RU128105U1

RU128105U1 - DEVICE FOR GYMNASTIC GYMNASTICS

Info

Publication number: RU128105U1
Application number: RU2012140606/14U
Authority: RU
Inventors: Ильдар Фарвазович Рахматуллин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Крисаф"
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-05-20

Abstract

1. Устройство для лечебной гимнастики, содержащее основание с размещенными на нем исполнительными механизмами, приспособления для крепления частей тела пациента на исполнительных механизмах, датчики состояния исполнительных механизмов, блок контроля и управления, персональный компьютер с управляющей программой, соединенный через блок управления выходами с исполнительными механизмами, а входами с датчиками состояния исполнительных механизмов, источник электропитания, источник сжатого воздуха, отличающееся тем, что основание выполнено в виде двух паралельных балок с элементами крепления, для закрепления над пациентом, подвижными на этих балках направляющих, на каждой из направляющих размещены исполнительные механизмы, выполненые, каждый в виде сборки, содержащей пневмоцилиндр с поршнем, электродвигатель с энкодером (датчик угла поворота) и шкивом на выходном валу, исполнительное звено в виде полимерной мононити или гибкого нерастяжимого шнура с гладким полимерным покрытием, причем это звено пропущено через торцовый сальник пневмоцилиндра и концом соединено с поршнем, средней частью расположено в канавке шкива электродвигателя, а второй конец предназначен для соединения с элементом, поддерживающим часть тела пациента, рабочая полость каждого пневмоцилиндра сообщена с датчиком давления и через электроуправляемый пневмораспределитель с источником сжатого воздуха, блок контроля и управления каждого исполнительного механизма состоит из контроллера исполнительного механизма, датчика тока, датчика давления, энкодера (датчик угла поворота), при этом выходы всех датчиков соединены с входом контролл�1. A device for therapeutic gymnastics, comprising a base with actuators located on it, devices for attaching patient body parts to actuators, actuator status sensors, a control and control unit, a personal computer with a control program connected via outputs to actuators and inputs with sensors of the state of the actuators, a power source, a source of compressed air, characterized in that the base is made but in the form of two parallel beams with fastening elements, for fixing above the patient, movable on these guide rails, actuators are placed on each of the guides, each made in the form of an assembly containing a pneumatic cylinder with a piston, an electric motor with an encoder (angle sensor) and a pulley on the output shaft, an executive link in the form of a polymer monofilament or a flexible inextensible cord with a smooth polymer coating, and this link is passed through the end seal of the pneumatic cylinder and connected to the piston by the end it, the middle part is located in the groove of the electric motor pulley, and the second end is designed to connect with the element supporting the patient’s body part, the working cavity of each pneumatic cylinder is in communication with the pressure sensor and through the electrically controlled pneumatic distributor with a source of compressed air, the control and control unit of each actuator consists of controller of the actuator, current sensor, pressure sensor, encoder (angle sensor), while the outputs of all sensors are connected to the input of the controller

Description

Полезная модель относится к области медицины, в том числе и спортивной, и может быть использована для восстановительного (реабилитационного) лечения пациентов с неврологическими нарушениями двигательной функции, а также как и тренажер.The utility model relates to the field of medicine, including sports, and can be used for rehabilitation (rehabilitation) treatment of patients with neurological disorders of motor function, as well as a simulator.

Уровень техники в области устройств для лечебной гимнастки может быть охарактеризован наличием в них, как правило, каких-либо несущих конструкций (пространственных каркасов, рам, оснований, стоек) напольного, настенного или потолочного расположения с какими-либо противовесами телу пациента и исполнительными механизмами и узлами (элементами), типа подкладных - под пациента - гидро- или пневмооболочек с изменяемым во время процедуры наполнением и/или давлением в их полостях, как, например, по патенту (RU, 2422123, C2, A61H 1/00 опубликовано 27.06.11)The prior art in the field of devices for therapeutic gymnasts can be characterized by the presence in them, as a rule, of any supporting structures (spatial frames, frames, bases, racks) of a floor, wall or ceiling arrangement with any balances to the patient’s body and actuators and nodes (elements), such as underlay - for the patient - hydro- or pneumatic shells with variable filling and / or pressure in the cavities during the procedure, as, for example, according to the patent (RU, 2422123, C2, A61H 1/00 published on 06/27/11 )

Известен аппарат для плавания (Tzu-Pei Grace Chen, Yuichiro Kinoshita, Sidney Fels, Ashley Gadd и др. Swimming Across the Pacific: A Virtual Swimming Interface Proposal for SIGGRAPH 2004 Emerging Technology http://hct.ece.ubc.ca/research/sар/sapsig.pdf), состоящий из деревянной рамы (каркаса) с горизонтальными верхними и нижними балками, статические шнуры перекинуты через шкивы, прикрепленные к балке и закрепленные кордами с карабинами к подвесу по типу дельтапланерного для поддержания пользователя за плечи и бедра. Для каждой лодыжки, предусмотрены шнуры, перекинутые через шкивы, установленные на верхней балке, и через другую пару шкивов, размешенных на нижней балке. Шнуры снабжены мешками с песком, являющимися противовесами для ног пловца. Данный аппарат предназначен для виртуального плавания, в таком аппарате уравновешивание частей тела осуществляется противовесами.Famous swimming apparatus (Tzu-Pei Grace Chen, Yuichiro Kinoshita, Sidney Fels, Ashley Gadd, etc. Swimming Across the Pacific: A Virtual Swimming Interface Proposal for SIGGRAPH 2004 Emerging Technology http://hct.ece.ubc.ca/research /sar/sapsig.pdf), consisting of a wooden frame (frame) with horizontal upper and lower beams, static cords are thrown over pulleys attached to the beam and secured with cords with carbines to the hang-glider suspension to support the user by the shoulders and hips. For each ankle, there are cords thrown over the pulleys mounted on the upper beam and through another pair of pulleys placed on the lower beam. The cords are equipped with sandbags, which are counterweights for the swimmer's legs. This device is designed for virtual swimming, in this device balancing body parts is carried out by balances.

Устройство мало адаптивно к разнообразию условий применения, гак как каждому клиенту необходимо подбирать противовесы и приводить систему «клиент-устройство» в рабочее положение, а для приведения конечности в движение необходимо прикладывать вдвое большую силу для преодоления состояния покоя двойной массы. Данная конструкция изначально существенно ограничена в стимуляции различных частей тела, так как в ней тело человека может поворачиваться только вокруг своей оси, а ноги могут выполнять движения только в вертикальной плоскости, и только активно, потому что отсутствует привод.The device is not very adaptive to the variety of application conditions, since each client needs to select counterweights and bring the client-device system to working position, and to bring the limb into motion, it is necessary to apply twice as much force to overcome the state of rest of the double mass. This design is initially significantly limited in stimulating various parts of the body, since in it the human body can only rotate around its axis, and the legs can only perform movements in the vertical plane, and only actively, because there is no drive.

Прототипом заявляемого устройства является изобретение «… и устройство биомеханической стимуляции мышц и восстановления двигательных функций» (RU, 2184517, C2, A61H 1/00, опубликовано 10.07.2002); в части устройства прототип характеризуется тем, что содержит установленные на основании привод и исполнительные устройства, устройство управления приводом, соединенное с последним, процессор, выходом взаимосвязанный с приводом через датчики физиологического состояния пациента. а также источник электро- и пневмопитания и систему электропневмоклапанов. Исполнительные устройства привода выполнены в виде блоков надувных камер, связанных посредством системы электропневмоклапанов с источником электро- и пневмопитания, взаимосвязанным, соответственно, с устройством управления приводом, на вход процессора, при этом, подключены дополнительно датчики реальных законов движения (тела пациента, видимо) и датчики физиологического состояния.The prototype of the claimed device is the invention "... and a device for biomechanical muscle stimulation and restoration of motor functions" (RU, 2184517, C2, A61H 1/00, published July 10, 2002); in terms of the device, the prototype is characterized in that it contains a drive and actuators mounted on the base, a drive control device connected to the latter, a processor, an output interconnected with the drive through sensors of the physiological state of the patient. as well as a source of electric and pneumatic power supply and a system of electro-pneumatic valves. Actuators of the drive are made in the form of blocks of inflatable chambers, connected through a system of electro-pneumatic valves with a source of electric and pneumatic power supply, interconnected, respectively, with a drive control device, to the input of the processor, while sensors of real laws of motion are also connected (the patient’s body, apparently) and physiological state sensors.

К недостаткам и/или несовершенству известных устройств, в том числе прототипа, следует отнести недостаточные функциональные возможности и адаптивность к особенностям тел, высокую энергозатратность, то есть недостаточно высокие потребительские свойства.The disadvantages and / or imperfection of the known devices, including the prototype, include insufficient functionality and adaptability to the characteristics of the bodies, high energy consumption, that is, insufficiently high consumer properties.

Задачей полезной модели в части устройства является расширение функциональных возможностей, повышение адаптивности к особенностям тел (рост, вес, конституция и т.п.), повышение надежности, экономичности и безопасности эксплуатации, иначе - повышение потребительских свойств объекта.The objective of the utility model in terms of the device is to expand the functionality, increase adaptability to the characteristics of the bodies (height, weight, constitution, etc.), increase the reliability, efficiency and safety of operation, otherwise, increase the consumer properties of the object.

Задача полезной модели решена тем, что в устройстве для лечебной гимнастики, содержащем основание с размещенными на нем исполнительными механизмами, приспособления для крепления частей тела пациента на исполнительных механизмах, датчики состояния исполнительных механизмов, блок контроля и управления, персональный компьютер с управляющей программой, соединенный выходами, через блок управления, с исполнительными механизмами, а входами с датчиками состояния исполнительных механизмов, источник электропитания и источник сжатого воздуха, основание выполнено в виде двух продольных параллельных направляющих с элементами крепления их на жесткой неподвижной основе над пациентом, на этих направляющих подвижно размещены перекладины, на каждой из перекладин размещены исполнительные механизмы, выполненные, каждый, в виде сборки, содержащей пневмоцилиндр с поршнем, электродвигатель с энкодером (датчиком угла поворота) и шкивом на выходном валу, исполнительное звено в виде, например, полимерной мононити или гибкого нерастяжимого шнура с гладким полимерным покрытием, причем это звено, пропущено через торцовый сальник пневмоцилиндра и концом соединено с поршнем, средней частью расположено в канавке шкива электродвигателя, а второй конец исполнительного звена предназначен для соединения с элементом-подвесом, поддерживающим часть тела пациента, блок контроля и управления каждого исполнительного механизма состоит из контроллера, датчика тока, датчика давления, энкодера и электроуправляемого пневмораспределителя, рабочая полость каждого пневмоцилиндра сообщена с датчиком давления и через электроуправляемый пневмораспределитель с источником сжатого воздуха, выходы всех датчиков блока контроля и управления соединены с входом контроллера, один выход которого соединен через датчик тока с электродвигателем, а второй выход соединен с электроуправляемым пневмораспределителем; дополнительно - каждый пневмоцилиндр может быть снабжен ресивером, полость которого сообщена с рабочей полостью пневмоцилиндра посредством отверстия в стенке последнего.The problem of the utility model is solved in that in a device for therapeutic gymnastics containing a base with actuators located on it, devices for attaching patient body parts to actuators, actuator state sensors, a control and management unit, a personal computer with a control program connected by outputs through the control unit, with actuators, and inputs with actuator state sensors, power supply and compressed air source , the base is made in the form of two longitudinal parallel guides with fastening elements on a rigid fixed base above the patient, crossbars are movably placed on these guides, actuators are placed on each of the crossbars, each made in the form of an assembly containing a pneumatic cylinder with a piston, an electric motor with an encoder (angle sensor) and a pulley on the output shaft, an executive link in the form of, for example, a polymer monofilament or a flexible inextensible cord with a smooth polymer coating, and this the link is passed through the end seal of the pneumatic cylinder and connected to the piston by the end, the middle part is located in the groove of the electric motor pulley, and the second end of the executive link is designed to connect to the suspension element supporting the patient’s body part, the control and control unit of each actuator consists of a controller, current sensor, pressure sensor, encoder and electrically controlled pneumatic distributor, the working cavity of each pneumatic cylinder is connected to the pressure sensor and through electrically controlled non-distributor with a source of compressed air, the outputs of all sensors of the control and control unit are connected to the input of the controller, one output of which is connected through a current sensor to an electric motor, and the second output is connected to an electrically controlled pneumatic distributor; additionally, each pneumatic cylinder can be equipped with a receiver, the cavity of which is in communication with the working cavity of the pneumatic cylinder through an opening in the wall of the latter.

Необнаружение в общедоступных источниках информации, в том числе и в патентных, технического решения с той же (или эквивалентной) совокупностью существенных, в том числе отличительных, признаков и с теми же свойствами, характеризует заявленное устройство как новое, что, при несомненном обеспечении требуемых результатов, позволяет утверждать о соответствии объекта критериям «полезной модели».The non-detection in publicly available sources of information, including patent, of a technical solution with the same (or equivalent) set of essential, including distinctive, signs and with the same properties, characterizes the claimed device as new, which, with the undoubted provision of the required results , allows you to confirm the compliance of the object with the criteria of the "utility model".

Конструктивное исполнение устройства поясняется графическими материалами, где: на фигуре 1 приведен общий вид устройства; на фигуре 2 приведена блок-схема устройства; на фигуре 3 приведена блок-схема одного из исполнительных механизмов с блоком контроля и управления; на фигуре 4 приведены перекладина с двумя исполнительными механизмами и датчиками состояния (вид снизу); на фигуре 5 приведены перекладина с двумя исполнительными механизмами и датчиками состояния (вид сбоку); на фигуре 6 приведены перекладина с двумя исполнительными механизмами и датчиками состояния (вид спереди); на фигуре 7 приведен фрагмент исполнительного механизма (разрез по диаметральной вертикальной плоскости пневмоцилиндра).The design of the device is illustrated in graphic materials, where: in figure 1 shows a General view of the device; figure 2 shows a block diagram of a device; the figure 3 shows a block diagram of one of the actuators with a control unit; figure 4 shows the crossbar with two actuators and state sensors (bottom view); figure 5 shows the crossbar with two actuators and state sensors (side view); figure 6 shows the crossbar with two actuators and state sensors (front view); the figure 7 shows a fragment of the actuator (section along the diametrical vertical plane of the pneumatic cylinder).

Устройство для лечебной гимнастики, состоит (см. фиг.1-7) из основания 1, выполненного в виде двух продольных параллельных направляющих 7 с элементами 8 крепления направляющих, для закрепления их например на потолочной плите, на которых подвижно размещены перекладины 9 в количестве, например, пяти штук, то есть соответственно зонам тела пациента, требующим поддержания их на весу. На каждой из подвижных перекладин 9 попарно и подвижно размещены исполнительные механизмы 2. Каждый из исполнительных механизмов 2 служит для поддержания пациента на весу и манипулирования какой-либо одной конкретной частью его тела и выполнен в виде пневмоцилиндра 10 с исполнительным звеном 14, снабжен электродвигателем 12 со шкивом 13 на выходном валу. Электродвигатель 12 может быть снабжен редуктором (как изображено на фиг.4-6). Исполнительное звено 14 исполнительного механизма 2 выполнено в виде гибкого нерастяжимого шнура, с гладким полимерным покрытием (или в виде толстой полимерной мононити) и одним концом соединено с поршнем 11 пневмоцилиндра 10, пропущен через торцевой сальник 15 пневмоцилиндра 10, средней частью расположено в канавке шкива 13, а другой конец этого звена соединен с поддерживающим тело пациента элементом-подвесом (на фигуре 1 элементы-подвесы изображены, но отдельными позициями не обозначены). Блок 3 контроля и управления каждого исполнительного механизма 2, состоит из контроллера 16, датчика 18 давления, пневматически соединенного с рабочей полостью 21 пневмоцилиндра 10, энкодера 19 (датчика угла поворота), установленного на валу электродвигателя, датчика 17 тока на линии питания электро-двигателя и электроуправляемого пневмораспределителя 20. Рабочая полость 21 каждого пневмоцилиндра 10 сообщена через электроуправляемый (нормально закрытый трехпозиционный) пневмораспределитель 20 с источником 6 сжатого воздуха. Выходы всех датчиков блока 3 контроля и управления электрически соединены с контроллером 16. Каждый контроллер 16 каждого блока 3 контроля и управления (см. фиг.2 и 3, позиции 3.1-3.n), через сеть 26 передачи данных соединен с персональным компьютером 4 с соответствующим программным обеспечением. Каждый пневмоцилиндр 10 каждого исполнительного механизма (позиции 2.1-2.n на фиг.2) может быть снабжен, дополнительно, ресивером 22 в виде кожуха (см. фиг.7) с образованием между ним и пневмоцилиндром 10 полости 23, при этом полость 23 ресивера 22 сообщена с рабочей полостью 21 пневмоцилиндра 10 отверстием 24 в стенке пневмоцилиндра. Устройство также снабжено датчиком положения тела пациента для управления персонажем в виртуальной среде; в качестве датчика положения тела можно использовать, например, общеизвестный датчик-акселерометр. Для исходного размещения пациента под устройством располагается ложемент 25 с мягким сменяемым покрытием.A device for therapeutic gymnastics, consists (see Figs. 1-7) of a base 1 made in the form of two longitudinal parallel guides 7 with elements 8 for fastening the guides, for fixing them, for example, on a ceiling plate, on which the crossbars 9 are movably placed, for example, five pieces, that is, according to the zones of the patient's body, requiring maintaining them on weight. On each of the movable crossbars 9, actuators 2 are placed in pairs and movably. Each of the actuators 2 serves to maintain the patient's weight and manipulate any one specific part of his body and is made in the form of a pneumatic cylinder 10 with an executive link 14, equipped with an electric motor 12 with pulley 13 on the output shaft. The electric motor 12 may be equipped with a gearbox (as shown in FIGS. 4-6). The executive link 14 of the actuator 2 is made in the form of a flexible inextensible cord, with a smooth polymer coating (or in the form of a thick polymer monofilament) and is connected to the piston 11 of the air cylinder 10 by one end, passed through the end seal 15 of the air cylinder 10, the middle part is located in the groove of the pulley 13 and the other end of this link is connected to the suspension element supporting the patient’s body (in figure 1, the suspension elements are shown, but are not indicated by separate positions). The control and control unit 3 of each actuator 2 consists of a controller 16, a pressure sensor 18, pneumatically connected to the working cavity 21 of the pneumatic cylinder 10, an encoder 19 (rotation angle sensor) mounted on the motor shaft, a current sensor 17 on the electric motor power line and an electrically controlled pneumatic distributor 20. The working cavity 21 of each pneumatic cylinder 10 is communicated through an electrically controlled (normally closed three-position) pneumatic distributor 20 with a source of 6 compressed air. The outputs of all sensors of the control and control unit 3 are electrically connected to the controller 16. Each controller 16 of each control and control unit 3 (see FIGS. 2 and 3, positions 3.1-3.n) is connected via a data transfer network 26 to a personal computer 4 with appropriate software. Each pneumatic cylinder 10 of each actuator (position 2.1-2.n in figure 2) can be equipped with an additional receiver 22 in the form of a casing (see Fig. 7) with the formation of a cavity 23 between it and the pneumatic cylinder 10, while the cavity 23 the receiver 22 is in communication with the working cavity 21 of the pneumatic cylinder 10 by an opening 24 in the wall of the pneumatic cylinder. The device is also equipped with a patient position sensor for controlling the character in a virtual environment; as a body position sensor, for example, a well-known accelerometer sensor can be used. For the initial placement of the patient under the device is a tool tray 25 with a soft replaceable coating.

Устройство для лечебной гимнастики работает следующим образом: пациенту придают лежачее положение, на животе или на спине, на ложементе 25, на котором предварительно разложены элементы-подвесы (в виде, например, манжет с застежкой-липучкой и кольцом для карабина-защелки исполнительного звена 14), которые закрепляют на теле пациента соответственно зонам, требующим поддержания. Передвигая перекладины 9 по продольным направляющим 7 и исполнителные механизмы 2 по перекладинам 9 настраивают расстояния между исполнительными механизмами так, чтобы взаиморасположение исполнительных механизмов соответствовало антропометрическим данным пациента. Персональный компьютер 4 с программным обеспечением, через сеть 26 передачи данных, управляет электроуправляемыми пневмораспределителями 20 и, посредством каждого контроллера 16 каждого блока 3.1-3.n контроля и управления, дозирует подачу воздуха в каждый из пневмоцилиндров так, чтобы привести систему «устройство-пациент» в рабочее положение, то есть поднимает на заданную высоту и поддерживает пациента на весу над ложементом в состоянии практически безразличного равновесия. При этом контролируют: а) распределение давления в пневмоцилиндрах 10, посредством датчиков 18 давления, б) высоты, на которые исполнительные механизмы поднимают по программе каждую часть тела пациента посредством датчиков-энкодеров 19. После поднятия пациента, то есть после приведения системы «устройство-пациент» в равновесное положение, она приобретает следующие свойства: при механических отклонениях система мягко стремится в исходное срединное положение, каждое исполнительное звено 14 и соответственно элемент-подвес легко подвижны в вертикальной и горизонтальной плоскости, для приведения в движение отдельных частей тела или всего тела требуется незначительное усилие, так как перемещение поршня 11 в пневмоцилиндре 10 с ресивером 22 и, соответственно, элемента-подвеса на некоторое расстояние по вертикали влечет за собой лишь незначительное изменение давления, причем усилия для перемещения поршня от срединного положения как вниз, так и вверх практически одинаковы, например, перемещение поршня на 10 см с подвешенным на исполнительном звене 14 грузом массой 10 кг в действующей модели приводит к изменению давления в пневмоцилиндре на 0,027 кг/см2, а усилие, необходимое для удержания груза в этом отклоненном положении составляет примерно 1H. Затем шкивы 13 электродвигателей 12 по командам контроллеров 16, совершают возвратно-вращательные (см. стрелки на фиг.7) движения в соответствии с программой, в которой заданы амплитуда угловых колебаний, их частота и - для разных частей тела - фаза движения, причем движения каждого шкива и, соответственно, элемента-подвеса могут выполняться по гармоническому закону (по синусоиде); например: движение начинается с части тела голова-грудь в нижнем направлении, затем через определенный промежуток времени в том же направлении начинает движение часть тела таз, еще через определенный промежуток времени части тела бедра и далее голень. После этого, дойдя до нижней точки движения, все части тела в том же порядке начинают движении вверх, а так как частота движения всех частей тела одинакова, то сохраняется разность фаз движений между частями тела, и все тело совершает колебательные движения по заданной траектории волнообразно, имитируя, например, движение дельфина. При этом можно регулировать в процессе работы амплитуду и фазу отдельно для каждой части тела, а также общую частоту колебательного движения для всех частей тела. Реализация программных движений с определенными параметрами предусматривает возможность совершения движения совместно, то есть «в унисон», самим пациентом и электродвигателями исполнительных механизмов, причем параметры движения будут зависеть как от силы тока, поданного на электродвигатели, так и от силы, приложенной самим пациентом, при этом силу тока в процессе сеанса регулируют в ту или иную сторону по необходимости.The device for therapeutic gymnastics works as follows: the patient is given a lying position, on his stomach or on his back, on a lodgement 25, on which the suspension elements are preliminarily laid out (in the form, for example, cuffs with Velcro fastener and a ring for the snap hook snap link 14 ), which are fixed on the patient’s body according to areas requiring maintenance. Moving the crossbars 9 along the longitudinal guides 7 and the actuators 2 along the crossbars 9 adjust the distances between the actuators so that the relative position of the actuators corresponds to the anthropometric data of the patient. A personal computer 4 with software, through the data transmission network 26, controls the electrically controlled pneumatic valves 20 and, through each controller 16 of each control and control unit 3.1-3.n, doses the air supply to each of the pneumatic cylinders so as to bring the device-patient system »To the working position, that is, it raises to a predetermined height and supports the patient by weight over the lodgement in a state of practically indifferent balance. In this case, they control: a) the distribution of pressure in the pneumatic cylinders 10, by means of pressure sensors 18, b) the heights to which the actuators according to the program raise each part of the patient’s body by means of encoder sensors 19. After raising the patient, that is, after bringing the “device- patient ”in the equilibrium position, it acquires the following properties: with mechanical deviations, the system gently tends to its initial middle position, each executive link 14 and, accordingly, the suspension element are easily movable in the horizontal and horizontal planes, it takes a little effort to move individual parts of the body or the whole body, since moving the piston 11 in the pneumatic cylinder 10 with the receiver 22 and, accordingly, the suspension element a certain vertical distance entails only a slight change in pressure, moreover, the efforts to move the piston from the mid-position both down and up are almost the same, for example, moving the piston 10 cm with a load of 10 kg suspended on the executive link 14 in the current The model leads to a change in pressure in the pneumatic cylinder by 0.027 kg / cm2, and the force required to hold the load in this deflected position is approximately 1H. Then the pulleys 13 of the electric motors 12, according to the commands of the controllers 16, make reciprocating (see arrows in Fig. 7) movements in accordance with a program in which the amplitude of the angular oscillations, their frequency and, for different parts of the body, the phase of movement are set, and the movements each pulley and, accordingly, the suspension element can be performed according to a harmonic law (according to a sinusoid); for example: the movement begins with the head-chest part of the body in the lower direction, then after a certain period of time in the same direction the part of the pelvis begins to move, after a certain period of time the part of the body of the thigh and then the lower leg. After that, reaching the bottom point of motion, all parts of the body begin to move upward in the same order, and since the frequency of movement of all parts of the body is the same, the phase difference of the movements between the parts of the body is preserved, and the whole body oscillates along a given trajectory in a wavy, imitating, for example, the movement of a dolphin. In this case, in the process of operation, the amplitude and phase can be adjusted separately for each part of the body, as well as the total frequency of oscillatory motion for all parts of the body. The implementation of programmed movements with certain parameters provides for the possibility of making the movement together, that is, "in unison", by the patient and the actuators electric motors, and the movement parameters will depend on both the current supplied to the electric motors and the force applied by the patient this current in the process of the session is regulated in one direction or another as necessary.

Персональный компьютер управляет также и виртуальной игровой средой, которую передает на экран монитора, установленный так, чтобы пациенту было комфортно смотреть на экран. Пациент управляет персонажем в виртуальной игровой среде посредством датчиков положения, которые отслеживают движения пациента и передают информацию в персональный компьютер; таким образом пациент управляет персонажем в двух проекциях вверх-вниз и вправо-влево. Движения нижних конечностей пациента отслеживают с помощью датчиков-энкодеров, и количественные значения параметров движения нижних конечностей, такие как амплитуда и частота, передают в персональный компьютер, а персональный компьютер на основании этих данных формирует управление скоростью персонажа виртуальной игровой среды, то есть пациент способен сообщать персонажу движение вперед, причем с различной скоростью, которая находится в прямой корреляции от количественного показателя амплитуды и/или частоты движения ног. При жестко заданных параметрах движения, таких как амплитуда и частота, скорость персонажа в виртуальной среде может зависеть от степени физической активности пациента, то есть от самостоятельности пациента в рамках программного движения, которые определяют с помощью датчиков тока по снижению энергопотребления электродвигателей; что и обеспечивает, соответственно, увеличение скорости движения персонажа в игре. Пациента фактически вовлекают в игровой процесс и тем самым достигают весьма существенной мотивации пациента на участие в реабилитационном процессе. Все параметры, полученные во время сеанса, могут быть сохранены для анализа его эффективности и для сопоставления с данными других сеансов лечебной гимнастики.The personal computer also controls the virtual gaming environment, which is transmitted to the monitor screen, which is installed so that the patient is comfortable looking at the screen. The patient controls the character in a virtual gaming environment through position sensors that track the patient’s movements and transmit information to a personal computer; thus, the patient controls the character in two projections up and down and left and right. The movements of the patient's lower extremities are monitored using encoder sensors, and quantitative values of the parameters of the lower extremities' movement, such as amplitude and frequency, are transmitted to a personal computer, and the personal computer, based on these data, forms the character’s speed control of the virtual gaming environment, that is, the patient is able to communicate the character is moving forward, and at a different speed, which is in direct correlation with a quantitative indicator of the amplitude and / or frequency of the legs. With hard-set motion parameters, such as amplitude and frequency, the character’s speed in a virtual environment may depend on the degree of physical activity of the patient, that is, on the patient’s independence in the framework of programmed movement, which are determined using current sensors to reduce the energy consumption of electric motors; which provides, respectively, an increase in the speed of the character in the game. The patient is actually involved in the gameplay and thereby achieve a very significant patient motivation to participate in the rehabilitation process. All parameters obtained during the session can be saved for analysis of its effectiveness and for comparison with the data of other sessions of medical gymnastics.

Заявленный объект, как полезная модель, обеспечивает достижение декларированного технического результата, проведение лечебного сеанса в диапазоне от полной пассивности пациента до частичного или полного отключения стимулирующих пациента воздействий, то есть в режиме тренажера, и подлежит защите соответствующим охранным документом (патентом) РФ.The claimed object, as a utility model, ensures the achievement of the declared technical result, holding a treatment session in the range from complete passivity of the patient to a partial or complete shutdown of patient-stimulating influences, that is, in the simulator mode, and is subject to protection by the relevant protection document (patent) of the Russian Federation.

Claims

1. A device for therapeutic gymnastics, comprising a base with actuators located on it, devices for attaching patient body parts to actuators, actuator status sensors, a control and control unit, a personal computer with a control program connected via outputs to actuators and inputs with sensors of the state of the actuators, a power source, a source of compressed air, characterized in that the base is made but in the form of two parallel beams with fastening elements, for fixing above the patient, movable on these guide rails, actuators are placed on each of the guides, each made in the form of an assembly containing a pneumatic cylinder with a piston, an electric motor with an encoder (angle sensor) and a pulley on the output shaft, an executive link in the form of a polymer monofilament or a flexible inextensible cord with a smooth polymer coating, and this link is passed through the end seal of the pneumatic cylinder and connected to the piston by the end it, the middle part is located in the groove of the electric motor pulley, and the second end is designed to connect with an element supporting a part of the patient’s body, the working cavity of each pneumatic cylinder is in communication with a pressure sensor and through an electrically controlled pneumatic distributor with a source of compressed air, the control and control unit of each actuator consists of controller of the actuator, current sensor, pressure sensor, encoder (angle sensor), while the outputs of all sensors are connected to the input of the controller pa actuator, one output of which is connected through the current sensor to the motor, and a second output connected to the electrically controllable valves.

2. The device for therapeutic exercises according to claim 1, characterized in that each pneumatic cylinder is equipped with a receiver, the cavity of which is in communication with the working cavity of the pneumatic cylinder through an opening in the wall of the latter.