具有用于独立手指致动的机构的解剖假体

本发明大体上涉及解剖肢体假体，且具体地说，但非排他地，涉及用于上肢，即手的假体。背景技术：1、在继续之前，值得指出的是，尽管在以下描述和所附权利要求书中将主要参考手假体，但所提供的信息还可扩展到可借助于电缆型差动传动机构控制的其它类型的假体和/或机器人装置。2、众所周知，为帮助遭受严重的手(或脚)截肢的人，近年来已开发了解剖假体，所述解剖假体不仅可再现经截肢肢体的形状，而且可再现其一些功能。3、这些功能包含例如抓握物体或施加拉力或按压力和执行对于普通人来说可能似乎简单且显而易见的其它动作，但为了在人工肢体中实施，需要极复杂的结构和操作。4、实际上，这些假体具有大量微型化的机械组件，所述微型化的机械组件需要复杂的控制系统以用于再现与正常肢体的移动类似的移动。5、在一些情况下，这些移动由个体借助于需要假体与肌肉或神经系统之间的介接的示意动作或肌肉收缩以及定位在个人身体上的合适传感器(例如，电极、光学传感器等)来控制。6、开发具有等效于人臂的功能的人工臂是生物工程的总体目标。7、在当前技术水平中，假体仍缺乏一些自由度，且迫使个体借助于补偿移动来对其进行补偿，这常常造成残肢的疼痛和过度使用综合征。8、将假体或肌电手施加到臂或其其余部分，以增强或辅助其能力，例如在力和/或移动速度方面。9、为此目的，假体紧固在预定义位置处，具体地说是紧固在臂关节(肘部)处，且由无源装置(例如，弹簧、弹性绳等)和/或由有源装置(例如，电动或气动致动器等)致动，所述假体还借助于机械传动系统(其可包含例如齿轮、滑轮、电缆、传送带等)致动假手的部分，例如一些手指或手腕的移动，且在所述部分，如同可相对手指以及所述手指与身体之间传递力和力矩。10、在所属领域中已知的假肢中，致动系统以尽可能顺应解剖移动的方式将力施加到各个肢段，从而利用弹性或粘弹性组件的性质。11、这旨在将力传送到假体及其部分，所述力尽可能循序渐进且在解剖学上与真肢相符，以避免任何突然的加速或与致动系统的坚硬触碰；这一点在某种程度上类似于可见于汽车领域中的需求，其中由引擎产生的驱动力矩必须渐进且无缝地传送到车轮以避免应力和故障。12、本发明属于有源假体装置的类别，所述有源假体装置的主要功能是帮助用户尝试执行例如提起和操控物体等活动。技术实现思路1、就本文中所考虑的假体或肌电手来说，其基本上包含待锚定到截肢臂的锚定部件或底座、借助于可相对于锚定底座旋转的关节或手腕以铰接方式连接到底座的主体，以及铰合到主体的一个或多个手指。2、每个手指由一系列相互铰合的指骨构成。3、假手还可包含用于手的每一个自由度的一个电动致动器，以及致动器控制单元。4、针对手的每个自由度使用一个致动器使得手不可避免地复杂、沉重且庞大；这就是过去发明欠驱动手的原因，即，手所具有的致动器数目小于手的自由度数目。5、此类手的一个实例在授予本申请的同一申请人的国际专利申请wo 2019/215577(对应于意大利专利it 102018000005213)中描述。6、以上文献中所公开的假体包含用于独立地致动手的手指的系统，即，单独作用于某些手指的致动系统。7、具体地说，如上文所提及的现有技术文件中所解释，已知假手包括可相对于锚定手腕的关节旋转的底座主体，以及铰合到主体的一个或多个手指；每个手指由一系列相互铰合的指骨构成。8、底座主体标识欠驱动假手的手掌，手指成对地铰合到所述手掌，即，第一食指-中指对和第二无名指-小指对。9、另外，肌电手配备有充当拇指的补充手指，所述补充手指适于与其它手指相对地工作以用于抓握物体。10、每个手指的指骨相互铰接，且在其内有柔性电缆延伸，所述柔性电缆从指尖延伸到底座，允许屈曲和伸展手指，此电缆借助于由致动器控制的滑轮和导轮的系统拉紧或放松。11、简单来说，根据文献wo 2019/215577中所描述的解决方案，致动系统包含主要电缆，所述主要电缆通过致动器克服回位弹簧的弹性作用而卷绕和解绕。12、在卷绕或解绕主要电缆时发生的长度变化引起辅助电缆的拉紧或放松，这引起连接到其的手指的屈曲或伸展。13、为此目的，致动机构包括滑件或滑块，所述滑件或滑块可沿着在手的纵向方向上延伸的导轨移动，在所述导轨上，空转轮被布置用于主要电缆且用于待移动的辅助电缆中的每一个。14、已知肌电手具有以下优势：借助于单个致动器，有可能控制两对前向手指(食指-中指和无名指-小指)和可相对的侧向手指(拇指)的移动，此类手因此欠驱动，即，需要的致动器数目少于实际上受控的自由度数目。然而，存在可借助于专用电机独立地移动每个手指的假体装置。15、不同于欠驱动的手，这些手及其致动系统还可准许三指抓握，其中三指抓握借助于合适的齿轮机构实现且无法修改，使得假肢的功能限于单个抓握类型。16、鉴于这些令人鼓舞的结果，本案申请人觉得有必要提高wo 2019/215577的肌电假手的性能。17、具体地说，注意力集中于以下事实：适当增强假肢的功能以便有可能独立地致动假体的手指，即，并非如已知解决方案中的所有手指。18、根据申请人的了解，在当前技术水平中，通过使用特定机电致动器获得此功能，所述机电致动器中的至少一个专用于控制可相对手指或拇指。19、此现有技术水平的一个实例见于专利公开us2013/046395中。20、由此得出此类解决方案与欠驱动假体，如同通过本发明阐述的假体，即所具有的致动器少于自由度的假体不兼容。21、换句话说，可以说通过本发明解决的技术问题将提供一种欠驱动的肢体假体，具体地说(但不限于)可独立地致动至少三个手指的手假体。22、手指可以是单个的，比如拇指，或成对的，例如食指-中指和无名指-小指。23、考虑到此问题，本发明旨在产生轻质且可有利地集成到现有假体结构中的假体，而不需要许多修改且不需要用于致动假体所需的能耗以外的大量能耗。24、解决此技术问题的想法是提供具有用于独立地锁定或停止手指的移动的构件的假体，使得当用户命令其中一些手指的致动时，其它手指将根据具体情况保持在屈曲或伸展或中间位置中。25、优选地，止动构件可在第一操作条件与第二非操作条件之间移动，在所述第一操作条件中，所述止动装置停止一些手指和/或其指骨的移动，在所述第二非操作条件中，所述止动装置允许所述手指自由移动。26、本发明的特征在随附于此说明书的权利要求书中更具体地陈述。技术特征：1.一种手假体(1)，其包括：底座主体(2)，其限定与所述手的手背(2a)的一部分和/或手掌(2b)的一部分大体对应的主要部分；多个手指(3、3a、3b、3c)，其从底座主体(2)延伸，所述底座主体(2)以铰接方式连接到所述多个手指(3、3a、3b、3c)，且所述多个手指(3、3a、3b、3c)包括能够旋转以用于手指屈曲和伸展的指骨(31、32)；滑动电缆(5、5a、5b)和滑轮(64、65)的系统，其与所述手指(3、3a、3b、3c)相关联以用于屈曲和伸展致动，其特征在于，所述手假体包括用于选择性地停止所述手指(3、3a、3b、3c)的移动的构件(100、101、103、104、105)，使得当用户命令其中一些手指的致动时，其它手指将保持在屈曲或伸展位置中，且反之亦然。2.根据权利要求1所述的假体，其特征在于，所述止动构件(100、101、103、104、105)或其至少一部件(101)能够在第一操作条件与第二非操作条件之间移动，在所述第一操作条件中，所述止动构件停止与一个手指(3、3a、3b、3c)相关联的所述电缆(5、5a、5b)和滑轮(64、65)的系统的移动，在所述第二非操作条件中，所述止动构件允许此类移动。3.根据权利要求1或2所述的假体，其特征在于，用于致动所述手指(3、3a、3b、3c)的所述系统包括：至少一个主要电缆(5a)，其连接到控制致动器(4、4a)；多个辅助电缆(5b)，每个辅助电缆与至少一个相应手指(3b、3c)相关联；传动组合件(6)，其适于允许所述主要电缆(5a)控制相应的辅助电缆(5b)，其中，所述传动组合件(6)包括滑件或另一可移动元件(62)，并且其中，所述止动构件(100、101、103、104、105)适于阻止所述滑件或可移动元件(62)移动。4.根据权利要求3所述的假体，其特征在于，所述传动组合件(6)的所述滑件或另一可移动元件(62)能够沿着导轨(61)滑动，并且其中，所述止动构件(100、101、103、104、105)包括邻近于所述导轨(61)布置的装置(100)。5.根据前述权利要求中任一项所述的假体，其特征在于，所述止动构件(100、101、103、104、105)包括装置(100)，其中凸轮机构(101)在非操作条件与操作条件之间移动，在所述非操作条件中，与相应手指(3、3a、3b、3c)相关联的所述电缆(5、5a、5b)和滑轮(64、65)的系统的移动是自由的，在所述操作条件中，所述凸轮(101)配合以停止与相应手指(3、3a、3b、3c)相关联的所述电缆(5、5a、5b)和滑轮(64、65)的系统的移动。6.根据权利要求5所述的假体，其特征在于，所述止动装置(100)包括用于致动所述凸轮(101)的致动器(103)，所述止动装置适于在所述致动器(103)被撤销激活时将所述凸轮(101)保持在所述操作条件中。7.根据权利要求6所述的假体，其特征在于，所述凸轮机构(101)在非操作条件与操作条件之间移动，在所述非操作条件中，所述凸轮(101)与所述装置(100)的主体(106)大体对准，在所述操作条件中，所述凸轮(101)从所述装置(100)的所述主体(106)突出以停止与相应手指(3、3a、3b、3c)相关联的所述电缆(5、5a、5b)和滑轮(64、65)的系统的移动。8.根据权利要求7所述的假体，其特征在于，所述凸轮(101)在所述操作条件之间的所述移动与所述致动器(103)的移动相关联。9.根据前述权利要求中任一项所述的假体，其包括至少三个手指(3a、3b、3c)。10.根据权利要求9所述的假体，其特征在于，所述手指中的一者(3a)能够与其它两者(3b、3c)相对。11.根据权利要求9或10所述的假体，其特征在于，能够选择性地致动的所述手指包括食指-中指对(3b)和无名指-小指对(3c)。技术总结本发明涉及一种汉尼斯型手假体(1)，其中配备有指骨(31、32)的手指(3、3a、3b、3c)由滑动电缆(5、5a、5b)和滑轮(64、65)的系统控制屈曲和伸展。止动装置(100、101、103、104、105)作用于支撑所述滑轮(64、65)的滑件(62)以用于选择性地停止所述手指(3、3a、3b、3c)的移动，使得当用户命令其中一些手指的致动时，其它手指将保持锁定在屈曲或伸展位置中，且反之亦然。技术研发人员：尼科洛·博卡尔多,萨缪尔·斯泰德曼,保洛·罗西,马泰奥·拉弗兰奇,洛伦佐·代·米奇伊利,米切莱·卡内帕,埃马纽埃莱·格留皮奥尼受保护的技术使用者：意大利理工学院基金会技术研发日：技术公布日：2024/8/15