RU123668U1

RU123668U1 - SIMULATOR FOR RESTORATION OF THE MOTOR FUNCTION OF THE LOWER EXTREMITIES OF THE “BIKE-WALKER”

Info

Publication number: RU123668U1
Application number: RU2011133468/14U
Authority: RU
Inventors: Владимир Кириллович Куролес; Александр Георгиевич Колесников
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Тренажер для восстановления двигательной функции нижних конечностей и функции ходьбы, состоящий из жесткой колесной платформы с электроприводом, оснащенным системой управления скоростью вращения и реверсом, размещенной в передней части платформы рулевой колесной системы, ось которой соединена с рулевой колонкой, на которой размещено управление электроприводом, размещенного в задней части платформы регулируемого упора для фиксации пациента, закрепленного на этой платформе шарнирного параллелограмма, в котором одна поперечная тяга в своей середине через шарнир прикреплена к платформе, а каждая из обеих продольных тяг шарнирно соединена с колесом, имеющим муфту одностороннего хода и педаль для фиксации стопы или протеза нижней конечности, а вторая поперечная тяга в своей середине прикреплена к оси электропривода с возможностью совершения реверсивных вращательных движений, запускаемых с рулевой колонки и останавливаемых концевыми выключателями, установленными на платформе, срабатывающими при предельных смещениях продольных тяг, причем привод подключен к автономному источнику питания, установленному на колесной платформе.A simulator for restoring the motor function of the lower extremities and the walking function, consisting of a rigid wheel platform with an electric drive equipped with a speed and reverse control system located in front of the platform of the steering wheel system, the axis of which is connected to the steering column on which the electric drive control is located, in the back of the platform is an adjustable stop for fixing the patient, mounted on this platform articulated parallelogram, in which one transverse rod in in the middle through a hinge attached to the platform, and each of both longitudinal rods is pivotally connected to a wheel having a one-way clutch and pedal for fixing the foot or lower limb prosthesis, and the second transverse link in its middle is attached to the axis of the electric drive with the possibility of reversing rotational movements launched from the steering column and stopped by limit switches mounted on the platform, triggered at extreme displacements of longitudinal rods, and the drive is connected to a stand-alone power source mounted on a wheeled platform.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к механотерапевтическим аппаратам пассивного действия, и может быть использована для восстановления двигательной функции нижних конечностей после их протезирования за счет выполнения формируемых полезной моделью пассивных движений, близких к ходьбе пациента.The utility model relates to medical equipment, in particular to passive-action mechanotherapeutic devices, and can be used to restore the motor function of the lower extremities after prosthetics by performing passive movements formed by the utility model that are close to the patient's walking.

Известны устройства по восстановлению двигательной функции нижних конечностей - аппараты Biodex Systems 3 или Biodex Systems 4 фирмы Biodex Medical Systems, США. (Патент США №4628910 от 16.12.1986, патент США №4691694 от 08.09.1987, патент США №5209223 от 11.05.1993.) Аппарат содержит привод поворота и две платформы - подвижную и неподвижную. Неподвижная платформа крепится к бедру, а подвижная к голени. Аппараты позволяют проводить мобилизацию суставов в направлении сгибание/разгибание, отведение/приведение и ротация, что необходимо для восстановления утраченной двигательной функции.Known devices for restoring the motor function of the lower extremities are Biodex Systems 3 or Biodex Systems 4 devices from Biodex Medical Systems, USA. (US patent No. 4628910 from 12.16.1986, US patent No. 4691694 from 09/08/1987, US patent No. 5209223 from 05/11/1993.) The device contains a rotary drive and two platforms - movable and stationary. The fixed platform is attached to the thigh, and the movable to the lower leg. The devices allow the mobilization of joints in the direction of flexion / extension, abduction / adduction and rotation, which is necessary to restore lost motor function.

Недостаток аппаратов заключается в том, что при их использовании невозможно восстановление двигательных функций ходьбы, поскольку пациент находится в сидячем положении. Эти аппараты разрабатывают только двигательную функцию сгиба-разгиба в коленном суставе. Тогда как для ускорения восстановления у пациента функции ходьбы должно быть организовано пассивное движение хождения при постепенном увеличении вертикальной нагрузки на сустав и темпа ходьбы.The disadvantage of the apparatus is that when using them it is impossible to restore the motor functions of walking, since the patient is in a sitting position. These devices develop only the motor function of the bend-extension in the knee joint. Whereas, in order to accelerate the recovery of the patient's walking function, a passive walking movement should be organized with a gradual increase in the vertical load on the joint and the pace of walking.

Предлагаемая полезная модель не имеет прототипа, а организует новый класс устройств, реализующих способ механотерапии за счет моделирования пассивных движений близких к ходьбе здорового человека.The proposed utility model does not have a prototype, but organizes a new class of devices that implement the method of mechanotherapy by modeling passive movements close to walking a healthy person.

Техническим результатом является ускорение восстановления функции ходьбы пациента, перенесшего операцию протезирования нижней конечности, за счет формирования устройством пассивной ходьбы пациента.The technical result is to accelerate the restoration of the walking function of the patient who underwent prosthetic surgery of the lower limb due to the formation of the patient's passive walking device.

Поставленная задача решается тем, что тренажер для восстановления двигательной функции нижних конечностей «электровелоходунки», содержащий жесткую колесную платформу с электроприводом, оснащенным системой управления скоростью вращения и реверсом, размещенную в передней части платформы рулевую колесную систему, ось которой соединена с рулевой колонкой, на которой размещено управление электроприводом, размещенный в задней части платформы регулируемый упор для фиксации пациента, закрепленный на этой платформе шарнирный параллелограмм, в котором одна поперечная тяга в своей середине через шарнир прикреплена к платформе, а каждая из обеих продольных тяг шарнирно соединена с колесом, имеющим муфту одностороннего хода и педаль для фиксации стопы или протеза нижней конечности, а вторая поперечная тяга в своей середине прикреплена к оси электропривода с возможностью совершения реверсивных вращательных движений, запускаемых с рулевой колонки и останавливаемых концевыми выключателями, установленными на платформе, которые срабатывают при предельных смещениях продольных тяг, причем привод подключен к автономному источнику питания, установленному на колесной платформе.The problem is solved in that the simulator for restoring the motor function of the lower extremities of the "electric bike", containing a rigid wheel platform with an electric drive, equipped with a speed and reverse control system, a steering wheel system located in front of the platform, the axis of which is connected to the steering column, on which electric drive control is placed, an adjustable emphasis is placed in the back of the platform for fixing the patient, a hinged parallelogra mounted on this platform mm, in which one transverse link in its middle is attached to the platform through a hinge, and each of both longitudinal links is pivotally connected to a wheel having a one-way clutch and pedal for fixing the foot or lower limb prosthesis, and the second transverse link is attached to its middle electric drive axes with the possibility of reversing rotational movements that are launched from the steering column and stopped by limit switches mounted on the platform, which operate at extreme displacements rods, wherein the actuator is connected to the autonomous power source mounted on a wheeled platform.

Устройство тренажера поясняется рисунком фиг.1.The device of the simulator is illustrated by the figure of figure 1.

Тренажер «электровелоходунки» состоит из жесткой колесной платформы 1 и шарнирного параллелограмма 2. Жесткая трехколесная платформа 1 имеет переднее рулевое колесо 3, ось которого соединена с рулевой колонкой 4. На жесткой платформе 1 установлен шарнирный параллелограмм 2 с двумя парами параллельных тяг - две поперечные тяги 2а и две продольные тяги 26. Каждая продольная тяга 26 снабжена колесом 5, шарнирно соединенным с тягой 26. Колесо 5 снабжено муфтой 6 одностороннего хода. На жесткой платформе 1 установлен привод 7, ось которого жестко связана с серединой одной из поперечных тяг 2а шарнирного параллелограмма 2. Вторая поперечная тяга 2а посередине шарнирно закреплена на жесткой платформе 1.The simulator “electric bike ride” consists of a rigid wheel platform 1 and a hinged parallelogram 2. A rigid three-wheeled platform 1 has a front steering wheel 3, the axis of which is connected to the steering column 4. A hinged parallelogram 2 with two pairs of parallel rods is installed on the rigid platform 1 - two transverse rods 2a and two longitudinal rods 26. Each longitudinal rod 26 is provided with a wheel 5 pivotally connected to the rod 26. The wheel 5 is provided with a one-way clutch 6. A drive 7 is mounted on the rigid platform 1, the axis of which is rigidly connected to the middle of one of the transverse rods 2a of the articulated parallelogram 2. The second transverse rod 2a in the middle is pivotally mounted on the rigid platform 1.

Тренажер работает следующим образом.The simulator works as follows.

При чередовании вращения вала двигателя привода 7 сначала в одну, затем в другую сторону на определенный максимальный угол φ_пред, зависящий от диаметра колеса 5, тренажер приходит в движение. При работе привода 7 одна из продольных тяг 26 шарнирного параллелограмма 2 через заторможенное муфтой 6 одно колесо 5 сцепляется с полом, при этом вторая продольная тяга 26 вместе со вторым колесом 5 совершает перемещение по дуге, радиус которой равен расстоянию между колесами 5. Колесо 5 второй продольной тяги 26 при этом поворачивается на 180°, а тренажер перемещается вперед. Каждое колесо 5 снабжено педалью 8, к которой крепится протез или стопа ноги пациента. При повороте колеса на 180° педаль также поворачивается на 180° и формирует шаг пациента. Поворот вала привода 7 на максимальный угол (рпред определяется концевым выключателем (условно не показан), регулирующим этот угол. Вместо традиционного велосипедного сидения к жесткой платформе 1 с помощью штанги 9 установлен упор 10 для фиксации пациента. Упор 10 с помощью ремней (условно не показаны), плотно охватывающих пациента в области пояса, прочно фиксирует пациента на тренажере. При этом нагрузка на ноги может быть установлена минимальной. Под каждой рукой на рулевой колонке 4 установлено по одной кнопке (условно не показаны) управления вращения вала привода 7 в разном направлении. Нажатие кнопки приводит к повороту вала привода 7 в одну сторону на максимальный угол и пассивному выполнению пациентом шага одной ногой. Повторное нажатие этой же кнопки ни к чему не приводит. Нажатие другой кнопки аналогично приводит к выполнению пациентом шага второй ногой. Тренажер снабжен также регулятором скорости вращения вала привода 7, посредством чего регулируется темп выполнения шаговых движений.When alternating the rotation of the shaft of the drive motor 7, first in one, then in the other direction, to a certain maximum angle φ _before , depending on the diameter of the wheel 5, the simulator moves. When the drive 7 is operating, one of the longitudinal rods 26 of the articulated parallelogram 2 through the brake 6 is engaged, one wheel 5 is engaged with the floor, while the second longitudinal rod 26 together with the second wheel 5 moves along an arc whose radius is equal to the distance between the wheels 5. Wheel 5 of the second longitudinal traction 26 thus rotates 180 °, and the simulator moves forward. Each wheel 5 is equipped with a pedal 8, to which the prosthesis or foot of the patient is attached. When the wheel is rotated 180 °, the pedal also rotates 180 ° and forms the patient's step. The rotation of the drive shaft 7 to the maximum angle (the limit is determined by the limit switch (not shown conditionally) that regulates this angle. Instead of the traditional bicycle seat, an emphasis 10 is mounted to the rigid platform 1 with the help of the rod 9 for fixing the patient. The emphasis 10 with the help of belts (not shown conditionally ), tightly covering the patient in the belt, firmly fixes the patient on the simulator. In this case, the load on the legs can be set to a minimum. Under each arm on the steering column 4 there is one button (conditionally not shown) for the control rotation of the drive shaft 7 in different directions. Pressing the button rotates the drive shaft 7 in one direction at the maximum angle and passively steps the patient with one foot. Pressing the same button again does not lead to anything. Pressing the other button similarly leads to the patient the step with the second foot.The simulator is also equipped with a speed controller for the drive shaft 7, whereby the pace of the execution of step movements is regulated.

При использовании тренажера пациент фиксируется на устройстве, похожем на трехколесный велосипед, оснащенном шарнирным параллелограммом в котором к каждой из двух тяг прикреплено колесо с педалью. Педали, являющиеся элементом фиксации протеза нижней конечности и второй ноги (второго протеза), при чередующихся продольных движениях тяг с колесом осуществляют пассивную ходьбу. Тяги с колесом приводятся в движение за счет шарнирной связи с поперечной тягой, связанной с осью электропривода, осуществляющего поворотные реверсивные движения. Управление движением производит сам пациент. Пациент может также устанавливать темп ходьбы путем регулировки скорости привода. При этом формируются движения в коленном суставе протезированной конечности приближенные к естественным движениям. Кроме того, в процессе движения происходит перемещение пациента, приближенное к ходьбе и осуществляется пассивная ходьба с участием протезированной конечности.When using the simulator, the patient is fixed on a device similar to a tricycle equipped with a hinged parallelogram in which a wheel with a pedal is attached to each of the two rods. Pedals, which are an element of fixation of the prosthesis of the lower limb and the second leg (second prosthesis), with alternating longitudinal movements of the rods with the wheel carry out passive walking. Traction with a wheel is driven by articulation with a transverse traction associated with the axis of the electric drive, performing rotary reverse movements. Motion control is performed by the patient himself. The patient can also set the walking pace by adjusting the drive speed. In this case, movements are formed in the knee joint of the prosthetic limb close to natural movements. In addition, in the process of movement, the patient moves close to walking and passive walking is performed with the participation of a prosthetic limb.

Результат ускорения восстановления функции ходьбы пациента за счет использования устройства, моделирующего пассивную ходьбу, очевиден и основан на следующих фактах. Известные устройства - аппараты Biodex предназначены для восстановления двигательных функций в суставах. Аппараты разрабатывают суставы, осуществляя пассивные движения сгиба - разгиба, при размещении пациента в сидящем в кресле положении. Лишь через некоторое время, когда будет разрешено нагружать суставы, пациент самостоятельно с помощью костылей начинает обучаться ходьбе. При использовании предлагаемой полезной модели тренажера «электровелоходунки» пациент не только разрабатывает суставы, но и сразу осуществляет ходьбу в помещении. Причем, нагрузка на сустав дозируется от нулевого значения до максимального, равного весу пациента, закреплением пациента на упоре тренажера в подвешенном состоянии. Тренажер формирует ходьбу, приближенную к естественной за счет поочередной фиксации одной стопы и полукругового движения второй, напоминающей выполнение шага. При этом осуществляется поворот всего корпуса пациента вместе с тренажером вокруг зафиксированной стопы, как при естественной ходьбе.The result of accelerating the restoration of the patient’s walking function through the use of a device simulating passive walking is obvious and based on the following facts. Known devices - Biodex devices are designed to restore motor functions in the joints. The devices develop joints by performing passive movements of the bend - bend, when placing the patient in a sitting position in a chair. Only after some time, when it will be allowed to load the joints, the patient begins to learn walking with the help of crutches. When using the proposed utility model of the simulator, the patient not only develops the joints, but also immediately walks indoors. Moreover, the load on the joint is dosed from zero to a maximum equal to the weight of the patient, securing the patient to the simulator in a suspended state. The simulator forms walking that is close to natural due to the alternate fixation of one foot and a semicircular motion of the second, resembling the execution of a step. At the same time, the entire body of the patient is rotated together with the simulator around the fixed foot, as with natural walking.

Предлагаемый тренажер «электровелоходунки» позволяет задать не только пассивные движения в коленном суставе, но и дополнительно сформировать пассивную ходьбу пациента. За счет этого происходит более быстрая адаптация пациента к ходьбе. Причем процесс восстановления происходит в условиях перемещения пациента, которое обязательно оказывает на него положительное эмоциональное воздействие, что значительно усиливает реабилитационный эффект.The proposed simulator “electro-walker” allows you to set not only passive movements in the knee joint, but also additionally form the patient’s passive walking. Due to this, there is a faster adaptation of the patient to walking. Moreover, the recovery process occurs under the conditions of patient movement, which necessarily has a positive emotional effect on him, which greatly enhances the rehabilitation effect.

Claims

A simulator for restoring the motor function of the lower extremities and the walking function, consisting of a rigid wheel platform with an electric drive, equipped with a speed and reverse control system located in front of the platform of the steering wheel system, the axis of which is connected to the steering column on which the electric drive control is located, in the back of the platform is an adjustable stop for fixing the patient, mounted on this platform articulated parallelogram, in which one transverse rod in in its middle through a hinge attached to the platform, and each of both longitudinal rods is pivotally connected to a wheel having a one-way clutch and pedal for fixing the foot or lower limb prosthesis, and the second transverse link in its middle is attached to the axis of the electric drive with the possibility of reversing rotational movements launched from the steering column and stopped by limit switches mounted on the platform, triggered at extreme displacements of longitudinal rods, and the drive is connected to a stand-alone power source mounted on a wheeled platform.