RU197742U1 - MIRROR SIMULATOR - Google Patents

MIRROR SIMULATOR Download PDF

Info

Publication number
RU197742U1
RU197742U1 RU2020105767U RU2020105767U RU197742U1 RU 197742 U1 RU197742 U1 RU 197742U1 RU 2020105767 U RU2020105767 U RU 2020105767U RU 2020105767 U RU2020105767 U RU 2020105767U RU 197742 U1 RU197742 U1 RU 197742U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
manipulator
rigidly fixed
phalanx
slider
platform
Prior art date
Application number
RU2020105767U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Баир Батыевич Дамдинов
Иван Владимирович Коломин
Никита Ильдусович Сабуров
Иван Владимирович Лобанов
Сергей Николаевич Ларионов
Original Assignee
Баир Батыевич Дамдинов
Иван Владимирович Коломин
Никита Ильдусович Сабуров
Иван Владимирович Лобанов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Баир Батыевич Дамдинов, Иван Владимирович Коломин, Никита Ильдусович Сабуров, Иван Владимирович Лобанов filed Critical Баир Батыевич Дамдинов
Priority to RU2020105767U priority Critical patent/RU197742U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU197742U1 publication Critical patent/RU197742U1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F4/00Methods or devices enabling patients or disabled persons to operate an apparatus or a device not forming part of the body 
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/12Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/12Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles
    • A63B23/16Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles for hands or fingers

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике в сфере неврологии, нейрохирургии, реабилитации и может быть использована для восстановления пациентов с гемипарезом, верхним или нижним монопарезом, комплексным регионарным болевым синдромом конечности, одностороннем неглекте, при кинезиофобии. Зеркальный тренажер содержит контроллер обработки сигналов, передаваемых между здоровой и больной конечностями, блок питания электрокомпонентов и датчики регистрации положения пальцев кисти; площадку с жестко закрепленными на ней в одной плоскости манипулятором, содержащим ложемент для предплечья с ремнями фиксации руки из текстильной застежки, жестко закрепленный на площадке винтовым соединением, крепление фаланги пальца манипулятора, выполненное в виде пластикового фалангового полукольца с фиксирующими лентами, соединенного посредством кольцевого шарнира с линейным переменным резистором, жестко закрепленным на платформе, и рефлектором, содержащим шаговый двигатель, размещенный с противоположной стороны площадки в нижней ее части, жестко закрепленный на ней с помощью винтового крепления, зубчатый шкив, закрепленный на валу посредством винтового соединения, в нише рабочей поверхности площадки с противоположной стороны двигателя впрессован подшипник с установленным в нем штифтом, на который фиксируется шкив с образованием зубчатой пары ремня привода и шкивов, на ремне привода жестко закреплен нижний полюс пластикового слайдера, в центральной части которого выполнено отверстие, диаметр которого на 0,2 мм больше диаметра направляющей, слайдер выполнен с возможностью свободного движения слайдера по оси направляющей, к пластиковому слайдеру, на верхнем его полюсе с помощью алюминиевого кольцевого шарнира фиксируется крепление фаланги пальца рефлектора, концевики, расположенные на противоположных полюсах каждой направляющей, причем расстояние между концевиками соответствует расстоянию, ограниченному рабочим размером линейного переменного резистора манипулятора, ложемент, фиксирующий запястье пораженной руки с помощью текстильной застежки; блок электронного управления с микроконтроллером и драйвером шагового двигателя, соединяющий рефлектор и манипулятор посредством проводной связи. 3 ил.The utility model relates to medical equipment in the field of neurology, neurosurgery, rehabilitation and can be used to restore patients with hemiparesis, upper or lower monoparesis, complex regional pain limb syndrome, unilateral neglect, with kinesiophobia. The mirror simulator contains a controller for processing signals transmitted between healthy and diseased limbs, a power supply unit for electrical components, and sensors for registering the position of the fingers of the hand; a pad with a manipulator rigidly fixed on it in one plane, containing a forearm holder with hand straps made of textile fasteners, rigidly fixed on the platform with a screw connection, a manipulator finger phalanx mount made in the form of a plastic phalanx half ring with fixing tapes connected by an annular hinge to a linear variable resistor rigidly fixed to the platform and a reflector containing a stepper motor located on the opposite side of the platform in its lower part, rigidly fixed to it by means of a screw fastening, a gear pulley mounted on the shaft by means of a screw connection, in a niche of the working surface of the platform a bearing is mounted on the opposite side of the engine with a pin installed in it, onto which the pulley is fixed to form a gear pair of the drive belt and pulleys, the lower pole of the plastic slider is rigidly fixed to the drive belt, in the central part of which a hole is made the diameter of which is 0.2 mm larger than the diameter of the guide, the slider is made with the possibility of free movement of the slider along the axis of the guide, to the plastic slider, on its upper pole with the help of an aluminum ring hinge, the phalanx of the reflector finger is fixed, the ends located on opposite poles of each guide, and the distance between the limit switches corresponds to the distance limited by the working size of the linear variable resistor of the manipulator, a lodgement that fixes the wrist of the affected hand with a textile fastener; electronic control unit with a microcontroller and a stepper motor driver, connecting the reflector and the manipulator via wired communication. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике в сфере неврологии, нейрохирургии, реабилитации и может быть использована для восстановления пациентов с гемипарезом, верхним или нижнем монопарезом, комплексным регионарным болевым синдромом конечности, одностороннем неглекте, при кинезиофобии.The utility model relates to medical equipment in the field of neurology, neurosurgery, rehabilitation and can be used to restore patients with hemiparesis, upper or lower monoparesis, complex regional pain limb syndrome, unilateral neglect, with kinesiophobia.

В качестве наиболее доступного средства обратной связи активно используется зеркальная терапия. Зеркальная терапия - это доступный метод восстановления утраченных движений, а также лечения болевых синдромов, путем создания искусственной зрительной обратной связи. Принцип данной терапии заключается в следующем - перед пациентом с односторонними двигательными (сенсорными) нарушениями ставится зеркало с отражением в сторону здоровой руки, таким образом, когда пациент смотрит в зеркало на свою больную конечность, то видит отражение здоровой. При выполнении различных двигательных заданий здоровой конечностью ее зеркальное отражение воспринимается как больная конечность, поэтому у пациента возникает ощущение, что больная рука (нога) работает как здоровая (Назарова М.А, Пирадов М.А. ЗЕРКАЛЬНАЯ ТЕРАПИЯ В НЕЙРОРЕАБИЛИТАЦИИ. РМЖ. 2014. Т. 22. №22. С. 1563-1566. eLIBRARY ID: 22903481).Mirror therapy is actively used as the most affordable means of feedback. Mirror therapy is an affordable method of restoring lost movements, as well as treating pain syndromes by creating artificial visual feedback. The principle of this therapy is as follows - in front of a patient with unilateral motor (sensory) disorders, a mirror is placed with a reflection in the direction of a healthy hand, so when the patient looks in the mirror at his diseased limb, he sees a reflection of a healthy one. When performing various motor tasks with a healthy limb, its mirror image is perceived as a sick limb, so the patient has a feeling that the diseased arm (leg) works as healthy (Nazarova M.A., Piradov M.A. MIRROR THERAPY IN NEURO REHABILITATION. BCW. 2014. T. 22. No. 22. S. 1563-1566. ELIBRARY ID: 22903481).

Известно реабилитационно-массажное устройство для кисти и пальцев рук (RU №2683071, МПК А63В 23/16, А61Н 23/00, опубликовано 01.06.2018), содержащее основание с блоком фиксации руки и механизм привода пальца в движение, содержащий крепление для кончика пальцев. Механизм привода пальца в движение содержит пять плоских пятизвенных шарнирных механизмов, установленных таким образом, что их плоскости совпадают с физиологической плоскостью движения каждого пальца руки. Механизм привода одного пальца в движение содержит один плоский пятизвенный шарнирный механизм, в центральном шарнирном узле которого расположено крепление для кончика пальцев, а каждое нижнее звено жестко связано с валом электропривода вращения, закрепленного рядом с ним на основании и независимо соединенного с электронным блоком управления.A rehabilitation and massage device for the wrist and fingers is known (RU No. 2683071, IPC А63В 23/16, А61Н 23/00, published June 1, 2018), containing a base with a block for fixing the hand and a mechanism for moving the finger into motion, containing a mount for the fingertip . The mechanism for driving a finger into motion contains five flat five-link hinge mechanisms, mounted in such a way that their planes coincide with the physiological plane of movement of each finger. The mechanism for driving one finger contains one flat five-link hinge mechanism, in the central hinge of which there is a mount for the tip of the fingers, and each lower link is rigidly connected to the shaft of the electric drive of rotation, mounted next to it on the base and independently connected to the electronic control unit.

Общими признаками является только назначение устройства - приведение движений пальцев кисти и необходимость фиксации устройства к ногтевой фаланге пораженной конечности.Common signs are only the purpose of the device - bringing the movements of the fingers and the need to fix the device to the nail phalanx of the affected limb.

К недостаткам можно отнести отсутствие работы сохранной конечности и использовании зеркальной терапии. Для безопасной работы реабилитационно-массажного устройства крепление для кончиков пальцев может быть снабжено предохранителем-защелкой. В заявляемом устройстве ограничение чрезмерного движения осуществляется как с помощью электронной обратной связи благодаря работе концевиков, так и физическим ограничением движения слайдера Рефлектора.The disadvantages include the lack of work of a preserved limb and the use of mirror therapy. For safe operation of the rehabilitation and massage device, the mount for the fingertips can be equipped with a safety catch. In the inventive device, the restriction of excessive movement is carried out both by electronic feedback due to the work of the limit switches, and by physical restriction of movement of the Reflector slider.

В научной статье «Разработка тренажера для восстановления подвижности изолированных суставов пальцев руки» eLIBRARY ID: 25290914 описан тренажер для восстановления подвижности пальцев, в открытых интернет-источниках, имеющих название «тренажер Бутон». Тренажер состоит из основания, рамы крепления руки, подвижной рамы с ремнями для крепления пальцев, электродвигателя для движения подвижной рамы, блока управления для регулирования под пальцы разной длины. Электродвигатель имеет датчик положения для ограничения крайних положений подвижной рамы. Блок управления может остановить движение тренажера при превышении допустимого тока потребления электродвигателя с целью предотвращения травматизации при сильной жесткости мышц пальцев. Основание и рама выполнены из алюминиевого уголка. Основание покрыто мягким материалом. Подвижная рама приводится в движение электродвигателем. Ось подвижной рамы проходит через запястно-пястные суставы кисти. На подвижной раме закреплены 4 ремня с креплением под дистальную фалангу каждого пальца. Высота крепления первой фаланги изменяется.The scientific article “Development of a simulator for restoring the mobility of isolated joints of the fingers” eLIBRARY ID: 25290914 describes a simulator for restoring the mobility of fingers in open Internet sources called the “Bud simulator”. The simulator consists of a base, a hand mount frame, a movable frame with straps for fastening the fingers, an electric motor for moving the movable frame, a control unit for adjusting the fingers to different lengths. The electric motor has a position sensor to limit the extreme positions of the movable frame. The control unit can stop the movement of the simulator when exceeding the permissible current consumption of the electric motor in order to prevent injuries with strong rigidity of the muscles of the fingers. The base and frame are made of aluminum corner. The base is covered with soft material. The movable frame is driven by an electric motor. The axis of the movable frame passes through the carpal-metacarpal joints of the hand. 4 belts are fixed on the movable frame with fastening under the distal phalanx of each finger. The mounting height of the first phalanx changes.

Общим признаком с заявленным устройством являются назначение устройства для пораженной конечности, использование электропривода для пассивного движения пальцев пораженной кисти, фиксация пальцев кисти, по конструкции сходств не найдено.A common sign with the claimed device is the purpose of the device for the affected limb, the use of an electric drive for the passive movement of the fingers of the affected brush, fixation of the fingers of the hand, no similarities were found in design.

К недостаткам можно отнести недифференцированное движение пальцев, воздействие только на пораженную конечность и отсутствие принципа визуальной обратной связи.The disadvantages include the undifferentiated movement of the fingers, the effect only on the affected limb and the absence of the principle of visual feedback.

Известен тренажер (RU №175324, МПК А61Н 1/02, опубликовано 30.11.2017), содержащий блок крепления на руку в виде основания, выполненного с возможностью крепления на наружной стороне предплечья и кисти руки и соединенные с ней блок привода и средства для крепления пальцев. Блок привода выполнен с возможностью перемещения над основанием по жестко установленной в его передней части направляющей и содержит двигатель, соединенный с установленным с возможностью вращения валом и датчиком угла положения тренажера, и консоли, установленные с боковых сторон блока привода и направленные в сторону кисти руки. Выполненная с возможностью перемещения часть тренажера выполнена в виде двух пар рычагов, расположенных по обе стороны от продольной оси блока привода и шарнирно соединенных с консолями. Между свободными концами вторых рычагов пары жестко установлена ось, на которой смонтированы средства крепления пальцев, выполненные в виде четырех цепочек шарнирно соединенных звеньев. На свободных концах цепочек установлены держатели пальцев, а звенья выполнены с отверстиями с возможностью размещения в них, по меньшей мере, двух тросов, при этом длина троса, размещенного ближе к пальцу, меньше длины троса, размещенного на большем расстоянии от пальца. Данный тренажер носит коммерческое название Rejoint в свободных интернет ресурсах.A known simulator (RU No. 175324, IPC A61H 1/02, published November 30, 2017) containing a hand mount unit in the form of a base made with the possibility of fastening on the outside of the forearm and hand and connected to it a drive unit and means for attaching fingers . The drive unit is arranged to move over the base along a guide rigidly installed in its front part and comprises a motor connected to a rotationally mounted shaft and an angle sensor for the simulator position, and consoles mounted on the sides of the drive unit and directed towards the hand. The movable part of the simulator made in the form of two pairs of levers located on both sides of the longitudinal axis of the drive unit and pivotally connected to the consoles. Between the free ends of the second levers of the pair, an axis is rigidly mounted on which the means for fastening the fingers are mounted, made in the form of four chains of pivotally connected links. Finger holders are installed at the free ends of the chains, and the links are made with holes with the possibility of placing at least two cables in them, while the length of the cable placed closer to the finger is less than the length of the cable located at a greater distance from the finger. This simulator bears the commercial name Rejoint in free Internet resources.

Общими признаками заявляемого устройства с аналогом являются: использование электропривода. Вместе с тем, в заявляемом устройстве используется шаговый двигатель, обратная связь, организована с помощью концевиков, а угол смешения оси вала вычисляется контроллером исходя из положения пальца здоровой конечности.Common signs of the claimed device with an analogue are: the use of an electric drive. However, in the inventive device uses a stepper motor, the feedback is organized using limit switches, and the mixing angle of the shaft axis is calculated by the controller based on the position of the finger of a healthy limb.

Недостаток аналога заключается в том, что данное устройство позволяет сгибать и разгибать пальцы по заранее заданной программе тренировок. Также все пальцы сгибаются одновременно, не позволяя эффективно тренировать пораженную конечность.The disadvantage of the analogue is that this device allows you to bend and unbend your fingers according to a predefined training program. Also, all fingers are bent simultaneously, not allowing to effectively train the affected limb.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип является устройство и способ реабилитации пораженной конечности (US №9820908, МПК А61Н 1/02, опубликовано 21.11.2017). Устройство выполнено в виде системы датчиков для измерения движения кости для здоровой (активной) конечности, электронного механизма для приведения в движение отдельных костей больной (пассивной) конечности, процессора и блока питания, выполненный в виде экзоскелета.The closest analogue adopted for the prototype is the device and method of rehabilitation of the affected limb (US No. 9820908, IPC A61H 1/02, published on 11/21/2017). The device is made in the form of a sensor system for measuring bone movement for a healthy (active) limb, an electronic mechanism for moving individual bones of a sick (passive) limb, a processor and a power supply unit, made in the form of an exoskeleton.

Общими признаками заявляемого устройства с прототипом являются: наличие контроллера, осуществляющего обработку сигналов, передаваемых между здоровой и больной конечностью, наличие блока питания электрокомпонентов, наличие датчиков, регистрирующих положение пальцев кисти.Common signs of the claimed device with the prototype are: the presence of a controller that processes the signals transmitted between a healthy and a diseased limb, the presence of a power supply for electrical components, the presence of sensors that record the position of the fingers.

Основными отличиями является механизм приведения в движение больной конечности (пассивной): электродвигатель приводит в движение винтовой механизм, который задействует трос, закрепленный на кольце фаланги пальца. В заявляемом устройстве точка крепления пальца к устройству находится в области дистальной фаланги пальца, последний фиксируется с помощью фалангового полукольца с дополнительной фиксацией лентой Velcro, механизм ременной передачи крутящего момента двигателя в поступательное движение слайдера устройства.The main differences are the mechanism for moving the diseased limb (passive): the electric motor drives a screw mechanism that engages a cable attached to the ring of the phalanx of the finger. In the claimed device, the point of attachment of the finger to the device is located in the region of the distal phalanx of the finger, the latter is fixed with the help of a phalanx half-ring with additional Velcro tape fixation, the mechanism of belt transmission of engine torque to the translational movement of the device slider.

Недостаток вышеописанного устройства заключается в том, что винтовая конструкция, фиксирующаяся к валу двигателя, имеет низкую скорость движения фаланги пальца (или экзоскелета), тем самым добиться синхронности движения активной и пассивной конечности на практике невозможно. Указанный недостаток в заявляемом устройстве устраняется с помощью использования зубчатой пары ремня привода и шкивов. Также, изображенное кольцо, закрепленное к фаланге пальца (или размер экзоскелета) имеет фиксированный размер, для каждого человека нужно разрабатывать конструкцию индивидуально. В заявляемом устройстве данное ограничение устраняется с помощью использования фалангового полукольца и ленты Velcro.The disadvantage of the above device is that the screw structure, which is fixed to the motor shaft, has a low speed of movement of the phalanx of the finger (or exoskeleton), thus it is impossible to achieve synchronous movement of the active and passive limb in practice. This drawback in the inventive device is eliminated by using a gear pair of a drive belt and pulleys. Also, the ring shown, attached to the phalanx of the finger (or the size of the exoskeleton) has a fixed size, for each person it is necessary to develop a design individually. In the inventive device, this restriction is eliminated by using the phalanx half ring and Velcro tape.

Наличие признаков, отличительных от прототипа позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of features that are distinctive from the prototype allows us to conclude that the claimed utility model meets the patentability condition of "novelty."

Из проведенного анализа патентной и специальной литературы авторами установлено, что предлагаемое техническое решение имеет признаки, отличающие его не только от базовой методики «Зеркальной терапии», но и от других известных технических решений в данной области медицины.From the analysis of patent and specialized literature, the authors found that the proposed technical solution has features that distinguish it not only from the basic technique of "Mirror Therapy", but also from other well-known technical solutions in this field of medicine.

Разработанное устройство, использует механизм зеркальной обратной связи, при наличии синдрома гемипареза или верхнего/нижнего монопареза, условно названо «Зеркальным тренажером».The developed device uses a mirror feedback mechanism in the presence of hemiparesis syndrome or upper / lower monoparesis, conditionally called "Mirror simulator".

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в обеспечении возможности осуществления дифференцированного движения каждого пальца кисти, а также реализации зеркальной терапии с использованием принудительной локомоции посредством вспомогательного устройства за счет синхронных движений здоровой и пораженной конечностей, достаточных по скорости и точности позиционирования элементов конструкции, к которым фиксируются пальцы кисти.The technical result of the claimed utility model consists in providing the possibility of differentiated movement of each finger, as well as the implementation of mirror therapy using forced locomotion through an auxiliary device due to synchronous movements of healthy and affected limbs, sufficient in speed and accuracy of positioning of structural elements to which fingers are fixed brushes.

Указанный технический результат достигается тем, что зеркальный тренажер, содержащий контроллер обработки сигналов, передаваемых между здоровой и больной конечностями, блок питания электрокомпонентов и датчики регистрации положения пальцев кисти, согласно полезной модели содержит площадку с жестко закрепленными на ней в одной плоскости манипулятором, содержащим ложемент для предплечья с ремнями фиксации руки из текстильной застежки, жестко закрепленный на площадке винтовым соединением, крепление фаланги пальца манипулятора, выполненное в виде пластикового фалангового полукольца с фиксирующими лентами, соединенного посредством кольцевого шарнира с линейным переменным резистором, жестко закрепленным на платформе, и рефлектором, содержащим шаговый двигатель, размещенный с противоположной стороны площадки в нижней ее части, жестко закрепленный на ней с помощью винтового крепления, зубчатый шкив, закрепленный на валу посредством винтового соединения, в нише рабочей поверхности площадки с противоположной стороны двигателя впрессован подшипник с установленным в нем штифтом, на который фиксируется шкив с образованием зубчатой пары ремня привода и шкивов, на ремне привода жестко закреплен нижний полюс пластикового слайдера в центральной части которого выполнено отверстие, диаметр которого на 0,2 мм больше диаметра направляющей, слайдер выполнен с возможностью свободного движения слайдера по оси направляющей, к пластиковому слайдеру, на верхнем его полюсе, с помощью алюминиевого кольцевого шарнира фиксируется крепление фаланги пальца рефлектора, концевики, расположенные на противоположных полюсах каждой направляющей, причем расстояние между концевиками соответствует расстоянию, ограниченному рабочим размером линейного переменного резистора манипулятора, ложемент, фиксирующий запястье пораженной руки с помощью текстильной застежки; блок электронного управления с микроконтроллером и драйвером шагового двигателя, соединяющий рефлектор и манипулятор посредством проводной связи.The specified technical result is achieved in that the mirror simulator containing a controller for processing signals transmitted between healthy and diseased limbs, a power supply unit for electrical components and sensors for registering the position of the fingers of the hand, according to the utility model, contains a platform with a manipulator rigidly fixed to it in one plane containing a lodgement for forearms with hand fixing straps made of textile fasteners, rigidly fixed on the platform by screw connection, mounting of the manipulator finger phalanx made in the form of a plastic phalanx half ring with fixing tapes, connected by an annular hinge with a linear variable resistor rigidly fixed to the platform, and a reflector containing a step an engine located on the opposite side of the platform in its lower part, rigidly fixed to it by screw fastening, a gear pulley mounted on the shaft by screw connection, in a niche of the working surface of the platform with a bearing is mounted on the opposite side of the engine with a pin installed in it, onto which the pulley is fixed to form a gear pair of the drive belt and pulleys, the lower pole of the plastic slider is rigidly fixed to the drive belt in the central part of which an opening is made, the diameter of which is 0.2 mm larger than the diameter of the guide , the slider is made with the possibility of free movement of the slider along the axis of the guide, to the plastic slider, on its upper pole, using the aluminum ring hinge, the phalanx of the reflector finger is fixed, the ends located on the opposite poles of each guide, and the distance between the ends corresponds to the distance limited by the working the size of the linear variable resistor of the manipulator, a lodgement that fixes the wrist of the affected hand with a textile fastener; electronic control unit with a microcontroller and a stepper motor driver, connecting the reflector and the manipulator via wired communication.

Устройство поясняется чертежами.The device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 схематично изображен зеркальный тренажер. Данная схема иллюстрирует устройство в случае работы с левой верхней пораженной конечностью. При наличии правостороннего патологического процесса, в устройстве положение Рефлектора (2) будет располагаться справа, а Манипулятора (3) - слева.In FIG. 1 schematically shows a mirror simulator. This diagram illustrates the device in the case of work with the left upper affected limb. If there is a right-sided pathological process, in the device the position of the Reflector (2) will be located on the right, and the Manipulator (3) on the left.

На фиг. 2 приведен алгоритм работы зеркального тренажера.In FIG. 2 shows the algorithm of the mirror simulator.

На фиг. 3. приведена принципиальная схема блока управления.In FIG. 3. The schematic diagram of the control unit.

Зеркальный тренажер состоит из двух рабочих областей, которые располагаются в одной плоскости и закреплены на одной площадке прямоугольной формы (габаритные размеры 800 × 300 × 130 мм) выполненной из материала плексиглас (также допустимо использование пластика). Площадка располагается на 4 пластиковых опорах. Рабочие области имеют следующие условные обозначения:The mirror simulator consists of two work areas that are located in the same plane and are fixed on the same square-shaped platform (overall dimensions 800 × 300 × 130 mm) made of Plexiglass material (plastic is also acceptable). The platform is located on 4 plastic supports. Workspaces have the following conventions:

1. Рефлектор - часть прибора, предназначенная для работы с пораженной конечностью;1. Reflector - part of the device designed to work with the affected limb;

2. Манипулятор - часть прибора, предназначенная для работы со здоровой конечностью.2. Manipulator - part of the device designed to work with a healthy limb.

Также на указанной площадке располагается блок электронного управления, который логически соединяет между собой Рефлектор и Манипулятор посредством проводной связи (также допустимо использование беспроводного способа передачи сигнала), выполненный из текстолитовых плат, имеет микроконтроллер, драйвера шагового двигателя.Also on this site is an electronic control unit, which logically connects the Reflector and the Manipulator through wired communication (the use of a wireless signal transmission method is also acceptable), made of textolite boards, has a microcontroller, and a stepper motor driver.

Манипулятор (3) имеет ложемент для предплечья (6), жестко фиксированный к основанию устройства винтовым соединением, имеющий ремни из текстильной застежки (лента Velcro) для более удобной и быстрой фиксации руки к устройству. Каждый палец кисти фиксируется к устройству посредством крепления фаланги пальца манипулятора (14), представляющее собой пластиковое фаланговое полукольцо. Указанный элемент конструкции позволяет закреплять пальцы кисти любых размеров, при этом каждое фаланговое полукольцо оснащено лентами Velcro для более надежной фиксации. Фаланговое полукольцо (14) соединено с линейным переменным резистором (4) посредством кольцевого шарнира, выполненного из алюминия. Резистор переменного сопротивления имеет прямоугольную форму размером 100 мм × 5 мм, фиксируется к основанию устройства любым видом неподвижного соединения (в т.ч. винтовым). Линейный переменный резистор изменяет свое электрическое сопротивление в зависимости от изменения положения своего слайдера, который фиксирован к пальцу здоровой конечности посредством фалангового полукольца (для нижней конечности возможно использование ортеза-сапожка с фиксированным к нему резистором).The manipulator (3) has a forearm holder (6), rigidly fixed to the base of the device with a screw connection, having belts made of textile fasteners (Velcro tape) for more convenient and quick fixation of the hand to the device. Each finger of the brush is fixed to the device by attaching the phalanx of the finger of the manipulator (14), which is a plastic phalanx half-ring. This structural element allows you to fix the fingers of any brush sizes, while each phalanx half-ring is equipped with Velcro tapes for more reliable fixation. The phalanx half-ring (14) is connected to a linear variable resistor (4) by means of a ring hinge made of aluminum. The resistor of variable resistance has a rectangular shape with a size of 100 mm × 5 mm, is fixed to the base of the device by any kind of fixed connection (including screw). A linear variable resistor changes its electrical resistance depending on the change in the position of its slider, which is fixed to the finger of a healthy limb using a phalanx half ring (for the lower limb, an orthosis boot with a resistor fixed to it can be used).

Рефлектор (2) состоит из шаговых двигателей, с противоположной стороны от рабочей поверхности устройства (снизу), жестко зафиксированным с помощью винтового крепления, вал которого выступает с лицевой стороны рабочей поверхности. На вал крепится зубчатый шкив GT2-6 с помощью предусмотренной конструкцией шкива винтовой фиксацией. С противоположной стороны от двигателя находится подшипник 605, впрессованный в нише рабочей поверхности устройства. В подшипник установлен штифт, на который фиксируется шкив, также как к валу шагового двигателя. Образуется зубчатая пара ремня привода (8) и 2-х шкивов (12): один активный, который фиксируется к валу двигателя, второй - пассивный, зафиксированный к штифту противоположно валу двигателя, передающих крутящий момент. К ремню привода жестко фиксирован (винтовая фиксация) нижний полюс пластикового слайдера (15). По центру слайдера имеется отверстие, диаметр которого на 0,2 мм больше диаметра направляющей (13), для свободного движения слайдера по оси направляющей (для снижения силы трения при движении слайдера во время работы допустимо впрессовывание линейного подшипника в отверстие слайдера). К пластиковому слайдеру, на верхнем его полюсе, с помощью алюминиевого кольцевого шарнира фиксируется крепление фаланги пальца рефлектора (10). Последний выполнен из пластика в виде фалангового полукольца, конструкция которого аналогична соответствующему фаланговому полукольцу Манипулятора с дополнительной фиксацией пальцев пораженной кисти с помощью ленты Velcro. Концевики (11) располагаются на противоположных полюсах каждой направляющей, причем расстояние между концевиками соответствует расстоянию, ограниченному рабочим размером линейного переменного резистора Манипулятора (4). Для более удобной эксплуатации в конструкции Рефлектора также предусмотрен ложемент (9), фиксирующий запястье пораженной руки к устройству с помощью текстильной застежки (лента Velcro).The reflector (2) consists of stepper motors, on the opposite side of the working surface of the device (bottom), rigidly fixed with a screw mount, the shaft of which protrudes from the front side of the working surface. A gear pulley GT2-6 is attached to the shaft by means of a screw lock provided for by the pulley design. On the opposite side of the engine is a bearing 605, pressed into a niche of the working surface of the device. A pin is installed in the bearing on which the pulley is fixed, as well as to the shaft of the stepper motor. A gear pair of the drive belt (8) and 2 pulleys (12) is formed: one active, which is fixed to the motor shaft, the second is passive, fixed to the pin opposite to the motor shaft, transmitting torque. The lower pole of the plastic slider (15) is rigidly fixed to the drive belt (screw fixing). In the center of the slider there is an opening, the diameter of which is 0.2 mm larger than the diameter of the guide (13), for the free movement of the slider along the axis of the guide (to reduce the frictional force when the slider moves during operation, it is possible to press a linear bearing into the slider hole). To the plastic slider, at its upper pole, using the aluminum ring hinge, the phalanx mount of the reflector finger is fixed (10). The latter is made of plastic in the form of a phalanx half-ring, the design of which is similar to the corresponding phalanx half-ring of the Manipulator with additional fixation of the fingers of the affected hand using Velcro tape. Limit switches (11) are located on opposite poles of each rail, and the distance between the limit switches corresponds to the distance limited by the working size of the linear manipulator resistor (4). For more convenient operation, the Reflector also has a lodgement (9) that fixes the wrist of the affected hand to the device with a textile fastener (Velcro tape).

Зеркальный тренажер работает следующим образом.Mirror simulator works as follows.

Движения пальцев руки, фиксированной к Манипулятору, изменяют положение слайдера Манипулятора, вследствие чего изменяется сопротивление в переменном резисторе, значения которых передаются на микроконтроллер, схемой соединения без использования беспроводных интерфейсов (допустимо также использование беспроводных интерфейсов), являющийся составной частью блока электронного управления (1). Разработанное программное обеспечение обрабатывает сигнал Манипулятора, передает сигнал управления драйверу шагового двигателя (7). Для этих целей можно использовать любой шаговый двигатель, который соответствует требованиям по мощности и радиусу шага. В устройстве используется шаговый двигатель PL42H48-D5. Биполярный шаговый двигатель PL42H48-D5 способен обеспечить тягу в 5.5 кг. Указанная нагрузка не приведет к повреждению костно-связочного аппарата кисти (безопасен), вместе с тем, способен преодолеть сопротивление при возникновении спастической контрактуры пальцев легкой и средней степени. Шаговый двигатель (7) приводит в действие механизм Рефлектора на ременном приводе (8, 10, 11, 12). Происходит синхронное и точное движение пальцев обеих конечностей.The movements of the fingers of the hand fixed to the Manipulator change the position of the slider of the Manipulator, as a result of which the resistance in the variable resistor, the values of which are transmitted to the microcontroller, is changed by the connection scheme without using wireless interfaces (it is also possible to use wireless interfaces), which is an integral part of the electronic control unit (1) . The developed software processes the signal of the manipulator, transfers the control signal to the stepper motor driver (7). For these purposes, you can use any stepper motor that meets the requirements for power and radius of step. The device uses a PL42H48-D5 stepper motor. The PL42H48-D5 bipolar stepper motor is capable of providing traction of 5.5 kg. The specified load will not lead to damage to the osteo-ligamentous apparatus of the hand (safe), however, it is able to overcome resistance in the event of spastic contracture of mild to moderate fingers. A stepper motor (7) drives the mechanism of the reflector on a belt drive (8, 10, 11, 12). A synchronous and accurate movement of the fingers of both limbs.

Для контроля зеркальной терапии с помощью тренажера возможно использование ЭНМГ датчиков для оценки степени улучшения волевого сокращения мышц.To control mirror therapy with a simulator, it is possible to use ENMG sensors to assess the degree of improvement in voluntary muscle contraction.

Преимущество эксплуатации заявляемого устройства по сравнению с зеркальной терапией заключается в том, что помимо визуальной обратной связи посредством работы с прибором возникают, в том числе и сигналы проприоцептивной и тактильной чувствительности, улучшает качество реабилитации, а также благодаря непосредственному воздействию на пораженную конечность осуществляется принцип СРМ-терапии (continued passive motion therapy).The advantage of the operation of the claimed device compared to mirror therapy is that in addition to visual feedback through the use of the device, there are also signals of proprioceptive and tactile sensitivity, improves the quality of rehabilitation, and also thanks to the direct effect on the affected limb, the CPM- principle therapy (continued passive motion therapy).

Предлагаемое устройство «зеркальный тренажер» предназначено для использования в здравоохранении и может быть применено в неврологии, нейрохирургии, реабилитации.The proposed device "mirror simulator" is intended for use in healthcare and can be used in neurology, neurosurgery, rehabilitation.

Claims (1)

Зеркальный тренажер, содержащий контроллер обработки сигналов, передаваемых между здоровой и больной конечностями, блок питания электрокомпонентов и датчики регистрации положения пальцев кисти, отличающийся тем, что он содержит площадку с жестко закрепленными на ней в одной плоскости манипулятором, содержащим ложемент для предплечья с ремнями фиксации руки из текстильной застежки, жестко закрепленный на площадке винтовым соединением, крепление фаланги пальца манипулятора, выполненное в виде пластикового фалангового полукольца с фиксирующими лентами, соединенного посредством кольцевого шарнира с линейным переменным резистором, жестко закрепленным на платформе, и рефлектором, содержащим шаговый двигатель, размещенный с противоположной стороны площадки в нижней ее части, жестко закрепленный на ней с помощью винтового крепления, зубчатый шкив, закрепленный на валу посредством винтового соединения, в нише рабочей поверхности площадки с противоположной стороны двигателя впрессован подшипник с установленным в нем штифтом, на который фиксируется шкив с образованием зубчатой пары ремня привода и шкивов, на ремне привода жестко закреплен нижний полюс пластикового слайдера, в центральной части которого выполнено отверстие, диаметр которого на 0,2 мм больше диаметра направляющей, слайдер выполнен с возможностью свободного движения слайдера по оси направляющей, к пластиковому слайдеру, на верхнем его полюсе, с помощью алюминиевого кольцевого шарнира фиксируется крепление фаланги пальца рефлектора, концевики, расположенные на противоположных полюсах каждой направляющей, причем расстояние между концевиками соответствует расстоянию, ограниченному рабочим размером линейного переменного резистора манипулятора, ложемент, фиксирующий запястье пораженной руки с помощью текстильной застежки; блок электронного управления с микроконтроллером и драйвером шагового двигателя, соединяющий рефлектор и манипулятор посредством проводной связи.Mirror simulator containing a controller for processing signals transmitted between healthy and diseased limbs, a power supply unit for electrical components and sensors for registering the position of the fingers of the hand, characterized in that it contains a pad with a manipulator rigidly fixed on it in one plane, containing a lodgement for the forearm with hand fixation straps from a textile fastener, rigidly fixed on the site by a screw connection, the mounting of the phalanx of the manipulator finger, made in the form of a plastic phalanx half ring with fixing tapes, connected by an annular hinge with a linear variable resistor rigidly fixed to the platform, and a reflector containing a stepper motor placed with the opposite side of the platform in its lower part, rigidly fixed to it by screw mounting, a gear pulley mounted on the shaft by screw connection, a bearing is pressed into the niche of the working surface of the platform from the opposite side of the engine with a pin installed in it, on which the pulley is fixed with the formation of a gear pair of the drive belt and pulleys, the lower pole of the plastic slider is rigidly fixed to the drive belt, in the central part of which a hole is made, the diameter of which is 0.2 mm larger than the diameter of the guide, the slider is made with with the possibility of free movement of the slider along the axis of the guide, to the plastic slider, on its upper pole, using the aluminum ring hinge, the phalanx mount of the reflector finger is fixed, the ends located on opposite poles of each guide, and the distance between the ends corresponds to the distance limited by the working size of the linear variable resistor a manipulator, a lodgement, fixing the wrist of the affected hand with a textile fastener; electronic control unit with a microcontroller and a stepper motor driver, connecting the reflector and the manipulator via wired communication.
RU2020105767U 2020-02-06 2020-02-06 MIRROR SIMULATOR RU197742U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105767U RU197742U1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 MIRROR SIMULATOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105767U RU197742U1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 MIRROR SIMULATOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU197742U1 true RU197742U1 (en) 2020-05-26

Family

ID=70803108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105767U RU197742U1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 MIRROR SIMULATOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU197742U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU164167U1 (en) * 2015-12-16 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) SIMULATOR FOR DEVELOPMENT OF THE TOP EXTREMITY MUSCLE BIOMECHANICS
US9549866B2 (en) * 2009-09-22 2017-01-24 Mirrored Motion Works Inc Rehabilitative training devices for use by stroke patients
RU174145U1 (en) * 2017-02-15 2017-10-04 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Детская Восстановительная Медицина" MULTIFUNCTIONAL REHABILITATION SIMULATOR FOR RESTORATION AND DEVELOPMENT OF UPPER EXTREMITY FUNCTIONS
RU177032U1 (en) * 2017-05-10 2018-02-06 Александр Владимирович Елизаров SIMULATOR FOR FINGERS OF THE HAND
RU2683071C2 (en) * 2018-04-03 2019-03-26 Сергей Витальевич Богданов Rehabilitation-massage device for hand and fingering

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9549866B2 (en) * 2009-09-22 2017-01-24 Mirrored Motion Works Inc Rehabilitative training devices for use by stroke patients
RU164167U1 (en) * 2015-12-16 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) SIMULATOR FOR DEVELOPMENT OF THE TOP EXTREMITY MUSCLE BIOMECHANICS
RU174145U1 (en) * 2017-02-15 2017-10-04 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Детская Восстановительная Медицина" MULTIFUNCTIONAL REHABILITATION SIMULATOR FOR RESTORATION AND DEVELOPMENT OF UPPER EXTREMITY FUNCTIONS
RU177032U1 (en) * 2017-05-10 2018-02-06 Александр Владимирович Елизаров SIMULATOR FOR FINGERS OF THE HAND
RU2683071C2 (en) * 2018-04-03 2019-03-26 Сергей Витальевич Богданов Rehabilitation-massage device for hand and fingering

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rosati et al. Design, implementation and clinical tests of a wire-based robot for neurorehabilitation
CN102113949B (en) Exoskeleton-wearable rehabilitation robot
CN102499857B (en) Exoskeleton wearable upper limb rehabilitation robot
KR101099063B1 (en) Arm rehabilitation device using the air muscle
EP0078093A2 (en) Device for imparting continuous passive motion to human joints
WO2003018140A1 (en) Mechanism for manipulating and measuring legs during stepping
CN110897830B (en) Pneumatic muscle driven modular exoskeleton elbow and wrist rehabilitation robot
WO2002096274A2 (en) Portable intelligent stretching device
GB2593299A (en) A wrist joint movement function evaluation and rehabilitation robot
CN101816603B (en) Electrically powered wheelchair device with rehabilitation mechanical arm
Burns et al. Towards a wearable hand exoskeleton with embedded synergies
CN109771222A (en) A kind of finger gymnastic robot with interior receipts outreach function
CN109276407B (en) Elbow joint training adapter and rehabilitation training device
CN112603764A (en) Lower limb bedside movement rehabilitation device based on coupling driving mode
CN109350446B (en) Active and passive combination upper limb rehabilitation training robot system based on electromyographic signals
CN110613583A (en) General-promotion type hemiplegic ankle joint movement function rehabilitation training device and training method
CN109259980B (en) Hand function comprehensive rehabilitation training platform
RU2735986C1 (en) Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation
RU197742U1 (en) MIRROR SIMULATOR
RU177032U1 (en) SIMULATOR FOR FINGERS OF THE HAND
CN106618959B (en) Finger function rehabilitation instrument
JP2006087705A (en) Five-knuckle rehabilitation caring and training apparatus
Torres Quezada et al. Robotic training system for upper limb rehabilitation
KR20050119773A (en) Upper limb symmetric motion trainer for the rehabilitation of hemiplegic patients
RU2683071C2 (en) Rehabilitation-massage device for hand and fingering