PL235216B1 - Urządzenie mechatroniczne do rehabilitacji nadgarstka - Google Patents

Abstract

Urządzenie według zgłoszenia charakteryzuje się tym, że jego rączka (1) jest od dołu połączona z podstawką (2) pod rękę osadzoną, od dołu, na pierwszym siłowniku oporowym (3), który jest zamocowany na pierwszym końcu pionowego ćwierćkola (4). Drugi koniec ćwierćkola (4) podłączony jest do wału drugiego siłownika oporowego (5) zamocowanego na półkolu poziomym (6) w jego środkowej części, a pierwszy koniec półkola poziomego (6) jest podłączony do wału trzeciego siłownika oporowego, który zamocowany jest na pierwszym końcu półkola pionowego (8), zaś drugi koniec półkola poziomego (6) jest osadzony obrotowo na drugim końcu półkola pionowego (8), przy czym półkole pionowe (8) jest zamocowane w swojej środkowej części na podstawie ruchomej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie mechatroniczne do rehabilitacji nadgarstka zwłaszcza osób dotkniętych porażeniem połowicznym, jednostronnym lub do wykonywania ćwiczeń fizycznych.

Z publikacji amerykańskiego opisu patentowego US 7618381 B2 znane jest urządzenie do rehabilitacji i pomocy w realizacji pożądanych ruchów nadgarstka i kończyny górnej. Urządzenie jest mocowane do nadgarstka lub całej kończyny górnej pacjenta. Wyposażone jest w rączkę do chwytania dłonią pacjenta oraz podpórkę przedramienia. Rączka ma pięć stopni swobody w odniesieniu do podpórki przedramienia. Urządzenie wyposażone jest w siłowniki, które mogą przykładać momenty obrotowe do nadgarstka w trzech osiach obrotu. Rączka jest wyposażona w podpórkę pod rękę oraz zamontowana jest obrotowo do obudowy, w górnej części której zamontowana jest podpórka pod przedramię. Odległość rączki od podpórki pod przedramię jest regulowana.

Z amerykańskiego opisu wynalazku US 20150359697 A1 znane jest urządzenie będące egzoszkieletem nadgarstka i przedramienia. Rehabilitowana kończyna znajduje się w szkielecie, połączonym z układem napędowym, sensorycznym i sterowania. Urządzenie wyposażone jest w zestaw siłowników, które wspomagają ruch osoby rehabilitowanej, przeciwstawiają się temu ruchowi lub pasywnie pozwalają na swobodne poruszanie rehabilitowaną kończyną. Urządzenie posiada rączkę oraz podpórkę pod przedramię.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 9925109 B2 znane jest urządzenie przeznaczone do rehabilitacji ręki oraz nadgarstka. Rozwiązanie zawiera drążek chwytany przez pacjenta, podpórkę pod przedramię oraz platformę wydzielającą obszar ruchu. Urządzenie umożliwia między innymi wykonywanie przez pacjenta ruchu prostowania oraz zginania ręki, a także ruchu odwodzenia oraz przywodzenia.

Pod nazwą Bi-Manu-Track znane ze stosowania jest urządzenie do rehabilitacji ruchowej osób z dysfunkcjami nadgarstka, wyposażone w dwie rączki oraz opcjonalny zestaw podtrzymujący przedramię obu kończyn górnych. Urządzenie zapewnia możliwość wykonywania ćwiczeń probacji/supinacji przedramienia oraz zgięcia/wyprostu nadgarstka. Ruchy wykonywane są w układzie lustrzanym - kończyny umieszczone są w połączonych ze sobą uchwytach i wymuszony ruch chorej kończyny prowadzony jest przy pomocy zdrowej kończyny.

Znane ze stanu techniki urządzenia często mają skomplikowaną budowę oraz przy rehabilitacji nadgarstka nie uwzględniają lub uwzględniają w niewystarczającym stopniu konieczność usprawniania całej kończyny. Inną ich wadą jest niedostateczne uwzględnienie biofeedbacku.

Urządzenie mechatroniczne do rehabilitacji nadgarstka zawierające rączkę do chwytania ręką, podstawkę pod rękę oraz siłowniki według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego rączka jest od dołu połączona z podstawką pod rękę osadzoną, od dołu, na pierwszym siłowniku oporowym, który jest zamocowany na pierwszym końcu pionowego ćwierćpierścienia, drugi koniec ćwierćpierścienia podłączony jest do wału drugiego siłownika oporowego zamocowanego na półpierścieniu poziomym w jego środkowej części, a pierwszy koniec półpierścienia poziomego jest podłączony do wału trzeciego siłownika oporowego, który zamocowany jest na pierwszym końcu półpierścienia pionowego, zaś drugi koniec półpierścienia poziomego jest osadzony obrotowo na drugim końcu półpierścienia pionowego, przy czym półpierścień pionowy jest zamocowany w swojej środkowej części na podstawie ruchomej.

Korzystnie rączka urządzenia zawiera żyroskop lub silnik wibracyjny, a do jego ruchomej podstawy zamocowana jest podpórka pod przedramię, przy czym jego ruchoma podstawa od dołu ma zamontowane cztery koła.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeżeli jego ruchoma podstawa ma po bokach zamocowane zderzaki w postaci małych kółek.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeśli ruchoma podstawa urządzenia zawiera płytę górną oraz płytę dolną, które są ze sobą połączone obrotowo za pomocą przegubów, przy czym to połączenie jest na osi równoległej do osi obrotu półpierścienia poziomego, a pomiędzy płytą górną a płytą dolną przy jednej z ich krawędzi są sprężyny.

Następne korzyści uzyskuje się, jeżeli urządzenie zawiera siłownik pozycyjny do ustalania pochylenia płyty górnej względem płyty dolnej, przy czym jego siłownik pozycyjny ma zamocowaną na wale krzywkę dociśniętą do górnej powierzchni płyty górnej, a sprężyny pomiędzy płytą górną a płytą dolną są przy ich krawędzi, przy której jest zamontowany siłownik pozycyjny.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli urządzenie ma platformę jezdną ograniczoną na krawędziach obudową, przy czym jego platforma jezdna zawiera diody RGB oraz czujniki światła.

PL 235 216 B1

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli płaszczyzna powierzchni platformy jezdnej urządzenia jest namagnesowana, przy czym platforma jezdna zawiera, połączone z nią magnetycznie, namagnesowane przeszkody.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli urządzenie jest podłączone dwukierunkową magistralą do komputera zawierającego dotykowy monitor.

Następne korzyści uzyskuje się, jeżeli koła, zderzaki oraz podpórka pod przedramię są zamocowane do płyty dolnej ruchomej podstawy.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli połączenie rączki urządzenia z podstawką jest rozłączne, przy czym rączka jest podłączona do urządzenia przewodowo albo bezprzewodowo.

Zaletą urządzenia do rehabilitacji według wynalazku jest możliwość prowadzenia usprawnienia kończyn górnych, a w szczególności nadgarstka, opierającej się na realizacji zadanych ćwiczeń, które są wykonywane przy pomocy trzymanej przez pacjenta rączki modułu nadgarstka. Możliwość prowadzenia usprawniania kończyn górnych, a w szczególności nadgarstka, opiera się na realizacji zadanych ćwiczeń wyświetlanych na monitorze, oraz szybkiej diagnostyce i raportowaniu uzyskiwanych wyników. Przy pomocy opracowanego modułu nadgarstka istnieje możliwość poruszania ręką w trzech osiach i prowadzenia następujących ćwiczeń: ruchów zginanie (flexio) i prostowanie (extensio), ruchów odwodzenie (abdoctio) i przywodzenie (adductio), ruchów nawracanie (pronatio) i odwracanie (supinatio).

Ponadto urządzenie zapewnia możliwość wzbogacenia opisywanych ćwiczeń nadgarstka o możliwość poruszania całej kończyny górnej. Istnieje możliwość zmiany powierzchni, po której porusza się moduł nadgarstka, za pomocą obudowy platformy jezdnej oraz przeszkód i podpowiedzi. Rozwiązanie zapewnia kontrolę wykonywanych ruchów oraz pomoc w diagnostyce zakresu ruchu kończyn górnych.

Urządzenie pozwala na realizację procesu rehabilitacji z uwzględnieniem korekty zakresu ruchu, precyzji ruchu, szybkości reakcji oraz prawidłowej reakcji na opór stawiany przez siłowniki czy wibracje występujące w rączce z uwzględnieniem zadań wyświetlanych na monitorze.

Fizyczne przeszkody, obudowa platformy jezdnej oraz silnik wibracyjny w rączce zapewniają bardzo dobry biofeedback podczas wykonywania ćwiczeń.

Ponadto urządzenie charakteryzuje się nieskomplikowaną budową, co przekłada się na jego niezawodność oraz niskie koszty produkcji.

Urządzenie znajduje również zastosowanie do wykonywania ćwiczeń przez osoby zdrowe, dla zapewnienia sprawności nadgarstka oraz zapobiegania występowaniu chorób takich jak przykładowo cieśń nadgarstka.

Urządzenie mechatroniczne do rehabilitacji nadgarstka według wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje moduł nadgarstka w widoku z boku, fig. 2 ten sam moduł nadgarstka w widoku z przodu, fig. 3 - ten sam moduł nadgarstka w rzucie izometrycznym, fig. 4 - moduł nadgarstka wraz z platformą jezdną i komputerem w rzucie izometrycznym.

Urządzenie mechatroniczne do rehabilitacji nadgarstka w przykładzie wykonania zawiera moduł nadgarstka oraz platformę jezdną 20. Moduł nadgarstka ma pionową rączkę 1 połączoną rozłącznie z podstawką 2 pod rękę, która osadzona jest od dołu na wale pierwszego siłownika oporowego 3. Pierwszy siłownik oporowy 3 jest zamocowany na pierwszym końcu pionowego ćwierćpierścienia 4, który na swoim drugim końcu podłączony jest do wału drugiego siłownika oporowego 5 zamocowanego w centralnej części półpierścienia poziomego 6. Półpierścień poziomy 6 na swoim pierwszym końcu jest osadzony na wale trzeciego siłownika oporowego 7 zamocowanego na pierwszym końcu półpierścienia pionowego 8, zaś na drugim końcu półpierścień poziomy 6 jest osadzony obrotowo za pomocą trzpienia w drugim końcu pionowego półpierścienia 8. Pionowy półpierścień 8 jest w swojej centralnej części zamocowany na płycie górnej 9 ruchomej podstawy 10. Płyta górna 9 jest połączona z płytą dolną 11 ruchomej podstawy 9 wychylnie za pomocą przegubów 14 znajdujących się w osi równoległej do osi obrotu półpierścienia poziomego 6. Pomiędzy płytą górną 9 a płytą dolną 11 przy ich krawędzi równoległej do osi połączenia przegubowego umieszczone są sprężyny 12. Do płyty dolnej 11 na uchwycie 14 zamontowany jest siłownik pozycyjny 15 ustalający pochylenie płyty górnej 9 za pomocą krzywki 16 zamontowanej na jego wale, dociśniętej do płyty górnej 9. W płycie dolnej 11 zamontowane są cztery koła 17, a na jej krawędziach są zamocowane zderzaki 18 w postaci małych kółek. Na płycie dolnej 11 ruchomej podstawy 10, modułu nadgarstka, jest zamocowana prostopadle do osi połączenia przegubowego podpórka 19 przedramienia.

PL 235 216 B1

Platforma jezdna 20 jest prostokątna i zawiera obudowę 21, która może być dowolnie ustawiana, a jej zadaniem jest ograniczanie obszaru, po którym porusza się moduł jezdny. Platforma jezdna zawiera również namagnesowane: płaszczyznę jezdną oraz przeszkody 22. W płaszczyźnie platformy jezdnej osadzone są diody 23 RGB oraz czujniki światła 24.

Urządzenie jest podłączone za pomocą dwukierunkowej magistrali z komputerem 25 zawierającym dotykowy monitor 26, na którym wyświetlane są polecenia wykonania określonych ćwiczeń.

Rączka 1 urządzenia zawiera żyroskop 27 oraz silnik wibracyjny 28 i jest połączona z podstawką 2 rozłącznie. Żyroskop 27 zapewnia możliwość oceny poprawności wykonywanych ćwiczeń oraz monitorowanie postępów w rehabilitacji. Silnik wibracyjny 28 zapewnia zaś dodatkowy biofeedback. Po odłączeniu rączki 1 od podstawki 2, rączka 1 jest podłączona do urządzenia przewodowo. Odłączenie rączki 1 od podstawki 2 umożliwia sprawdzenie sprawności ręki w sytuacji, gdy nie jest ona wspierana przez urządzenie, dzięki czemu możliwe jest dokładniejsze ocenienie postępów w rehabilitacji.

Wykaz oznaczeń

- rączka

- podstawka

- pierwszy siłownik oporowy

- ćwierćpierścień

- drugi siłownik oporowy

- półpierścień poziomy

- trzeci siłownik oporowy

- półpierścień pionowy

- płyta górna

- ruchoma podstawa

- płyta dolna

- sprężyny

- przegub

- uchwyt

- siłownik pozycyjny

- krzywka

- koła

- zderzak

- podpórka

- platforma jezdna

- obudowa

- przeszkoda

- dioda

- czujnik światła

- komputer

- monitor

- żyroskop

- silnik wibracyjny

Claims (18)

1. Urządzenie mechatroniczne do rehabilitacji nadgarstka, zawierające rączkę do chwytania ręką, podstawkę pod rękę oraz siłowniki, znamienne tym, że jego rączka (1) jest od dołu połączona z podstawką (2) pod rękę osadzoną, od dołu, na pierwszym siłowniku oporowym (3), który jest zamocowany na pierwszym końcu pionowego ćwierćpierścienia (4), drugi koniec ćwierćpierścienia (4) podłączony jest do wału drugiego siłownika oporowego (5) zamocowanego na półpierścieniu poziomym (6) w jego środkowej części, a pierwszy koniec półpierścienia poziomego (6) jest podłączony do wału trzeciego siłownika oporowego (7), który zamocowany jest na pierwszym końcu półpierścienia pionowego (8), zaś drugi koniec

PL 235 216 B1 półpierścienia poziomego (6) jest osadzony obrotowo na drugim końcu półpierścienia pionowego (8), przy czym półpierścień pionowy (8) jest zamocowany w swojej środkowej części na podstawie ruchomej (10).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego rączka (1) zawiera żyroskop (27).

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że jego rączka (1) zawiera silnik wibracyjny (28).

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że do jego ruchomej podstawy (10) zamocowana jest podpórka (19) pod przedramię.

5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienne tym, że jego ruchoma podstawa (10) od dołu ma zamontowane cztery koła (17).

6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że jego ruchoma podstawa (10) ma po bokach zamocowane zderzaki (18).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zderzaki (18) jego ruchomej podstawy (10) są w postaci małych kółek.

8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że jego ruchoma podstawa (10) zawiera płytę górną (9) oraz płytę dolną (11), które są ze sobą połączone obrotowo za pomocą przegubów (13), przy czy to połączenie jest na osi równoległej do osi obrotu półpierścienia poziomego (6), a pomiędzy płytą górną (9) a płytą dolną (11) przy jednej z ich krawędzi są sprężyny (12).

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że zawiera siłownik pozycyjny (15) do ustalania pochylenia płyty górnej (9) względem płyty dolnej (11).

10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że jego siłownik pozycyjny (15) ma zamocowaną na wale krzywkę (16) dociśniętą do górnej powierzchni płyty górnej (9), a sprężyny (12) pomiędzy płytą górną (9) a płytą dolną (11) są przy ich krawędzi, przy której jest zamontowany siłownik pozycyjny (15).

11. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienne tym, że ma platformę jezdną (20) ograniczoną na krawędziach obudową (21).

12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że jego platforma jezdna (20) zawiera diody (23) RGB oraz czujniki światła (24).

13. Urządzenie według zastrz. 11 albo 12, znamienne tym, że płaszczyzna jego platformy jezdnej (20) jest namagnesowana, przy czym platforma jezdna (20) zawiera, połączone z nią magnetycznie, namagnesowane przeszkody (22).

14. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, znamienne tym, że jest podłączone dwukierunkową magistralą do komputera (25) zawierającego dotykowy monitor (26).

15. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, albo 14, znamienne tym, że koła (17), zderzaki (18) oraz podpórka (19) pod przedramię są zamocowane do płyty dolnej (11) ruchomej podstawy (10).

16. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, albo 14, albo 15, znamienne tym, że połączenie jego rączki (1) z podstawką (2) jest rozłączne.

17. Urządzenie według zastrz. 16. znamienne tym, że jego rączka (1) jest podłączona do urządzenia przewodowo.

18. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że jego rączka (1) jest podłączona do urządzenia bezprzewodowo.