реабилитационный комплекс с тренажером для рук и ног

Формула изобретения

1. Реабилитационный комплекс с тренажером для рук и ног, содержащий место для размещения пользователя лежа или сидя, несущую конструкцию и установленные на ней с возможностью изменения пространственного положения два педальных механизма для рук и ног соответственно, включающие в себя педальные зубчатые колеса, связанные гибкими связями с дополнительными зубчатыми колесами и нагрузочными устройствами, а также систему управления и контроля режимов работы, отличающийся тем, что педальные механизмы для рук и ног установлены на отдельной раздвижной раме с возможностью их кинематической и силовой взаимосвязи, при этом дополнительные зубчатые колеса установлены соосно и связаны друг с другом посредством муфты, педальные зубчатые колеса - с возможностью бесступенчатого изменения их межосевого расстояния за счет их независимого друг от друга поворота относительно общей оси дополнительных зубчатых колес с последующей фиксацией в заданном положении в соответствии с антропологическими показателями пользователя и эргономическими и медико-реабилитационными требованиями, а раздвижная рама съемно установлена на упомянутой несущей конструкции.

2. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что несущая конструкция выполнена в виде рамы или в виде, по меньшей мере, одной стойки с консолью.

3. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что гибкие связи выполнены в виде зубчатых ремней.

4. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что раздвижная рама установлена на несущей конструкции с возможностью пространственного поворота осей вращения педальных колес относительно точки ее крепления.

5. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что раздвижная рама связана с несущей конструкцией не менее чем в двух разнесенных точках, совпадающих преимущественно с осями вращения педальных колес механизмов для рук и ног.

6. Реабилитационный комплекс по п.5, отличающийся тем, что раздвижная рама связана с несущей конструкцией посредством двух рычагов - верхнего и нижнего, шарнирно связанных с несущей конструкцией, при этом одно педальное колесо, преимущественно механизма для рук, установлено одновременно на нижнем и верхнем рычагах, а другое педальное колесо, преимущественно механизма для ног, - на нижнем рычаге между основанием последнего и осью вращения упомянутого ранее педального колеса.

7. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что место для размещения пользователя механически отделено от несущей конструкции или они выполнены с возможностью оперативной жесткой взаимосвязи.

8. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что место для размещения пользователя и несущая конструкция выполнены мобильными.

9. Реабилитационный комплекс по п.8, отличающийся тем, что место для размещения пользователя и несущая конструкция выполнены на рояльных колесах.

10. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что дополнительные зубчатые колеса связаны друг с другом посредством муфты сцепления.

11. Реабилитационный комплекс по п.1, отличающийся тем, что нагрузочные устройства размещены в зоне расположения педальных колес механизмов для рук и ног.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для лечебной гимнастики, преимущественно в положении лежа, позволяющим разрабатывать, по выбору, либо активные передние и задние конечности пользователя, либо пассивные конечности за счет работы, по крайней мере, одной активной конечности.

В настоящее время серьезной проблемой остается обеспечение техническими средствами реабилитации лежачих лиц с частичным повреждением опорно-двигательного аппарата.

Большинство тренажеров предназначено для спортсменов и др. здоровых людей и при некоторой доработке и методическом обеспечении могут быть использованы для разработки либо нижних, либо верхних конечностей, а также для укрепления сердечно-сосудистой системы и организма в целом лиц с ограниченными физическими возможностями. Некоторые из них предусматривают лежачее положение пользователя. Известны конструктивно близкие к ним тренажеры, изначально лечебно-профилактического назначения [1].

Имеются и более универсальные устройства, позволяющие, в частности, разрабатывать поочередно или одновременно ноги и руки [2].

Ряд тренажеров предназначен для разработки пассивных конечностей (конечности) за счет привода от активных конечностей (конечности) самого пользователя [3].

Часть приводов тренажеров включают в себя зубчатые колеса (пары) с гибкими связями, например ременные передачи [4].

Наиболее близким к заявленному изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является спортивный тренажер для рук и ног, содержащий место для размещения пользователя лежа или сидя, несущую конструкцию (раму с консольной стойкой) и установленные на ней с возможностью изменения пространственного положения два педальных механизма для рук и ног соответственно, включающие в себя педальные зубчатые колеса, связанные гибкими связями с дополнительными зубчатыми колесами и нагрузочными устройствами, а также систему управления и контроля режимов работы [5].

В нем педальные механизмы для рук и ног установлены непосредственно на упомянутой несущей конструкции (на консольной стойке), без возможности их кинематической и силовой взаимосвязи, при этом дополнительные зубчатые колеса разнесены в пространстве. Педальные зубчатые колеса установлены на неизменном расстоянии друг от друга. Место для размещения пользователя находится непосредственно на несущей конструкции, также на неизменном расстоянии от осей вращения педальных колес. Тренажер не снабжен средствами мобильной транспортировки (например, колесным шасси).

Однако, во-первых, такой тренажер является не реабилитационным, а спортивным. Во-вторых, при всех его преимуществах (среди спортивных тренажеров) и принципиальной возможности применения в реабилитационных целях он недостаточно универсален. Прежде всего из-за отсутствия кинематической и силовой взаимосвязи механизмов для рук и ног невозможна разработка пассивных конечностей за счет работы, по крайней мере, одной активной конечности пользователя. Иначе говоря, не представляется возможным разрабатывать пассивные ноги (ногу) за счет активных рук (руки) и наоборот. Серьезным недостатком следует считать невозможность работы пользователя, «прикованного» к койке или ортопедической кровати (необходима его пересадка на тренажер). Возможность лишь синхронного перемещения пользователя и обоих педальных колес в пространстве существенно ограничивает возможности регулирования взаимного положения пользователя и механизмов, не отвечает современным эргономическим и медико-реабилитационным требованиям. Затруднена транспортировка тренажера.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение технико-эксплуатационных (медико-реабилитационных) возможностей устройства за счет его усовершенствования до комплекса, повышение его универсальности и мобильности, обеспечение возможности разрабатывать, по выбору, либо активные передние и задние конечности пользователя, либо пассивные конечности за счет работы, по крайней мере, одной активной конечности. Причем в положении лежа на «собственной» койке или ортопедической кровати.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в реабилитационном комплексе с тренажером для рук и ног, содержащем место для размещения пользователя лежа или сидя, несущую конструкцию и установленные на ней с возможностью изменения пространственного положения два педальных механизма для рук и ног соответственно, включающие в себя педальные зубчатые колеса, связанные гибкими связями, с дополнительными зубчатыми колесами и нагрузочными устройствами, а также систему управления и контроля режимов работы, педальные механизмы для рук и ног установлены на отдельной раздвижной раме с возможностью их кинематической и силовой взаимосвязи, при этом дополнительные зубчатые колеса установлены соосно и связаны друг с другом посредством муфты, педальные зубчатые колеса - с возможностью бесступенчатого изменения их межосевого расстояния за счет их независимого друг от друга поворота относительно общей оси дополнительных зубчатых колес с последующей фиксацией в заданном положении, в соответствии с антропологическими показателями пользователя и эргономическими, и медико-реабилитационными требованиями, а раздвижная рама съемно установлена на упомянутой несущей конструкции.

Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):

- несущая конструкция может быть выполнена в виде рамы или в виде, по меньшей мере, одной стойки с консолью;

- гибкие связи могут быть выполнены в виде зубчатых ремней;

- раздвижная рама может быть установлена на несущей конструкции с возможностью пространственного поворота осей вращения педальных колес относительно точки ее крепления;

- раздвижная рама может быть связана с несущей конструкцией не менее чем в двух разнесенных точках, совпадающих преимущественно с осями вращения педальных колес механизмов для рук и ног;

- при предыдущем дополнительном признаке раздвижная рама может быть связана с несущей конструкцией посредством двух рычагов - верхнего и нижнего, шарнирно связанных с несущей конструкцией, при этом одно педальное колесо, преимущественно механизма для рук, установлено одновременно на нижнем и верхнем рычагах, а другое педальное колесо, преимущественно механизма для ног, - на нижнем рычаге между основанием последнего и осью вращения упомянутого ранее педального колеса;

- место для размещения пользователя может быть механически отделено от несущей конструкции, или они выполнены с возможностью оперативной жесткой взаимосвязи;

- место для размещения пользователя и несущая конструкция могут быть выполнены мобильными;

- место для размещения пользователя и несущая конструкция могут быть выполнены на рояльных колесах;

- дополнительные зубчатые колеса могут быть связаны друг с другом посредством муфты сцепления;

- нагрузочные устройства могут быть размещены в зоне расположения педальных колес механизмов для рук и ног.

Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей.

На чертежах изображены примеры возможности реализации изобретения - варианты конкретного конструктивного выполнения заявляемого реабилитационного комплекса с тренажером для рук и ног:

на фиг.1 схематически показан общий вид комплекса, вариант с креплением тренажера в одной точке посредством рычага на несущей конструкции, вид сбоку, где и - углы наклона полурам уголковой рамы тренажера, - угол раствора указанной уголковой рамы;

на фиг.2 - то же, вариант с креплением тренажера в трех точках посредством верхнего и нижнего рычагов, вид сбоку.

на фиг.3 - схема тренажера, вид сверху или снизу.

Заявляемый реабилитационный комплекс с тренажером для рук и ног содержит место 1 для размещения пользователя лежа и/или сидя (это могут быть ортопедическая кровать, иное трансформируемое устройство, больничная койка, домашняя кровать), несущую конструкцию 2 (это могут быть рама с одной или более опор, стойка с консолью или консолями) и собственно тренажер для рук и ног пользователя, включающий в себя два педальных механизма: механизм для рук и механизм для ног. Эти механизмы установлены на конструкции 2 с возможностью изменения пространственного положения.

В свою очередь, каждый педальный механизм включает в себя педальное зубчатое колесо (3 и 4 соответственно) с рукоятками 5 и педалями 6 соответственно, связанное гибкой связью (7 и 8 соответственно) с дополнительным, вынесенным в сторону от педального колеса зубчатым колесом (9 и 10 соответственно).

Предусмотрены нагрузочные устройства 11 и 12 для каждого педального механизма, которые установлены либо соосно дополнительным колесам 9, 10 (при этом могут быть объединены в единое нагрузочное устройство), либо соосно педальным колесам 3, 4.

Предусмотрены также системы управления и контроля режимов работы тренажера (на чертежах позициями не обозначены).

Характерной особенностью заявляемого комплекса является то, что в нем педальные механизмы установлены на отдельной, преимущественно уголковой, раздвижной раме, состоящей из шарнирно взаимосвязанных (с фиксатором, на чертежах не показаны) полурам 13 и 14 с возможностью кинематической и силовой взаимосвязи педальных механизмов. При этом дополнительные зубчатые колеса 9, 10 установлены соосно и связаны друг с другом посредством муфты 15 (зубчатой, фрикционной или иной) - см. фиг.3, а педальные зубчатые колеса 3, 4 установлены с возможностью бесступенчатого изменения их межосевого расстояния за счет их независимого друг от друга поворота относительно общей оси колес 9, 10 с последующей фиксацией в заданном положении, характеризуемом углами и наклона полурам 13 и 14 соответственно к горизонтальной плоскости и углом раствора уголковой рамы 13-14 с последующей фиксацией в заданном положении (при заданных углах ; , ) в соответствии с антропологическими показателями пользователя и эргономическими, и медико-реабилитационными требованиями. Кроме того, уголковая раздвижная рама 13-14 съемно установлена на несущей конструкции 2 посредством любых известных в общем машиностроении (и удобных) средств.

Дальнейшее описание устройства касается частных (дополнительных) конструктивных признаков.

Уголковая раздвижная рама 13-14 может быть установлена на несущей конструкции 2 с возможностью пространственного поворота (т.е. в трехмерном пространстве) осей вращения педальных колес 3, 4 относительно точки 16 ее крепления (см. фиг.1).

Рама 13-14 может быть связана с конструкцией 2 не менее чем в двух разнесенных точках, совпадающих преимущественно с осями вращения педальных колес 3 и 4. На фиг.2 это точки 16 и 17.

При двух- или трехточечном креплении (см. фиг.2) могут быть предусмотрены два рычага - верхний 18 и нижний 19, шарнирно связанные с несущей конструкцией 2. Одновременно одно педальное колесо, преимущественно колесо 3 механизма для рук, установлено одновременно на нижнем 19 и верхнем 18 рычагах, а другое педальное колесо, преимущественно колесо 4 механизма для ног, - на нижнем рычаге 19 между шарнирным основанием 20 последнего и осью вращения педального колеса 3.

В одном из возможных конструктивных вариантов комплекса место 1 механически отделено от конструкции 2 или выполнено с возможностью оперативной жесткой взаимосвязи (последнее на чертежах не показано).

При этом место 1 и конструкция 2 могут быть выполнены мобильными, например на рояльных колесах 21 (3-4 штуки) и 22 (3-4 штуки) соответственно.

Описанный пример конкретного варианта конструкции не исключает других возможных вариантов устройства в рамках заявляемой совокупности существенных конструктивных признаков (см. формулу изобретения).

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В случае немобильного (стационарного) комплекса пользователь самостоятельно или с помощью обслуживающего персонала располагается на месте 1 в лежачей или иной позе. Тренажеру (раме 13-14) при отключенном фиксаторе шарнира взаимосвязи полурам 13, 14 и расфиксированных шарнирных креплениях элементов конструкции 2 и переходных элементов (в основном, рычагов 18, 19) придают необходимую конфигурацию и положение в пространстве (углы , , ) с учетом индивидуальных особенностей тела пользователя и рекомендаций врача - реабилитолога, после чего фиксируют в заданном положении. При этом можно использовать и регулировки места 1 по высоте и углам расположения его элементов (при наличии регулировочных средств). Устанавливают также заданную нагрузку (сопротивление в нагрузочных устройствах 11, 12), настраивают иное оборудование (таймер и т.д.).

Пользователь, в зависимости от программы процедуры, вращает руками и/или ногами соответствующие рукоятки 5 и педали 6 педальных механизмов 3, 4 с заданной угловой скоростью.

При отключенной муфте 15 педальные приводы для рук и для ног работают независимо друг от друга, в общем случае при различном сопротивлении в нагрузочных устройствах 11, 12. Руки и ноги пользователя работают в активном режиме. При включенной муфте 15 приводы имеют кинематическую и силовую взаимосвязь, за счет чего активное вращение одного из педальных колес 3, 4 вызывает пассивное вращение другого колеса 3, 4 вместе с закрепленными на педалях или рукоятках неработоспособными (пассивными) конечностями пользователя.

В случае мобильного комплекса со стационарной конструкцией 2 и мобильным местом 1 на колесах (шасси) 21 пользователь поступает в лежачем (на кровати, каталке) или сидячем (на кресле-коляске или каталке) положении. Место 1 жестко присоединяют к конструкции 2. Последующие действия - в соответствии с описанным выше.

В случае мобильного комплекса со стационарным местом 1 и мобильной конструкцией 2 на колесах (шасси) 22 последнюю доставляют к месту 1 и жестко присоединяют к нему. Последующие действия - в соответствии с описанным выше.

В случае мобильного комплекса с мобильными частями 1 и 2 возможны варианты, включающие в себя ранее описанные операции.

Использование изобретения позволяет расширить технико-эксплуатационные (медико-реабилитационные) возможности устройства за счет его усовершенствования до комплекса, повышения его универсальности и мобильности, обеспечения возможности разрабатывать, по выбору, либо активные верхние и нижние конечности пользователя, либо пассивные конечности за счет работы, по крайней мере, одной активной конечности. Причем в положении лежа на «собственной» койке или ортопедической кровати.

Источники информации

1. RU 2068254, А61Н 1/00, А63В 69/16, 27.10.1996.

2. US 2002128121, А63В 22/04, 12.09.2002.

3. RU 2195912 C2, А61Н 1/02, А61Н 1/00, 14.07.2000.

4. WO 0230517, А63В 21/00, 23/035, 18.04.2002.

5. US 5785631, А63В 22/00, 23/04, 23/04C, 225/0, 28.07.1998 (прототип).