WO2015156696A1 - Устройство для восстановления и развития функций кистей рук - Google Patents

Устройство для восстановления и развития функций кистей рук Download PDF

Info

Publication number
WO2015156696A1
WO2015156696A1 PCT/RU2014/000262 RU2014000262W WO2015156696A1 WO 2015156696 A1 WO2015156696 A1 WO 2015156696A1 RU 2014000262 W RU2014000262 W RU 2014000262W WO 2015156696 A1 WO2015156696 A1 WO 2015156696A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hand
restoring
user
hands
developing
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Олег Алексеевич ШАМРО
Original Assignee
Олег Алексеевич ШАМРО
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 Олег Алексеевич ШАМРО filed Critical Олег Алексеевич ШАМРО
Priority to RU2015108209A priority Critical patent/RU2617199C2/ru
Priority to PCT/RU2014/000262 priority patent/WO2015156696A1/ru
Priority to CH01327/16A priority patent/CH711150B1/de
Priority to US15/302,074 priority patent/US20170113095A1/en
Publication of WO2015156696A1 publication Critical patent/WO2015156696A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/12—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles
    • A63B23/16—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles for hands or fingers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL 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
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062—Arrangements for scanning
    • A61B5/0064—Body surface scanning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1071—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof measuring angles, e.g. using goniometers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1079—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof using optical or photographic means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1124—Determining motor skills
    • A61B5/1125—Grasping motions of hands
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1128—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique using image analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22—Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/224—Measuring muscular strength
    • A61B5/225—Measuring muscular strength of the fingers, e.g. by monitoring hand-grip force
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4528—Joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4538—Evaluating a particular part of the muscoloskeletal system or a particular medical condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6895—Sport equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/02—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using resilient force-resisters
    • A63B21/023—Wound springs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4027—Specific exercise interfaces
    • A63B21/4033—Handles, pedals, bars or platforms
    • A63B21/4035—Handles, pedals, bars or platforms for operation by hand
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0062—Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B19/00—Teaching not covered by other main groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B19/00—Teaching not covered by other main groups of this subclass
    • G09B19/003—Repetitive work cycles; Sequence of movements
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/30—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to physical therapies or activities, e.g. physiotherapy, acupressure or exercising
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/70—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mental therapies, e.g. psychological therapy or autogenous training
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B2022/0092—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements for training agility or co-ordination of movements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B2022/0094—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements for active rehabilitation, e.g. slow motion devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0625—Emitting sound, noise or music
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B2071/0647—Visualisation of executed movements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B2071/0655—Tactile feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/10—Positions
    • A63B2220/13—Relative positions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/20—Distances or displacements
    • A63B2220/24—Angular displacement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/806—Video cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
    • A63B2225/09—Adjustable dimensions
    • A63B2225/093—Height
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
    • A63B2225/50—Wireless data transmission, e.g. by radio transmitters or telemetry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H3/00—Dolls
    • A63H3/003—Dolls specially adapted for a particular function not connected with dolls

Definitions

  • the present invention relates to the fields of medicine and developing pedagogy and can find application in the restoration and treatment of patients with pathology of the central nervous system, motor disorders of the upper extremities, psychological and pedagogical rehabilitation and correction, as well as during developmental classes.
  • Biofeedback is understood as a set of procedures during which a person, through an external feedback loop, is provided with information about the state of his or her physiological functions in order to teach them “conscious” control of these functions.
  • Biofeedback with feedback allows the patient to achieve control (self-control) over the parameters of voluntary movements, to cause and fix their shifts in the desired direction. In particular, returning to the patient information about the characteristics of his movements improves the possibilities of his control over them.
  • the most effective use of biofeedback is to restore motor functions in patients with impaired sensitivity.
  • the additional use of vision to track the parameters of their movements in these patients allows us to compensate for the lack of information on conductors of surface and deep sensitivity.
  • the use of biofeedback can significantly improve voluntary control over movements in patients with apraxia, in whom the possibility of arbitrary targeted actions is impaired due to damage to the cortical level of the brain.
  • the toy contains a sheath of sheet material and a filler located in it.
  • the shell is made of sheet material such as polyethylene, divided into sealed sections having a size smaller than the size of the pads of the fingers. Sections are distributed throughout the shell in the appropriate order and rise from one or both sides of the shell. Air was used as a filler, with which each section is filled, and each section is made with the possibility of being destroyed by pressing on it with the fingers of one hand, at least a child.
  • the disadvantage of the simulator toy is the lack of biological feedback. Therefore, the interest and effectiveness of classes with this simulator is low.
  • a device for developing motor skills of fingers includes a spring mechanism located in the housing.
  • the spring mechanism consists of a set of leaf springs made with the possibility of replacing and moving along grooves made in the housing.
  • Leaf springs have protruding parts from the body.
  • the free ends of the leaf springs are connected to the controls of the puppet doll.
  • a disadvantage of the known device is the inability to accumulate, process and store information on an electronic medium about the dynamics of the development of motor skills of the fingers. Therefore, it does not allow to analyze and predict the results rehabilitation classes, in addition, he does not have a system for determining environmental parameters that affect the processes of treatment, restoration and development of the functions of the hands, therefore, it does not allow making adjustments to these processes depending on these factors.
  • Training on the ReoGo robotic platform is based on multiple repetitions of functionally directed patient movements and response to them. Internal feedback is via sensory pathways, and external feedback is through visual imaging, control (targeting), and training. Exercises are aimed at restoring the ability of the hand to reach objects and make movements characteristic of a healthy hand.
  • the disadvantage of the complex is the limited scope - medicine, narrow functional capabilities - only the development and strengthening of locomotor and grasping functions.
  • the device includes a manual spring trainer, load cells, a personal computer for collecting, processing and storing information and a puppet doll.
  • the puppet doll is connected to the simulator.
  • the simulator and load cells are under the patient’s hand.
  • a disadvantage of the known device is its limited field of application - medicine, lack of effectiveness due to the lack of the ability to determine the dynamics of changes in the articular angles of the hands, as an important indicator when conducting medical and rehabilitation exercises to restore and develop the functions of the hands. Also, this device does not allow to determine the dynamics of extensor movements of the hands.
  • the objective of the present invention is to develop a new, more effective device for the restoration and development of the functions of the hands with biofeedback.
  • the technical result in solving this problem is to expand the scope of the device - developing pedagogy, increase its functionality in the field of medicine by determining the dynamics of the development of articular angles and extensor movements of the hands, improving the quality of life of users.
  • the device for restoring and developing the functions of the hands containing a hand trainer, a control object that interacts with a hand trainer, strain gauges, a unit for collecting and pre-processing information, a personal computer for collecting, processing and storing information, visual and auditory devices communication, further comprises an adjustable means for placing the user on which is mounted with the possibility of adjusting the position in the horizontal plane, at least On the one hand, hand simulator, equipped with clamps hands.
  • the device may comprise a puppet.
  • the adjustable means for accommodating the user may further comprise screens for providing visual information.
  • the hand trainer at the free ends of the leaf springs from the fingers may additionally contain interchangeable elements with varying degrees of roughness and density to stimulate tactile receptors.
  • the device may include on-off load cells.
  • the device may further comprise a set of puppet constructors.
  • the device may further comprise a system for contactless gesture control of a personal computer in three-dimensional space.
  • the device may further comprise elements for preliminary development of motor skills of the fingers. List of drawings
  • FIG. 1 shows the inventive device for the restoration and development of functions of the hands.
  • FIG. 2 shows a hand trainer
  • FIG. 3 shows a set of puppet constructor of different color versions.
  • a device for restoring and developing the functions of the hands contains a hand trainer 1 with hand clamps 2, a control object 3, visual devices 4 and auditory 5 communication with a hand trainer, a unit 6 for collecting and preprocessing information, environmental sensors 7, a personal computer 8 for collection, processing and storage of information, an adjustable tool 9 for accommodating the user 10 with protruding armrests 11 for placement under the right or (and) left hand with the ability to adjust the position in a horizontal plane spine fixation and manual treadmill with the object management screen 12 for providing visual information system 13 for non-contact gesture control PC 13, 14 for the preliminary development of motor skills of the fingers.
  • the hand trainer 1 contains on-off strain gauges 15, leaf springs 16, latches 17 of the fingers, interchangeable elements 18 to stimulate tactile receptors.
  • the proposed device for the restoration and development of functions of the hands is used as follows.
  • Adjustable tool 9 for placing the user, as well as adjusting the position in the horizontal plane and fixing the hand trainer allows you to configure the device for a comfortable and convenient location for a specific user 10, this is very important when conducting medical and developmental exercises.
  • the presence of screens 12 allows you to pin or draw on them different ways, depending on the material of the screen, (metal screen - magnets, wooden screen - buttons) background images to increase the attractiveness, interest and richness in conducting therapeutic and developmental classes, therefore, their effectiveness. Increases the user's motivation for classes and their effectiveness.
  • Using the control object 3 in the device, interacting with a hand-held simulator 1, allows you to implement a kinematic model for the development of motor skills of the fingers with controlled parameters of the biofeedback - visual and auditory.
  • puppets as a control object combines two methods - motor (mechanical) recovery and development of hand motor skills and the art therapy therapeutic method of playing with a puppet.
  • the puppet can be considered as a projective object of transfer and expression of emotions.
  • the puppet is used in the form of one of the controlled parameters of the biofeedback.
  • the user is provided with an audible and tactile controlled signal through on-off load sensors 15 and a visual controlled signal — puppet movement reflected in visual communication device 4, which can be used as a mirror, a video camera with a monitor, and a video projector with a screen.
  • the puppet acts as an external controlled object, which allows the user to be carried out of the movement, and therefore, to make them more controlled by the consciousness, which makes it possible to more effectively use the principles of biofeedback.
  • the presence of sets of puppet designers with different colorings allows the user to independently choose and assemble a puppet, according to his age and psychological state.
  • the color scheme and the image of the puppet allows the specialist (psychologist), based on previously developed tests, for example, the Luscher test, to determine the psychological state of the user as an important factor affecting the recovery and development of the functions of the hands, and if it is necessary to correct it from a negative state to positive.
  • the user develops the motor skills of the fingers, trains the tactile receptors located on the fingertips, thereby developing the cerebral cortex, where signals from tactile receptors arrive.
  • restoring and (or) developing motor skills of the fingers is restored and / or user speech develops, since the speech centers (Brave centers) and motor centers in the human brain are closely interacting.
  • the image of the puppet and its color scheme are entered using the software into a personal computer 8 throughout the course of medical and (or) developmental classes. This makes it possible to determine the dynamics of changes in the psychological state of the user and, if necessary, carry out its adjustment using special techniques.
  • Tactile sensations are one of the first sensations of living organisms.
  • signals from tactile receptors located on the pads of the fingers enter directly into the cerebral cortex. By stimulating tactile receptors, they stimulate, restore and (or) develop the cerebral cortex.
  • the presence on the free ends of the leaf springs 16 of the hand trainer 1 connected to the puppet controls on the fingers of the removable elements 18 to stimulate tactile receptors of varying degrees of roughness and density also expand the functionality of the device, increase its effectiveness during therapeutic and (or) developmental exercises .
  • the manual spring simulator according to the prototype, based on the structural capabilities of the used electronic components and the corresponding software, allows real-time monitoring, analysis and storage of information on the dynamics of flexion movements of the hands. For the full restoration and development of the functions of the hands, information on the dynamics of extensor movements is necessary.
  • the presence in the proposed manual simulator 1 of two-position strain gauges 15 allows you to control both flexion and extensor movements of the hands. Accounting for this information is also necessary to adjust recovery and developmental activities. This property significantly expands the functionality of the device.
  • articular angles between their various parts.
  • the presence and use in the device of system 13 for non-contact gestural control of a personal computer in three-dimensional space allows using these special software to determine these articular angles during therapeutic and (or) developing activities and thus determine the dynamics of changes in the volume of movements of the hands.
  • Data on the articular angles are also entered into a personal computer, which makes it possible to determine in real time their changes both during the lessons themselves and throughout the entire course of studies and, if necessary, make adjustments to medical and (or) developmental procedures.
  • the system 13 of contactless gesture control allows you to quickly enter information into a personal computer about the functional state of the user's hands.
  • the device allows for both individual lessons on the restoration and development of the functions of the hands, and group.
  • the device allows the diagnosis (including early) of various diseases associated with impaired functions of the hands, diagnostics of the state of the neuromuscular apparatus of the hands, analysis and prognosis of recovery and development of hand functions.
  • a device for restoring and developing the functions of the hands works as follows.
  • the user 10 is conveniently located behind the adjustable tool 9 for its placement, puts his hand on the lodgement in front of the system 13 of contactless gesture control of the computer. There is a scan of his hand. This image is transmitted and recorded to a personal computer 8. Using special software, the parameters of the articular angles of the hand are determined. These parameters are displayed on the display in the form of numbers and are recorded in computer memory 8. Next, the user selects a set of spring rings based on their physical and psychological state, and according to a given algorithm collects chains from rings. Before this, it is possible to conduct thermal procedures and selected various exercises. Thus, preliminary development of motor skills of the fingers is carried out. Data on the rings (geometric parameters, elasticity, their number) are recorded in computer 8.
  • the user selects a set of puppets and designs the puppet based on his psychological state.
  • Data on the puppet (type, color scheme) is entered into the computer 8 for storage.
  • the puppet is fixed on a hand-held simulator 1, which is fixed on the protruding armrest 11.
  • the user 10 begins to control the puppet according to a previously defined technique.
  • Data on the force of the fingers enter the unit 6 for collecting and pre-processing information, and then are entered into the computer 8, processed and displayed on the display in the form of graphs or histograms.
  • replaceable elements 18 with different degree of roughness. Data on the degree of roughness of the interchangeable elements 18 is also entered into the computer 8.
  • a manual simulator 1 re-measures the articular angles of the elements of the hands. In this way, the dynamics of their changes is determined and the performance of the exercises on the hand-held simulator is monitored 1.
  • a device for restoring and developing the functions of the hands can be made as follows.
  • the tabletop of height-adjustable means 9 for accommodating the user is made of delta wood, the sharp corners of the tabletop are smoothed to eliminate the possibility of injury during training, the frame is made of a 20x20 mm metal profile.
  • the supports are made telescopic.
  • Screens 12 are made of two layers - the base is plywood, 5 mm thick, on which metal sheets with a thickness of 0.5 mm are fixed. This design of the screens 12 allows them to fix background images with magnets.
  • the constructor used - a set of puppets - Pinocchio 8 colors.
  • Block 6 data collection and preprocessing is assembled on the basis of remote data acquisition and control modules ADAM and ICOS.
  • a non-contact gesture control system 13 of the American company Leap Motion is used. Connection to a computer is via a USB cable.
  • sandpaper of different grain sizes is used to stimulate tactile receptors.
  • the device uses a super-miniature two-position Sensotek strain gauges from Henoywell.
  • the device allows, in comparison with the prototype, to significantly expand its scope, significantly surpasses it in functionality, enhances the quality of life of users.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к областям медицины и развивающей педагогики и может найти применение при восстановлении и лечении больных с патологией центральной нервной системы, двигательными нарушениями верхних конечностей, психолого-педагогической реабилитации и коррекции, а также при проведении развивающих занятий. Устройство для восстановления и развития функций кистей рук, содержащее ручной тренажер, объект управления взаимодействующий с ручным тренажером, тензодатчики, блок сбора и предварительной обработки информации, персональный компьютер для сбора, обработки и хранения информации, устройства зрительной и слуховой связи, дополнительно содержит регулируемое средство для размещения пользователя, на котором закреплен с возможностью регулирования положения в горизонтальной плоскости, по меньшей мере, с одной стороны, ручной тренажер, снабженный фиксаторами руки. Технический результат при решении данной задачи заключается в расширении области применения устройства - развивающая педагогика, повышении его функциональных возможностей в области медицины за счет определения динамики развития суставных углов и разгибательных движений кистей рук, повышение качества жизни пользователей.

Description

Устройство для восстановления и развития функций кистей рук Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к областям медицины и развивающей педагогики и может найти применение при восстановлении и лечении больных с патологией центральной нервной системы, двигательными нарушениями верхних конечностей, психолого-педагогической реабилитации и коррекции, а также при проведении развивающих занятий.
Предшествующий уровень техники
Одним из наиболее тяжелых последствий поражения нервной системы является нарушение функции рук, играющее важнейшую роль в ограничении жизнедеятельности пациентов. Восстановление движений в руках у больных после травм и заболеваний нервной системы до сих пор остается актуальной проблемой, требующей решения на новом теоретическом и технологическом уровнях.
Существенно повышает эффективность восстанавливающих мероприятий применении методик биологической обратной связи (БОС). Под БОС понимают комплекс процедур, в ходе которых человеку посредством контура внешней обратной связи подают информацию о состоянии тех или иных его физиологических функций с целью обучения «сознательному» управлению этими функциями. Биоуправление с обратной связью позволяет пациенту добиваться контроля (самоконтроля) над параметрами произвольных движений, вызывать и закреплять их сдвиги в требуемом направлении. В частности, возвращение больному информации о характеристиках его движений улучшает возможности его контроля над ними. Наиболее эффективно применение БОС для восстановления двигательных функций у больных с нарушениями чувствительности. Дополнительное использование зрения для отслеживания параметров своих движений у этих больных позволяет компенсировать недостаток поступления информации по проводникам поверхностной и глубокой чувствительности. Применение БОС может существенно улучшить произвольный контроль над движениями также и у больных с апраксиями, у которых возможность произвольных целенаправленных действий нарушается вследствие поражения коркового уровня мозга.
На рынке современной медицинской техники широко представлены устройства с биологической обратной связью для лечения и реабилитации верхних конечностей. Как, например, «HandTutor» (www.meditouch.co.iD. «Hand of Норе» (http://www.rehab - robotics.com), Gloreha (www.gloreha.coni), «Amadeo» (http://turomotion.com ). Данные устройства ориентированы только на медицинскую область применения, у них высокое соотношение величины стоимость - функционал. Кроме того, они представляют игровой формат зрительной биологической обратной связи в виде компьютерной игры, а длительное пребывание пользователя за компьютерной игрой вызывает и развивает зависимость - игроманию, что отрицательно сказывается на его психическом состоянии. У этих устройств отсутствуют системы определения объективных факторов (метеоусловия) существенно влияющих на процессы реабилитации и лечения и, следовательно, не позволяют вносить корректировку в эти процессы в зависимости от данных факторов.
Известна игрушка-тренажер по развитию моторики пальцев рук, защищенная патентом РФ на полезную модель JV .97267, МПК А61Н1/02, А63В23/16, опубл. 10.09.2010 г. Игрушка содержит оболочку из листового материала и наполнитель, расположенный в ней. Оболочка выполнена из листового материала типа полиэтилена, разделена на герметичные секции, имеющие размер, меньше размера подушечки пальцев рук. Секции распределены по оболочке в соответствующем порядке и возвышаются с одной или обеих сторон оболочки. В качестве наполнителя применен воздух, которым заполнена каждая секция, при этом каждая секция выполнена с возможностью быть разрушенной путем нажатия на нее пальцами одной руки, по крайней мере, ребенка. Недостатком игрушки-тренажера является отсутствие биологической обратной связи. Следовательно, заинтересованность и результативность занятий с данным тренажером низкая.
Известно устройство для развития моторики пальцев рук, защищенное патентом РФ 2290909, МПК А61Н1/00, А63В23/16, опубл. 10.01.2007 г.
Устройство для развития моторики пальцев рук включает пружинный механизм, расположенный в корпусе. Пружинный механизм состоит из набора пластинчатых пружин, выполненных с возможностью их замены и перемещения по пазам, выполненным в корпусе. Пластинчатые пружины имеют выступающие из корпуса части. Свободные концы пластинчатых пружин соединены с элементами управления куклой-марионеткой. Недостатком известного устройства является невозможность накопления, обработки и хранения информации на электронном носителе о динамике развития моторики пальцев рук. Следовательно оно не позволяет анализировать и прогнозировать результаты реабилитационных занятий, кроме того у него отсутствует система определения параметров окружающей среды, влияющих на процессы лечения, восстановления и развития функций кистей рук, следовательно не позволяет вносить корректировки в эти процессы в зависимости от данных факторов.
Известен роботизированный реабилитационный комплекс ReoGo (производитель: Motorika, Израиль) для функциональной терапии верхних конечностей с расширенной обратной связью. Этот комплекс предназначенный для развития и усиления локомоторной и хватательной функций (info@mednt.ru).
Обучение на роботизированной платформе ReoGo основано на многократных повторениях функционально направленных движений пациентов и ответной реакции на них. Внутренняя обратная связь осуществляется через сенсорные проводящие пути, а внешняя обратная связь - через зрительный образ, контроль (наведение на цель), тренировку. Упражнения направлены на восстановление способности руки дотягиваться до предметов и совершать движения, свойственные здоровой руке.
Недостатком комплекса является ограниченная область применения - медицина, узкие функциональные возможности- только развитие и усиление локомоторных и хватательных функций.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является устройство для реабилитации, защищенное патентом РФ >Г°2282430, МПК А61Н1/00, А63В24/00, опубл.27.06.2008 г.
Устройство включает ручной пружинный тренажер, тензодатчики, персональный компьютер для сбора, обработки и хранения информации и куклу- марионетку. Кукла-марионетка соединена с тренажером. Тренажер и тензодатчики находятся под кистью пациента.
Недостатком известного устройства является его ограниченная область применения - медицина, недостаточная эффективность из-за отсутствия возможности определения динамики изменения суставных углов кистей рук, как важного показателя при проведении лечебных и реабилитационных занятий по восстановлению и развитию функций кистей рук. Также это устройство не позволяет определять динамику разгибательных движений кистей рук. Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка нового более эффективного устройства для восстановления и развития функций кистей рук с БОС.
Технический результат при решении данной задачи заключается в расширении области применения устройства - развивающая педагогика, повышении его функциональных возможностей в области медицины за счет определения динамики развития суставных углов и разгибательных движений кистей рук, повышение качества жизни пользователей.
Указанный результат достигается тем, что устройство для восстановления и развития функций кистей рук, содержащее ручной тренажер, объект управления, взаимодействующий с ручным тренажером, тензодатчики, блок сбора и предварительной обработки информации, персональный компьютер для сбора, обработки и хранения информации, устройства зрительной и слуховой связи, дополнительно содержит регулируемое средство для размещения пользователя, на котором закреплен с возможностью регулирования положения в горизонтальной плоскости, по меньшей мере, с одной стороны, ручной тренажер, снабженный фиксаторами руки.
В качестве объекта управления устройство может содержать марионетку.
Регулируемое средство для размещения пользователя может дополнительно содержать экраны для предоставления визуальной информации.
Ручной тренажер на свободных концах пластинчатых пружин со стороны пальцев может дополнительно содержать сменные элементы с различной степенью шероховатости и плотности для стимуляции тактильных рецепторов.
В качестве тензодатчиков устройство может содержать двухпозиционные тензодатчики.
В качестве объекта управления устройство может дополнительно содержать набор конструкторов марионеток.
Устройство может дополнительно содержать систему для бесконтактного жестового управления персональным компьютером в трехмерном пространстве.
Устройство может дополнительно содержать элементы для предварительной разработки моторики пальцев рук. Перечень фигур чертежей
Вышеуказанные и иные аспекты и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем подробном его описании, приводимом со ссылками на фигуру чертежей.
На фиг. 1 изображено заявляемое устройство для восстановления и развития функций кистей рук.
На фиг. 2 изображен ручной тренажер
На фиг. 3 изображен набор конструктора марионеток разного цветового исполнения.
Подробное описание изобретения
Устройство для восстановления и развития функций кистей рук содержит ручной тренажер 1 с фиксаторами руки 2, объект управления 3, устройства зрительной 4 и слуховой 5 связи с ручным тренажером, блок 6 сбора и предварительной обработки информации, датчики параметров окружающей среды 7, персональный компьютер 8 для сбора, обработки и хранения информации, регулируемое средство 9 для размещения пользователя 10 с выступающими подлокотниками 11 для размещения под правую или (и) левую руки с возможностью регулирования положения в горизонтальной плоскости и фиксации ручной тренажер с объектом управления, экраны 12 для предоставления визуальной информации, систему 13 для бесконтактного жестового управления персональным компьютером 13, элементы 14 для предварительной разработки моторики пальцев рук. Ручной тренажер 1, в свою очередь, содержит двухпозиционные тензддатчики 15, пластинчатые пружины 16, фиксаторы 17 пальцев рук, сменные элементы 18 для стимуляции тактильных рецепторов.
Предлагаемое устройство для восстановления и развития функций кистей рук используют следующим образом.
Регулируемое средство 9 для размещения пользователя, так же как и регулирование положения в горизонтальной плоскости и фиксация ручного тренажера позволяет настраивать устройство для комфортного и удобного расположения конкретного пользователя 10, это очень важно при проведении лечебных и развивающих занятий. Наличие экранов 12 позволяет закреплять или рисовать на них разными способами в зависимости от материала экрана, (металлический экран - магниты, деревянный экран - кнопки) фоновые изображения для повышения привлекательности, заинтересованности и содержательности при проведении лечебных и развивающих занятий, следовательно, их результативности. Повышается мотивация пользователя к занятиям и их эффективность. Использование в устройстве объекта управления 3, взаимодействующего с ручным тренажером 1, позволяет реализовать кинематическую модель для развития моторики пальцев рук с управляемыми параметрами БОС - зрительной и слуховой. Применение в качестве объекта управления 3 марионетки объединяет два метода - двигательное (механическое) восстановление и развитие моторики рук и арттерапевтический метод психотерапии-игра с марионеткой. В данном случае марионетку можно рассматривать как проективный объект переноса и выражения эмоций. В заявленном устройстве марионетка используется в виде одного из управляемых параметров БОС. Пользователю предоставляется звуковой и тактильный управляемый сигнал через двухпозиционные тензодатчики 15 и зрительный управляемый сигнал - движение марионетки, отражаемое в устройстве зрительной связи 4, в качестве которого может быть использовано зеркало, видеокамера с монитором, видеопроектор с экраном. Марионетка выступает в качестве внешнего управляемого объекта, позволяющего вынести во вне движения пользователя, а следовательно, сделать их более контролируемыми со стороны сознания, что дает возможность более эффективно использовать принципы БОС.
Наличие наборов конструкторов марионеток с различной цветовой раскраской позволяет пользователю самостоятельно выбирать и собирать марионетку, согласно его возраста и психологического состояния. Цветовая гамма и образ марионетки дает возможность специалисту (психологу) на основании ранее разработанных тестов, например, тест Люшера, определять психологическое состояние пользователя, как важного фактора влияющего на процессы восстановления и развития функций кистей рук, и если это необходимо проводить его коррекцию от негативного состояния до позитивного.
Во время сбора марионетки пользователь развивает моторику пальцев рук, тренирует тактильные рецепторы, расположенные на подушечках пальцев, тем самым развивает кору головного мозга, куда поступают сигналы от тактильных рецепторов. Параллельно восстанавливая и (или) развивая моторику пальцев рук восстанавливается и (или) развивается речь пользователя, так как речевые центры (центры Браве) и моторные центры в головном мозге человека тесно взаимодействуют.
Образ марионетки и ее цветовая гамма заносятся с помощью программного обеспечения в персональный компьютер 8 на протяжении всего курса лечебных и (или) развивающих занятий. Это дает возможность определять динамику изменения психологического состояния пользователя и при необходимости проводить его корректировку с помощью специальных методик.
Тактильные ощущения являются одним из первейших ощущений живых организмов. У человека сигналы от тактильных рецепторов, расположенных на подушечках пальцев рук поступают непосредственно в кору головного мозга. Стимулируя тактильные рецепторы стимулируют, восстанавливают и (или) развивают кору головного мозга. Наличие на свободных концах пластинчатых пружин 16 ручного тренажера 1, соединенных с элементами управления марионеткой со стороны пальцев сменных элементов 18 для стимуляции тактильных рецепторов различной степени шероховатости и плотности так же расширяют функциональные возможности устройства, повышают его эффективность при проведении лечебных и (или) развивающих занятий.
Ручной пружинный тренажер по прототипу, исходя из конструкционных возможностей, используемой элементной электронной базы и соответствующего программного обеспечения позволяют в режиме реального времени контролировать, анализировать и хранить информацию о динамике сгибательных движений кистей рук. Для полноценного восстановления и развития функций кистей рук необходима информация по динамике разгибательных движений. Наличие в предлагаемом ручном тренажере 1 двухпозиционных тензодатчиков 15 позволяет контролировать как сгибательные, так и разгибательные движения кистей рук. Учет этой информации так же необходим для корректировки восстановительных и развивающих занятий. Это свойство существенно расширяет функциональные возможности устройства.
Одними из важнейших параметров, характеризующих функциональное состояние кистей рук, являются суставные углы между различными их частями. Наличие и использование в устройстве системы 13 для бесконтактного жестового управления персональным компьютером в трехмерном пространстве позволяет с помощью специального программного обеспечения определять эти суставные углы в ходе лечебных и (или) развивающих занятий и таким образом определять динамику изменения объема движений кистей рук. Данные по суставным углам также заносятся в персональный компьютер, что дает возможность определять в режиме реального времени их изменения как в процессе самих занятий, так и на протяжении всего курса занятий и при необходимости проводить корректировку лечебных и (или) развивающих процедур. Кроме того, система 13 бесконтактного жестового управления позволяет оперативно вводить информацию в персональный компьютер о функциональном состоянии кистей рук пользователя.
В настоящее время разработано несколько технологий для бесконтактного жестового управления компьютером в трехмерном пространстве. Так принцип работы системы CtestIC Microchip Techne Lody (www. Microchip.com/ CtestIC) заключается в анализе изменений характеристик электрического поля, вызываемых движением рук, технология, предложенная компанией Elli Ptic Labs основана на использовании ультразвука и массива чувствительных микрофонов для определения положения и движений рук возле экрана компьютера. Технология компании Leap Motion использует инфракрасные датчики, которые следят за движениями рук пользователя с беспрецедентной точностью (0,01 мм) и воспроизводят их на экран монитора. Использование системы бесконтактного жестового управления в трехмерном пространстве расширяет функциональные возможности устройства, причем эта система может использоваться как в составе самого устройства, так и отдельно от него для решения других задач.
Для повышения эффективности и результативности занятий на предлагаемом устройстве необходимо предварительно «размять» и «разогреть» пальцы рук. Для этих целей, как правило, используют в комплексе теплую воду, теплый песок и специальные упражнения. Так же для этих целей возможно использование элементов 14 для предварительной разработки моторики пальцев рук. В качестве этих элементов применяются пружинные кольца разной геометрии и разного цветового раскраса. Кольца изготавливаются из материала разной степени упругости. Их надо собрать в цепочки или разобрать цепочки на составляющие по заданному алгоритму. Кроме того, в качестве этих элементов можно использовать различные кистевые эспандеры, прищепки разного размера и разной степени упругости или иные конструкции
Элементы 14 для предварительной разработки моторики пальцев рук могут применяться как в составе самого заявляемого устройства, так и отдельно от него. 2014/000262
9
Необходимо отметить - взаимодействие между отдельными элементами устройства осуществляется или по кабелям или с помощью беспроводной связью либо их комбинацией.
Устройство позволяет проводить как индивидуальные занятия по восстановлению и развитию функций кистей рук, так и групповые.
Кроме того, при разработке соответствующих методик, устройство позволяет проводить диагностику (в том числе и раннюю) различных заболеваний, связанных с нарушениями функций кистей рук, диагностику состояния нервно-мьппечного аппарата кистей рук, анализ и прогноз восстановления и развития функций рук.
Устройство для восстановления и развития функций кистей рук работает следующим образом.
Пользователь 10 удобно расположившись за регулируемым средством 9 для его размещения помещает руку на ложемент перед системой 13 бесконтактного жестового управления компьютером. Происходит сканирование кисти его руки. Это изображение передается и записывается в персональный компьютер 8. С помощью специального программного обеспечения определяются параметры суставных углов кисти руки. Эти параметры выдаются на дисплей в виде цифр и записываются в память компьютера 8. Далее пользователь выбирает набор пружинных колец, исходя из своего физического и психологического состояния, и по заданному алгоритму собирает из колец цепочки. Перед этим возможно проведение тепловых процедур и подобранных различных упражнений. Таким образом осуществляется предварительная разработка моторики пальцев рук. Данные по кольцам (геометрические параметры, упругость, их количество) записываются в компьютер 8. Затем пользователь выбирает набор марионеток и конструирует марионетку исходя из своего психологического состояния. Данные по марионетке (тип, цветовая гамма) заносятся в компьютер 8 для хранения. Далее марионетку закрепляют на ручном тренажере 1 , который фиксируется на выступающем подлокотнике 11. Пользователь 10 начинает управлять марионеткой по определенной ранее разработанной методике. Данные по усилию пальцев поступают в блок 6 сбора и предварительной обработки информации, а потом заносятся в компьютер 8, обрабатываются и выдаются на дисплей в виде графиков или гистограмм. В процессе лечебных и (или) развивающих занятий для стимуляции тактильных рецепторов на концах пластинчатых пружин 16 могут быть закреплены сменные элементы 18 с разной степенью шероховатости. Данные по степени шероховатости сменных элементов 18 также заносятся в компьютер 8. После занятия на ручном тренажере 1 происходит повторное измерение суставных углов элементов кистей руки. Таким образом определяется динамика их изменений и отслеживается результативность занятий на ручном тренажере 1. Информация с двухпозиционных тензодатчиков 15, данные по суставным углам, а также индивидуальная информация о пользователе на протяжении всех лечебных и (или) развивающих занятий заносится в персональный компьютер 8, где она обрабатывается и хранится.
Устройство для восстановления и развития функций кистей рук может быть изготовлено следующим образом.
В примере реализаций заявленного устройства, столешница регулируемого по высоте средства 9 для размещения пользователя изготовлена из дельтадревесины, острые углы столешницы сглажены для исключения возможности травмирования во время занятий, каркас изготовлен из металлического профиля 20x20 мм. Для изменения его высоты опоры изготовлены телескопическими. Экраны 12 изготовлены двухслойными - основа - фанера, толщиной 5 мм, на которой закреплены металлические листы толщиной 0,5 мм. Данная конструкция экранов 12 позволяет на них с помощью магнитов закреплять фоновые изображения. Используемый конструктор - набор марионеток - Буратино 8 цветов. Блок 6 сбора и предварительной обработки данных собран на основе модулей удаленного сбора данных и управления ADAM и ICOS.
Для определения в режиме реального времени динамики изменения суставных углов и оперативного ввода в компьютер 8 информации о функциональном состоянии кистей рук пользователя применяется система 13 бесконтактного жестового управления американской компании Leap Motion. Подключение к компьютеру происходит с помощью USB шнура.
В качестве сменных элементов 18 для стимуляции тактильных рецепторов используется наждачная бумага разной зернистости. В устройстве применяются сверхминиатюрные двухпозиционные тензодатчки Sensotek фирмы Henoywell.
В качестве элементов 14 для предварительной разработки моторики пальцев рук используется набор колец разного диаметра и разного цветового раскраса, изготовленный из пружинной проволоки марки ХГСА разной степени упругости. Таким образом, предложено новое более эффективное устройство для восстановления и развития функций кистей рук.
Устройство позволяет, по сравнению с прототипом, существенно расширить область его применения, значительно превосходит его по функциональным возможностям, повьппает качество жизни пользователей.
Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Claims

Формула
1. Устройство для восстановления и развития функций кистей рук, содержащее ручной тренажер, объект управления, взаимодействующий с ручным тренажером, тензодатчики, блок сбора и предварительной обработки информации, персональный компьютер для сбора, обработки и хранения информации, устройство зрительной и слуховой связи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительно содержит регулируемое средство для размещения пользователя, на котором закреплен с возможностью регулирования положения в горизонтальной плоскости, по меньшей мере с одной стороны, ручной тренажер, снабженный фиксаторами руки.
2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что регулируемое средство для размещения пользователя дополнительно содержит экраны для предоставления визуальной информации.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ручной тренажер на свободных концах пластинчатых пружин со стороны пальцев дополнительно содержит сменные элементы с различной степенью шероховатости и плотности для стимуляции тактильных рецепторов.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве тензодатчиков оно содержит двухпозиционные тензодатчики.
5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что качестве объекта управления содержит марионетку.
6. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что качестве объекта управления содержит набор конструкторов марионеток.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему для бесконтактного жестового управления персональным компьютером в трехмерном пространстве.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит элементы для предварительной разработки мелкой моторики пальцев рук.
PCT/RU2014/000262 2014-04-09 2014-04-09 Устройство для восстановления и развития функций кистей рук WO2015156696A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015108209A RU2617199C2 (ru) 2014-04-09 2014-04-09 Устройство для восстановления и развития функций кистей рук
PCT/RU2014/000262 WO2015156696A1 (ru) 2014-04-09 2014-04-09 Устройство для восстановления и развития функций кистей рук
CH01327/16A CH711150B1 (de) 2014-04-09 2014-04-09 Vorrichtung für die Regeneration und Entwicklung der Handfunktionen.
US15/302,074 US20170113095A1 (en) 2014-04-09 2014-04-09 Device and method for restoring and developing hand functions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2014/000262 WO2015156696A1 (ru) 2014-04-09 2014-04-09 Устройство для восстановления и развития функций кистей рук

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015156696A1 true WO2015156696A1 (ru) 2015-10-15

Family

ID=54288153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000262 WO2015156696A1 (ru) 2014-04-09 2014-04-09 Устройство для восстановления и развития функций кистей рук

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170113095A1 (ru)
CH (1) CH711150B1 (ru)
RU (1) RU2617199C2 (ru)
WO (1) WO2015156696A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110075486A (zh) * 2019-05-31 2019-08-02 东北大学 一种应用虚拟现实技术的上肢康复训练系统及方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107233698A (zh) * 2017-07-28 2017-10-10 南通铁人运动用品有限公司 摸高敏捷训练器
RU2699010C1 (ru) * 2018-04-12 2019-09-02 Дмитрий Владимирович Дмитриев Игровой набор психолога и способ его использования
RU191489U1 (ru) * 2019-04-17 2019-08-07 Павел Александрович Щадилов Эспандер кистевой
RU195555U1 (ru) * 2019-12-07 2020-01-31 Леонид Евгеньевич Селявко Тренажер-пирамидка для групповых коррекционно-развивающих занятий и тренировки зрительно-пространственной памяти
CN114392534B (zh) * 2022-01-27 2023-01-03 杭州行熠科技有限公司 一种用于自闭症孩子康复训练的交互装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5451191A (en) * 1994-08-05 1995-09-19 Beenken; Gregory M. Finger rehabilitation/exercise device
RU2282430C1 (ru) * 2004-12-28 2006-08-27 Олег Алексеевич Шамро Устройство для реабилитации
RU126611U1 (ru) * 2012-06-08 2013-04-10 Антон Анатольевич Артамонов Тренажер артамонова а.а. для развития мелкой моторики
US8638989B2 (en) * 2012-01-17 2014-01-28 Leap Motion, Inc. Systems and methods for capturing motion in three-dimensional space

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6613000B1 (en) * 2000-09-30 2003-09-02 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for mass-delivered movement rehabilitation
RU2290909C1 (ru) * 2005-07-05 2007-01-10 Олег Алексеевич Шамро Устройство для развития моторики пальцев рук
US9028258B2 (en) * 2007-08-15 2015-05-12 Bright Cloud International Corp. Combined cognitive and physical therapy
US8206156B2 (en) * 2008-03-12 2012-06-26 Posit Science Corporation Joystick for training to improve sensory-guided fine motor control of the hand
TWI435744B (zh) * 2010-07-30 2014-05-01 Univ Nat Yang Ming 中風患者之雙側上肢動作訓練與評估系統

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5451191A (en) * 1994-08-05 1995-09-19 Beenken; Gregory M. Finger rehabilitation/exercise device
RU2282430C1 (ru) * 2004-12-28 2006-08-27 Олег Алексеевич Шамро Устройство для реабилитации
US8638989B2 (en) * 2012-01-17 2014-01-28 Leap Motion, Inc. Systems and methods for capturing motion in three-dimensional space
RU126611U1 (ru) * 2012-06-08 2013-04-10 Антон Анатольевич Артамонов Тренажер артамонова а.а. для развития мелкой моторики

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110075486A (zh) * 2019-05-31 2019-08-02 东北大学 一种应用虚拟现实技术的上肢康复训练系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CH711150B1 (de) 2019-03-29
RU2617199C2 (ru) 2017-04-21
US20170113095A1 (en) 2017-04-27
RU2015108209A (ru) 2016-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2617199C2 (ru) Устройство для восстановления и развития функций кистей рук
Parreira et al. Postural control in blind individuals: A systematic review
Walsh et al. Muscles, masses and motion: The physiology of normality, hypotonicity, spasticity and rigidity
Da Gama et al. Guidance and movement correction based on therapeutics movements for motor rehabilitation support systems
US10671202B2 (en) Touch measurement apparatus and method of use
Jiang et al. Brain computer interface based 3D game for attention training and rehabilitation
CN106413532B (zh) 康复系统和方法
Takhashi et al. Development of an upper limb patient simulator for physical therapy exercise
Aung et al. Augmented reality-based RehaBio system for shoulder rehabilitation
Pierella et al. Learning new movements after paralysis: Results from a home-based study
Thanathornwong et al. The improvement of dental posture using personalized biofeedback
Wiesinger et al. Jaw-opening accuracy is not affected by masseter muscle vibration in healthy men
KR102220837B1 (ko) 신경계 및 근골격계 환자의 운동재활을 위한 증강현실 기반 거울운동 시스템
Byzova et al. Real-time human body and brain monitoring during horseback riding simulator by means of inertial motion capture and EEG systems
Gu et al. Towards performance feedback through tactile displays to improve learning archery
Walsh et al. Marker-based monitoring of seated spinal posture using a calibrated single-variable threshold model
US20200215393A1 (en) Methods for physical therapy
Duff et al. Mixed reality rehabilitation for stroke survivors promotes generalized motor improvements
Wagner Haptic and exoskeleton devices for neurorehabilitation of upper limb paralysis: a state of art and a night landing task
Hua et al. Design of a low-cost, wearable device for kinematic analysis in physical therapy settings
Ramasamy et al. Human balance ability assessment through Pneumatic Gel Muscle (PGM)-based Augmentation
Santos-Paz et al. A novel virtual reality application for autonomous assessment of cervical range of motion: development and reliability study
Agarwal Quantification of Mechanisms of Human Seated Balance using System Identification
Mastropoll et al. Dynamic correction of postural kyphosis
Gaggioli et al. Computer-enhanced mental practice in upper-limb rehabilitation after cerebrovascular accident: a case series study

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015108209

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14888963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15302074

Country of ref document: US

Ref document number: 10201600001327

Country of ref document: CH

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14888963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1