RU2735986C1 - Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation - Google Patents

Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation Download PDF

Info

Publication number
RU2735986C1
RU2735986C1 RU2020121380A RU2020121380A RU2735986C1 RU 2735986 C1 RU2735986 C1 RU 2735986C1 RU 2020121380 A RU2020121380 A RU 2020121380A RU 2020121380 A RU2020121380 A RU 2020121380A RU 2735986 C1 RU2735986 C1 RU 2735986C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hand
fingers
flexion
module
extension
Prior art date
Application number
RU2020121380A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рамиль Эйлерович Хисамутдинов
Андрей Юрьевич Фадеев
Илдар Хатыбович Вахитов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Сервис-Робот"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сервис-Робот" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Сервис-Робот"
Priority to RU2020121380A priority Critical patent/RU2735986C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2735986C1 publication Critical patent/RU2735986C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • A61H1/0274Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A61H1/0285Hand
    • A61H1/0288Fingers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to exercisers with biological feedback for rehabilitation of joints and muscles of hands and fingers. Exerciser consists of a control module, a module of a step-up voltage converter for feeding step motors, an arm extension / extension module, a module of engine of flexion / extension of fingers, sensors of control of skin-galvanic reaction of an organism, gloves for fixation of a hand and a computer connected to the Internet. Control module is made in the form of hollow plastic housing fixed on patient's forearm. Control module comprises current hand flexion / extension arm current control module, fingers finger flexion / extension motor controller, power supply unit for microcontroller and for external connected sensors - myosensors and sensors for control of galvanic skin reaction. Hand flexure / extension arm module is located at the top in the center of the longitudinal axis of the hand and additionally comprises a cylindrical reduction gear and an absolute encoder. Hand glove comprises a plastic finger retainer with a T-shaped pin and a locking bar for fixing the fingers of the glove on the substrate, as well as bending resistor, sewn into index finger of glove with possibility of its use as absolute encoder for measurement of angle of flexion of fingers. Exerciser also contains a soft fabric brace with two myosensors sewn into it and fixed on the forearm by means of a Velcro tape.
EFFECT: enabling increase in the exerciser operational reliability and usability.
1 cl, 15 dwg

Description

Заявленное изобретение относится к области удовлетворения жизненных потребностей человека. Может быть использовано в медицине для реабилитации (восстановления) двигательной активности и амплитуды движений суставов и мышц кистей и пальцев рук, нарушенных вследствие перенесенных человеком травм или заболеваний, например – инсульта, и в области спорта – для целенаправленного развития тонуса и силы мышц кистей и пальцев рук, например альпинистов, скалолазов.The claimed invention relates to the field of satisfying human vital needs. It can be used in medicine for the rehabilitation (restoration) of physical activity and the range of motion of the joints and muscles of the hands and fingers, impaired as a result of injuries or diseases suffered by a person, for example, a stroke, and in the field of sports - for the purposeful development of the tone and strength of the muscles of the hands and fingers. hands, for example mountaineers, rock climbers.

Известно, что последствием перенесённых травм и/или заболеваний очень часто является нарушение двигательной активности и амплитуды движений в суставах, например – лучезапястных, суставах пальцев кистей рук. Нарушения носят характер ограниченной подвижности в суставах, ограничения амплитуды их движений по сравнению с их физиологическими показателями, ослабление тонуса и силы мышц, приводящих в движение кисти и пальцы рук. Эти нарушения существенно ограничивают трудоспособность и ухудшают качество жизни пациента, перенесшего травму и/или заболевание. Вследствие нарушения функции верхних конечностей, пациенты испытывают трудности в самообслуживании и осуществлении повседневной активности. В этой связи особую актуальность приобретает подбор наиболее результативных средств реабилитации пациентов с данной патологией.It is known that the consequence of injuries and / or diseases is very often a violation of motor activity and range of motion in the joints, for example, in the wrist, joints of the fingers of the hands. Violations are in the nature of limited mobility in the joints, limitation of the amplitude of their movements in comparison with their physiological parameters, weakening of the tone and strength of the muscles that set the hands and fingers in motion. These disorders significantly limit the ability to work and worsen the quality of life of the patient who has suffered an injury and / or illness. Due to the dysfunction of the upper limbs, patients experience difficulties in self-care and in carrying out daily activities. In this regard, the selection of the most effective means of rehabilitation of patients with this pathology is of particular relevance.

Далее в тексте заявителем приведены термины, которые необходимы для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу.Further in the text, the applicant provides the terms that are necessary to facilitate an unambiguous understanding of the essence of the declared materials and to exclude contradictions and / or controversial interpretations when performing an examination on the merits.

Абсолютный энкодер - это датчик положения, подсчитывающий число уникальных цифровых кодов за единицу вращения диска для измерения основных кинематических параметров работы электропривода: скорости и положения вала. [http://www.servotechnica.ru/catalog/type/index.pl?id=139#:~:text=%D0%90%D0%B1%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D1%8D%D0%BD%D0%BA%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D1%80%D1%8B,%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0%3A%20%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%20%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B2%D0%B0%D0%BB%D0%B0.]An absolute encoder is a position sensor that counts the number of unique digital codes per unit of disk rotation to measure the main kinematic parameters of an electric drive: speed and shaft position. [http://www.servotechnica.ru/catalog/type/index.pl?id=139#:~:text=%D0%90%D0%B1%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1 % 8E% D1% 82% D0% BD% D1% 8B% D0% B5% 20% D1% 8D% D0% BD% D0% BA% D0% BE% D0% B4% D0% B5% D1% 80% D1 % 8B,% D1% 8D% D0% BB% D0% B5% D0% BA% D1% 82% D1% 80% D0% BE% D0% BF% D1% 80% D0% B8% D0% B2% D0% BE% D0% B4% D0% B0% 3A% 20% D1% 81% D0% BA% D0% BE% D1% 80% D0% BE% D1% 81% D1% 82% D0% B8% 20% D0% B8% 20% D0% BF% D0% BE% D0% BB% D0% BE% D0% B6% D0% B5% D0% BD% D0% B8% D1% 8F% 20% D0% B2% D0% B0% D0% BB% D0% B0.]

Кожно–гальваническая реакция (КГР) — биоэлектрическая активность, фиксируемая на поверхности кожи, обусловленная деятельностью потовых желез и выступающая компонентом ориентировочного рефлекса, эмоциональных реакций организма, связанных с работой симпатической нервной системы. Может регистрироваться с любого участка кожи, но обычно используются пальцы и кисти рук или подошв ног. Служит для анализа состояний человека, его эмоционально–волевых и интеллектуальных процессов. Galvanic skin response (GSR) is a bioelectric activity recorded on the surface of the skin, caused by the activity of sweat glands and serving as a component of the orienting reflex, emotional reactions of the body associated with the work of the sympathetic nervous system. Can be recorded from any area of the skin, but usually fingers and hands or soles of the feet are used. Serves to analyze the state of a person, his emotional-volitional and intellectual processes.

Миосигнал (или электромиограмма (ЭМГ)) — это электрический сигнал, характеризующий биоэлектрическую активность мышц, который регистрируется электродами различного типа: внутримышечными (игольчатые электроды), поверхностные электроды одно- или биполярные. В заявленном техническом решении используются поверхностные электроды.A myosignal (or electromyogram (EMG)) is an electrical signal characterizing the bioelectric activity of muscles, which is recorded by electrodes of various types: intramuscular (needle electrodes), surface electrodes, unipolar or bipolar. In the claimed technical solution, surface electrodes are used.

Пациент – человек с нарушенной естественной подвижностью суставов кистей и/или пальцев рук и/или человек, развивающий силу, тонус, выносливость мышц рук под руководством медицинского персонала или тренера, ради чего подвергаемый процессу реабилитации суставов и мышц кистей и пальцев рук.A patient is a person with impaired natural mobility of the joints of the hands and / or fingers and / or a person who develops strength, tone, endurance of the muscles of the hands under the guidance of medical personnel or a trainer, for which purpose he is undergoing the process of rehabilitation of joints and muscles of the hands and fingers.

Парез — это снижение мышечной силы с ограничением объема произвольных движений.Paresis is a decrease in muscle strength with limited range of voluntary movements.

Сеанс – промежуток времени, в течение которого совершается действие для реабилитации кисти и/или пальцев рук, какая-нибудь работа или часть её. A session is a period of time during which an action is performed to rehabilitate the hand and / or fingers, some work or part of it.

Тонус мышцы – это упруго-вязкие свойства мышцы, известная степень непроизвольного постоянного мышечного напряжения. Существуют три различных понимания термина тонус мышцы:Muscle tone is the elastic-viscous properties of a muscle, a known degree of involuntary constant muscle tension. There are three different understandings of the term muscle tone:

1) сопротивление мышцы растягивающим ее силам (Rieger, Spiegel), 1) resistance of the muscle to its stretching forces (Rieger, Spiegel),

2) способность мышцы длительно удерживать ту или другую степень сокращения (Foix),2) the ability of a muscle to hold one or another degree of contraction for a long time (Foix),

3) за критерий тонуса мышцы принимается консистенция мышцы [https://big_medicine.academic.ru/7854/%D0%A2%D0%9E%D0%9D%D0%A3%D0%A1].3) muscle tone is taken as the criterion of muscle tone [https://big_medicine.academic.ru/7854/%D0%A2%D0%9E%D0%9D%D0%A3%D0%A1].

ЦАП - устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.DAC is a device for converting a digital (usually binary) code into an analog signal (current, voltage or charge). D / A converters are the interface between the discrete digital world and analog signals.

CPM-терапия (Continuous Passive Motion) — это современный метод лечения травм, относящийся к механотерапии. Continuous Passive Motion в переводе на русский язык означает «непрерывное пассивное движение» («непрерывная пассивная мобилизация»).CPM (Continuous Passive Motion) therapy is a modern trauma treatment method related to mechanotherapy. Continuous Passive Motion in Russian means “continuous passive movement” (“continuous passive mobilization”).

Статический режим – в контексте настоящего описания под указанным термином заявитель понимает использование статического метода восстановления - длительную, до 40 минут, фиксацию и удерживание в неподвижном положении кисти или пальцев руки в заявленном тренажере в процессе реабилитации. Static mode - in the context of the present description, under this term, the applicant understands the use of a static method of recovery - a long, up to 40 minutes, fixation and holding in a motionless position of the hand or fingers in the claimed simulator during the rehabilitation process.

Статический метод восстановления разработан на основе сделанному в 2007 году научному открытию. Суть открытия состоит в том, что «под воздействием длительных, многократно повторяющихся и дозированных физических, психических и речевых нагрузок, на грани переносимости их организмом человека происходит ликвидация дефектов нервной системы» (к.м.н. Мышляев С.Ю.) [https://xn--b1afrd4dr4a.xn--p1ai/nauka/scientific-publications/novaya-metodika-i-robotizirovannyy-kompleks-dlya-sportivnoy-reabilitatsii-i-vosstanovleniya-narushen/]. Используя длительные физические статические нагрузки, удается запустить заново процесс регенерации в мозге. Именно электрическое возбуждение в мозге позволяет восстановить несформированные или поврежденные нейроны и связи между ними. Электрический сигнал с «периферии» двигательного, зрительного или слухового анализатора (электрическая регенерация) в процессе реабилитации запускает биологическую регенерацию в «центре», т.е. – пластичность мозга или его структурно-функциональную перестройку. В рамках реабилитации или коррекции нужны дозированные нагрузки (физические упражнения растягивающего характера с отягощением в виде груза), длительные физические статические нагрузки.The static recovery method is based on a scientific discovery made in 2007. The essence of the discovery is that “under the influence of long-term, repetitive and dosed physical, mental and speech loads, on the verge of their tolerance by the human body, the elimination of defects of the nervous system occurs” (Ph.D. Myshlyaev S.Yu.) [https : //xn--b1afrd4dr4a.xn--p1ai/nauka/scientific-publications/novaya-metodika-i-robotizirovannyy-kompleks-dlya-sportivnoy-reabilitatsii-i-vosstanovleniya-narushen/]. Using prolonged physical static loads, it is possible to restart the regeneration process in the brain. It is electrical excitation in the brain that allows the restoration of unformed or damaged neurons and the connections between them. An electrical signal from the "periphery" of the motor, visual or auditory analyzer (electrical regeneration) in the process of rehabilitation triggers biological regeneration in the "center", i.e. - plasticity of the brain or its structural and functional restructuring. Within the framework of rehabilitation or correction, dosed loads (stretching physical exercises with weights in the form of a load), long-term physical static loads are needed.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлены аналоги заявленного технического решения. From the investigated prior art, the applicant identified analogues of the claimed technical solution.

Известна полезная модель по патенту RU 147759 «Тренажер для восстановления подвижности пальцев рук». Сущностью является тренажер для восстановления подвижности пальцев рук, содержащий экзоскелет кисти руки с приводами перемещения пальцев экзоскелета и блоком их управления, отличающийся тем, что привод перемещения каждого из пальцев выполнен индивидуальным, а пальцы снабжены средством привлечения внимания пациента, при этом блок управления приводами пальцев выполнен с возможностью подключения к энцефалографическому шлему и содержит последовательно соединенные блок регистрации энцефалограмм, блок анализа энцефалограмм и блок формирования команд на приводы пальцев.Known useful model for patent RU 147759 "Exercise machine for restoring the mobility of the fingers". The essence is a simulator for restoring the mobility of fingers, containing a hand exoskeleton with drives for moving the fingers of the exoskeleton and a control unit for them, characterized in that the drive for movement of each of the fingers is individual, and the fingers are equipped with a means of attracting the patient's attention, while the control unit for the drives of the fingers is made with the ability to connect to an encephalographic helmet and contains a serially connected unit for recording encephalograms, an analysis unit for encephalograms and a unit for generating commands for finger drives.

Недостатком известной полезной модели является отсутствие возможности обеспечить сгибание/разгибание пальцев в заранее заданном (по результатам диагностики) угловом диапазоне в пассивном режиме, т.е. отсутствие возможности управляемо дозировать нагрузку на пальцы путем задания угла сгибания пальцев, отсутствие возможности мониторинга динамики восстановления, отсутствие возможности коррекции хода процесса реабилитации, например – с помощью биологической обратной связи, ограничена область применения – только для пальцев руки. Другим недостатком известной полезной модели является также значительная сложность в применении из-за необходимости использования имеющего весьма ограниченное применение – только в лечебных учреждениях – электроэнцефалографического шлема, вследствие чего модель практически не применима в домашних условиях и/или самим излечиваемым пациентом, в том числе потому, что для установки и эксплуатации электроэнцефалографического шлема требуется участие второго специалиста, в дополнение к занимающемуся реабилитацией лечащему врачу. The disadvantage of the known utility model is the inability to provide flexion / extension of the fingers in a predetermined (according to the diagnostic results) angular range in the passive mode, i.e. the inability to controllably dose the load on the fingers by setting the angle of flexion of the fingers, the inability to monitor the dynamics of recovery, the inability to correct the course of the rehabilitation process, for example, using biofeedback, the scope of application is limited - only for the fingers. Another disadvantage of the known useful model is also significant complexity in application due to the need to use an electroencephalographic helmet, which has very limited application - only in medical institutions, as a result of which the model is practically not applicable at home and / or by the patient being treated, including because that the installation and operation of the electroencephalographic helmet requires the participation of a second specialist, in addition to the attending physician involved in the rehabilitation.

Известно устройство для непрерывного пассивного движения по патенту US 5327882A [дата подачи 05.05.1993 г., опубликовано 12.07.1994 г.]. Сущностью является устройство непрерывного пассивного движения для терапии руки пациента, содержащее шину, приспособленную для крепления к предплечью и руке пациента, привод, прикрепленный к упомянутой шине, и содержащий двигатель для привода шестереночной передачи, установленного в корпусе, установленном с возможностью вращения шестереночной передачи вдоль первой оси, средство для прикрепления пальцев, продолжающееся от указанного корпуса и приспособленное для поворота относительно него вокруг второй оси, отстоящей от первой оси и параллельной ей, причем указанное средство для прикрепления пальцев приспособлено для крепления, по меньшей мере, к одному из пальцев пациента, причем указанное средство передачи при приведении в действие упомянутого моторного средства, заставляющее упомянутое средство крепления пальцев вращаться в противоположную сторону вокруг упомянутой второй оси и относительно вращения упомянутого корпуса вокруг упомянутой первой оси, посредством чего указанный, по меньшей мере, один палец приводится в движение по обратному пути движения, соответствующему, по меньшей мере, часть сложной спирали.A device for continuous passive movement is known according to US patent 5327882A [filing date 05.05.1993, published 12.07.1994]. The essence is a device for continuous passive movement for therapy of a patient's hand, comprising a tire adapted to be attached to the patient's forearm and hand, a drive attached to said tire, and containing a motor for driving a gear transmission mounted in a housing mounted with the possibility of rotation of a gear transmission along the first axes, means for attaching fingers, extending from said body and adapted to rotate about it about a second axis spaced from the first axis and parallel to it, and said means for attaching fingers is adapted to attach to at least one of the patient's fingers, and said transmission means upon actuation of said motor means, causing said finger holding means to rotate in the opposite direction around said second axis and relative to rotation of said housing about said first axis, whereby said, along at least one finger is driven along a return path corresponding to at least part of a complex spiral.

Недостатками известного устройства являются невысокая эффективность (неудовлетворительная результативность) терапии, выражающаяся в виде неполного восстановления работы пальцев вследствие того, что физиологическое сгибание на данном устройстве производится в неполном (по сравнению с естественным) объёме, поскольку конструкцией тренажера не предусмотрено (не обеспечивается) сгибание межфалангового сустава дистальной и средней фаланги, отсутствует возможность мониторинга динамики восстановления с помощью биологической обратной связи, ограничена область применения – только для пальцев руки. Отсутствие инструментального мониторинга сеанса реабилитации лишает возможности оперативно корректировать параметры, например – углы сгибания пальцев, в ходе процесса. The disadvantages of the known device are the low efficiency (unsatisfactory efficiency) of therapy, which is expressed in the form of incomplete restoration of the work of the fingers due to the fact that physiological flexion on this device is performed in an incomplete (compared to natural) volume, since the design of the simulator does not provide (does not provide) interphalangeal flexion. joint of the distal and middle phalanx, there is no possibility of monitoring the dynamics of recovery using biofeedback, the scope of application is limited - only for fingers. The lack of instrumental monitoring of the rehabilitation session makes it impossible to quickly adjust the parameters, for example, the angles of flexion of the fingers, during the process.

Известна полезная модель по патенту RU 175324 «Тренажер». Сущностью является тренажер, содержащий блок крепления на руку в виде основания, выполненного с возможностью крепления на наружной стороне предплечья и кисти руки, выполненную с возможностью перемещения часть и соединенные с ней блок привода и средства для крепления пальцев, при этом блок привода содержит двигатель и консоли, установленные с боковых сторон блока привода и направленные в сторону кисти руки, при этом 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, причем первые рычаги пары выполнены с возможностью перемещения посредством первой зубчатой передачи относительно оси, соединяющей их с концами консолей, а вторые рычаги пары выполнены с возможностью перемещения посредством второй зубчатой передачи относительно оси, соединяющей их с концами первых рычагов, при этом между свободными концами вторых рычагов жестко установлена ось, на которой смонтированы средства для крепления пальцев, выполненные в виде четырех цепочек шарнирно соединенных звеньев, причем 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, согласно полезной модели блок привода выполнен с возможностью перемещения над основанием по жестко установленной в его передней части направляющей, а двигатель блока привода соединен с установленным с возможностью вращения валом посредством третьей зубчатой передачи и датчиком угла положения тренажера посредством четвертой зубчатой передачи. При этом, согласно описанию полезной модели, датчик угла положения тренажера может быть выполнен в виде датчика, основанного на эффекте Холла.Known utility model under the patent RU 175324 "Trainer". The essence is a trainer containing a block of attachment to the arm in the form of a base, made with the possibility of attachment to the outer side of the forearm and hand, a movable part and a drive unit and means for fastening fingers connected to it, while the drive unit contains a motor and consoles installed on the sides of the drive unit and directed towards the hand, while the movable part of the simulator is 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, and the first levers of the pair are made with the ability to move by means of the first gear transmission relative to the axis connecting them with the ends of the consoles, and the second levers of the pair are made with the possibility of movement by means of the second gear transmission relative to the axis connecting them with the ends of the first levers, while between the free ends of the second levers the axis is rigidly mounted on which smo Means for fastening the fingers are mounted, made in the form of four chains of pivotally connected links, and finger holders are installed on 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, according to the utility model, the drive unit is movable over the base along a guide rigidly installed in its front part, and the drive unit motor is connected to a rotatable shaft by means of a third gear train and a sensor the position angle of the simulator by means of the fourth gear transmission. In this case, according to the description of the utility model, the position angle sensor of the simulator can be made in the form of a sensor based on the Hall effect.

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности обеспечения сгибания/разгибания пальцев в заранее заданном (согласно результатам диагностики) угловом диапазоне в пассивном режиме, то есть отсутствие возможности дозировать нагрузку на пальцы – тем самым восстановить силу мышц пальцев – путем задания угла сгибания пальцев, отсутствие возможности мониторинга динамики восстановления и коррекции процесса восстановления с помощью биологической обратной связи, ограниченность области применения – только для суставов пальцев рук (но не кистей рук!). The disadvantage of the known technical solution is the inability to provide flexion / extension of the fingers in a predetermined (according to the diagnostic results) angular range in the passive mode, that is, the inability to dose the load on the fingers - thereby restore the strength of the muscles of the fingers - by setting the angle of flexion of the fingers, the inability monitoring the dynamics of recovery and correction of the recovery process using biofeedback, limited scope - only for the joints of the fingers (but not the hands!).

Наиболее близким по количеству общих признаков и заявленному техническому результату, выбранным заявителем в качестве прототипа, является изобретение авторов заявленного технического решения по патенту RU 2720323 «Тренажер с биологической обратной связью для реабилитации кистей и пальцев рук». The closest in terms of the number of common features and the claimed technical result, selected by the applicant as a prototype, is the invention of the authors of the claimed technical solution under the patent RU 2720323 "Trainer with biofeedback for the rehabilitation of hands and fingers."

Сущностью прототипа является тренажер, состоящий из модуля управления, выполненного в виде полого пластикового корпуса, фиксируемого на предплечье пациента, модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки, отличающийся тем, что дополнительно оснащен шаговым двигателем для сгибания/разгибания кисти руки, модулем управления с расположенным в модуле управляющим микроконтроллером, контроллером шагового двигателя для сгибания/разгибания кисти и контроллером для управления сервоприводом, Bluetooth-модулем связи с входящим в комплект тренажера компьютером, модулем сенсора кожно-гальванической реакции организма пациента, двух модулей миосенсоров, модуля преобразователя напряжения питания для шагового двигателя, автономными, независимыми от электросети источниками электропитания для питания всех электронных компонент и модулей тренажера, подключаемым в Интернет компьютером с установленным на нём специально разработанным программным обеспечением, модулем двигателя для сгибания/ разгибания пальцев кисти руки с содержащим обеспечивающий управляемое принудительное сгибание/разгибание пальцев кисти руки сервопривод, перчаткой для фиксации кисти руки на модуле сгибания пальцев кисти руки, оснащенной расположенными внутри пальцев перчатки датчиками давления пальцев кисти руки.The essence of the prototype is a simulator consisting of a control module made in the form of a hollow plastic body fixed on the patient's forearm, a flexion / extension motor module of the hand, characterized in that it is additionally equipped with a stepper motor for flexion / extension of the hand, a control module located in a microcontroller control module, a stepper motor controller for flexion / extension of the hand and a controller for servo control, a Bluetooth communication module with the computer supplied with the simulator, a galvanic skin response sensor module of the patient's body, two myosensor modules, a power voltage converter module for a stepper motor, autonomous, independent from the mains power supply for powering all electronic components and modules of the simulator, a computer connected to the Internet with specially developed software installed on it, a motor module for flexion / extension of the finger in the hand with a servo-drive that provides controlled forced flexion / extension of the fingers of the hand, a glove for fixing the hand on the flexion module of the hand, equipped with finger pressure sensors located inside the fingers of the glove.

Недостатками прототипа по сравнению с заявленным техническим решением являются: The disadvantages of the prototype in comparison with the declared technical solution are:

1 – невозможность проведения реабилитации в статическом режиме без снижения нагрузки на кисть руки пациента в течение длительного времени ввиду отсутствия модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки и отсутствия использования абсолютного энкодера в цепи обратной связи.1 - impossibility of carrying out rehabilitation in a static mode without reducing the load on the patient's hand for a long time due to the absence of a module for controlling the current of the hand flexion / extension stepper motor and the absence of an absolute encoder in the feedback circuit.

2 – неэффективная реабилитация в динамическом режиме ввиду отсутствия модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки и отсутствия использования абсолютного энкодера в цепи обратной связи, так как отсутствует постоянная оперативная обратная связь по нагрузке на кисть и пальцы руки пациента, что не позволяет оперативно и с высокой точностью контролировать движение кисти и пальцев руки. 2 - ineffective rehabilitation in a dynamic mode due to the absence of a module for controlling the current of a stepper motor for flexion / extension of the hand and the absence of an absolute encoder in the feedback circuit, since there is no constant operational feedback on the load on the patient's hand and fingers, which does not allow prompt and control the movement of the hand and fingers with high precision.

3 – перегрев шагового двигателя при работе в статистическом режиме. Тестовая эксплуатация прототипа, авторами которого являются авторы заявленного технического решения, показала, что в процессе проведении сеансов реабилитации в статическом режиме, после доведения кисти ладони до требуемого положения (угла), кисть должна быть зафиксирована в этом положении до 40 минут в зависимости от назначения врача. Однако уже через 10 минут шаговый двигатель нагревается до 80 градусов и выше, так как ток управления шаговым двигателем остается неизменным и достаточно высоким, что приводит к перегреву как шагового двигателя, так и контроллера шагового двигателя. Дальнейшее удержание руки в данном режиме становится сложным, а, соответственно, и использование прототипа для выполнения сеансов реабилитации в статическом режиме становится затрудненным. 3 - overheating of the stepper motor when operating in a static mode. Test operation of the prototype, the authors of which are the authors of the claimed technical solution, showed that during the course of rehabilitation sessions in a static mode, after bringing the palm to the required position (angle), the hand should be fixed in this position for up to 40 minutes, depending on the doctor's appointment ... However, after 10 minutes, the stepper motor heats up to 80 degrees and more, since the stepper motor control current remains unchanged and high enough, which leads to overheating of both the stepper motor and the stepper motor controller. Further holding the hand in this mode becomes difficult, and, accordingly, the use of the prototype for performing rehabilitation sessions in a static mode becomes difficult.

4 – неэффективное, не экономичное использование автономных источников электропитания, так как ток потребления шаговым двигателем модуля двигателя для сгибания/разгибания кисти руки не зависит от реальной нагрузки и всегда постоянен;4 - ineffective, not economical use of autonomous power supplies, since the current consumption by the stepper motor of the motor module for flexion / extension of the hand does not depend on the real load and is always constant;

5 - модуль двигателя для сгибания/разгибания кисти руки, содержащий шаговый двигатель с металлическим редуктором, размещен на внешней стороне за продольной осью предплечья, вследствие чего происходит перевешивание и «выворачивание» предплечья руки на внешнюю сторону под весом двигателя и пациенту приходится прилагать существенное, быстро утомляющее усилие для удержания предплечья в горизонтальном положении, что утомляет пациента;5 - a motor module for flexion / extension of the hand, containing a stepper motor with a metal gearbox, is placed on the outside behind the longitudinal axis of the forearm, as a result of which the forearm is outweighed and "everted" to the outside under the weight of the motor and the patient has to apply significant, quickly a tiring effort to keep the forearm in a horizontal position, which makes the patient tired;

6 – приложение дополнительных усилий для удержания предплечья в горизонтальном положении из-за особенности расположения модуля двигателя (и сервопривода) - на внешней стороне конца вытянутой ладони руки; 6 - application of additional efforts to keep the forearm in a horizontal position due to the peculiarity of the location of the motor module (and servo drive) - on the outside of the end of the outstretched palm of the hand;

7 – дополнительные затраты времени в процессе подготовки пациента к проведению сеанса реабилитации, так как фиксацию пальцев перчатки на подложке фиксации пальцев перчатки проводят с помощью крепежных винтов в отличие от т-образного штыря в пластиковом фиксаторе пальцев и запорной планки для фиксации пальцев перчатки на подложке в заявленном техническом решении;7 - additional costs of time in the process of preparing the patient for the rehabilitation session, since the fixation of the glove fingers on the substrate for fixing the glove fingers is carried out with the help of fastening screws, in contrast to the T-shaped pin in the plastic finger retainer and the striker plate for fixing the glove fingers on the substrate in the declared technical solution;

8 – меньший контакт миосенсоров с кожной поверхностью предплечья по сравнению с заявленным техническим решением, так как чувствительные элементы миосенсоров закреплены на внутренней стороне модуля управления, что, в свою очередь, приводит к слабому (неоптимальному) контакту миосенсоров с поверхностью кожи предплечья, что снижает уровень снимаемого с поверхности кожи предплечья электрического сигнала активности мышц, а, соответственно, и менее точному определению степени улучшения/ухудшения процесса реабилитации в сторону увеличения/уменьшения времени реабилитации;8 - less contact of myosensors with the skin surface of the forearm in comparison with the claimed technical solution, since the sensitive elements of the myosensors are fixed on the inner side of the control module, which, in turn, leads to weak (non-optimal) contact of the myosensors with the skin surface of the forearm, which reduces the level an electrical signal of muscle activity taken from the surface of the skin of the forearm, and, accordingly, a less accurate determination of the degree of improvement / deterioration of the rehabilitation process in the direction of increasing / decreasing the rehabilitation time;

9 – неравномерное распределение нагрузки на подложку, ненадежная работа тренажера, так как крепление подложки для фиксации пальцев расположено только с одной стороны (к модулю двигателя сгибания пальцев руки), и «свободно висит» с другой стороны при проведении сеанса реабилитации пальцев кисти руки в пассивном и полуактивном режимах, что может привести к зажиму в месте крепления подложки к модулю двигателя сгибания пальцев руки и, как следствие, к значительному повышению сопротивления при вращении подложки, вплоть до полного останова вращения подложки (заклиниванию);9 - uneven distribution of the load on the support, unreliable operation of the simulator, since the support for fixing the fingers is located only on one side (to the motor module for flexion of the fingers), and "hangs freely" on the other side during a passive finger rehabilitation session and semi-active modes, which can lead to clamping at the place of attachment of the substrate to the motor module of the flexion of the fingers and, as a consequence, to a significant increase in resistance during rotation of the substrate, up to a complete stop of rotation of the substrate (jamming);

10 – пациенту трудно удерживать руку с зафиксированным на ней тренажером на весу в положении сидя или лежа в течение 30-40 минут при выполнении реабилитационных упражнений ввиду отсутствия упора. 10 - it is difficult for a patient to hold a hand with a simulator fixed on it in a sitting or lying position for 30-40 minutes when performing rehabilitation exercises due to the lack of support.

Целью создания заявленного технического решения является повышение эксплуатационной надежности, улучшение эргономических свойств тренажера, расширение перечня и области применения средств реабилитации естественной подвижности суставов рук, суставов кистей и пальцев/или отдельного пальца рук, тонуса и силы мышц рук, кистей и пальцев рук, утраченных вследствие болезни и/или травмы, повышение удобства эксплуатации тренажера.The purpose of creating the claimed technical solution is to increase the operational reliability, improve the ergonomic properties of the simulator, expand the list and scope of rehabilitation means for the natural mobility of the joints of the hands, joints of the hands and fingers / or an individual finger, the tone and strength of the muscles of the hands, hands and fingers lost due to illness and / or injury, increased ease of use of the simulator.

Техническим результатом заявленного технического решения является устранение недостатков прототипа, а именно:The technical result of the claimed technical solution is to eliminate the shortcomings of the prototype, namely:

1 – возможность проведения реабилитации в статическом режиме без снижения нагрузки на кисть руки пациента в течение длительного времени в результате дополнительного введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки и использования абсолютного энкодера в цепи обратной связи, который (абсолютный энкодер) позволяет выявлять признаки торможения шагового двигателя при увеличении нагрузки путем определения пропусков шагов шагового двигателя, а написанное программное обеспечение путем анализа данных, полученных с абсолютного энкодера, формирует сигнал микроконтроллера, поступающий на модуль управления током шагового двигателя, увеличивая его мощность, что позволяет оперативно и с высокой точностью выравнивать статическую нагрузку на кисть руки пациента через модуль управления током шагового двигателя.1 - the possibility of carrying out rehabilitation in a static mode without reducing the load on the patient's hand for a long time as a result of the additional introduction of the module for controlling the current of a stepping motor for flexion / extension of the hand and the use of an absolute encoder in the feedback circuit, which (an absolute encoder) makes it possible to detect signs braking a stepper motor when the load increases by detecting the missing steps of the stepping motor, and the written software, by analyzing the data obtained from the absolute encoder, generates a microcontroller signal that goes to the stepper motor current control module, increasing its power, which allows it to quickly and accurately align static load on the patient's hand through the stepper motor current control module.

2 – возможность более эффективной реабилитации в динамическом режиме, так как в результате введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки и использования абсолютного энкодера в цепи обратной связи обеспечивается постоянная оперативная обратная связь по нагрузке на кисть и пальцы руки пациента, что позволяет оперативно и с высокой точностью контролировать движение кисти и пальцев руки. 2 - the possibility of more effective rehabilitation in a dynamic mode, since as a result of the introduction of a control module for the current of a stepper motor for flexion / extension of the hand and the use of an absolute encoder in the feedback circuit, constant operational feedback on the load on the patient's hand and fingers is provided, which allows prompt and with high precision control the movement of the hand and fingers.

3 - устранение перегрева шагового двигателя в статическом режиме в результате введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, который в статическом режиме при достижении заданного программным обеспечением положения кисти автоматически устанавливает необходимый для удержания минимальный ток шагового двигателя, что, в свою очередь, предохраняет шаговый двигатель от перегрева и, таким образом, позволяет проводить длительную реабилитацию;3 - elimination of overheating of the stepper motor in static mode as a result of the introduction of the module for controlling the current of the stepping motor for flexion / extension of the hand, which in the static mode, upon reaching the position of the hand specified by the software, automatically sets the minimum current of the stepper motor required for holding, which, in turn, protects the stepper motor from overheating and thus allows long-term rehabilitation;

4 - более эффективное использование автономных источников электропитания в результате введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, в результате чего:4 - more efficient use of autonomous power supplies as a result of the introduction of a module for controlling the current of a stepper motor flexion / extension of the hand, as a result of which:

- в статическом режиме при достижении заданного программным обеспечением положения кисти автоматически устанавливается необходимый для удержания минимальный ток шагового двигателя, при этом при обратном движении кисти вниз ток снижают до минимума вследствие отсутствия сопротивления движения руки при ее ходе вниз;- in static mode, when the position of the hand specified by the software is reached, the minimum current of the stepper motor necessary for holding is automatically set, while with the reverse movement of the hand downward, the current is reduced to a minimum due to the absence of resistance to the movement of the hand during its downward movement;

- в динамическом режиме обеспечивается зависимость тока потребления шаговым двигателем модуля двигателя для сгибания/разгибания кисти руки от реальной нагрузки - ток уменьшается в случае уменьшения нагрузки и, соответственно, увеличивается в случае большого сопротивления движению;- in the dynamic mode, the dependence of the current consumption by the stepper motor of the motor module for flexion / extension of the hand on the real load is provided - the current decreases in the case of a decrease in the load and, accordingly, increases in the case of large resistance to movement;

5 – уменьшение перевешивания и «выворачивания» предплечья руки пациента на внешнюю сторону под весом двигателя путем оптимального размещения модуля двигателя для сгибания/разгибания кисти руки, содержащего шаговый двигатель с металлическим редуктором, на внешней стороне посередине продольной оси предплечья, кроме того, благодаря дополнительному редуктору уменьшается вес двигателя, так как использован менее мощный шаговый двигатель меньшего размера и планетарный редуктор при сохранении прежних технических характеристик (силы крутящего момента)5 - reduction of overweight and "eversion" of the patient's forearm to the outside under the weight of the motor by optimally placing the motor module for flexion / extension of the hand, containing a stepper motor with a metal gearbox, on the outside in the middle of the longitudinal axis of the forearm, in addition, thanks to an additional gearbox the weight of the motor is reduced, since a less powerful stepper motor of a smaller size and a planetary gearbox are used while maintaining the same technical characteristics (torque force)

6 – дополнительная устойчивость положения предплечья пациента благодаря использованию второго шагового двигателя в модуле двигателя для сгибания/разгибания пальцев кисти руки, расположенного практически на предплечье руки, вместо использованного в прототипе сервопривода, расположенного на конце вытянутой ладони руки, что снижает вес нагрузки и увеличивает силу крутящего момента на оси шестерни, к которой закреплена подложка фиксации пальцев перчатки;6 - additional stability of the patient's forearm position due to the use of a second stepper motor in the motor module for flexion / extension of the fingers of the hand, located almost on the forearm, instead of the servo used in the prototype, located at the end of the extended palm of the hand, which reduces the weight of the load and increases the torque moment on the axis of the gear, to which the substrate for fixing the fingers of the glove is fixed;

7 – ускорение и удобство процесса подготовки пациента к сеансу реабилитации путем использования т-образного штыря в пластиковом фиксаторе пальцев и запорной планки для фиксации пальцев перчатки на подложке, вместо крепежных винтов у прототипа;7 - acceleration and convenience of the process of preparing a patient for a rehabilitation session by using a T-shaped pin in a plastic finger retainer and a striker plate for fixing the glove fingers on a substrate, instead of fixing screws in the prototype;

8 – обеспечение лучшего контакта миосенсоров с кожной поверхностью предплечья пациента благодаря использованию браслета из мягкой ткани, опоясывающего предплечье пациента чуть выше расположенного модуля тренажера на предплечье пациента, фиксируемого (браслет) с помощью ленты-липучки, что (лучший контакт миосенсоров с кожной поверхностью) в конечном итоге приводит к более точному определению степени улучшения/ухудшения процесса реабилитации в сторону увеличения/уменьшения времени реабилитации;8 - ensuring better contact of the myosensors with the skin surface of the patient's forearm due to the use of a soft tissue bracelet encircling the patient's forearm just above the simulator module located on the patient's forearm, fixed (bracelet) with Velcro tape, which (better contact of the myosensors with the skin surface) in ultimately leads to a more accurate determination of the degree of improvement / deterioration of the rehabilitation process in the direction of increasing / decreasing the rehabilitation time;

9 – равномерное распределение нагрузки на подложку для фиксации пальцев, обеспечение надежной работы тренажера путем использования П-образной конструкции для крепления подложки для фиксации пальцев с использованием модуля дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев;9 - even distribution of the load on the support for fixing the fingers, ensuring reliable operation of the simulator by using a U-shaped structure for attaching the support for fixing the fingers using an additional support module for the support for fixing the fingers;

10 – обеспечение возможности не держать руку с зафиксированным на ней тренажером на весу в положении сидя или лежа в течение 30-40 минут при выполнении реабилитационных упражнений за счет разработки выдвигаемого (устанавливаемого) в случае необходимости упора тренажера на стол/кровать, выполненного, например, из толстой металлической проволоки. 10 - ensuring the ability not to hold the hand with the simulator fixed on it on weight in a sitting or lying position for 30-40 minutes when performing rehabilitation exercises due to the development of a retractable (installed), if necessary, support of the simulator on a table / bed, made, for example, made of thick metal wire.

При этом при использовании заявленного тренажера, так же, как и в прототипе, обеспечено дистанционное (на удалении) управление процессом реабилитации лечащим специалистом, что обеспечивает возможность одному лечащему специалисту после предварительной диагностики одновременно управлять процессами реабилитации нескольких пациентов, что существенно повысит производительность труда лечащих специалистов. At the same time, when using the claimed simulator, just as in the prototype, remote (at a distance) control of the rehabilitation process by the attending specialist is provided, which makes it possible for one attending specialist, after preliminary diagnostics, to simultaneously manage the rehabilitation processes of several patients, which will significantly increase the labor productivity of the attending specialists ...

Сущностью заявленного технического решения является тренажер с биологической обратной связью для реабилитации суставов и мышц кистей и пальцев рук, состоящий из:The essence of the claimed technical solution is a biofeedback simulator for the rehabilitation of joints and muscles of the hands and fingers, consisting of:

модуля управления, выполненного в виде полого пластикового корпуса, фиксируемого на предплечье пациента, в котором расположены управляющий микроконтроллер, контроллер шагового двигателя для сгибания/разгибания кисти руки, Bluetooth- модуль связи с входящим в комплект тренажера компьютером; a control module made in the form of a hollow plastic body fixed to the patient's forearm, which contains a control microcontroller, a stepper motor controller for flexion / extension of the hand, a Bluetooth communication module with a computer supplied with the simulator;

модуля повышающего преобразователя напряжения для питания шаговых двигателей, автономных, независимых от электросети источников электропитания для питания всех электронных компонент и модулей тренажера;a voltage boost converter module for powering stepper motors, autonomous power supplies independent of the mains power supply for powering all electronic components and modules of the simulator;

модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки, оснащенного шаговым двигателем;a hand flexion / extension motor module equipped with a stepper motor;

модуля двигателя сгибания/разгибания пальцев руки;finger flexion / extension motor module;

датчиков контроля кожно-гальванической реакции организма;sensors for monitoring the galvanic skin response of the body;

перчатки для фиксации кисти руки на модуле сгибания/разгибания пальцев руки, оснащенной расположенными внутри пальцев датчиками усилия давления пальцев руки; gloves for fixing the hand on the finger flexion / extension module, equipped with finger pressure sensors located inside the fingers;

подключаемого в Интернет компьютера с установленным на нём разработанным программным обеспечением,a computer connected to the Internet with developed software installed on it,

характеризующийся тем, что characterized by the fact that

модуль управления дополнительно содержит модуль управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, контроллер шагового двигателя сгибания/разгибания пальцев руки, блок питания для микроконтроллера и для внешних подключаемых датчиков - миосенсоров, датчиков контроля кожно-гальванической реакции организма;the control module additionally contains a module for controlling the current of a stepping motor for flexion / extension of the hand, a controller for a stepper motor for flexion / extension of the fingers of the hand, a power supply for the microcontroller and for external plug-in sensors - myosensors, sensors for monitoring the skin-galvanic reaction of the body;

модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки расположен сверху по центру продольной оси кисти руки и дополнительно содержит цилиндрический редуктор и абсолютный энкодер;the hand flexion / extension motor module is located above the center of the longitudinal axis of the hand and additionally contains a cylindrical gearbox and an absolute encoder;

модуль двигателя сгибания/разгибания пальцев руки дополнительно содержит второй шаговый двигатель и модуль дополнительного крепления подложки фиксации пальцев руки;the finger flexion / extension motor module further comprises a second stepper motor and an additional attachment module for the finger fixation substrate;

перчатка для фиксации кисти руки содержит пластиковый фиксатор пальцев с т-образным штырем и запорной планкой для фиксации пальцев перчатки на подложке, а также резистор изгиба, вшитый в указательный палец перчатки с возможностью его использования в качестве абсолютного энкодера для измерения угла сгибания пальцев руки;the glove for fixing the hand contains a plastic finger retainer with a T-shaped pin and a striker plate for fixing the glove fingers on the substrate, as well as a bending resistor sewn into the index finger of the glove with the possibility of using it as an absolute encoder for measuring the angle of flexion of the fingers;

при этом тренажер дополнительно содержит браслет из мягкой ткани с вшитыми в него двумя миосенсорами, фиксируемый на предплечье с помощью ленты-липучки, at the same time, the simulator additionally contains a bracelet made of soft fabric with two myosensors sewn into it, fixed on the forearm with a Velcro tape,

и упор тренажера на стол/кровать в состоянии пациента сидя/лежа.and the support of the simulator on the table / bed while the patient is sitting / lying down.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 – Фиг.15. The claimed technical solution is illustrated in Fig.1 - Fig.15.

На Фиг.1 представлен электронно-механический блок заявленного тренажера в сборе, вид слева.Figure 1 shows the electronic-mechanical unit of the claimed simulator assembly, left side view.

На Фиг.2 представлен электронно-механический блок заявленного тренажера в сборе, вид справа.Figure 2 shows the electronic-mechanical unit of the claimed simulator assembly, right side view.

На Фиг.3 представлен электронно-механический блок заявленного тренажера в сборе, с убранным упором; Figure 3 shows the electronic-mechanical unit of the claimed simulator in assembly, with the stop removed;

На Фиг.4 представлен модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки; Figure 4 shows the module of the hand flexion / extension motor;

На Фиг.5 представлен механизм добавочного цилиндрического редуктора 4 модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки 3 (Фиг.1);Figure 5 shows the mechanism of the additional cylindrical gear 4 of the motor module for flexion / extension of the hand 3 (Figure 1);

На Фиг.6 представлен метод крепления модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки к модулю управления 1 (Фиг.1); Fig. 6 shows a method for attaching a hand flexion / extension motor module to a control module 1 (Fig. 1);

На Фиг.7 представлена конструкция модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки; Fig. 7 shows the design of a hand flexion / extension motor module;

На Фиг.8 представлен механизм передачи вращательного движения оси шагового двигателя 20 (Фиг. 7) во вращательное движение шестерни 22 модуля двигателя сгибания/разгибания пальцев руки; Fig. 8 shows a mechanism for transmitting the rotational movement of the axis of the stepper motor 20 (Fig. 7) into the rotational movement of the gear 22 of the flexion / extension motor module of the fingers;

На Фиг.9 представлен принцип передачи вращательного движения поперечной подложке фиксации пальцев 7 одеваемой на руку перчатки 9 (Фиг. 1) модуля двигателя сгибания/разгибания пальцев руки;Fig. 9 shows the principle of transferring the rotational motion to the transverse substrate for fixing the fingers 7 of the glove 9 (Fig. 1) of the flexion / extension motor module;

На Фиг. 10 представлена зафиксированная на подложке фиксации пальцев перчатка (показан для примера один зафиксированный указательный палец);FIG. 10 shows a glove fixed on the finger fixing substrate (for example, one fixed index finger is shown);

На Фиг. 11 представлена зафиксированная на подложке фиксации пальцев перчатка (вид сверху);FIG. 11 shows a glove fixed on the finger fixing substrate (top view);

На Фиг. 12 представлен пластиковый фиксатор пальцев;FIG. 12 shows a plastic finger retainer;

На Фиг. 13 представлен сменный модуль сгибания кисти руки вправо/ влево;FIG. 13 shows a replaceable right / left hand flexion module;

На Фиг. 14 представлена блок-схема подключения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки к плате управляющего микроконтроллера с микроконтроллером;FIG. 14 is a block diagram of the connection of the wrist flexion / extension stepper motor current control module to the control microcontroller board with the microcontroller;

На Фиг. 15 представлен браслет из мягкой ткани, фиксируемый на предплечье с помощью липучки с вшитыми в него двумя миосенсорами.FIG. 15 shows a bracelet made of soft fabric, fixed on the forearm using a Velcro strap with two myosensors sewn into it.

Позиции на Фиг.1- Фиг.15 обозначают:Positions in Fig. 1 to Fig. 15 denote:

1 – модуль управления,1 - control module,

2 – ушки для ремней крепления тренажера на предплечье, 2 - ears for the straps for attaching the simulator to the forearm,

3 – модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки, 3 - hand flexion / extension motor module,

4 – цилиндрический редуктор модуля 3, 4 - spur gear unit 3,

5 – абсолютный энкодер измерения угла сгибания кисти руки, 5 - absolute encoder for measuring the angle of flexion of the hand,

6 – модуль двигателя сгибания/разгибания пальцев руки,6 - motor module for flexion / extension of the fingers,

7 – подложка для фиксации пальцев одеваемой на руку перчатки, 7 - pad for fixing the fingers of the glove worn on the hand,

8 – суппорт-фиксатор кисти руки,8 - hand support,

9 – перчатка для фиксации пальцев кисти руки на подложке,9 - a glove for fixing the fingers of the hand on the substrate,

10 – модуль дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев,10 - module for additional fastening of the substrate for fixing the fingers,

10а – поперечная планка модуля дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев,10а - transverse bar of the additional support module for fixing fingers,

11 – упор тренажера на стол/кровать в состоянии пациента сидя/лежа, присоединяемый и выдвигаемый в случае необходимости, 11 - emphasis on the table / bed in a sitting / lying position of the patient, attached and extended if necessary,

12 – шаговый двигатель сгибания/разгибания кисти руки, 12 - hand flexion / extension stepper motor,

13 – планетарный редуктор,13 - planetary gearbox,

14 – подшипники для каждой из двух шестерен редуктора,14 - bearings for each of the two gears of the gearbox,

15 – шестерни редуктора 4 модуля 3 для передачи вращательного момента от шагового двигателя 12 к планке 16 с зафиксированной на ней модулем двигателя сгибания/разгибания кисти руки 6 и подложки 7 для фиксации пальцев одеваемой на руку перчатки, 15 - gears of the gearbox 4 of the module 3 for transmitting the torque from the stepping motor 12 to the bar 16 with the flexion / extension motor module of the hand 6 and the substrate 7 for fixing the fingers of the glove worn on the hand, fixed on it,

16 – планка (обеспечивает регулировку по длине, в зависимости от размера ладони), с зафиксированным на ней модулем 6,16 - strap (provides adjustment in length, depending on the size of the palm), with module 6 fixed on it,

16а – винт с накаткой, фиксирующий регулировку по длине,16a - knurled screw fixing the length adjustment,

17 – пластиковый корпус шагового двигателя с планетарным редуктором,17 - plastic case of a stepper motor with a planetary gearbox,

18 – пазы в пластиковом корпусе 17 шагового двигателя с планетарным редуктором,18 - grooves in a plastic case 17 of a stepper motor with a planetary gear,

19 – винты крепления модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки на подложке тренажера,19 - screws for fastening the flexion / extension motor module of the hand on the support of the simulator,

20 – шаговый двигатель модуля сгибания/разгибания пальцев руки,20 - stepper motor of the module of flexion / extension of the fingers,

21 – ось шагового двигателя с резьбой трапецеидального профиля - направляющий ходовой винт,21 - axis of a stepper motor with a trapezoidal profile thread - a guide lead screw,

22 – шестерня привода подложки для фиксации пальцев одеваемой на руку перчатки,22 - gear wheel of the substrate drive for fixing the fingers of the glove worn on the hand,

23 – блок-гайка для крепления шестерни,23 - block nut for gear mounting,

24 – рейка-шестерня,24 - rack-pinion,

25 – ось шестерни 22 для крепления суппорта-фиксатора кисти руки,25 - pinion axle 22 for fastening the caliper-retainer of the hand,

26 – фиксатор пальца, выполненный в виде пластикового наконечника, вставленного внутрь конца пальцев перчатки, 26 - finger retainer made in the form of a plastic tip inserted into the end of the glove fingers,

27 – пазы для установки фиксатора пальцев,27 - grooves for installing the finger retainer,

28 – т-образный штырь крепления фиксатора пальца,28 - T-shaped pin for fastening the finger retainer,

29 – запорная планка для фиксации пальцев перчатки на подложке,29 - striker plate for fixing the fingers of the glove on the substrate,

30 – ушко для ленты-липучки для фиксации запорной планки,30 - eyelet for Velcro tape to fix the striker plate,

31 и 32 – винты крепления планки для фиксации пальцев перчатки на подложке,31 and 32 - screws for fastening the strap for fixing the glove fingers on the backing,

33 – резистор изгиба, вшитый в указательный палец перчатки и используемый в качестве абсолютного энкодера для измерения угла сгибания пальцев кисти руки,33 - bending resistor sewn into the index finger of the glove and used as an absolute encoder for measuring the angle of flexion of the fingers of the hand,

34 – углубление для датчика давления,34 - depression for the pressure sensor,

35 – сменный модуль сгибания кисти вправо/влево,35 - replaceable module of flexion of the hand to the right / left,

36 – плата управляющего микроконтроллера с микроконтроллером,36 - board of the controlling microcontroller with a microcontroller,

37 – модуль управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки,37 - module for controlling the current of the stepper motor flexion / extension of the hand,

38 – контроллер шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки,38 - hand flexion / extension stepper motor controller,

39 – браслет с вшитыми в него двумя миосенсорами. 39 - a bracelet with two myosensors sewn into it.

Датчики поверхностной электромиографии (ЭМГ) и датчик контроля кожно-гальванической реакции организма (КГР) подключаются кабелями и на Фиг. не указаны. The sensors of surface electromyography (EMG) and the sensor for monitoring the galvanic skin response of the body (GSR) are connected by cables and in Fig. not specified.

Далее заявителем представлено описание заявленного технического решения.Next, the applicant presents a description of the claimed technical solution.

Функционально заявленный тренажер состоит из двух основных частей, установленных у пациента и лечащего врача соответственно: The functionally declared simulator consists of two main parts installed by the patient and the attending physician, respectively:

1. Оборудование с предварительно установленным программным обеспечением (ПО) у пациента, которое включает:1. Equipment with pre-installed software (software) at the patient, which includes:

• электронно-механический блок, включающий в себя:• electronic and mechanical unit, including:

– модуль управления на базе микроконтроллера, для управления электронно-механическим модулем и выполняющий сбор, обработку объективных данных пациента, полученных с датчиков и передачи этих данных через канал Bluetooth на компьютер пациента; - a control module based on a microcontroller for controlling an electronic-mechanical module and performing collection, processing of objective patient data received from sensors and transferring this data via Bluetooth to the patient's computer;

– модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки с установленным на нем абсолютным энкодером;- hand flexion / extension motor module with an absolute encoder installed on it;

– модуль двигателя сгибания/разгибания пальцев руки;- motor module for flexion / extension of the fingers;

• перчатку для фиксации кисти руки на модуле сгибания пальцев руки, оснащенной расположенными внутри пальцев перчатки датчиками усилия давления пальцев руки;• a glove for fixing the hand on the finger flexion module, equipped with finger pressure sensors located inside the glove fingers;

• набор сенсорных датчиков для обеспечения обратной связи:• a set of sensor sensors to provide feedback:

– датчики поверхностной электромиографии – миосенсоры (ЭМГ);- sensors of surface electromyography - myosensors (EMG);

– датчик контроля кожно-гальванической реакции организма (КГР); - sensor for control of galvanic skin response of the body (GSR);

– датчики усилия давления пальцев руки, например – тензометрических, расположенных в перчатке;- finger pressure force sensors, for example - strain gauges, located in a glove;

– резистор изгиба, вшитый в указательный палец перчатки и используемый в качестве абсолютного энкодера для измерения угла сгибания пальцев руки;- a bending resistor sewn into the index finger of the glove and used as an absolute encoder for measuring the angle of flexion of the fingers;

• упор тренажера на стол/кровать в состоянии пациента сидя/лежа, присоединяемый и выдвигаемый в случае необходимости;• support of the simulator on the table / bed in the sitting / lying position of the patient, attached and extended if necessary;

• браслет из мягкой ткани с вшитыми в него двумя миосенсорами, фиксируемый на предплечье с помощью ленты-липучки;• a bracelet made of soft fabric with two myosensors sewn into it, fixed on the forearm with a Velcro strap;

• компьютер с предварительно установленным на нем программным обеспечением и по заданной программе через канал Bluetooth управляющий тренажером, а также (компьютер) посредством сети Интернет (по Wi-Fi) передающий объективные данные пациента управляющему процессом реабилитации медперсоналу, осуществляющему контроль, анализ и корректировку хода процесса реабилитации.• a computer with pre-installed software on it and according to a given program via the Bluetooth channel controls the simulator, as well as (computer) via the Internet (via Wi-Fi) transmits the patient's objective data to the medical staff managing the rehabilitation process, who controls, analyzes and corrects the process rehabilitation.

1. Оборудование на стороне лечащего врача, включающее компьютер с базой данных о пациенте. 1. Equipment on the side of the attending physician, including a computer with a patient database.

Далее заявителем более подробно описано перечисленное выше оборудование.Further, the applicant describes in more detail the above equipment.

Модуль управления 1 на базе микроконтроллера выполнен в виде полого пластикового корпуса, фиксируемого на предплечье пациента. При этом модуль управления 1 закрепляют на внешней стороне предплечья с помощью ремней на липучке, плотно охватывающих снизу предплечье. Ремни пришиты к четырем ушкам 2 внизу модуля управления 1. The control module 1 on the basis of the microcontroller is made in the form of a hollow plastic case, fixed on the patient's forearm. In this case, the control module 1 is fixed on the outer side of the forearm using Velcro straps, tightly covering the bottom of the forearm. The straps are sewn to the four ears 2 at the bottom of the control module 1.

Внутри модуля управления 1 (Фиг.1-3) расположены (на Фиг. не показаны):Inside the control module 1 (Fig. 1-3) are located (not shown in the Fig.):

- плата управляющего микроконтроллера с микроконтроллером;- board for controlling microcontroller with microcontroller;

- два контроллера шаговых двигателей – один для двигателя сгибания/разгибания кисти руки, другой для двигателя сгибания/разгибания пальцев руки; - two stepper motor controllers - one for the hand flexion / extension motor, the other for the finger flexion / extension motor;

- Bluetooth-модуль связи с компьютером;- Bluetooth-module for communication with a computer;

- блок питания для микроконтроллера и для внешних подключаемых датчиков - миосенсоров, датчиков контроля кожно-гальванической реакции организма; - a power supply unit for the microcontroller and for external connected sensors - myosensors, sensors for monitoring the skin-galvanic reaction of the body;

- модуль повышающего преобразователя напряжения для питания шаговых двигателей; - module of the step-up voltage converter for power supply of stepper motors;

- модуль управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, собранный на плате управляющего микроконтроллера. Модуль управления током шагового двигателя включает в себя ЦАП микроконтроллера, являющегося составной частью микроконтроллера, расположенного на плате управляющего микроконтроллера с микроконтроллером 36 (Фиг.14), подключенный с входом схемы управления током контроллера шагового двигателя 38 (Фиг.14);- the module for controlling the current of the hand flexion / extension stepper motor, assembled on the control microcontroller board. The stepper motor current control module includes a microcontroller DAC, which is an integral part of the microcontroller located on the control microcontroller board with a microcontroller 36 (Fig. 14), connected to the input of the current control circuit of the stepper motor controller 38 (Fig. 14);

- автономные, независимые от электросети источники электропитания для питания всех электронных компонент и модулей тренажера, например, аккумуляторные батареи.- autonomous power supplies independent of the mains for powering all electronic components and modules of the simulator, for example, rechargeable batteries.

Модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки 3 (Фиг.1 - 6) фиксируется на модуле управления 1 оптимальным образом, а именно - сверху по центру продольной оси предплечья, благодаря чему предплечье не «выворачивает» на внешнюю сторону под весом двигателя, что показывает достижение заявленного технического результата.The hand flexion / extension motor module 3 (Figs. 1 - 6) is fixed on the control module 1 in an optimal way, namely, from the top in the center of the forearm longitudinal axis, so that the forearm does not "twist" to the outside under the weight of the motor, which indicates achievement the declared technical result.

Модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки 3 состоит из:Hand flexion / extension motor module 3 consists of:

– пластикового корпуса 17 (Фиг.4), имеющего пазы 18 (Фиг.6), обеспечивающие возможность вставлять пластиковый корпус 17 (Фиг.4) в основание модуля управления 1 (Фиг.1) и фиксировать его винтами 19 (Фиг.6);- a plastic case 17 (Fig. 4), having grooves 18 (Fig. 6), making it possible to insert the plastic case 17 (Fig. 4) into the base of the control module 1 (Fig. 1) and fix it with screws 19 (Fig. 6) ;

– шагового двигателя 12 (Фиг.5);- stepper motor 12 (Fig. 5);

– планетарного редуктора 13 (Фиг.5) с передаточным отношением 1:99;- planetary gear 13 (Fig. 5) with a gear ratio of 1:99;

– цилиндрического редуктора 4 (Фиг.5), который, в свою очередь, состоит из 2-х шестерен 15, установленных на осях с подшипниками 14 (Фиг.5), обеспечивающими передаточное отношение 1:2;- a cylindrical gear 4 (Fig. 5), which, in turn, consists of 2 gears 15 mounted on axles with bearings 14 (Fig. 5), providing a gear ratio of 1: 2;

– планки 16 редуктора, закрепленной с помощью винтов на шестерне 15 (Фиг.5), выполненной, например, из дюралюминия, с зафиксированным на ней модулем двигателя сгибания/разгибания кисти руки 6 (Фиг.1) и подложки 7 (Фиг.1) для фиксации пальцев одеваемой на руку перчатки; планка 16 обеспечивает регулировку по длине, в зависимости от размера ладони, и фиксирует регулировку по длине с помощью винтов с накаткой 16а (Фиг.5); - the plate 16 of the gearbox, fixed with screws on the gear 15 (Fig. 5), made, for example, of duralumin, with the module of the motor flexion / extension of the hand 6 (Fig. 1) and the substrate 7 (Fig. 1) fixed on it for fixing the fingers of the glove worn on the hand; the bar 16 provides length adjustment, depending on the size of the palm, and fixes the length adjustment by means of knurled screws 16a (Fig. 5);

– абсолютного энкодера 5 (Фиг.5), находящегося в цепи обратной связи модуля управления током шагового двигателя, который (абсолютный энкодер) позволяет определять угол сгибания/разгибания кисти руки и, следовательно, позволяет выявлять признаки торможения шагового двигателя при увеличении нагрузки путем определения пропусков шагов шагового двигателя, а также позволяет оперативно и с высокой точностью контролировать движение кисти и пальцев руки; - an absolute encoder 5 (Fig. 5) located in the feedback circuit of the stepper motor current control module, which (an absolute encoder) allows determining the flexion / extension angle of the hand and, therefore, allows detecting signs of stepping motor braking with increasing load by detecting gaps steps of a stepper motor, and also allows you to quickly and accurately control the movement of the hand and fingers;

– суппорт-фиксатора кисти руки 8 (Фиг.1, 2), закрепленного с одной стороны к модулю двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6 и с другой стороны к модулю дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев 10, соединенного с модулем двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6, например, методом винт-гайка, поперечной планкой 10а (Фиг.2), и зафиксированного с помощью винта (на Фиг. не показано); - hand support-retainer 8 (Figs. 1, 2), fixed on one side to the flexion / extension motor module of the fingers 6 and on the other side to the module for additional fastening of the substrate for fixing the fingers 10, connected to the flexion / extension motor module arms 6, for example, using the screw-nut method, with a transverse bar 10a (Fig. 2), and fixed with a screw (not shown in Fig.);

– подложки фиксации пальцев перчатки 7 (Фиг.1, 2), которая служит для фиксации кисти (кончиков пальцев) в тренажере.- pad for fixing the fingers of the glove 7 (Fig. 1, 2), which serves to fix the hand (fingertips) in the simulator.

Модуль двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6 (Фиг.1) с помощью механизма винтовой передачи скольжения перемещает линейно вдоль кисти руки шестерню 22 (Фиг.7) с закрепленной к оси шестерни подложки фиксации пальцев перчатки 7 (Фиг.1, 2), шестерня 22 крепится блок-гайкой 23 и вращается благодаря контакту с рейкой-шестерней 24 (Фиг.8).The module of the motor for flexion / extension of the fingers of the hand 6 (Fig. 1) with the help of the sliding helical gear mechanism moves the gear 22 (Fig. 7) linearly along the wrist with the gear wheel 7 (Fig. 1, 2) fixed to the gear axis of the substrate for fixing the fingers of the glove 7 (Figs. 22 is fastened with a block nut 23 and rotates due to contact with the rack-pinion 24 (Fig. 8).

Модуль двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6 (Фиг. 1) состоит из:The motor module for flexion / extension of fingers 6 (Fig. 1) consists of:

– второго шагового двигателя 20 (Фиг.7), закрепленного на дюралюминиевой планке 16 (Фиг.7), - the second stepper motor 20 (Fig. 7), fixed on the duralumin strip 16 (Fig. 7),

– оси 21 шагового двигателя 20 (направляющий ходовой винт) (Фиг.7) с трапецеидальной резьбой, являющейся частью механизма винтовой передачи скольжения. При вращении оси 21 шагового двигателя 20 линейно перемещается блок-гайка 23 (Фиг.8) с закрепленной на ней шестерней 22 (Фиг.8) в направляющих пазах (на Фиг. не показаны). Таким образом, шаговый двигатель 20 модуля 6 (Фиг. 1) расположен практически на предплечье руки, вместо использованного в прототипе сервопривода, расположенного на конце вытянутой ладони руки. При этом вес модуля 6 (Фиг. 1) распределен вдоль всей кисти руки, что обеспечивает дополнительную устойчивость положения предплечья пациента, снижает вес нагрузки и, кроме того, использование механизма винтовой передачи скольжения увеличивает силу крутящего момента на оси шестерни, к которой закреплена подложка фиксации пальцев перчатки, что, в свою очередь, доказывает достижение заявленного технического результата;- the axle 21 of the stepper motor 20 (guide lead screw) (Fig. 7) with a trapezoidal thread, which is part of the sliding screw transmission mechanism. When the axis 21 of the stepper motor 20 rotates, the block-nut 23 (Fig. 8) with the gear 22 (Fig. 8) fixed on it in the guide grooves (not shown in Fig. 8) moves linearly. Thus, the stepping motor 20 of the module 6 (Fig. 1) is located practically on the forearm of the hand, instead of the servo used in the prototype, located at the end of the outstretched palm of the hand. In this case, the weight of the module 6 (Fig. 1) is distributed along the entire hand, which provides additional stability of the position of the patient's forearm, reduces the weight of the load, and, in addition, the use of the sliding screw transmission mechanism increases the torque force on the pinion axis to which the fixation substrate is fixed glove fingers, which, in turn, proves the achievement of the claimed technical result;

– рейки-шестерни 24 (Фиг.8), закрепленной таким образом, чтобы обеспечить примыкание к шестерне 22 (Фиг.8) и таким образом обеспечить вращение шестерни 22 (Фиг.8) при линейном перемещении вдоль оси шагового двигателя. - rack-pinion 24 (Fig. 8), fixed in such a way as to ensure abutment to the pinion gear 22 (Fig. 8) and thus ensure the rotation of the pinion gear 22 (Fig. 8) during linear movement along the axis of the stepping motor.

– оси 25 (Фиг.9) шестерни 22 (Фиг.9) обратной стороны пластины 16 (Фиг.9), на которую (ось 25) закреплена поперечная подложка фиксации пальцев 7 (Фиг.9) одеваемой на руку перчатки 9 (Фиг. 1). - the axis 25 (Fig. 9) of the gear 22 (Fig. 9) of the reverse side of the plate 16 (Fig. 9), on which (the axle 25) the transverse substrate for fixing the fingers 7 (Fig. 9) of the glove 9 (Fig. 1).

– модуля дополнительного крепления подложки фиксации пальцев руки 10 (Фиг.1, 2);- a module for additional fastening of the substrate for fixing the fingers of the hand 10 (Figs. 1, 2);

– подложки фиксации пальцев перчатки 7 (Фиг.1, 2), которая (подложка) вращается вокруг своей поперечной оси и обеспечивает возможность вращения закрепленной на ней перчатки 9 с встроенными в нее (перчатку) изнутри в кончики пальцев пластиковыми фиксаторами пальцев 26 (Фиг.12), которые крепятся к подложке путем вставления т-образных штырей крепления фиксатора пальца 28 (Фиг. 12) в пазы для установки фиксатора пальцев 27 (Фиг.10), «запираются» запорной планкой 29 (Фиг.10) для фиксации пальцев перчатки на подложке, которая крепится винтами 31 и 32, и фиксируются (фиксаторы пальцев 26) лентой-липучкой, продетой в ушко для ленты-липучки для фиксации запорной планки 30 (Фиг.10). В нижней части фиксаторов пальцев 26 (Фиг.12) в углублении 34 (Фиг.12) закреплены датчики давления, например – тензометрический фольговый датчик, отдельно для каждого из четырех пальцев. В указательный палец перчатки вшит резистора изгиба 33 (Фиг. 11), который используется в качестве абсолютного энкодера для измерения угла сгибания пальцев кисти руки. Данных о степени сгиба указательного пальца достаточно, чтобы судить о степени сгиба всех остальных пальцев. - the substrate for fixing the fingers of the glove 7 (Figs. 1, 2), which (the substrate) rotates around its transverse axis and allows the glove 9 fixed on it to rotate with plastic finger retainers 26 built into it (the glove) from the inside into the fingertips (Fig. 12), which are attached to the substrate by inserting the T-shaped pins of fastening the finger retainer 28 (Fig. 12) into the grooves for installing the finger retainer 27 (Fig. 10), are "locked" with a striker plate 29 (Fig. 10) for fixing the fingers of the glove on the substrate, which is fastened with screws 31 and 32, and fixed (finger retainers 26) with a Velcro tape threaded into the eyelet for the Velcro tape to fix the striker plate 30 (Fig. 10). In the lower part of the fingers 26 (Fig. 12) in the recess 34 (Fig. 12) pressure sensors, for example, a strain gauge foil sensor, are fixed separately for each of the four fingers. A bending resistor 33 (Fig. 11) is sewn into the index finger of the glove, which is used as an absolute encoder for measuring the flexion angle of the fingers of the hand. The data on the degree of flexion of the index finger is sufficient to judge the degree of flexion of all other fingers.

Таким образом, вращая свою ось 21, шаговый двигатель 20 (Фиг.7), размещенный в модуле двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6 (Фиг. 1), обеспечивает вращательно-поступательное движение поперечной подложки фиксации пальцев 7 (Фиг.9) одеваемой на руку перчатки 9 (Фиг. 1), чем обеспечивает сгибание пальцев внутрь кисти и разгибание пальцев – при обратном движении. Thus, rotating its axis 21, the stepper motor 20 (Fig. 7), located in the flexion / extension motor module of the fingers 6 (Fig. 1), provides a rotational-translational movement of the transverse substrate for fixing the fingers 7 (Fig. 9) worn on the hand of the glove 9 (Fig. 1), which ensures the bending of the fingers inward of the hand and the extension of the fingers during the reverse movement.

Длина рейки-шестерни 24 (Фиг.8) выполнена таким образом, чтобы обеспечить максимальные углы сгибания пальцев (например, для проксимальной фаланги до 80 угловых градусов, средней фаланги – до 80 угловых градусов и дистальной фаланги – до 85 угловых градусов) – для обеспечения возможности полного сгибания/разгибания пальцев руки. Резистор изгиба 33 (Фиг.11), вшитый в указательный палец перчатки 9 (Фиг.1) используется в качестве абсолютного энкодера для измерения угла сгибания пальцев кисти руки. The length of the rack-pinion 24 (Fig. 8) is made in such a way as to ensure the maximum angles of flexion of the fingers (for example, for the proximal phalanx up to 80 angular degrees, the middle phalanx - up to 80 angular degrees and the distal phalanx - up to 85 angular degrees) - to ensure full flexion / extension of the fingers. A bend resistor 33 (Fig. 11) sewn into the index finger of the glove 9 (Fig. 1) is used as an absolute encoder for measuring the flexion angle of the fingers of the hand.

Перчатка 9 служит для фиксации кисти руки на модуле сгибания пальцев руки, и оснащена расположенными внутри пальцев перчатки датчиками усилия давления пальцев руки (на Фиг. не указаны). Подробное описание перчатки 9 приведено при описании модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки 3 и модуля двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6.The glove 9 serves to fix the hand on the finger flexion module, and is equipped with finger pressure sensors located inside the glove fingers (not shown in the figure). Glove 9 is described in detail when describing the hand flexion / extension motor module 3 and the finger flexion / extension motor module 6.

Набор сенсорных датчиков (на Фиг. не указаны) в общем случае, служит для обеспечения обратной связи между входным сигналом управления и выходным воздействием (измеряемый и контролируемый с помощью датчиков) на физический параметр человека, например сгибание/разгибание кисти и пальцев руки, и обеспечивает (обратная связь) изменение входного управляющего сигнала в зависимости от выходного параметра по заданному в программном обеспечении алгоритму, измеренного с помощью этих датчиков (пропуск шагов шаговым двигателем при появлении чрезмерной нагрузки на ось шагового двигателя, угол сгиба кисти руки, пальцев руки, силы давления мышц суставов пальцев). Подробное описание использования сенсорных датчиков приведено при описании модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки 3 и модуля двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6.A set of sensor sensors (not shown in the Fig.), In the general case, serves to provide feedback between the input control signal and the output action (measured and controlled using sensors) on a physical parameter of a person, for example, flexion / extension of the hand and fingers, and provides (feedback) change in the input control signal depending on the output parameter according to the algorithm specified in the software, measured using these sensors (skipping steps with a stepper motor when an excessive load on the stepper motor axis appears, the angle of flexion of the hand, fingers, muscle pressure finger joints). A detailed description of the use of touch sensors is given in the description of the hand flexion / extension motor module 3 and the finger flexion / extension motor module 6.

Упор тренажера 11 на стол/кровать в состоянии пациента сидя/лежа, присоединяемый и выдвигаемый в случае необходимости, служит для обеспечения возможности не держать руку с зафиксированным на ней тренажером на весу в положении сидя или лежа в течение 30-40 минут при выполнении реабилитационных упражнений. Упор выполнен, например, из толстой металлической проволоки. The emphasis of the simulator 11 on the table / bed in the sitting / lying state of the patient, attached and extended if necessary, serves to ensure the possibility not to hold the hand with the simulator fixed on it on the weight in the sitting or lying position for 30-40 minutes when performing rehabilitation exercises ... The stop is made, for example, of thick metal wire.

При проведении сеанса восстановительной терапии, например, в положении сидя, выдвигают упор и устанавливают его перпендикулярно продольной оси тренажера. Высота упора рассчитана таким образом, чтобы при выполнении сгибательных упражнений кисти вниз кончики пальцев не касались поверхности, на которой установлен тренажер (например, поверхности стола). Таким образом, рука пациента не напрягается, сеанс может продолжаться до 40-50 минут в случае необходимости, без дополнительной нагрузки на руку пациента, что показывает достижение заявленного технического результата.When carrying out a session of rehabilitation therapy, for example, in a sitting position, the emphasis is extended and set perpendicular to the longitudinal axis of the simulator. The height of the stop is designed so that when you perform downward flexion exercises, your fingertips do not touch the surface on which the simulator is installed (for example, a table surface). Thus, the patient's hand does not strain, the session can last up to 40-50 minutes if necessary, without additional stress on the patient's hand, which indicates the achievement of the claimed technical result.

Браслет» 39 из мягкой ткани. Bracelet "39 made of soft fabric.

Динамика процесса восстановления возможностей пациента использовать мышечные функции определяется с помощью миосенсоров, которых расположены не в модуле управления, а вшиты в отдельный «браслет» 39 из мягкой ткани (Фиг.15), выполненном в виде матерчатой манжеты, опоясывающей предплечье пациента чуть выше модуля тренажера, и фиксируемой с помощью ленты-липучки.The dynamics of the process of restoring the patient's ability to use muscle functions is determined using myosensors, which are located not in the control module, but are sewn into a separate "bracelet" 39 made of soft tissue (Fig. 15), made in the form of a cloth cuff that encircles the patient's forearm just above the simulator module , and fixed with Velcro tape.

Компьютер с предварительно установленным на нем программным обеспечением (на Фиг. не указан). A computer with preinstalled software (not shown in the figure).

Измеренные показатели сигналов при непосредственном контакте пациента и лечащего врача отслеживаются на месте проведения реабилитационного процесса на компьютере пациента.The measured signal indicators during direct contact between the patient and the attending physician are monitored at the site of the rehabilitation process on the patient's computer.

При взаимоудаленности пациента и лечащего врача показатели сигналов и корректирующие ход процесса реабилитации сигналы передаются дистанционно, с использованием Bluetooth и сети Интернет.When the patient and the attending physician are distant, signal indicators and signals correcting the course of the rehabilitation process are transmitted remotely using Bluetooth and the Internet.

При этом в ходе реабилитационного процесса психоэмоциональное состояние пациента и анализ болевых ощущений контролируют с использованием датчиков кожно-гальванической реакции организма (КГР), одетых на указательный и средний пальцы здоровой руки (датчики КГР на Фиг. не указаны).At the same time, during the rehabilitation process, the psychoemotional state of the patient and the analysis of pain sensations are monitored using sensors of the galvanic skin response of the body (GSR), dressed on the index and middle fingers of a healthy hand (GSR sensors are not shown in the Fig.).

Далее заявителем описано осуществление работы заявленного тренажера. Further, the applicant describes the implementation of the claimed simulator.

Пример 1. Реабилитациия кисти руки путем сгибания вверх/вниз.Example 1. Rehabilitation of the hand by bending up / down.

Реабилитация кисти руки происходит путем её принудительного сгибания/разгибания вверх/вниз, для чего:Rehabilitation of the hand occurs by compulsory flexion / extension up / down, for which:

а) фиксируют руку пациента:a) fix the patient's hand:

- подстраивают тренажер под длину ладони пациента путем перемещения модуля двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6 (Фиг. 5) по планке 16 (Фиг. 5) для комфортного размещения ладони в тренажере (размещения пальцев руки пациента на подложке 7 (Фиг.1), после чего фиксируют модуль двигателя 3 с помощью винта с накаткой 16а (Фиг.5),- adjust the simulator to the length of the patient's palm by moving the flexion / extension motor module of the fingers 6 (Fig. 5) along the bar 16 (Fig. 5) for comfortable placement of the palm in the simulator (placing the patient's fingers on the substrate 7 (Fig. 1), after which the engine module 3 is fixed using a knurled screw 16a (Fig. 5),

- на планку 16 (Фиг.7) с одной стороны и на модуль дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев 10 (Фиг.1) с другой стороны закрепляют с помощью крепления винт-гайка суппорт-фиксатор кисти руки 8 (Фиг. 1), подпирающий снизу в зоне основания большого пальца кисть руки при сгибании кисти вверх - это позволяет приложить максимальное усилие при удержании кисти в статическом режиме. - on the strip 16 (Fig. 7) on one side and on the module for additional fastening of the substrate for fixing the fingers 10 (Fig. 1) on the other side, the support-retainer of the hand 8 (Fig. 1) is fixed by means of a screw-nut fastening from below, in the area of the base of the thumb, the hand when the hand is bent upwards - this allows you to apply maximum effort while holding the hand in a static mode.

- вдевают кисть руки в перчатку 9 (Фиг.1), которая для фиксации кисти руки выполнена обеспечивающей возможность одеть ее на руку пациента даже с высокой степенью контрактуры кисти и/или пальцев. Для этого на каждом пальце перчатки сбоку выполнен разрез, позволяющий фиксировать в пальцах перчатки каждый палец пациента независимо (от других пальцев) с использованием ленты-липучки, опоясывая пальцы перчатки (с находящимися в них пальцами руки) фиксирующими лентами-липучками, расположив ленты-липучки в промежутках между суставами пальцев в положениях, не мешающих движению суставов. - the hand is inserted into the glove 9 (Fig. 1), which, for fixing the hand, is made to provide the ability to put it on the patient's hand even with a high degree of contracture of the hand and / or fingers. For this, an incision is made on each finger of the glove on the side, allowing each finger of the patient to be fixed in the glove fingers independently (from other fingers) using a Velcro tape, encircling the glove fingers (with the fingers in them) with Velcro fixing tapes, placing Velcro tapes in the spaces between the joints of the fingers in positions that do not interfere with the movement of the joints.

- таким же образом на суппорте-фиксаторе кисти руки 8 (Фиг. 1) с помощью ленты-липучки фиксируют реабилитируемую кисть руки с сохранением возможности выполнения естественных движений кисти без помех. - in the same way on the support-fixator of the hand 8 (Fig. 1) with the help of Velcro tape fix the rehabilitated hand while maintaining the possibility of performing natural hand movements without hindrances.

- перчатку 9 (Фиг.1) фиксируют на кисти руки так же лентой-липучкой. Для надежной фиксации каждого пальца в перчатке в районе основания мизинца и указательного пальцев на перчатке 9 (Фиг.1) закрепляют конец двух лент-липучек, вторым концом эти ленты-липучки фиксируют на ленте-липучке, обхватывающей кисть руки как браслет. При этом внутри перчатки на конце каждого пальца перчатки расположен фиксатор пальца 26 (Фиг.10), в углублении 34 крепится датчик усилия давления пальца (на Фиг. не указан).- the glove 9 (Fig. 1) is fixed on the hand with a Velcro tape as well. To securely fix each finger in the glove in the region of the base of the little finger and index finger on the glove 9 (Fig. 1), the end of two Velcro strips is fixed, the other end of these Velcro strips is fixed on the Velcro tape wrapping around the hand like a bracelet. In this case, inside the glove, at the end of each finger of the glove, there is a finger retainer 26 (Fig. 10), a finger pressure sensor is attached to the recess 34 (not shown in Fig. 10).

- этот же фиксатор пальцев 26 используют для крепления пальцев перчатки к подложке, который, в отличие от прототипа, крепится путем вставления т-образных штырей крепления фиксатора пальца 28 (Фиг. 12) в пазы для установки фиксатора пальцев 27 (Фиг.10), «запираются» запорной планкой 29 (Фиг.10) для фиксации пальцев перчатки на подложке и фиксируются лентой-липучкой, продетой в ушко 30 для ленты-липучки для фиксации запорной планки 29 (Фиг.10). Этот метод крепления упрощает процесс фиксации перчатки на подложке и сокращает время на подготовку к сеансу реабилитации по сравнению с прототипом, что доказывает достижение заявленного технического результата. - the same finger retainer 26 is used to attach the fingers of the glove to the substrate, which, unlike the prototype, is attached by inserting the T-shaped pins for fastening the finger retainer 28 (Fig. 12) into the grooves for installing the finger retainer 27 (Fig. 10), Are "locked" with a striker plate 29 (Fig. 10) for fixing the fingers of the glove on the support and are fixed with a Velcro tape threaded into the eyelet 30 for a Velcro strip to fix the striker plate 29 (Fig. 10). This method of fastening simplifies the process of fixing the glove on the substrate and reduces the preparation time for the rehabilitation session in comparison with the prototype, which proves the achievement of the claimed technical result.

б) проводят реабилитацию кистей рук следующим образом. b) carry out the rehabilitation of the hands as follows.

После фиксации кисти руки пациента с помощью перчатки на тренажере, сигнал, поступающий от программного обеспечения компьютера пациента на контроллер, расположенный в модуле управления 1 (Фиг.1), а от контроллера на шаговый двигатель 12, заставляет вращаться шаговый двигатель 12 (Фиг.5), расположенный в модуле двигателя сгибания/разгибания кисти руки 3, который (шаговый двигатель) через планетарный редуктор 13 (Фиг.5) и цилиндрический редуктор 4 (Фиг.5) начинает поворачивать планку 16 для фиксации подложки пальцев, одеваемой на руку перчатки (Фиг.5), (и, соответственно кисти пациента) вверх или вниз, в зависимости от поданного сигнала из модуля управления. При этом обеспечивается постоянное считывание информации с абсолютного энкодера 5 (Фиг.5) об угловом положения планки 16 (Фиг.5) (и, соответственно, кисти руки). За счет использования шагового двигателя с шагом, например – 0,9 углового градуса, планетарного редуктора, например – с передаточным числом 1:99 и дополнительного цилиндрического редуктора с передаточным числом 1:2 обеспечивается точное позиционирование кисти руки в требуемом положении и управляемо задаваемое усилие, необходимое при использовании статического режима реабилитации. При этом абсолютный энкодер 5 позволяет выявлять признаки торможения шагового двигателя при увеличении нагрузки путем определения пропусков шагов шагового двигателя, а написанное программное обеспечение путем анализа данных, полученных с абсолютного энкодера, формирует сигнал микроконтроллера, поступающий на модуль управления током шагового двигателя, увеличивая его мощность, что позволяет оперативно и с высокой точностью выравнивать статическую нагрузку на кисть руки пациента через модуль управления током шагового двигателя.After fixing the patient's hand with a glove on the simulator, the signal coming from the patient's computer software to the controller located in the control module 1 (Fig. 1), and from the controller to the stepper motor 12, causes the stepper motor 12 to rotate (Fig. 5 ), located in the module of the motor for flexion / extension of the hand 3, which (stepper motor) through the planetary gear 13 (Fig. 5) and the cylindrical gear 4 (Fig. 5) begins to turn the bar 16 to fix the substrate of the fingers worn on the glove hand ( 5), (and, accordingly, the patient's hand) up or down, depending on the signal supplied from the control module. This provides a constant readout of information from the absolute encoder 5 (Fig. 5) about the angular position of the bar 16 (Fig. 5) (and, accordingly, the hand). Due to the use of a stepper motor with a step, for example, 0.9 angular degrees, a planetary gearbox, for example, with a gear ratio of 1:99 and an additional spur gearbox with a gear ratio of 1: 2, precise positioning of the hand in the required position and a controlled force is ensured. necessary when using a static mode of rehabilitation. At the same time, the absolute encoder 5 makes it possible to detect signs of braking of the stepper motor when the load increases by detecting gaps in the steps of the stepping motor, and the written software, by analyzing the data obtained from the absolute encoder, generates a microcontroller signal that goes to the stepper motor current control module, increasing its power. which allows you to quickly and with high accuracy equalize the static load on the patient's hand through the stepper motor current control module.

Кроме того, благодаря дополнительному цилиндрическому редуктору удалось уменьшить вес шагового двигателя, использовав менее мощный шаговый двигатель меньшего размера и уменьшенный планетарный редуктор при сохранении прежних технических характеристик (силы крутящего момента), что доказывает достижение заявленного технического результата.In addition, thanks to the additional helical gearbox, it was possible to reduce the weight of the stepper motor, using a less powerful stepper motor of a smaller size and a smaller planetary gearbox while maintaining the same technical characteristics (torque force), which proves the achievement of the claimed technical result.

Режим и параметры действий для реабилитации статического метода или метода CPM устанавливают с помощью разработанного программного обеспечения, установленного на компьютере – требуемый угол сгиба кисти, время удержания для статического метода и количество сгибов вверх/вниз для метода CPM, контроль выполнения упражнений выполняется путем использования обратной связи, осуществляемой с использованием абсолютного энкодера. The mode and parameters of actions for the rehabilitation of the static method or the CPM method are set using the developed software installed on the computer - the required wrist flexion angle, retention time for the static method and the number of up / down flexions for the CPM method, exercise control is performed using feedback carried out using an absolute encoder.

Абсолютный энкодер 5 (Фиг.5) размещен на планке 16 (Фиг.5) и обеспечивает возможность контроля и управляемой установки угла сгибания/разгибания кисти руки. При возникновении чрезмерной нагрузки, давящей на подложку для фиксации пальцев одеваемой на руку перчатки (например, при сильной степени пареза кисти пациента, нарушении сгибательных функций кисти руки), приводящей к торможению шагового двигателя и пропуску шагов шагового двигателя, что показывают показания абсолютного энкодера, с помощью модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки 37 (Фиг. 14), с помощью написанной программы автоматически увеличивают силу тока управляющего сигнала шаговым двигателем 12 (Фиг.14) путем увеличения уровня сигнала напряжения ЦАП микроконтроллера, расположенного на плате управляющего микроконтроллера с микроконтроллером 36 (Фиг.14) на вход схемы управления током контроллера шагового двигателя 38 (Фиг.14), расположенного на той же плате управляющего микроконтроллера с микроконтроллером 36 (Фиг.14), вплоть до прекращения процесса пропуска шагов шагового двигателя. Усиление сигнала происходит в жестко заданных пределах, позволяет оперативно и с высокой точностью выравнивать статическую нагрузку на кисть руки пациента и не позволяет привести к повреждению сустава кисти руки пациента. The absolute encoder 5 (Fig. 5) is located on the bar 16 (Fig. 5) and provides the ability to control and controllably set the flexion / extension angle of the hand. When an excessive load occurs, pressing on the support for fixing the fingers of the glove worn on the hand (for example, with a severe paresis of the patient's hand, impaired flexion functions of the hand), leading to deceleration of the stepper motor and skipping steps of the stepper motor, which is shown by the readings of the absolute encoder, s using the module for controlling the current of the stepping motor for flexion / extension of the hand 37 (Fig. 14), using the written program, the current of the control signal of the stepper motor 12 (Fig. 14) is automatically increased by increasing the voltage signal level of the DAC of the microcontroller located on the control board of the microcontroller with microcontroller 36 (Fig. 14) to the input of the current control circuit of the stepper motor controller 38 (Fig. 14) located on the same control microcontroller board with the microcontroller 36 (Fig. 14), until the process of skipping the steps of the stepper motor is stopped. Amplification of the signal occurs within strictly specified limits, it allows to quickly and with high accuracy equalize the static load on the patient's hand and does not lead to damage to the patient's hand joint.

При достижении кисти руки в заданное положение (верхнее, ибо сопротивление наиболее сильно проявляет себя именно при движении кисти руки вверх), автоматически с помощью программного обеспечения уменьшается уровень сигнала напряжения ЦАП микроконтроллера, а это означает, что и сила тока сигнала, управляющего шаговым двигателем, уменьшается до минимума, необходимого, в случае реализации статического метода реабилитации, для удержания кисти руки в требуемом состоянии, или в случае реализации метода CPM для движения кисти вниз, что устраняет перегрев шагового двигателя. Таким образом, обеспечено более эффективное использование автономных источников электропитания за счет зависимости величины тока питания шагового двигателя от реальной нагрузки - ток уменьшается в случае уменьшения нагрузки и, соответственно, увеличивается в случае большего сопротивления, а в случае статического режима - фиксации кисти в заданном положении на длительное время, например, до 40 минут, с помощью программного обеспечения уменьшается ток управления шаговыми двигателями для устранения перегрева двигателя, что доказывает достижение заявленного технического результата. When the hand reaches the preset position (the upper one, because the resistance is most pronounced when the hand moves upward), the voltage signal level of the DAC of the microcontroller is automatically reduced using the software, which means that the current strength of the signal that controls the stepping motor, decreases to the minimum required in the case of a static method of rehabilitation, to keep the hand in the required state, or in the case of the CPM method for moving the hand downward, which eliminates overheating of the stepper motor. Thus, more efficient use of autonomous power supplies is ensured due to the dependence of the stepper motor supply current on the real load - the current decreases in the case of a decrease in the load and, accordingly, increases in the case of a higher resistance, and in the case of a static mode, the hand is fixed in a given position by for a long time, for example, up to 40 minutes, the software reduces the control current of stepper motors to eliminate motor overheating, which proves the achievement of the declared technical result.

Таким образом, введение в состав тренажера модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки и использование в его цепи обратной связи абсолютного энкодера приводит к достижению целого ряда описанных выше технических результатов, обусловленных взаимосвязью дополняемой части и известного средства (прототипа), что соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Thus, the introduction into the simulator of the current control module of the hand flexion / extension stepper motor and the use of an absolute encoder in its feedback circuit leads to the achievement of a number of the above-described technical results due to the relationship of the supplemented part and the known means (prototype), which corresponds to the condition patentability "inventive step".

Пример 2. Реабилитация пальцев руки.Example 2. Rehabilitation of fingers.

Процесс реабилитации пальцев руки заключается в принудительном сгибании пальцев, помещенных в перчатку заявленного тренажера, и отличается от прототипа тем, что сгибание пальцев обеспечивается путем вращения оси дополнительного шагового двигателя 20 (Фиг.7), который размещается в модуле двигателя сгибания/разгибания пальцев руки 6 (Фиг. 1). The process of rehabilitation of the fingers of the hand consists in the forced flexion of the fingers placed in the glove of the claimed simulator, and differs from the prototype in that the flexion of the fingers is provided by rotating the axis of the additional stepper motor 20 (Fig. 7), which is located in the motor module for flexion / extension of the fingers 6 (Fig. 1).

Для процесса сгибания/разгибания пальцев суппорт-фиксатор кисти руки 8 (Фиг. 1) не нужен, поэтому его можно снять путем отвинчивания соединения винт-гайка.For the process of bending / unbending the fingers, the support-retainer of the hand 8 (Fig. 1) is not needed, so it can be removed by unscrewing the screw-nut connection.

Реабилитация кисти руки происходит следующим образом: Hand rehabilitation takes place as follows:

а) фиксируют руку пациента аналогично Примеру 1.a) fix the patient's hand as in Example 1.

б) реабилитацию пальцев рук путем принудительного сгибания пальцев проводят следующим образом.b) the rehabilitation of the fingers by forced flexion of the fingers is carried out as follows.

Сигнал, поступающий от программного обеспечения компьютера пациента, после выбора соответствующего режима работы, на контроллер, расположенный в модуле управления 1 (Фиг.1), а от контроллера на шаговый двигатель 20 (Фиг.1), заставляет шаговый двигатель вращаться (Фиг.7). Ось шагового двигателя 20 (Фиг.7) является винтом с трапецеидальной резьбой, являющейся частью механизма винтовой передачи скольжения. При вращении оси шагового двигателя линейно перемещается блок-гайка 23 (Фиг.8) с закрепленной на ней шестерней 22 (Фиг.8) в направляющих пазах (на Фиг. не показаны) вдоль кисти руки. В верхней части планки 16 (Фиг.9) с зафиксированной на ней подложкой для фиксации пальцев перчатки, одеваемой на руку, расположена рейка-шестерня 24 (Фиг.9), закрепленная таким образом, чтобы обеспечить примыкание к шестерне 22 (Фиг.9) и таким образом обеспечить вращение шестерни 22 (Фиг.9) при линейном перемещении шестерни вдоль оси шагового двигателя 20. На ось 25 (Фиг.9) шестерни 22 (Фиг.9) с обратной стороны пластины 16 (Фиг.9) закреплена поперечная подложка фиксации пальцев 7 (Фиг.9) одеваемой на руку перчатки 9 (Фиг. 1). Таким образом, вращая свою ось, шаговый двигатель 20 (Фиг.7), размещенный в модуле 6 (Фиг. 1), обеспечивает поступательное движение блок-гайки 23 (Фиг.8), а шестерня 22 (Фиг.9), зафиксированная осью к блок-гайке 23, благодаря примыканию зубьями к рейке-шестерне 24 (Фиг.9) вращаясь, обеспечивает вращательно-поступательное движение поперечной подложки фиксации пальцев 7 (Фиг.9), закрепленной к оси 25 (Фиг.9) шестерни 22 (Фиг.9) с внутренней стороны планки 16 (Фиг.9), что приводит к сгибанию пальцев внутрь кисти и разгибание пальцев – при обратном движении. The signal coming from the software of the patient's computer, after selecting the appropriate operating mode, to the controller located in the control module 1 (Fig. 1), and from the controller to the stepping motor 20 (Fig. 1), causes the stepper motor to rotate (Fig. 7 ). The axis of the stepper motor 20 (Fig. 7) is a trapezoidal screw that is part of the sliding screw transmission mechanism. When the stepper motor axis rotates, the block-nut 23 (Fig. 8) with the gear 22 (Fig. 8) fixed on it moves in the guide slots (not shown in Fig. 8) along the hand. In the upper part of the strap 16 (Fig. 9) with a substrate fixed on it for fixing the fingers of a glove worn on the hand, there is a rack-pinion 24 (Fig. 9), fixed in such a way as to ensure abutment to the pinion 22 (Fig. 9) and thus ensure the rotation of the gear 22 (Fig. 9) with the linear movement of the gear along the axis of the stepping motor 20. On the axis 25 (Fig. 9) of the gear 22 (Fig. 9) from the reverse side of the plate 16 (Fig. 9) a transverse substrate is fixed fixing the fingers 7 (Fig. 9) of the glove 9 worn on the hand (Fig. 1). Thus, rotating its axis, the stepper motor 20 (Fig. 7), located in the module 6 (Fig. 1), provides the translational movement of the block nut 23 (Fig. 8), and the gear 22 (Fig. 9), fixed by the axis to the block-nut 23, due to the adjoining teeth to the rack-pinion 24 (Fig. 9), rotating, provides rotational-translational movement of the transverse substrate fixing the fingers 7 (Fig. 9), fixed to the axis 25 (Fig. 9) of the gear 22 (Fig. .9) from the inner side of the strap 16 (Fig. 9), which leads to the bending of the fingers inward of the hand and the extension of the fingers during the reverse movement.

Использование модуля дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев 10 (Фиг.1) позволяет создать П-образную конструкцию для крепления подложки для фиксации пальцев, что обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на подложку для фиксации пальцев. Так же таким образом обеспечивается более надежная работа тренажера, исключающая заклинивание и перекос конструкции, что доказывает достижение заявленного технического результата The use of the module for additional fastening of the substrate for fixing the fingers 10 (Fig. 1) makes it possible to create a U-shaped structure for attaching the substrate to fix the fingers, which provides a more even distribution of the load on the substrate for fixing the fingers. In the same way, more reliable operation of the simulator is ensured, excluding jamming and distortion of the structure, which proves the achievement of the declared technical result

Таким образом, за счет использования механизма рейка-шестерня 24 (Фиг.9) обеспечивается возможность одновременного выполнения как вращательного, так и поступательного движения подложки с зафиксированной на подложке, одетой на руку, перчатки 9 (Фиг. 1) внутрь кисти при сгибании и наружу – для разгибания пальцев. Считывание данных происходит с резистора изгиба 33 (Фиг. 11), вшитого в указательный палец перчатки, с возможностью его использования в качестве абсолютного энкодера для измерения угла сгибания пальцев кисти руки, что позволяет осуществлять постоянный мониторинг угла сгибания пальцев и корректировать процесс реабилитации. Thus, due to the use of the rack-pinion mechanism 24 (Fig. 9), it is possible to simultaneously perform both rotational and translational movement of the substrate with the glove 9 (Fig. 1) fixed on the substrate, put on the hand, inside the hand when bent and out - to extend the fingers. Data reading occurs from a bending resistor 33 (Fig. 11), sewn into the index finger of the glove, with the possibility of using it as an absolute encoder for measuring the flexion angle of the fingers of the hand, which allows continuous monitoring of the flexion angle of the fingers and correcting the rehabilitation process.

Процесс реабилитации двигательных навыков пальцев руки путем их принудительного сгибания/разгибания вверх/вниз у заявленного технического решения отличается от прототипа тем, что процесс обеспечивается использованием отсутствующего у прототипа шагового двигателя 20 (Фиг.7), который с помощью механизма винтовой передачи скольжения и механизма рейка-шестерня преобразует вращательный момент шагового двигателя во вращательно-поступательное движение подложки для фиксации пальцев одеваемой на руку перчатки, что, в конечном счете, обеспечивает принудительное, контролируемое сгибание пальцев кисти руки пациента.The process of rehabilitation of the motor skills of the fingers of the hand by their forced bending / unbending up / down in the claimed technical solution differs from the prototype in that the process is ensured by the use of a stepper motor 20 that is absent in the prototype (Fig. 7), which, using a sliding screw mechanism and a rack mechanism - the pinion converts the stepping motor rotational moment into the rotational-translational movement of the substrate for fixing the fingers of the glove worn on the hand, which ultimately provides forced, controlled flexion of the patient's fingers.

Таким образом, введение в состав тренажера второго шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, использование П-образной конструкции для крепления подложки для фиксации пальцев с использованием модуля дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев, приводит к достижению целого ряда описанных выше технических результатов, обусловленных взаимосвязью дополняемой части и известного средства (прототипа), что соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Thus, the introduction of a second hand flexion / extension stepper motor into the trainer, the use of a U-shaped structure for fastening the support for fixing the fingers using a module for additional fastening of the support for fixing fingers, leads to the achievement of a number of the above-described technical results due to the relationship of the supplemented parts and known means (prototype), which corresponds to the condition of patentability "inventive step".

Пример 3. Реабилитациия кисти руки путем сгибания вправо/влево.Example 3. Rehabilitation of the hand by bending to the right / left.

Реабилитацию кисти руки путем принудительного сгибания кисти вправо-влево проводят следующим образом.Rehabilitation of the hand by forced flexion of the hand to the right and left is carried out as follows.

- модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки 3 (Фиг.13) фиксируется на подложке модуля управления 1 (Фиг.13) с помощью пазов в торце модуля двигателя и подложки и фиксируется с помощью винтов крепления 19 (Фиг.6) модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки на подложке тренажера, - the flexion / extension motor module of the hand 3 (Fig. 13) is fixed on the substrate of the control module 1 (Fig. 13) by means of grooves in the end of the motor module and the substrate and is fixed with the fastening screws 19 (Fig. 6) of the flexion motor module / extension of the hand on the support of the simulator,

- тренажер настраивается под длину ладони пациента путем перемещения сменного модуля сгибания кисти руки вправо/влево 35 (Фиг. 13) по планке 16 (Фиг. 13) и фиксации его с помощью винта с накаткой 16а (Фиг.13),- the simulator is adjusted to the length of the patient's palm by moving the replaceable hand flexion module to the right / left 35 (Fig. 13) along the bar 16 (Fig. 13) and fixing it with the knurled screw 16a (Fig. 13),

- кисть руки пациента размещается на основание сменного модуля 35 (Фиг. 13) и фиксируется лентой-липучкой, - the patient's hand is placed on the base of the replaceable module 35 (Fig. 13) and is fixed with a Velcro tape,

- процесс движения сменного модуля сгибания кисти руки вправо/влево производится аналогично процессу движения модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки вверх/вниз, только в горизонтальной плоскости.- the process of movement of the replaceable module of flexion of the hand to the right / to the left is performed similarly to the process of movement of the motor module of flexion / extension of the hand up / down, only in the horizontal plane.

В заявленном тренажере обеспечена возможность не держать руку с зафиксированным на ней тренажером на весу в положении сидя или лежа в течение 30-40 минут при выполнении реабилитационных упражнений за счет наличия выдвигаемого (устанавливаемого) в случае необходимости упора 11 тренажера на стол/кровать, выполненного, например, из толстой металлической проволоки. In the declared simulator, it is possible not to hold the hand with the simulator fixed on it on the weight in a sitting or lying position for 30-40 minutes when performing rehabilitation exercises due to the presence of an extendable (installed), if necessary, support 11 of the simulator on the table / bed, made, for example, thick metal wire.

Процесс контроля динамики процесса реабилитации на заявленном тренажере отличается от прототипа тем, что миосенсоры, с помощью которых определяется динамика процесса восстановления возможностей пациента использовать мышечные функции, расположены не в модуле управления, а на отдельном «браслете» 39 (Фиг.15), выполненном в виде матерчатой манжеты, опоясывающей предплечье пациента чуть выше расположенного модуля тренажера на предплечье пациента и фиксируемой с помощью ленты-липучки. Это обеспечивает лучший контакт миосенсора с кожной поверхностью предплечья пациента, что в конечном итоге ведет к более точному определению степени улучшения/ухудшения процесса реабилитации в сторону увеличения/уменьшения времени реабилитации, что доказывает достижение заявленного технического результата. The process of monitoring the dynamics of the rehabilitation process on the claimed simulator differs from the prototype in that the myosensors, with the help of which the dynamics of the process of restoring the patient's ability to use muscle functions, are located not in the control module, but on a separate "bracelet" 39 (Fig. 15), made in in the form of a cloth cuff that wraps around the patient's forearm just above the simulator module located on the patient's forearm and is fixed with Velcro. This provides a better contact of the myosensor with the skin surface of the patient's forearm, which ultimately leads to a more accurate determination of the degree of improvement / deterioration of the rehabilitation process towards an increase / decrease in the rehabilitation time, which proves the achievement of the claimed technical result.

Измеренные показатели сигналов при непосредственном контакте пациента и лечащего врача, аналогично прототипу, отслеживаются на месте проведения реабилитационного процесса на компьютере пациента. При взаимоудаленности пациента и лечащего врача показатели сигналов и корректирующие ход процесса реабилитации сигналы передаются дистанционно, с использованием Bluetooth и сети Интернет. При этом в ходе реабилитационного процесса психоэмоциональное состояние пациента и анализ болевых ощущений контролируют с использованием датчиков кожно-гальванической реакции организма (КГР), одетых на указательный и средний пальцы здоровой руки (датчики КГР на Фиг. не указаны). Для контроля динамики процесса реабилитации в мышцах пальцев кисти рук используются резистивные датчики давления, расположенные в углублении - месте крепления датчика усилия давления пальцев 34 (Фиг.12) внутри пластиковых фиксаторов пальцев 26 (Фиг.12). The measured signal indicators during direct contact between the patient and the attending physician, similarly to the prototype, are tracked at the site of the rehabilitation process on the patient's computer. When the patient and the attending physician are distant, signal indicators and signals correcting the course of the rehabilitation process are transmitted remotely using Bluetooth and the Internet. At the same time, during the rehabilitation process, the psychoemotional state of the patient and the analysis of pain sensations are monitored using sensors of the galvanic skin response of the body (GSR), dressed on the index and middle fingers of a healthy hand (GSR sensors are not shown in the Fig.). To control the dynamics of the rehabilitation process in the muscles of the fingers of the hand, resistive pressure sensors are used, located in the recess - the place of attachment of the pressure sensor of the fingers 34 (Fig. 12) inside the plastic retainers of the fingers 26 (Fig. 12).

Таким образом, из описанного выше можно сделать вывод, что заявителем достигнуты поставленные цели и заявленные технические результаты, а именно - повышена эксплуатационная надежность, улучшены эргономические свойства тренажера, расширен перечень и область применения средств реабилитации естественной подвижности суставов рук, суставов кистей и пальцев/или отдельного пальца рук, тонуса и силы мышц рук, кистей и пальцев рук, утраченных вследствие болезни и/или травмы, повышено удобство эксплуатации тренажера.Thus, from the above, it can be concluded that the applicant has achieved the set goals and the stated technical results, namely, increased operational reliability, improved ergonomic properties of the simulator, expanded the list and scope of the means of rehabilitation of natural mobility of the joints of hands, joints of hands and fingers / or individual finger, the tone and strength of the muscles of the hands, hands and fingers, lost due to illness and / or injury, increased ease of use of the simulator.

При этом устранены недостатки прототипа, а именно:At the same time, the disadvantages of the prototype were eliminated, namely:

1 – обеспечена возможность проведения реабилитации в статическом режиме без снижения нагрузки на кисть руки пациента в течение длительного времени в результате дополнительного введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки и использования абсолютного энкодера в цепи обратной связи, который (абсолютный энкодер) позволяет выявлять признаки торможения шагового двигателя при увеличении нагрузки путем определения пропусков шагов шагового двигателя, а написанное программное обеспечение путем анализа данных, полученных с абсолютного энкодера, формирует сигнал микроконтроллера, поступающий на модуль управления током шагового двигателя, увеличивая его мощность, что позволяет оперативно и с высокой точностью выравнивать статическую нагрузку на кисть руки пациента через модуль управления током шагового двигателя.1 - it is possible to carry out rehabilitation in a static mode without reducing the load on the patient's hand for a long time as a result of the additional introduction of the module for controlling the current of the stepping motor for flexion / extension of the hand and the use of an absolute encoder in the feedback circuit, which (an absolute encoder) allows detecting signs of deceleration of a stepper motor with increasing load by detecting gaps in steps of a stepper motor, and the written software, by analyzing the data obtained from an absolute encoder, generates a microcontroller signal that goes to the stepper motor current control module, increasing its power, which allows it to quickly and with high accuracy equalize the static load on the patient's hand through the stepper motor current control module.

2 – обеспечена возможность более эффективной реабилитации в динамическом режиме, так как в результате введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки и использования абсолютного энкодера в цепи обратной связи обеспечивается постоянная оперативная обратная связь по нагрузке на кисть и пальцы руки пациента, что позволяет оперативно и с высокой точностью контролировать движение кисти и пальцев руки. 2 - the possibility of more effective rehabilitation in a dynamic mode is provided, since as a result of the introduction of a control module for the current of a stepper motor for flexion / extension of the hand and the use of an absolute encoder in the feedback circuit, constant operational feedback on the load on the patient's hand and fingers is provided, which allows quickly and accurately control the movement of the hand and fingers.

3 - обеспечено устранение перегрева шагового двигателя в статическом режиме в результате введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, который в статическом режиме при достижении заданного программным обеспечением положения кисти автоматически устанавливается необходимый для удержания минимальный ток шагового двигателя, что, в свою очередь, предохраняет шаговый двигатель от перегрева и, таким образом, позволяет проводить длительную реабилитацию;3 - elimination of overheating of the stepper motor in the static mode is ensured as a result of the introduction of the module for controlling the current of the stepping motor for flexion / extension of the hand, which in the static mode, when the position of the hand specified by the software is reached, the minimum current of the stepper motor necessary for holding is automatically set, which in turn , protects the stepper motor from overheating and, thus, allows for long-term rehabilitation;

4 - обеспечено более эффективное использование автономных источников электропитания в результате введения модуля управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, в результате чего:4 - more efficient use of autonomous power supplies was ensured as a result of the introduction of a module for controlling the current of a stepper motor flexion / extension of the hand, resulting in:

- в статическом режиме при достижении заданного программным обеспечением положения кисти автоматически устанавливается необходимый для удержания минимальный ток шагового двигателя, при этом при обратном движении кисти вниз ток снижают до минимума вследствие отсутствия сопротивления движения руки при ее ходе вниз;- in static mode, when the position of the hand specified by the software is reached, the minimum current of the stepper motor necessary for holding is automatically set, while with the reverse movement of the hand downward, the current is reduced to a minimum due to the absence of resistance to the movement of the hand during its downward movement;

- в динамическом режиме обеспечивается зависимость тока потребления шаговым двигателем модуля двигателя для сгибания/разгибания кисти руки от реальной нагрузки - ток уменьшается в случае уменьшения нагрузки и, соответственно, увеличивается в случае большого сопротивления движению;- in the dynamic mode, the dependence of the current consumption by the stepper motor of the motor module for flexion / extension of the hand on the real load is provided - the current decreases in the case of a decrease in the load and, accordingly, increases in the case of large resistance to movement;

5 – обеспечено уменьшение перевешивания и «выворачивания» предплечья руки пациента на внешнюю сторону под весом двигателя путем оптимального размещения модуля двигателя для сгибания/разгибания кисти руки, содержащего шаговый двигатель с металлическим редуктором, на внешней стороне посередине продольной оси предплечья, кроме того, благодаря дополнительному редуктору уменьшается вес двигателя, так как использован менее мощный шаговый двигатель меньшего размера и планетарный редуктор при сохранении прежних технических характеристик (силы крутящего момента)5 - it is ensured that the patient's forearm is minimized and "everted" to the outside under the weight of the motor by optimal placement of the motor module for flexion / extension of the hand, containing a stepper motor with a metal gearbox, on the outside in the middle of the longitudinal axis of the forearm, in addition, due to the additional the reduction gear reduces the weight of the motor, since a less powerful stepper motor of a smaller size and a planetary gearbox are used while maintaining the same technical characteristics (torque force)

6 – обеспечена дополнительная устойчивость положения предплечья пациента благодаря использованию второго шагового двигателя в модуле двигателя для сгибания/разгибания пальцев кисти руки, расположенного практически на предплечье руки, вместо использованного в прототипе сервопривода, расположенного на конце вытянутой ладони руки, что снижает вес нагрузки и увеличивает силу крутящего момента на оси шестерни, к которой закреплена подложка фиксации пальцев перчатки;6 - additional stability of the patient's forearm was provided due to the use of a second stepper motor in the motor module for flexion / extension of the fingers of the hand, located almost on the forearm, instead of the servo used in the prototype, located at the end of the outstretched palm of the hand, which reduces the weight of the load and increases the force torque on the pinion shaft to which the glove finger fixing substrate is attached;

7 – обеспечено ускорение и удобство процесса подготовки пациента к сеансу реабилитации путем использования т-образного штыря в пластиковом фиксаторе пальцев и запорной планки для фиксации пальцев перчатки на подложке, вместо крепежных винтов у прототипа;7 - provided acceleration and convenience of the process of preparing a patient for a rehabilitation session by using a T-shaped pin in a plastic finger retainer and a striker plate for fixing the glove fingers on the substrate, instead of fixing screws in the prototype;

8 – обеспечен лучший контакт миосенсоров с кожной поверхностью предплечья пациента благодаря использованию браслета из мягкой ткани, опоясывающего предплечье пациента чуть выше расположенного модуля тренажера на предплечье пациента, фиксируемого (браслет) с помощью ленты-липучки, что (лучший контакт миосенсоров с кожной поверхностью) в конечном итоге приводит к более точному определению степени улучшения/ухудшения процесса реабилитации в сторону увеличения/уменьшения времени реабилитации;8 - better contact of the myosensors with the skin surface of the patient's forearm is ensured due to the use of a soft tissue bracelet that encircles the patient's forearm just above the simulator module located on the patient's forearm, fixed (bracelet) with Velcro tape, which (better contact of the myosensors with the skin surface) in ultimately leads to a more accurate determination of the degree of improvement / deterioration of the rehabilitation process in the direction of increasing / decreasing the rehabilitation time;

9 – обеспечено равномерное распределение нагрузки на подложку для фиксации пальцев, обеспечение надежной работы тренажера путем использования П-образной конструкции для крепления подложки для фиксации пальцев с использованием модуля дополнительного крепления подложки для фиксации пальцев;9 - uniform distribution of the load on the support for fixing the fingers is provided, ensuring reliable operation of the simulator by using a U-shaped structure for attaching the support for fixing the fingers using a module for additional fastening of the support for fixing the fingers;

10 – обеспечена возможность не держать руку с зафиксированным на ней тренажером на весу в положении сидя или лежа в течение 30-40 минут при выполнении реабилитационных упражнений за счет разработки выдвигаемого (устанавливаемого) в случае необходимости упора тренажера на стол/кровать, выполненного, например, из толстой металлической проволоки. 10 - it is possible not to hold the hand with the simulator fixed on it on the weight in a sitting or lying position for 30-40 minutes when performing rehabilitation exercises due to the development of a retractable (installed), if necessary, support of the simulator on the table / bed, made, for example, made of thick metal wire.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как при исследовании уровня техники не выявлено устройство, которому присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) совокупности признаков, перечисленных в формуле изобретения, включая характеристику назначения. The claimed technical solution complies with the "novelty" requirement of patentability for inventions, since the study of the prior art did not reveal a device that has features identical (that is, coinciding in the function they perform and the form of these features) of the set of features listed in the claims , including the description of the purpose.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как при исследовании уровня техники не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный заявителем технический результат.The claimed technical solution complies with the patentability condition "inventive step" for inventions, since the study of the prior art did not reveal technical solutions having features that coincide with the distinctive features of the claimed invention, and the influence of the distinctive features on the technical result indicated by the applicant was not established.

При этом заявленное техническое не следует явным образом из уровня техники вследствие того, что заявителем не выявлены тренажеры, имеющие заявленную совокупность признаков, обеспечивающую достижение суммарного технического результата, достигнутого заявителем, а именно - возможность проведения реабилитации в статическом режиме без снижения нагрузки на кисть руки пациента в течение длительного времени, надежной работы в длительном статическом режиме без перегрева двигателя, с возможностью обеспечения зависимости тока питания от реальной нагрузки, с дополнительным решением проблем улучшения эргономических показателей, таких, как удобство размещения руки пациента, лучший контакт датчиков с рукой пациента, ускорение и удобство подготовки пациента к сеансу реабилитации и др., что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень». At the same time, the claimed technical does not follow explicitly from the state of the art due to the fact that the applicant has not identified simulators having the claimed set of features that ensure the achievement of the total technical result achieved by the applicant, namely, the possibility of carrying out rehabilitation in a static mode without reducing the load on the patient's hand for a long time, reliable operation in long-term static mode without overheating of the motor, with the possibility of ensuring the dependence of the supply current on the real load, with an additional solution to the problems of improving ergonomic parameters, such as the convenience of placing the patient's hand, better contact of the sensors with the patient's hand, acceleration and convenience of preparing a patient for a rehabilitation session, etc., which, according to the applicant, indicates the compliance of the claimed technical solution with the patentability condition “inventive step”.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, так как может быть изготовлено с применением имеющихся в свободном доступе известных инструментов, материалов, комплектующих деталей и узлов, при этом может быть за короткий срок запущено в промышленное производство.The claimed technical solution meets the condition of patentability "industrial applicability" for inventions, since it can be manufactured using freely available known tools, materials, components and assemblies, while it can be put into industrial production in a short time.

Claims (15)

Тренажер с биологической обратной связью для реабилитации суставов и мышц кистей и пальцев рук, состоящий из:Biofeedback trainer for the rehabilitation of joints and muscles of the hands and fingers, consisting of: модуля управления, выполненного в виде полого пластикового корпуса, фиксируемого на предплечье пациента, в котором расположены управляющий микроконтроллер, контроллер шагового двигателя для сгибания/разгибания кисти руки, Bluetooth - модуль связи с входящим в комплект тренажера компьютером; a control module made in the form of a hollow plastic case, fixed on the patient's forearm, which contains a control microcontroller, a stepper motor controller for flexion / extension of the hand, Bluetooth - a communication module with a computer supplied with the simulator; модуля повышающего преобразователя напряжения для питания шаговых двигателей, автономных, независимых от электросети источников электропитания для питания всех электронных компонент и модулей тренажера;a voltage boost converter module for powering stepper motors, autonomous power supplies independent of the mains power supply for powering all electronic components and modules of the simulator; модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки, оснащенного шаговым двигателем;a hand flexion / extension motor module equipped with a stepper motor; модуля двигателя сгибания/разгибания пальцев руки;finger flexion / extension motor module; датчиков контроля кожно-гальванической реакции организма;sensors for monitoring the galvanic skin response of the body; перчатки для фиксации кисти руки на модуле сгибания/разгибания пальцев руки, оснащенной расположенными внутри пальцев датчиками усилия давления пальцев руки; gloves for fixing the hand on the finger flexion / extension module, equipped with finger pressure sensors located inside the fingers; подключаемого в Интернет компьютера с установленным на нём разработанным программным обеспечением,a computer connected to the Internet with developed software installed on it, отличающийся тем, что characterized in that модуль управления дополнительно содержит модуль управления током шагового двигателя сгибания/разгибания кисти руки, контроллер шагового двигателя сгибания/разгибания пальцев руки, блок питания для микроконтроллера и для внешних подключаемых датчиков - миосенсоров, датчиков контроля кожно-гальванической реакции организма;the control module additionally contains a module for controlling the current of a stepping motor for flexion / extension of the hand, a controller for a stepper motor for flexion / extension of the fingers of the hand, a power supply for the microcontroller and for external plug-in sensors - myosensors, sensors for monitoring the skin-galvanic reaction of the body; модуль двигателя сгибания/разгибания кисти руки расположен сверху по центру продольной оси кисти руки и дополнительно содержит цилиндрический редуктор и абсолютный энкодер;the hand flexion / extension motor module is located above the center of the longitudinal axis of the hand and additionally contains a cylindrical gearbox and an absolute encoder; модуль двигателя сгибания/разгибания пальцев руки дополнительно содержит второй шаговый двигатель и модуль дополнительного крепления подложки фиксации пальцев руки;the finger flexion / extension motor module further comprises a second stepper motor and an additional attachment module for the finger fixation substrate; перчатка для фиксации кисти руки содержит пластиковый фиксатор пальцев с т-образным штырем и запорной планкой для фиксации пальцев перчатки на подложке, а также резистор изгиба, вшитый в указательный палец перчатки с возможностью его использования в качестве абсолютного энкодера для измерения угла сгибания пальцев руки;the glove for fixing the hand contains a plastic finger retainer with a T-shaped pin and a striker plate for fixing the glove fingers on the substrate, as well as a bending resistor sewn into the index finger of the glove with the possibility of using it as an absolute encoder for measuring the angle of flexion of the fingers; при этом тренажер дополнительно содержит браслет из мягкой ткани с вшитыми в него двумя миосенсорами, фиксируемый на предплечье с помощью ленты-липучки, at the same time, the simulator additionally contains a bracelet made of soft fabric with two myosensors sewn into it, fixed on the forearm with a Velcro tape, и упор тренажера на стол/кровать в состоянии пациента сидя/лежа. and the support of the simulator on the table / bed while the patient is sitting / lying down.
RU2020121380A 2020-06-26 2020-06-26 Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation RU2735986C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121380A RU2735986C1 (en) 2020-06-26 2020-06-26 Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121380A RU2735986C1 (en) 2020-06-26 2020-06-26 Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735986C1 true RU2735986C1 (en) 2020-11-11

Family

ID=73460785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020121380A RU2735986C1 (en) 2020-06-26 2020-06-26 Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735986C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112630043A (en) * 2020-11-30 2021-04-09 中国计量大学 Pneumatic artificial muscle static characteristic comprehensive test system
RU209330U1 (en) * 2021-03-09 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Уральский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России) Apparatus for the rehabilitation of patients with hand injuries
RU215194U1 (en) * 2021-12-29 2022-12-02 Александр Владимирович Якименко The simulator for the passive development of the hand

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011117901A1 (en) * 2010-03-23 2011-09-29 Idrogenet S.R.L. A hand rehabilitation device
US20170266075A1 (en) * 2014-12-04 2017-09-21 Telerobot Labs S.R.L. Aid device for the movement and/or rehabilitation of one or more fingers of a hand
RU175324U1 (en) * 2017-05-10 2017-11-30 Общество с ограниченной ответственностью "Реджоинт" Training apparatus
WO2018188480A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 The Chinese University Of Hongkong Flexibly driven robotic hands
RU2717046C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Exoskeleton glove with linear actuators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011117901A1 (en) * 2010-03-23 2011-09-29 Idrogenet S.R.L. A hand rehabilitation device
US20170266075A1 (en) * 2014-12-04 2017-09-21 Telerobot Labs S.R.L. Aid device for the movement and/or rehabilitation of one or more fingers of a hand
WO2018188480A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 The Chinese University Of Hongkong Flexibly driven robotic hands
RU175324U1 (en) * 2017-05-10 2017-11-30 Общество с ограниченной ответственностью "Реджоинт" Training apparatus
RU2717046C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Exoskeleton glove with linear actuators

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112630043A (en) * 2020-11-30 2021-04-09 中国计量大学 Pneumatic artificial muscle static characteristic comprehensive test system
CN112630043B (en) * 2020-11-30 2022-09-13 中国计量大学 Pneumatic artificial muscle static characteristic comprehensive test system
RU209330U1 (en) * 2021-03-09 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Уральский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России) Apparatus for the rehabilitation of patients with hand injuries
RU215194U1 (en) * 2021-12-29 2022-12-02 Александр Владимирович Якименко The simulator for the passive development of the hand

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Intelligent stretching of ankle joints with contracture/spasticity
CN101636142B (en) rehabilitation supporting device
US8214029B2 (en) System and method for neuromuscular reeducation
US8540652B2 (en) Robotic training system with multi-orientation module
Lambelet et al. The eWrist—A wearable wrist exoskeleton with sEMG-based force control for stroke rehabilitation
US7416537B1 (en) Rehabilitative orthoses
KR20140037938A (en) An apparatus and method for rehabilitating an injured limb
JP2010504167A (en) Power-operated straightening device
RU2735986C1 (en) Exerciser with biological feedback for joints and muscles of hands and fingers rehabilitation
US20120238920A1 (en) Rehabilitative apparatus for treating reflex sympathetic dystrophy
Washabaugh et al. Self-powered robots to reduce motor slacking during upper-extremity rehabilitation: a proof of concept study
Wang et al. An assistive system for upper limb motion combining functional electrical stimulation and robotic exoskeleton
WO2021117063A1 (en) A multi-joint rehabilitation system
Kohler et al. Introducing a feedback training system for guided home rehabilitation
Marchal-Crespo et al. Technology of the robotic gait orthosis lokomat
EP3698765B1 (en) Finger exerciser
RU2720323C1 (en) Exerciser with biological feedback for joints and hands rehabilitation and method of its operation
Coupaud et al. Arm-cranking exercise assisted by Functional Electrical Stimulation in C6 tetraplegia: A pilot study
Andreasen et al. Exoskeleton for forearm pronation and supination rehabilitation
Strausser Development of a human machine interface for a wearable exoskeleton for users with spinal cord injury
Munih et al. MIMICS: Multimodal immersive motion rehabilitation of upper and lower extremities by exploiting biocooperation principles
CN209392331U (en) A kind of rehabilitation training robot for function of hand
CN109394478B (en) Hand function rehabilitation training robot
Tong Biomechatronics in medicine and healthcare
RU2739699C1 (en) Method of personalized physical rehabilitation of patients with motor disorders of wrist joints and fingers