PL243092B1

PL243092B1 - Hand rehabilitation device

Info

Publication number: PL243092B1
Application number: PL432639A
Authority: PL
Inventors: Paweł Gmiterek; Jacek Stanisław Tutak
Original assignee: Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2023-06-26
Also published as: PL432639A1

Abstract

Przyrząd zawiera podstawę, na której jest prostopadle zamocowany trzpień (2). Trzpień (2) przyrządu jest w postaci sprężyny spiralnej osadzonej wewnątrz elastomerowej obudowy (5) w postaci tulei o średnicy wewnętrznej spasowanej ze średnicą zewnętrzną sprężyny, przy czym ten trzpień (2) jest na jednym końcu zamocowany do podstawy (1), zaś na drugim końcu ma zamocowany uchwyt (3) na mobilne urządzenie komputerowe.The device comprises a base on which a pin (2) is mounted perpendicularly. The pin (2) of the device is in the form of a spiral spring embedded inside the elastomeric housing (5) in the form of a sleeve with an internal diameter matched with the external diameter of the spring, the pin (2) being fixed at one end to the base (1) and at the other end at the end it has a holder (3) for a mobile computing device.

Description

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do rehabilitacji ręki mający zastosowanie zwłaszcza w rehabilitacji w domu pacjenta.The subject of the invention is a device for rehabilitation of the hand, applicable in particular in rehabilitation at the patient's home.

Z opisu wynalazku WO 2019122885 A1 znane jest urządzenie do treningu ruchowego ręki i przedramienia. Rozwiązanie dedykowane jest, w szczególności, do rehabilitacji osób po udarze oraz z innymi dysfunkcjami neurologicznymi. Urządzenie do treningu ruchu ręki zawiera podstawę przystosowaną do podparcia dłoni i co najmniej jeden wspornik palca osadzony na podstawie. Tych wsporników palca może być cztery. Wsporniki palca lub dłoni mogą być niezależnie ruchome względem podstawy. Dodatkowo urządzenie ma możliwość regulacji, co umożliwia jego dostosowanie do różnych rozmiarów ręki.From the description of the invention WO 2019122885 A1, a device for hand and forearm movement training is known. The solution is dedicated, in particular, to the rehabilitation of people after a stroke and with other neurological dysfunctions. The hand exerciser includes a base adapted to support the hand and at least one finger support mounted on the base. There can be four of these finger supports. The finger or palm rests may be independently movable relative to the base. In addition, the device is adjustable, which allows it to be adapted to different hand sizes.

Ze stosowania znane jest urządzenie mechatroniczne pod nazwą handlową System Pablo do rehabilitacji ruchowej osób z dysfunkcjami ręki. Urządzenie składa się z uniwersalnego mechatronicznego trzpienia i zestawu pomocniczych biernych urządzeń zewnętrznych, w których umieszcza się ten trzpień. Uniwersalny mechatroniczny trzpień wykorzystywany jest do oceny i treningu funkcjonalnego palców, dłoni i ramienia. Zapewnia on możliwość pomiaru siły w palcach oraz zakresu ruchów, w połączeniu z możliwością prowadzenia treningu ruchowego i audiowizualnego na ekranie monitora. Moduł pomocniczy, bierny, w połączeniu z trzpieniem, przeznaczony jest do treningu nadgarstka i stawu łokciowego. Ćwiczenia realizowane są w oparciu o kulę, na której spoczywa otwarta dłoń pacjenta.A mechatronic device under the trade name Pablo System for physical rehabilitation of people with hand dysfunctions is known for its use. The device consists of a universal mechatronic mandrel and a set of auxiliary passive external devices in which the mandrel is placed. The universal mechatronic mandrel is used for the assessment and functional training of the fingers, hand and arm. It provides the ability to measure the strength in the fingers and the range of movements, combined with the possibility of conducting physical and audiovisual training on the monitor screen. The auxiliary module, passive, in combination with the pin, is designed to train the wrist and elbow joint. Exercises are carried out on the basis of a ball on which the patient's open hand rests.

Z polskiego opisu patentowego PL 213973 B1 znane jest stanowisko do ćwiczeń manipulacyjnych ręki, w skład którego wchodzi przyrząd do zginania dopromieniowego nadgarstka zawierający wałek zamocowany obrotowo na dwóch słupkach osadzonych na podstawie. Pacjent chwytając za wał ek może go unosić w górę lub w dół w zakresie od 0° do 20°.From the Polish patent description PL 213973 B1, there is known a station for hand manipulation exercises, which includes a device for radial bending of the wrist, containing a shaft rotatably mounted on two posts mounted on a base. The patient, grabbing the roller, can lift it up or down in the range from 0° to 20°.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego P.425793 znane jest urządzenie mechatroniczne do rehabilitacji nadgarstka, zawierające rączkę w postaci walca, podstawkę pod rękę oraz siłowniki. Jego rączka jest od dołu połączona z podstawką osadzoną, od dołu, na pierwszym siłowniku oporowym, który jest zamocowany na pierwszym końcu pionowego ćwierćkola, drugi koniec ćwierćkola podłączony jest do wału drugiego siłownika oporowego zamocowanego na półkolu poziomym w jego środkowej części. Pierwszy koniec półkola poziomego jest podłączony do wału trzeciego siłownika oporowego, który zamocowany jest na pierwszym końcu półkola pionowego. Drugi koniec półkola poziomego jest osadzony obrotowo na drugim końcu półkola pionowego, przy czym półkole pionowe jest zamocowane w swojej środkowej części na podstawie ruchomej. Rozwiązanie pozwala na wykonywanie ćwiczeń usprawniających ręki z wykorzystaniem trzymanej przez pacjenta rączki, zapewnia biofeedback, bieżące monitorowanie postępów w terapii oraz wyświetlanie poleceń wykonania określonych ćwiczeń na ekranie. Urządzenie pozwala na wykonywanie ruchów ręką podczas ćwiczeń w trzech osiach. Pomimo szerokich możliwości w zakresie prowadzenia terapii z wykorzystaniem tego urządzenia, wykorzystane w nim komponenty elektroniczne oraz stosunkowo duże gabaryty, przekładają się na stosunkowo wysokie koszty oraz konieczność dysponowania odpowiednio dużą wolną przestrzenią; rozwiązanie nie jest w pełni przystosowane do jego stosowania w domu pacjenta.From the Polish application description P.425793, a mechatronic device for wrist rehabilitation is known, containing a handle in the form of a cylinder, a hand rest and actuators. Its handle is connected from the bottom to the base embedded, from the bottom, on the first thrust actuator, which is attached to the first end of the vertical quarter circle, the other end of the quarter circle is connected to the shaft of the second thrust actuator mounted on the horizontal semicircle in its middle part. The first end of the horizontal semicircle is connected to the shaft of the third thrust cylinder which is fixed at the first end of the vertical semicircle. The other end of the horizontal semicircle is rotatably mounted on the other end of the vertical semicircle, the vertical semicircle being fixed in its central part on a movable base. The solution allows you to perform hand-improving exercises using the patient's hand, provides biofeedback, ongoing monitoring of therapy progress and displaying instructions to perform specific exercises on the screen. The device allows you to perform hand movements during exercises in three axes. Despite the wide possibilities of therapy with the use of this device, the electronic components used in it and the relatively large dimensions translate into relatively high costs and the need to have a sufficiently large free space; the solution is not fully adapted to its use in the patient's home.

Znane ze stanu techniki rozwiązania dedykowane są przede wszystkim do zastosowań w gabinetach fizjoterapii i szpitalach. Ich stosowanie w rehabilitacji w domu pacjenta jest ograniczone ze względu na gabaryty tych urządzeń lub brak możliwości bieżącego, obiektywnego monitorowania postępów w wykonywanych ćwiczeniach, a także ze względu na skomplikowaną budowę i użyte w nich komponenty przekładające się na wysoką cenę.The solutions known from the state of the art are dedicated primarily to physiotherapy offices and hospitals. Their use in rehabilitation at the patient's home is limited due to the dimensions of these devices or the impossibility of ongoing, objective monitoring of the progress in the exercises performed, as well as due to the complicated construction and components used in them, which translate into a high price.

Przyrząd do rehabilitacji ręki, zawierający podstawę w postaci płyty, na której jest zamocowany trzpień, do chwytania ręką, prostopadły względem tej podstawy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego trzpień jest w postaci sprężyny spiralnej osadzonej wewnątrz elastomerowej obudowy w postaci tulei o średnicy wewnętrznej spasowanej ze średnicą zewnętrzną sprężyny, przy czym ten trzpień jest na jednym końcu zamocowany do podstawy, zaś na drugim końcu ma zamocowany uchwyt na mobilne urządzenie komputerowe zawierające wyświetlacz oraz zestaw czujników obejmujący co najmniej żyroskop elektroniczny oraz akcelerometr.An apparatus for rehabilitation of the hand, comprising a base in the form of a plate on which a mandrel is mounted, perpendicular to this base, characterized in that its mandrel is in the form of a spiral spring embedded inside an elastomeric housing in the form of an internal diameter sleeve mating with the outer diameter of the spring, the pin being attached to the base at one end and having a holder at the other end for a mobile computing device comprising a display and a set of sensors including at least an electronic gyroscope and an accelerometer.

Korzystnie trzpień przyrządu ma na swojej obudowie, od jej zewnętrznej strony, powłokę z tekstylnego materiału rzepowego, przy czym przyrząd jest wyposażony w rękawice, które mają na swojej zewnętrznej powierzchni odpowiadającej powierzchni dłoniowej ręki rzep do łączenia połączeniem haczykowo-pętelkowym z powłoką trzpienia.Preferably, the pin of the device has a Velcro textile cover on its outer side, and the device is equipped with gloves which have Velcro on their outer surface, corresponding to the palmar surface of the hand, for hook-and-loop connection with the pin cover.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeśli trzpień przyrządu jest ułożyskowany w jego podstawie, przy czym jego podstawa jest okrągła.Further advantages are obtained if the pin of the device is mounted in its base, the base of which is round.

Kolejne korzyści uzyskuje się jeśli podstawa przyrządu jest drewniana.Further advantages are obtained if the base of the device is wooden.

W rozwiązaniu stosowane jest mobilne urządzenie komputerowe, takie jak smartfon lub ewentualnie tablet, mocowane w uchwycie znajdującym się na jednym z końców trzpienia urządzenia. Na smartfonie zainstalowana jest dedykowana aplikacja do monitorowania postępów w rehabilitacji, a także zlecania wykonania odpowiednich zadań dostosowanych do bieżących postępów pacjenta. Dzięki wykorzystaniu mobilnego urządzenia komputerowego będącego już na ogół w posiadaniu użytkownika, znacznie ograniczony jest koszt przyrządu, jednocześnie daje to szerokie możliwości konfigurowania samego procesu monitorowania postępów oraz zadawanych ćwiczeń. O poprawności wykonanych ćwiczeń pacjent jest informowany zarówno przez komunikat wyświetlany na wyświetlaczu mobilnego urządzenia jak i poprzez sygnał dźwiękowy oraz wibracje silnika wibracyjnego. Przyrząd ma niewielkie gabaryty i jest przystosowany do stosowania w warunkach domowych. Pozwala na wykonywanie kilku rodzajów ćwiczeń obejmujących wykonywanie ruchów obrotowych, okrężnych przy jednoczesnym zapewnieniu oporu przez sprężynę stanowiącą rdzeń trzpienia. Biofeedback jest zapewniony przez mobilne urządzenie komputerowe - sygnały dźwiękowe, wibracje czy komunikaty wyświetlane na wyświetlaczu.The solution uses a mobile computer device, such as a smartphone or possibly a tablet, mounted in a holder located on one of the ends of the device's stem. A dedicated application is installed on the smartphone to monitor the progress in rehabilitation, as well as to order the performance of appropriate tasks adapted to the patient's current progress. Thanks to the use of a mobile computer device, which is usually already in the user's possession, the cost of the device is significantly reduced, and at the same time it gives a wide range of configuration options for the very process of monitoring progress and given exercises. The patient is informed about the correctness of the performed exercises both by a message displayed on the display of the mobile device and by a sound signal and vibrations of the vibrating motor. The device has small dimensions and is adapted for use in home conditions. It allows you to perform several types of exercises including rotational, circular movements while providing resistance by the spring constituting the core of the pin. Biofeedback is provided by a mobile computer device - sound signals, vibrations or messages displayed on the display.

W wariancie, w którym trzpień jest pokryty tekstylnym materiałem rzepowym a przyrząd jest wyposażony w rękawice, możliwe jest wykonywanie ćwiczeń nawet w przypadku gdy pacjent ma ograniczoną chwytliwość ręki, co znacznie rozszerza grupę pacjentów, którzy mogą korzystać z rozwiązania.In the variant in which the stem is covered with a textile Velcro material and the device is equipped with gloves, it is possible to perform exercises even when the patient has limited hand grip, which significantly expands the group of patients who can use the solution.

Przyrząd do rehabilitacji ręki, według wynalazku w przykładzie wykonania został bliżej wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przyrząd w widoku z boku, fig. 2 - w rzucie aksonometrycznym, fig. 3 - w widoku z przodu, fig. 4 - w widoku z góry, fig. 5 - w widoku z boku, w przekroju wzdłuż trzpienia, fig. 6 szczegół A z fig. 5 w powiększeniu, fig. 7 - w wariancie z tekstylną powłoką rzepową na powierzchni obudowy trzpienia, fig. 8 - rękawice wykorzystywane w wariancie z fig. 7.The device for rehabilitation of the hand according to the invention in an embodiment is explained in more detail in the drawing, in which Fig. 1 shows the device in a side view, Fig. 2 - in an axonometric projection, Fig. 3 - in a front view, Fig. 4 - in top view, fig. 5 - side view, section along the mandrel, fig. 6 - detail A in fig. 5 enlarged, fig. 7 - variant with a textile Velcro coating on the mandrel housing surface, fig. 8 - gloves used in the variant of Fig. 7.

Przyrząd do rehabilitacji ręki według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania ma drewnianą podstawę 1 w postaci okrągłej płyty oraz trzpień 2, którego jeden koniec jest zamocowany na środku tej podstawy 1. Na drugim końcu trzpienia 2 jest zamocowany uchwyt 3 na mobilne urządzenie komputerowe zawierające wyświetlacz oraz zestaw czujników obejmujący co najmniej żyroskop elektroniczny oraz akcelerometr. Trzpień 2 składa się ze sprężyny 4 spiralnej osadzonej wewnątrz elastomerowej obudowy 5, w kształcie tulei, przy czym zewnętrzna średnica tej sprężyny 4 jest spasowana z wewnętrzną średnicą tej elastomerowej obudowy 5. Trzpień 2 jest ułożyskowany w podstawie 1, za pomocą łożyska 6.The hand rehabilitation device according to the invention in the first embodiment has a wooden base 1 in the form of a round plate and a pin 2, one end of which is fixed in the middle of this base 1. At the other end of the pin 2 there is a holder 3 for a mobile computer device containing a display and a set of sensors including at least an electronic gyroscope and an accelerometer. The mandrel 2 consists of a spiral spring 4 embedded inside an elastomeric housing 5, in the shape of a sleeve, the outer diameter of this spring 4 being matched with the inner diameter of this elastomeric housing 5. The mandrel 2 is mounted in the base 1 by means of a bearing 6.

W drugim przykładzie wykonania przyrząd do rehabilitacji ręki według wynalazku ma trzpień 2, którego obudowa jest powleczona powłoką 7 z tekstylnego materiału rzepowego stanowiącego część haczykową połączenia haczykowo-pętelkowego. Ponadto przyrząd jest wyposażony w zestaw dwóch rękawic 8, które na swojej zewnętrznej powierzchni, w miejscu odpowiadającym powierzchni dłoniowej ręki, mają rzep stanowiący część haczykową połączenia haczykowo-pętelkowego. Podczas wykonywania ćwiczeń rękawice 8 są nałożone na ręce i połączone połączeniem haczykowo-pętelkowym z powłoką trzpienia 2. W pozostałym zakresie wykonanie jest jak w przykładzie pierwszym.In the second embodiment, the device for rehabilitation of the hand according to the invention has a pin 2, the housing of which is coated with a coating 7 of textile Velcro material constituting the hook part of the hook-and-loop connection. Moreover, the device is equipped with a set of two gloves 8, which on their outer surface, in a place corresponding to the palmar surface of the hand, have Velcro constituting the hook part of the hook-and-loop connection. During the exercises, the gloves 8 are put on the hands and connected by a hook-and-loop connection to the mandrel coating 2. For the rest, the execution is as in the first example.

Poniżej przedstawiono zasady działania przyrządu według wynalazku.The principles of operation of the device according to the invention are presented below.

Pacjent montuje mobilne urządzenie komputerowe w uchwycie 3 i następnie chwyta jedną lub oboma rękami trzpień 2 przyrządu. Po uruchomieniu dedykowanej aplikacji na wyświetlaczu mobilnego urządzenia wyświetlane są polecenia wykonania określonych ćwiczeń. Ćwiczenia polegają na wykonywaniu okrężnych ruchów w przestrzeni sferycznej oraz ruchów obrotowych w osi trzpienia 2. Podczas wykonywania ćwiczeń za pomocą czujników mobilnego urządzenia sprawdzana jest poprawność ich wykonania, a ponadto monitorowane są postępy w rehabilitacji i na tej podstawie dobierany jest poziom trudności kolejnych ćwiczeń. Pozwala to na dobieranie poziomu trudności ćwiczeń dostosowanego do aktualnego poziomu sprawności pacjenta, bez konieczności udziału terapeuty lub z jego ograniczonym udziałem. Dzięki temu przyrząd stanowi uzupełnienie terapii prowadzonej z udziałem wykwalifikowanego personelu medycznego i znajduje zastosowanie zwłaszcza do samodzielnego wykonywania ćwiczeń w domu przez pacjenta, co pozytywnie wpływa na proces jego rehabilitacji.The patient mounts the mobile computing device in the holder 3 and then grips the pin 2 of the device with one or both hands. After launching the dedicated application, instructions for performing specific exercises are displayed on the display of the mobile device. The exercises consist in making circular movements in spherical space and rotational movements in the axis of the spindle 2. During the exercises, the correctness of their performance is checked using the sensors of the mobile device, and the progress in rehabilitation is monitored, and on this basis the level of difficulty of subsequent exercises is selected. This allows you to choose the level of difficulty of exercises adapted to the current level of fitness of the patient, without the need for the therapist's participation or with his limited participation. Thanks to this, the device is a supplement to therapy conducted with the participation of qualified medical personnel and is used especially for self-exercise at home by the patient, which has a positive effect on the rehabilitation process.

W wariancie wykorzystującym połączenie haczykowo-pętelkowe pomiędzy rękawicą 8 założoną na rękę pacjenta a powłoką 7 trzpienia 2, po zamocowaniu mobilnego urządzenia w uchwycie 3, zakłada się rękawice 8 na ręce pacjenta, a następie łączy się powierzchnię dłoniową rękawic 8 połączeniem haczykowo-pętelkowym z powłoką trzpienia. Dzięki temu uzyskuje się stabilny chwyt trzpienia 2, nawet u pacjentów z ograniczoną chwytliwością ręki, co znacznie rozszerza grupę pacjentów, którzy mogą korzystać z przyrządu.In the variant using a hook-and-loop connection between the glove 8 put on the patient's hand and the coating 7 of the pin 2, after the mobile device is mounted in the holder 3, the gloves 8 are put on the patient's hand, and then the palm surface of the gloves 8 is connected with the hook-and-loop connection with the coating mandrel. Thanks to this, a stable grip of the pin 2 is obtained, even in patients with limited hand grip, which significantly expands the group of patients who can use the device.

Claims

1. Rehabilitation device. hand, comprising a base in the form of a plate on which a mandrel is fixed, perpendicular to this base, characterized in that its mandrel (2) is in the form of a spiral spring (4) embedded inside an elastomeric housing (5) in the form of a sleeve with an internal diameter matched with the external diameter of the spring (4), the pin (2) being fixed at one end to the base (1) and at the other end having a holder (3) for a mobile computer device containing a display and a set of sensors comprising at least an electronic gyroscope and an accelerometer.

2. The device according to claim The device according to claim 1, characterized in that its shaft (2) has on its housing (5), from its outer side, a coating (6) of textile Velcro material, the device is equipped with gloves (7), which have on their outer surface Velcro corresponding to the palm of the hand to be connected with a hook-and-loop connection to the coating (6) of the pin (2).

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that its pin (2) is mounted in its base (1).

4. The device according to one of the claims. from 1 to 3, characterized in that its base (1) is round.

5. The device according to one of the claims. from 1 to 4, characterized in that its base (1) is wooden.