PL243093B1 - Urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawienia i poruszania ręką - Google Patents

Abstract

Urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawiania i poruszania ręką zawiera moduł dolny i moduł górny (4) mające kształty  walców o wysokości mniejszej od ich średnicy. Moduł dolny osadzony jest ruchomo na podstawie, zaś moduł górny (4) połączony jest z modułem dolnym poprzez wysięgnik łączący (3). Moduł dolny na podstawie poruszany jest ruchem obrotowym. Na powierzchni górnej modułu dolnego i na powierzchni dolnej modułu górnego (4) są co najmniej dwa wyżłobienia podłużne (5), które są równoległe do wysięgnika łączącego (3). W pobliżu środka każdego wyżłobienia podłużnego (5), umieszczone jest wybranie prostokątne (6) w przekroju poprzecznym, w którym umieszczony jest moduł napędowy (7). W pobliżu dwóch krótszych krawędzi wyżłobienia podłużnego (5) oraz jego środkowej części, na powierzchniach modułu dolnego i modułu górnego (4) umieszczone są moduły osadcze (8), które są przecięte przez te wyżłobienia podłużne (5) i w których zamocowane są wałki, na których osadzone są koła zębate (10). Wałek danego wyżłobienia podłużnego (5) połączony jest z odpowiadającym mu modułem napędowym (7). Na kołach zębatych (10) danego wyżłobienia podłużnego (5) osadzona jest taśma z co najmniej dwoma diodami LED (12). Czujniki odległości osadzone są na powierzchni górnej modułu dolnego i na powierzchni dolnej modułu górnego (4).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawienia i poruszania ręką, zwłaszcza do rehabilitacji kończyn górnych, w szczególności przeznaczone dla pacjentów z porażeniem połowicznym w stopniu lekkim, wymagających rekonwalescencji precyzji ruchu realizowanego w przestrzeni.

Z opisu patentowego US9868012B2 znane jest urządzenie do rehabilitacji mające postać stołu z regulowanym kątem pochylenia. Ten znany stół wyposażony jest w podpórkę pod ramię posiadającą pasy do mocowania przedramienia oraz wyposażony jest w kamerę do śledzenia ruchów kończyny górnej, której przedramię jest oparte na podpórce oraz gumową piłkę zawierającą czujnik nacisku. Wyposażone jest ono również w wyświetlacz, na którym wyświetlane są polecenia, mające zwłaszcza postać gier.

Ze stosowania znane są urządzenia do rehabilitacji kończyn górnych powstałe w oparciu o ćwiczenia realizowane w wirtualnej rzeczywistości. Jednym z takich znanych urządzeń jest The Air Touch System, który został opracowany na Uniwersytecie Alberta. To znane urządzenie zapewnia możliwość wykonywania zadań wyświetlanych na dotykowym ekranie będącym zarazem blatem stołu, zaś ćwiczenia wykonywane są poprzez przesuwanie palcami po ekranie wyświetlacza. Inne znane urządzenie, VAST.Rehab Rehabilitation, umożliwia wykonywanie ćwiczeń w oparciu o system wirtualnej rzeczywistości. Znane natomiast urządzenie Tyromotion Myro, zawiera dotykową tablicę i umożliwia ono realizację ćwiczeń na ustawianym pod kątem, dotykowym wyświetlaczu, prowadzonych w oparciu o wirtualną rzeczywistość. Dzięki temu znanemu urządzeniu możliwe jest prowadzenie rehabilitacji zadaniowej z wykorzystaniem realnych obiektów, takich jak na przykład długopis.

Z opisu patentowego PL225250B1 znane jest hydrauliczne stanowisko do ćwiczeń ręki z oporem, które składa się z dwóch urządzeń dawkowania oporu połączone poprzez gniazda łącznikowe i elastyczne przewody hydrauliczne z ośmioma przyrządami do ćwiczeń ręki z oporem, czterema przewodami do pierwszego urządzenia dla chwytów ręki z dużym oporem i czterema przewodami do drugiego urządzenia dla chwytów precyzyjnych ręki z małym oporem, oraz prostowania i odwodzenia palców ręki z małym oporem, w tym pojedyncze urządzenie hydraulicznego dawkowania oporu wyposażone w obudowę zbiornika z płynem, tłoczek, prowadnice tłoczka, ogranicznik opadania tłoczka, cztery zastawki uchylne, zawór regulatora przepływu płynu, pokrętło regulatora przepływu płynu, wskaźnik stopnia oporu, zawór odpowietrzający zwrotny, manometr, połączone poprzez gniazda łącznikowe i elastyczne przewody hydrauliczne z czterema przyrządami do ćwiczeń ręki z oporem.

W opisie patentowym PL207811B1 został ujawniony natomiast wielofunkcyjny stół do ćwiczeń siłowych ręki, którego konstrukcja zawiera cztery stosy ciężarkowe uruchamiane przy pomocy zabieraków czterech odrębnych systemów linowo-bloczkowo-ciężarkowych, gdzie odciągową linkę pojedynczego systemu łączy się poprzez koło linowe górne i uchylne w poziomie koło linowe kierunkowe dolne z uchwytami linek naciągowych lub bezpośrednio z uchwytami dziewięciu stanowisk do ćwiczeń siłowych ręki: stanowiskiem do ćwiczeń zginania palców ręki z oporem, przyrządem do ćwiczeń chwyt u cylindrycznego ręki z oporem, przyrządem do ćwiczeń opozycji kciuka z oporem w stosunku do II-V palca ręki, przyrządem do chwytu szczypcowego palców ręki z oporem, stanowiskiem do przyciągania uchwytów różnego kształtu ku sobie z oporem, stanowiskiem do podciągania uchwytów różnego kształtu do góry z oporem, przyrządem do ćwiczeń zginania palców ręki z oporem w opozycji do kciuka, przyrządem do ćwiczeń zginania dłoniowego i grzbietowego nadgarstka z oporem, przyrządem do ćwiczeń chwytu wielopalcowego dużego z oporem - kulą.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku GB2241902A znane jest urządzenie do ćwiczeń, które zawiera stojak z dwoma członami siedzenia przymocowanymi zawiasowo do stojaka, przy jego sąsiednich krawędziach. Człony tego siedzenia mogą być obracane z poziomu do pionu. Elastyczne taśmy są owinięte wokół kół pasowych na ramie, zaś zapętlenie jest takie, że taśmy co najmniej raz się powielają, zmniejszając w ten sposób przestrzeń wymaganą do obsługi maszyny. Uchwyty mogą być zaczepione o jedną lub więcej opasek, które mają być zamocowane do rąk albo kostek. Zmieniając pochylenie siedzeń i dobierając opaski możliwe jest wykonywanie różnych ćwiczeń zarówno w pozycji siedzącej, jak i leżącej.

Żadne ze znanych urządzeń nie umożliwia jednak prowadzenia ćwiczeń precyzji ruchu, w szczególności ręki, w przestrzeni, z wykorzystaniem czujników odległości oraz diod.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia mechatronicznego do rehabilitacji ręki, które umożliwi pacjentowi prowadzenie ćwiczeń precyzji ustawienia i poruszania ręką, a tym samym umożliwi mu szybsze osiągnięcie samodzielności.

Urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawiania i poruszania ręką, połączone z komputerem za pomocą dwukierunkowej magistrali, posiadające podstawę, dotykowy wyświetlacz, diody LED oraz czujniki odległości, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera moduł dolny i moduł górny do prowadzenia ćwiczeń, mające kształty walców o wysokości mniejszej od ich średnicy, przy czym moduł dolny osadzony jest obrotowo wokół swojej osi środkowej w podstawie mającej kształt wydrążonego walca, zaś ściana tylna modułu górnego połączona jest ze ścianą boczną podstawy poprzez wysięgnik łączący, który jest prostopadły do ściany dolnej podstawy, a ponadto na powierzchni modułu dolnego w płaszczyźnie równoległej do ściany dolnej podstawy są co najmniej dwa, równoległe do siebie wyżłobienia podłużne i na powierzchni modułu górnego, przeciwnej do łączenia wysięgnika łączącego, są co najmniej dwa, równoległe do siebie wyżłobienia podłużne, które są równoległe do wysięgnika łączącego, zaś w pobliżu środka każdego wyżłobienia podłużnego, umieszczone jest wybranie prostokątne w przekroju poprzecznym, w którym umieszczony jest moduł napędowy, a ponadto w pobliżu dwóch krótszych krawędzi wyżłobienia podłużnego oraz jego środkowej części, na powierzchniach modułu dolnego i modułu górnego umieszczone są moduły osadcze, które są przecięte przez te wyżłobienia podłużne i w których zamocowane są wałki, na których osadzone są koła zębate, przy czym wałek danego wyżłobienia podłużnego połączony jest z odpowiadającym mu modułem napędowym, zaś na kołach zębatych danego wyżłobienia podłużnego osadzona jest przesuwnie taśma z co najmniej dwoma diodami LED do zadawania ćwiczeń, zaś na powierzchni górnej modułu dolnego i na powierzchni modułu górnego, przeciwnej do mocowania wysięgnika łączącego, osadzone są czujniki odległości do określania odległości ćwiczonej ręki od modułu dolnego i modułu górnego.

Korzystnie wyżłobienia podłużne, które umieszczone są bliżej krawędzi bocznej modułu dolnego i modułu górnego są krótsze niż wyżłobienia podłużne, które umieszczone są bliżej środka tego modułu dolnego i tego modułu górnego, zaś czujników odległości na module dolnym i na module górnym jest po szesnaście, przy czym czujniki odległości rozmieszczone są po cztery w pobliżu każdego wyżłobienia podłużnego.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli do ściany zewnętrznej podstawy zamocowany jest, pierwszym końcem, wysięgnik mocujący, do którego drugiego końca zamocowany jest wyświetlacz, korzystnie wyświetlacz do wysięgnika mocującego zamocowany jest poprzez mocowanie, które jest ruchome w płaszczyźnie tego wysięgnika mocującego, przy czym w wysięgniku łączącym z zamocowanym modułem górnym są otwory, w których mocowany jest ten moduł górny poprzez trzpień mocujący, a ponadto diody LED są RGB, przy czym każda ma strukturę LED czerwoną R oraz strukturę LED zieloną G oraz strukturę LED niebieską B.

Nowe urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawienia i poruszania ręką umożliwia prowadzenie usprawnienia kończyny górnej, które opiera się na realizacji zadanych ćwiczeń wyświetlanych na wyświetlaczu lub wskazanych za pomocą diod LED zamocowanych na taśmach oraz umożliwia ono szybką diagnostykę oraz raportowanie uzyskiwanych wyników. Osoba ćwicząca siedzi przy stoliku, na którym umieszczone jest to nowe urządzenie według wynalazku. Podstawa urządzenia, wraz z umiejscowionym na niej modułem dolnym poziomym oraz znajdującym się w tylnej jej części, w stosunku do użytkownika, module górnym, nie znajdują się na środku bezpośrednio przed pacjentem, ale są odsunięte w stronę uszkodzonej kończyny, ponieważ to nowe urządzenie przeznaczone jest do prowadzenia ćwiczeń w szczególności tylko tej uszkodzonej kończyny. Od strony zdrowej kończyny zostaje wysunięty z podstawy urządzenia podłużny wysięgnik mocujący, na którym umieszczony jest dotykowy wyświetlacz, umożliwiający sterowanie przy jego pomocy całym urządzeniem oraz umożliwiający prowadzenie analizy i diagnostyki prowadzonych ćwiczeń, oraz raportowania uzyskiwanych wyników. Sterowanie przebiegiem wskazania ruchów ręką, które ma wykonać osoba ćwicząca, możliwe jest również za pomocą diod LED, które są zamocowane na ruchomych taśmach oraz dzięki czujnikom odległości. Pacjent wykonuje ćwiczenia wskazaną kończyną dysfunkcyjną bez dotykania modułów urządzenia oraz bez konieczności posługiwania się innymi obiektami, poprzez odpowiednie ustawienie kończyny w przestrzeni przed nim, w obszarze zasięgu czujników odległości, które są zamocowane w modułach. Diody LED umiejscowione na ruchomych taśmach mogą poruszać się do przodu i do tyłu niezależnie od siebie, ponieważ każda taśma połączona jest z odrębnym modułem napędowym. Mogą one również zmieniać swoje kolory, dzięki czemu możliwe jest zadanie pacjentowi dodatkowych ćwiczeń, w szczególności poruszania ręką zgodnie z ruchem diod LED w przestrzeni przed nim. To nowe urządzenie, będące przedmiotem wynalazku, pozwala na realizację procesu rehabilitacji z uwzględnieniem biofeedbacku.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do prowadzenia ćwiczeń koordynacji ruchowo-wzrokowej, w szczególności kończyn górnych w widoku z góry, fig. 2 - to samo urządzenie w widoku z przodu, fig. 3 - to samo urządzenie w widoku z przodu i lewego boku, fig. 4 - to samo urządzenie w widoku z przodu, góry i prawego boku, fig. 5 - to samo urządzenie w widoku z prawego boku, fig. 6 - to samo urządzenie w przekroju wzdłuż linii A-A pokazanej na fig. 4, natomiast fig. 7 - to samo urządzenie w przekroju wzdłuż linii B-B pokazanej na fig. 4.

Urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawienia i poruszania ręką, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania zawiera podstawę 1 o kształcie wydrążonego walca, w której osadzony jest moduł dolny 2. Do zewnętrznej ściany podstawy 1, poprzez wysięgnik łączący 3, zamocowany jest moduł górny 4, przy czym wysięgnik łączący 3 zamocowany jest do ściany tylnej modułu górnego 4. Moduł dolny 2 oraz moduł górny 4 są w kształcie walców, których wysokości są mniejsze od ich średnic. Moduł dolny 2, na podstawie 1, poruszany jest ruchem obrotowym wokół jego osi środowej. Na powierzchni górnej modułu dolnego 2, w płaszczyźnie równoległej do ściany dolnej podstawy 1 są cztery, równoległe do siebie wyżłobienia podłużne 5. Na powierzchni górnej modułu górnego 4 umieszczone są natomiast cztery, równoległe do siebie wyżłobienia podłużne 5 równoległe do wysięgnika łączącego 3. W obu modułach 2, 4 wyżłobienia podłużne 5, które umieszczone są bliżej krawędzi modułu 2, 4 są krótsze od tych, które umieszczone są bliżej środka tego modułu 2, 4. W pobliżu środka każdego wyżłobienia podłużnego 5 umieszczone jest wybranie prostokątne 6 w przekroju poprzecznym, w którym umieszczony jest moduł napędowy 7. Natomiast w pobliżu dwóch krótszych krawędzi każdego wyżłobienia podłużnego 5 oraz w pobliżu jego środkowej części, umieszczony jest moduł osadczy 8, który jest przecięty symetrycznie przez to wyżłobienie podłużne 5. W module osadczym 8 zamocowany jest wałek 9, który połączony jest z modułem napędowym. Na wałku 9 osadzone jest koło zębate 10. Na kołach zębatych 10 danego wyżłobienia podłużnego 5 osadzona jest przesuwnie taśma 11 z diodami LED 12. Na powierzchni górnej modułu dolnego 2 oraz na powierzchni modułu górnego 4, przeciwnej do mocowania wysięgnika łączącego 3, umieszczonych jest po szesnaście czujników odległości 13 do określania odległości ćwiczonej ręki od modułu dolnego 2 i modułu górnego 4, które rozmieszczone są po cztery w pobliżu każdego wyżłobienia podłużnego 5 i które określają odległość i ułożenie ręki w stosunku do modułu dolnego 2 i modułu górnego 4.

Urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawienia i poruszania ręką, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, jest takie jak w przykładzie pierwszym, z tym, że do zewnętrznej ściany podstawy 1 zamocowany jest, swoim pierwszym końcem, wysięgnik mocujący 14, do którego drugiego końca zamocowany jest, poprzez mocowanie 15, dotykowy wyświetlacz 16. Mocowanie 15 jest ruchome w płaszczyźnie poziomej wysięgnika mocującego 14.

Urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawienia i poruszania ręką, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, jest takie jak w przykładzie drugim, z tym, że w wysięgniku łączącym 3, poprzez który, do podstawy 1, zamocowany jest moduł górny 4, są otwory 17, w których ten moduł pionowy 4, mocowany jest poprzez trzpień mocujący, a ponadto diody LED 13 są RGB, przy czym każda ma strukturę LED czerwoną R oraz strukturę LED zieloną G oraz strukturę LED niebieską B.

Claims (8)

1. Urządzenie do prowadzenia ćwiczeń precyzyjnego ustawiania i poruszania ręką, połączone z komputerem za pomocą dwukierunkowej magistrali, posiadające podstawę, dotykowy wyświetlacz, diody LED oraz czujniki odległości, znamienne tym, że zawiera moduł dolny (2) i moduł górny (4) do prowadzenia ćwiczeń, mające kształty walców o wysokości mniejszej od ich średnicy, przy czym moduł dolny (2) osadzony jest obrotowo wokół swojej osi środkowej w podstawie (1) mającej kształt wydrążonego walca, zaś ściana tylna modułu górnego (4) połączona jest ze ścianą zewnętrzną podstawy (1) poprzez wysięgnik łączący (3), który jest prostopadły do ściany dolnej podstawy (1), a ponadto na powierzchni modułu dolnego (2) w płaszczyźnie równoległej do ściany dolnej podstawy (1) są co najmniej dwa, równoległe do siebie wyżłobienia podłużne (5) i na powierzchni modułu górnego (4), przeciwnej do łączenia wysięgnika łączącego (3), są co najmniej dwa, równoległe do siebie wyżłobienia podłużne (5), które są równoległe do wysięgnika łączącego (3), zaś w pobliżu środka każdego wyżłobienia podłużnego (5), umieszczone jest wybranie prostokątne (6) w przekroju poprzecznym, w którym umieszczony jest moduł napędowy (7), a ponadto w pobliżu dwóch krótszych krawędzi wyżłobienia podłużnego (5) oraz jego środkowej części, na powierzchniach modułu dolnego (2) i modułu górnego (4) umieszczone są moduły osadcze (8), które są przecięte przez te wyżłobienia podłużne (5) i w których zamocowane są wałki (9), na których osadzone są koła zębate (10), przy czym wałek (9) danego wyżłobienia podłużnego (5) połączony jest z odpowiadającym mu modułem napędowym (7), zaś na kołach zębatych (10) danego wyżłobienia podłużnego (5) osadzona jest przesuwnie taśma (11) z co najmniej dwoma diodami LED (12) do zadawania ćwiczeń, zaś na powierzchni górnej modułu dolnego (2) i na powierzchni modułu górnego (4), przeciwnej do mocowania wysięgnika łączącego (3), osadzone są czujniki odległości (13) do określania odległości ćwiczonej ręki od modułu dolnego (2) i modułu górnego (4).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wyżłobienia podłużne (5), które umieszczone są bliżej krawędzi bocznej modułu dolnego (2) i modułu górnego (4) są krótsze niż wyżłobienia podłużne (5), które umieszczone są bliżej środka tego modułu dolnego (2) i tego modułu górnego (4).

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że czujników odległości (13) na module dolnym (2) i na module górnym (4) jest po szesnaście.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że czujniki odległości (13) rozmieszczone są po cztery w pobliżu każdego wyżłobienia podłużnego (5).

5. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienne tym, że do ściany zewnętrznej podstawy (1) zamocowany jest, pierwszym końcem, wysięgnik mocujący (14), do którego drugiego końca zamocowany jest wyświetlacz (16).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że wyświetlacz (16) do wysięgnika mocującego (14) zamocowany jest poprzez mocowanie (15), które jest ruchome w płaszczyźnie tego wysięgnika mocującego (14).

7. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 6, znamienne tym, że w wysięgniku łączącym (3) z zamocowanym modułem górnym (4) są otwory (17), w których mocowany jest ten moduł górny (4) poprzez trzpień mocujący.

8. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 8, znamienne tym, że diody LED (12) są RGB, przy czym każda ma strukturę LED czerwoną R oraz strukturę LED zieloną G oraz strukturę LED niebieską B.