1501、1502的杆帽和螺母之间；设置在轴承支座下端的小腿支撑直杆1701、1702，所述小腿支撑直杆1701、1702穿过滑动轴承的内部，其上端通过下螺纹杆固定在轴承支座底座的沉头式通孔内；设置在小腿支撑直杆1701、1702内部并能在小腿支撑直杆1701、1702内部上下滑动的滑动支撑直杆1801、1802，所说滑动支撑直杆1801、1802的上端和滑动件1601、1602的上端分别设置有相互对应的两个安装孔，通过上销轴和下销轴插入两个安装孔中将滑动支撑直杆1801、1802和滑动件1601、1602相互固定，所述滑动轴承被限位在上销轴和下销轴之间；所述小腿支撑直杆1701、1702的侧边开设一滑槽，所述上销轴和下销轴顺次穿过滑动件1601、1602的安装孔、滑槽和滑动支撑直杆1801、1802，并能在滑槽内上下滑动。

进一步地，所述腰部支撑杆401、402与大腿支撑直杆1201、1202之间通过球形铰链1001、1002连接，还包括分别固定在球形铰链1001、1002两端的的鼓形弹簧1101、1102。

进一步地，还包括大腿柔性绑套1301、1302，其分别固定于大腿支撑直杆1201、1202上。

进一步地，还包括小腿柔性绑套1901、1902，其分别固定于小腿支撑直杆1701、1702上。

进一步地，还包括踝关节柔性绑套2101、2102，其分别通过踝关节转动件2001、2002与小腿支撑直杆1701、1702进行铰链连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)背部支撑杆与腰部支撑杆之间通过弹簧铰链机构连接，该弹簧铰链机构为多自由度的铰链机构，在腰部水平转动与左右摆动时鼓形弹簧能够起到支撑复位作用，在弯腰时直筒拉簧能产生拉力提供助力效果。

(2)腰部支撑杆与大腿支撑直杆连接的髋关节处，采用弹簧铰链机构，该球铰链能实现髋关节的全部动作，而且能在弯腰时利用弹簧提供助力。

(3)大腿支撑直杆与小腿支撑直杆通过球铰链连接，并与弹簧压缩杆和滑动件共同组成弹簧滑块铰链机构，该机构可以实现正常行走模式下的膝关节弯曲动作，还可以在足部驻地时为膝关节提供助力，减轻穿着防辐射服时的人体负担。

(4)足底支撑件为弯曲的金属橡胶材料，内部含有减震弹簧，可以减轻着地时的冲击。

附图说明

图1为本发明三维结构整体示意图。

图2为躯干支撑部分示意详图。

图3为下肢支撑部分示意详图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的描述。

如图1所示，本发明公开了一种适于防辐射服支撑的外骨骼装置，该外骨骼装置包括一对背部支撑杆101、102、固定横杆2、导向件3、一对腰部支撑杆401、402、球形铰链501、502、两只中凸鼓形弹簧601、602、两只直筒形拉簧701、702、柔性腰带8、一对柔性背带901、902、球形铰链1001、1002、中凸鼓形弹簧1101、1102、大腿支撑直杆1201、1202、大腿柔性绑套1301、1302、关节轴承1401、1402、弹簧压缩杆1501、1502、滑动件1601、1602、小腿支撑直杆1701、1702、滑动支撑直杆1801、1802、小腿柔性绑套1901、1902、踝关节转动件2001、2002、踝关节柔性绑套2101、2102、足底支撑件2201、2202。如图2所示，固定横杆2通过螺纹固定于一对背部支撑杆101、102上，保持背部支撑杆的平行稳定；背部支撑杆101、102分别通过鼓形弹簧601、602与腰部支撑杆401、402连接；导向件3与腰部支撑杆通过球形铰链501、502连接；直筒形拉簧701、702与球形铰链501上端通过刚绳连接；柔性背带901、902与腰带8分别套在背部支撑杆101、102和腰部支撑杆上。

腰部支撑杆401、402与大腿支撑直杆1201、202分别通过球形铰链1001、1002连接，与该铰链并列的鼓形弹簧1101、1102均用螺钉固定；大腿柔性绑套1301、1302通过螺钉分别固定于大腿支撑直杆1201、1202。

如图3，大腿支撑直杆1201、1202与小腿支撑直杆1701、1702分别通过关节轴承1401、1402铰接；与该铰链并列的弹簧压缩杆1501、1502上端分别与大腿支撑直杆1201、1202通过铰链连接，下端分别与滑动件1601、1602连接；滑动件1601、1602分别与滑动支撑直杆1801、1802通过销过盈固连，与小腿支撑直杆1701、1702之间滑动配合；滑动支撑直杆1801、1802与小腿支撑直杆1701、1702之间是滑动配合连接。

小腿柔性绑套1901、1902分别通过螺钉固定于小腿支撑直杆1701、1702；踝关节柔性绑套2101、2102通分别过螺钉固定于踝关节转动件2001、2002；踝关节转动件2001、2002与小腿支撑直杆1701、1702之间用螺钉紧定；足底支撑件2201、2202分别通过螺钉固定于小腿支撑直杆1701、1702。

作为本发明的一种优选的实施方式，用于防辐射服支撑的外骨骼装置，包括：

用于穿戴在肩部的肩部机构，包括一对背部支撑杆101、102、设置在背部支撑杆101、102之间的固定横杆2和导向件3和固定在背部支撑杆101、102上的一对柔性背带901、902，所述导向件3位于固定横杆2的下方，固定横杆2的左右两端分别固定在左右侧的背部支撑杆101、102上，导向件3的左右两端分别能滑动地套装在左右侧的背部支撑杆101、102上；

用于穿戴在腰部的腰部机构，包括腰部支撑杆401、402、安装在腰部支撑杆401、402上的柔性腰带8以及一端分别固定在腰部支撑杆401、402左右两侧的两根直筒形拉簧701、702，所述背部支撑杆101、102通过两只中凸鼓形弹簧601、602分别固定在腰部支撑杆401、402的前端，所述导向件3通过两个分别上下设置的球形铰链501、502固定在腰部支撑杆401、402的前端并位于两只中凸鼓形弹簧601、602之间，所述直筒形拉簧701、702的另一端通过钢绳分别与位于上方的球形铰链501)的上端连接；

用于穿戴在腿部的腿部机构，包括设置在自动切换装置上端的大腿支撑直杆1201、1202；设置在大腿支撑直杆1201、1202和小腿支撑直杆1701、1702之间的自动切换装置，其包括设置在自动切换装置上端的固定件、设置在固定件下端的关节轴承1401、1402、设置在关节轴承1401、1402下端的轴承支座、设置在轴承支座下端的滑动件1601、1602、设置在滑动件1601、1602内部的滑动轴承、分别铰接在固定件和滑动件1601、1602上的上铰接件和下铰接件、设置在上铰接件和下铰接件之间的压缩弹簧以及顺次穿过上铰接件、压缩弹簧和下铰接件的弹簧压缩杆1501、1502，其中，所述大腿支撑直杆1201、1202的下端和关节轴承1401、1402上端之间通过上螺纹杆固定连接，所述上螺纹杆穿过固定件上的通孔，关节轴承1401、1402的下端能转动地安装在轴承支座上，所述弹簧压缩杆1501、1502的上端设置有杆帽，下端安装有螺母，所述上铰接件和下铰接件被限定在弹簧压缩杆1501、1502的杆帽和螺母之间；设置在轴承支座下端的小腿支撑直杆1701、1702，所述小腿支撑直杆1701、1702穿过滑动轴承的内部，其上端通过下螺纹杆固定在轴承支座底座的沉头式通孔内；设置在小腿支撑直杆1701、1702内部并能在小腿支撑直杆1701、1702内部上下滑动的滑动支撑直杆1801、1802，所说滑动支撑直杆1801、1802的上端和滑动件1601、1602的上端分别设置有相互对应的两个安装孔，通过上销轴和下销轴插入两个安装孔中将滑动支撑直杆1801、1802和滑动件1601、1602相互固定，所述滑动轴承被限位在上销轴和下销轴之间；所述小腿支撑直杆1701、1702的侧边开设一滑槽，所述上销轴和下销轴顺次穿过滑动件1601、1602的安装孔、滑槽和滑动支撑直杆1801、1802，并能在滑槽内上下滑动。

上述外骨骼装置的工作过程是：人体穿上该外骨骼装置，防辐射服则“披在”该外骨骼上，当人体直立时，背部支撑杆在肩部承受防辐射服的重力，然后通过铰链和支撑杆将重力传递于地面；当人体弯腰工作时，直筒拉簧会产生拉力，加上髋关节处的鼓形弹簧受压，会为上身躯干部分提供助力效果。当人处于下蹲姿势时，膝关节处的弹簧压缩杆会工作，为人体膝关节提供助力，这样就可以减轻人体膝关节的负担。

当人体正常行走时，足底的滑动支撑杆离开地面，则滑动件成为自由端，膝关节弯曲时弹簧杆不工作，并不会对人体腿部产生阻力，这正是该膝关节机构与普通下肢被动助力机构不同之处。