ITMI960001A1

ITMI960001A1 - Apparecchiatura ortopedica per la deambulazione e riabilitazione di persone motu-lese con l'impiego di unita' elettroniche e di realta'

Info

Publication number: ITMI960001A1
Application number: IT96MI000001A
Authority: IT
Inventors: Benito Ferrati
Original assignee: Benito Ferrati
Priority date: 1996-01-02
Filing date: 1996-01-02
Publication date: 1997-07-02
Also published as: EP0782843A2; EP0782843B1; DE69622679T2; EP0782843A3; DE69622679D1; ES2179914T3; ITMI960001A0; IT1281584B1

Abstract

Attrezzo con cestello cilindrico rotante su una sorgente di calore, asportabile mediante due manici per le operazioni di riempimento e svuotamento, utile al fine di abbrustolire prodotti in grani, in particolare caffè.

Description

DESCRIZIONE

della

INVENZIONE INDUSTRIALE

dal Titolo:

" APPARECCHIATURA ORTOPEDICA PER LA DEAMBULAZIONE E RIABILITAZIONE DI PERSONE MOTU-LESE CON L 'IMPIEGO DI UNITA ’ ELETTRONICHE E DI REALTA ’ VIRTUALE"

La presente invenzione concerne un’apparecchiatura ortopedica per la deambulazione e la riabilitazione di persone motu-lese.

Per la riabilitazione di persone lese nelle capacità motorie degli arti inferiori (paraplegici, etc.) sono stati ideati apparecchi ortopedici atti a consentire la deambulazione, con lo scopo non solo di migliorare il tono muscolare, nervoso ed osseo delle persone stesse, ma anche e soprattutto di stimolare e favorire il ricupero delle capacità motorie.

In particolare sono noti apparecchi ortopedici atti a stimolare ed esercitare il movimento degli arti inferiori e a consentire la deambulazione, ideati dallo stesso autore della presente invenzione e oggetto dei seguenti brevetti e domande di brevetto italiani: Brevetto N*1.153.225 (depositato il 12.10.82), Brevetto N*1.178.548 (depositato il 03.10.84) , Domanda di Brevetto N'20.882 A/90 (depositato il 09.07.90). In particolare nel brevetto N*1.178.548 si descrive un apparecchio ortopedico mirante a consentire la deambulazione anche a persone con gravi lesioni alle capacità motorie degli arti inferiori, e consistente in un’apparecchiatura semirigida di sostegno del busto e degli arti inferiori ( “esoschelatro ") snodata in corrispondenza delle articolazioni dell’anca e del ginocchio, e munita di piccoli attuatori ("microcilindri”) ad azionamento pneumatico o oleodinamico o elettrico, atti a muovere le parti snodate inferiori dell’apparecchiatura secondo il passo umano, su comando di una unità elettronica programmata, a sua volta azionabile dal paziente tramite un telecomando che permette al paziente di trasmettere all’unità elettronica comandi di messa in moto o di arresto delle predette parti inferiori o di regolazione della celerità del passo.

Scopo della presente invenzione è quello di perfezionare ulteriormente l'apparecchiature di cui ai brevetti precedenti e in particolare di potenziare ulteriormente la stimolazione del ricupero delle capacità motorie, e di facilitare l’impiego dell’esoscheletro da parte del paziente.

L’apparecchiatura secondo l’invenzione prevede a tale scopo la presenza in combinazione di:

- un’esoscheletro di sostegno del corpo del paziente, snodato in corrispondenza delle articolazioni dello stesso e munito di piccoli attuatori ("microcilindri “) ad azionamento elettrico o pneumatico o oleodinamico, atti a muovere le parti snodate dell’esoscheletro secondo i movimenti del passo umano;

- una unità di controllo programmata per comandare un’azionamento di detti attuatori tale da imprimere all’esoscheletro i movimenti del passo umano; - un telecomando di azionamento della predetta unità di controllo, che consente al paziente di trasmettere all’unità stessa comandi di messa in moto o di arresto degli arti inferiori o di regolazione della celerità del passo;

- una unità elettronica di realtà virtuale atta a trasmettere al paziente, tramite apposito casco, immagini e stimolazioni di realtà virtuale interattive con il movimento di deambulazione impresso dall’esoscheletro al corpo del paziente;

- una intelaiatura atta a fungere da stabile appoggio e da sostegno della persona e a consentire al contempo la sua deambulazione, avente impugnature recanti pulsanti di azionamento del predetto telecomando.

Altre soluzioni originali sono indicate più avanti nelle rivendicazioni.

Le caratteristiche del trovato risulteranno più evidenti dalla descrizione che segue e dai disegni alle gati relativi ad esempi di realizzazione a carattere non limitativo in cui le varie figure mostrano:

La Fig.1: apparecchio di deambulazione di tipo noto; La Fig.2: primo esempio di apparecchiatura secondo la presente invenzione;

La Fig.3: secondo esempio di apparecchiatura secondo la presente invenzione.

La Fig.1 mostra una persona motu-lesa appoggiata con le mani a due barre fisse e munita di un apparecchio di deambulazione del tipo descritto nel brevetto italiano N°1.178.548.

Tale apparecchio comprende un corsetto metallico 1 vincolato al busto e al bacino per mezzo di due dispositivi di chiusura 3 e 2. Sui due fianchi del corsetto sono fissate le aste metalliche 4 portanti solidalmente una estensione a mensola 15. All’estremità inferiore di 4 è incernierata, in 8, un’asta 7 disposta lungo il fianco esterno della coscia, asta che, unitamente a un’altra asta 7’ disposta parallelamente sul fianco interno della coscia, costituisce l’armatura della coscia stessa. Il cilindro 6, ad azionamento pneumatico o oleodinamico, è incernierato superiormente all’estremità della mensola 15, mentre inferiormente termina con l’asta 5 (fissata al pistone interno al cilindro) la cui estremità inferiore è collegata, tramite snodo, all’estremità inferiore dell’asta 7.

L’asta 7 termina inferiormente con la cerniera 9, che è collegata all’asta inferiore 10 relativa all’armatura della gamba. Sulla parte inferiore di tale asta 10 è fissata solidalmente l’estensione a mensola 12 (di lunghezza ingrandita nel disegno per maggior chiarezza). Il cilindro 16 è ancorato a cerniera con l’estremità dell’estensione a mensola 12 e superiormente termina con l’asta 11 fissata al pistone interno.del cilindro; l’estremità superiore di detta asta 11 è vincolata, tramite snodo, ad una piccola mensola fissata all’estremità inferiore dell’asta 7.

Alle aste 7 e 10 corrispondono sul lato interno della gamba altre aste 7’ e 10’ incernierate fra loro. Le fasce allacciabili 22, 17 e 18 consentono di stringere le aste 7-7’ e 10-10’ alle coscie e alle gambe del paziente. L’estensione e il rientro dell’asta 5 del microcilindro 6 provoca il movimento relativo della coscia rispetto al bacino. L’estensione e la ritrazione dell’asta 11 provoca invece il movimento relativo fra coscia e gamba. I microcilindri 6 e 16 sono azionati dai tubi C1, C2, SC1 e SC2 di adduzione e di deflusso dell’aria compressa (o di altro fluido).

Il paziente porta sulla schiena uno zainetto (non visibile in figura) in cui sono alloggiate le bombole ad aria compressa.

Le elettrovalvole di alimentazione e azionamento dei microcilindri sono comandate da una unità di controllo, a funzionamento elettronico o fluodinamico, fissata alla cintura del paziente, opportunamente programmata per far muovere le parti snodate inferiori dell’imbragatura secondo il passo umano. Tale unità di controllo è a sua volta comandata mediante un telecomando ad azionamento manuale allocato sul corsetto o sulla cintura del paziente, che permette al paziente di trasmettere all’unità di controllo comandi di messa in moto o di arresto delle predette parti inferiori o di regolazione della celerità del passo.

La Fig.2 mostra una persona motu-lesa utilizzante un primo esempio di realizzazione di un’apparecchiatura di riabilitazione secondo l’invenzione.

Tale apparecchiatura comprende:

- un’imbracatura (esoscheletro) A allacciata al corpo del paziente, simile a quella di Fig.1, ma perfezionata rispetto ad essa come più avanti precisato;

- un nastro trasportatore (tapis roulant) B posto sotto i piedi del paziente, con un telaio rettangolare di contorno del nastro e di sostegno dei relativi rulli;

- una intelaiatura tubolare D fissata a detto telaio rettangolare, atta a fungere principalmente da sostegno del paziente tramite due impugnature superiori E;

- un casco F indossato dal paziente dotato di auricolari e visori collegati a una unità elettronica di realtà virtuale G.

L’esoscheletro di Fig.2 risulta perfezionato rispetto a quello di Fig.1 in quanto le parti metalliche sono realizzate in materiale ultraleggero (fibre di carbonio e titanio) così da non appesantire il corpo del paziente nei suoi movimenti e permettere, al contrario dell’esoscheletro di Fig.1, 1’indossamento dell'esoscheletro da parte del paziente in modo autonomo. Tale indossamento in modo autonomo è ancor più facilitato dalla presenza di fasce H con allacciature del tipo velcro e, nei pazienti capaci di mantenersi eretti sul busto, da un corsetto sostanzialmente limitato a una cintura I.

Inoltre l’unità di controllo, in posizione non visibile in figura, oltre a comandare l’azionamento delle elettrovalvole (racchiuse nella scatola di distribuzione L) comanda anche il movimento del nastro trasportatore ed è programmata per regolarne la velocità di scorrimento in funzione della celerità dei movimenti di deambulazione impressi dall’esoscheletro.

Per quanto concerne i pulsanti di azionamento del telecomando essi, invece che essere sulla cintura del paziente, sono allocati sulle manopole dell’intelaiatura tubolare (in posizione non visibile in figura) così da consentire al paziente un tempestivo azionamento del telecomando in qualsiasi fase della deambulazione.

Per quanto riguarda i mezzi di erogazione del fluido in pressione essi non trovano più allocazione sulla schiena del paziente, potendo essere allocati in apposita unità di erogazione K il cui condotto di erogazione M può opportunamente trovare un passaggio o un punto di ancoraggio nell’intelaiatura D.

In alternativa tali mezzi di erogazione possono essere allocati sull’intelaiatura D e possono essere costituiti o semplicemente da una bombola contenente gas compresso (es. aria) oppure da un compressore oppure, prevedendo un azionamento oleodinamico dei microcilindri, da una pompa.

Anche il cavo che collega l’unità elettronica di realtà virtuale G al casco del paziente può opportunamente trovare un passaggio o un punto di ancoraggio nell’intelaiatura D. Essa è programmata per trasmettere al paziente immagini e stimolazioni di realtà virtuale interattive con il movimento di deambulazione impresso dall’esoscheletro al corpo del paziente e tali da coinvolgere emozionalmente il paziente stesso, essendo la sua efficacia terapeutica tanto maggiore quanto maggiore è il coinvolgimento emotivo. Possibili esempi sono immagini e stimolazioni relative al percorso che il paziente, stando alle immagini proiettate entro il casco, ritiene di seguire e riflettenti situazioni di emergenza e di pericolo che intervengono durante tale percorso, oppure immagini e stimolazioni relative a percorsi che risultino particolarmente cari o significativi alla memoria del paziente. Anche i suoni e le voci potranno essere o segnali di pericolo o suoni, musiche e voci particolarmente care al paziente stesso.

Per spiegare l’utilità dell’apparecchiatura secondo l'invenzione e in particolare dell’impiego in essa della realtà virtuale, valgono le seguenti considerazioni.

E’ noto che lesioni o recisioni del midollo spinale dovute a traumi alla colonna vertebrale, processi infiammatori d.el midollo o delle vertebre, tumori o gravi problemi vascolari, possono provocare una paralisi degli arti inferiori, dovuta al fatto che le lesioni costituiscono una interruzione della trasmissione degli impulsi nervosi motori provenienti dal cervello.

E’ noto altresì che il programma motorio degli arti non è localizzato unicamente nel cervello ma anche nel midollo spinale (come provato anche dal fatto che animali si mettono per alcuni istanti a correre sulle proprie zampe anche dopo la recisione della testa) .

Quanto sopra può servire da chiave di interpretazione dei metodi di riabilitazione basati su un programma che esercita il paziente a camminare in modo il più possibile naturale con l'aiuto di appositi sostegni e meccanismi motori delle gambe.

Infatti tali metodi consentono non solo di riattivare o rimemorizzare il programma motorio delle gambe nel midollo spinale ma anche di riattivare progressivamente il passaggio degli impulsi nervosi provenienti dal cervello nella zona lesa del midollo. L’utilità della realtà virtuale nel caso in esame si basa sulle proprietà dell’adrenalina (e noradrenalina) e sul fatto che la secrezione di adrenalina viene stimolata al verificarsi di situazioni di emergenza (sforzi, emozioni, segnali di pericolo, stati di ipotensione arteriosa, di asfissia, di ipotermia, etc.), con crescita della concentrazione di adrenalina nel sangue sino a livelli 300 volte superiori a quelli normali.

Infatti gli ormoni dell’adrenalina e della noradrenalina hanno la funzione di mettere l’organismo in condizioni di fronteggiare situazioni di emergenza sia sul piano fisico che emotivo. Tra i suoi vari effetti vi è anche quello di stimolare il sistema nervoso. In particolare adrenalina e noradrenalina fungono da neurotrasportatori, cioè da mediatori chimici che consentono la trasmissione dell’impulso nervoso da un neurone all’altro.

Si comprende quindi quanto possa risultare utile lo impiego della realtà virtuale, durante gli esercizi di deambulazione del paziente, quale mezzo per stimolare la trasmissione degli impulsi nervosi nella zona lesa del midollo e ciò tramite immagini, sensazioni e emozioni di realtà virtuale atte a stimolare la crescita del livello di adrenalina nel sangue.

Ovviamente potrà risultare ancora vantaggioso l’uso dell’apparecchiatura anche senza il casco di realtà virtuale e ciò sia prima dell’inizio della terapia col casco, allo scopo di consentire al paziente di prendere confidenza e pratica nei confronti dell’uso del nastro trasportatore, sia dopo il ciclo di terapie col casco quando la mobilità volontaria degli arti inferiori ha cominciato a manifestarsi.

La Fig.3 mostra una persona motu-lesa utilizzante un secondo esempio di realizzazione di una apparecchiatura di riabilitazione secondo l’invenzione. Rispetto all’esempio di Fig. 2 si riscontra come principale differenza la mancanza del nastro trasportatore e la trasformazione dell’intelaiatura tubolare in un girello N a quattro gambe, con le gambe anteriori munite di rotelle.

In questo modo il paziente è in grado di muoversi nell’ambiente. Per agevolare la deambulazione del paziente può risultare opportuno installare, nell’ambiente in cui avvengono gli esercizi di deambulazione, una rotaia J munita di slitte P scorrevoli lungo una scanalatura Q della rotaia ed ancorate (ad esempio tramite anelli) alle due gambe di un lato del girello, così che la deambulazione risulti guidata.

Naturalmente tale vincolo del carrello alla rotaia potrà essere rimosso non appena la riabilitazione sarà progredita a tal punto da non richiedere più l’uso del casco di realtà virtuale.

Quanto all’unità elettronica di realtà virtuale G e di erogazione del fluido in pressione K, esse potranno essere ancora allocate in posizione fissa come in figura 2 oppure installate sull’intelaiatura N come evidenziato a tratteggio in figura 3.

E’ evidente che agli esempi di realizzazione precedentemente descritti a titolo illustrativo e non limitativo potranno essere apportate numerose modificazioni, adattamenti, varianti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti senza peraltro uscire dall’ambito della presente invenzione.

Ad esempio le due slitte P di figura 3 potrebbero essere sostituite da un’unica slitta ancorata ad un lato dell’intelaiatura N.

Claims

R I V E N D IC A Z IO N I 1. Apparecchiatura ortopedica per la deambulazione e la riabilitazione di una persona motu-lesa caratterizzata dalla presenza in combinazione di: - un’esoscheletro di sostegno del corpo del paziente, snodato in corrispondenza delle articolazioni dello stesso e munito di piccoli attuatori ("microcilindri ") ad azionamento elettrico o pneumatico o oleodinamico, atti a muovere le parti snodate dell’esoscheletro secondo i movimenti del passo umano; - una unità di controllo programmata per comandare un’azionamento di detti attuatori tale da imprimere al1’esoscheletro i movimenti del passo umano; - un telecomando di azionamento della predetta unità di controllo, che consente alla persona di trasmettere all’unità stessa comandi di messa in moto o di arresto degli arti inferiori o di regolazione della celerità del passo; -'una unità elettronica di realtà virtuale atta a trasmettere alla persona, tramite apposito casco, immagini e stimolazioni di realtà virtuale interattive con il movimento di deambulazione impresso dall'esoscheletro al corpo della persona; - una intelaiatura atta a fungere da stabile appoggio e da sostegno della persona e a consentire al contempo la sua deambulazione, avente impugnature recanti pulsanti di azionamento del predetto telecomando.
2. Apparecchiatura ortopedica per la deambulazione e riabilitazione di una persona motu-lesa come alla Riv.1 caratterizzata dal fatto che: - è presente un nastro trasportatore a livello del suolo atto a sostenere la persona e a consentire un suo movimento di deambulazione senza avanzamento; - la predetta intelaiatura è fissata al telaio di supporto del nastro trasportatore; - la predetta unità di controllo provvede anche a comandare il movimento del nastro trasportatore e a regolarne la velocità di scorrimento in funzione della celerità dei movimenti di deambulazione impressi dall’esoscheletro.
3. Apparecchiatura ortopedica per la deambulazione e riabilitazione di una persona motu-lesa come alla Riv.1 caratterizzata dal fatto che: - la predetta intelaiatura termina inferiormente con quattro gambe di cui due, in posizione anteriore rispetto alla direzione di movimento della persona durante la sua deambulazione, munite di rotelle di * scorrimento sul suolo; - è presente una rotaia di guida fissata al suolo o a parete munita di almeno una slitta scorrevole sulla rotaia; - ognuna di due gambe laterali della predetta intelaiatura è ancorata alla predetta slitta.
4. Apparecchiatura ortopedica per la deambulazione e la riabilitazione di una persona motu-lesa caratterizzata dalla presenza in combinazione di: - un nastro trasportatore posto a livello del suolo atto a sostenere la persona e a consentire un suo movimento di deambulazione senza avanzamento; - un’esoscheletro di sostegno del corpo della persona, snodato in corrispondenza delle articolazioni dello stesso e munito di piccoli attuatori ("microcilindri”) ad azionamento elettrico o pneumatico o oleodinamico, atti a muovere le parti snodate dell'esoscheletro secondo i movimenti del passo umano; - una unità di controllo programmata per comandare un’azionamento di detti attuatori tale da imprimere all’esoscheletro i movimenti del passo utnano, e programmata altresì per comandare il movimento del nastro trasportatore e a regolarne la velocità di scorrimento in funzione della celerità dei movimenti di deambulazione impressi dall’esoscheletro; - un telecomando di azionamento della predetta unità di controllo, che consente alla persona di trasmettere all’unità stessa comandi di messa in moto o di arresto degli arti inferiori o di regolazione della celerità del passo; - una intelaiatura atta a fungere da stabile appoggio e da sostegno della persona e a consentire al contempo la sua deambulazione, avente impugnature recanti pulsanti di azionamento del predetto telecomando e fissata al telaio di supporto del nastro trasportatore.
5. Apparecchiatura ortopedica per la deambulazione e riabilitazione di una persona motu-lesa come descritta nelle precedenti rivendicazioni ed illustrata nei disegni allegati come pure ogni sua parte isolatamente o in combinazione ed in particolare con l’impiego di unità elettroniche e di realtà virtuale .