WO2021211003A1 - Универсальное реабилитационное устройство принудительного передвижения ног - Google Patents

Универсальное реабилитационное устройство принудительного передвижения ног Download PDF

Info

Publication number
WO2021211003A1
WO2021211003A1 PCT/RU2020/000216 RU2020000216W WO2021211003A1 WO 2021211003 A1 WO2021211003 A1 WO 2021211003A1 RU 2020000216 W RU2020000216 W RU 2020000216W WO 2021211003 A1 WO2021211003 A1 WO 2021211003A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lever
lower leg
knee
support
distancer
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000216
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Михайлович Назаров
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Орбита+"
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 "Орбита+" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Орбита+"
Priority to CH001206/2022A priority Critical patent/CH718683B1/it
Publication of WO2021211003A1 publication Critical patent/WO2021211003A1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • 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
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about

Definitions

  • the invention relates to medical equipment, more specifically to rehabilitation simulators designed to restore the motor activity of the legs of patients with musculoskeletal disorders, namely, with spinal cord injury, after a stroke, cerebral palsy, as well as diseases that lead to a violation cycle of walking movements
  • locomotor therapy is recognized as one of the most effective rehabilitation technologies for restoring walking skills in the world. It consists in walking on a treadmill with the simultaneous compensation of part of the patient's weight and forcibly moving his legs along the moving tape of the treadmill. This technique can be implemented using well-known robotic systems used to restore the walking of patients after spinal cord injury, stroke, cerebral palsy, etc.
  • RF patent N ° 2240851 C1 discloses a training device for restoring physical activity. It consists of two vertical bars mounted on horizontal supports, between which a treadmill is installed. A crank gear is mounted on the vertical rods, which is a frame with blocks and a counterweight. The device allows for forced step movements along the moving belt of the treadmill. To ensure passive movement of the legs, each patient's knee is attached with elastic belts to movable knee pads, the synchronization of movement of which is ensured by a crank drive. The patient's knees perform reciprocating movements.
  • RF patent Ns 2402311 C1 describes a device for forced movement of the legs, which contains knee pads and shin rests with elastic straps for attaching the knees and shins of the patient, as well as a certain set of levers based on a crank drive (Crank drive).
  • One end of the long KShP lever (aka connecting rod) is connected to the upper part of the lower leg lever and a short KShP lever (aka crank), and its other end is connected to the lower part of the thigh thrust.
  • the upper part of the thigh rod is fixed motionless, and its lower part is additionally connected to the upper part of the lower leg rod and, through the knee support distance, to the knee support of the leg.
  • the tibia lever On the lower part of the tibia traction, the tibia lever is reinforced and, through the tibia distancer, the tibia support.
  • the work of the KSP is as follows.
  • the short lever KShP rotates clockwise.
  • the short lever KShP moves along an arc of 90-270 degrees due to the lower leg lever, the lower leg pull flexes with respect to the traction of the hip, which leads to forced flexion of the leg at the knee joint during the transfer cycle of the stride movement.
  • the leg When moving along an arc of 270-90 degrees, the leg goes through a cycle of support for a step movement.
  • knee pads and leg pads with fixed attachment pads used in these devices do not allow the leg to be lowered or raised in time at the initial and final moments of support.
  • the fixed attachment in the longitudinal and transverse region of the knee supports and the free attachment of the foot do not allow changing the position of the patient's knee during step movements and pressing the foot during the step stop cycle.
  • the problem with changing the position of the knee while walking in the longitudinal and transverse region occurs in children with the consequences of cerebral palsy. Often, the knees of such children are unnecessarily flattened and do not fully straighten while walking.
  • modern research has shown that the foot contains neural endings that significantly affect the walking movements of a person. To activate them, the foot must be pressed against the belt of the treadmill during the stance cycle.
  • the fixed-length CRP levers used in the known devices do not allow the mechanism of forced movement of the legs to be adjusted to the patient's height.
  • the proposed device allows you to eliminate these disadvantages.
  • the objective of the invention is to eliminate these disadvantages and increase the rehabilitation effect in the recovery of patients with disorders of the musculoskeletal system.
  • the technical result is to improve the clinical biomechanics of walking.
  • the improvement of clinical biomechanics of walking is achieved through:
  • An additional technical result of the present invention is to provide a universal device for forced movement of the legs, which can be used by both adult patients and children.
  • the rehabilitation device for forced movement of the legs proposed according to the present invention contains movable knee supports and movable calf supports, each of which has a fastening platform with protrusions, between which an axis is inserted with a sliding bearing made with the possibility of free movement along the axis, and a compression spring is inserted between the upper protrusion and the sliding bearing; thrust of the thigh, the upper part of which is fixed motionlessly, and the lower part has a fixed connection through the knee support distancer with the sliding bearing of the knee support; a lower leg thrust, the upper part of which is connected to the lower part of the thigh thrust, and the lower part has a fixed connection through the calf support distancer with the sliding bearing of the lower leg support, and is also connected to the foot pressing lever; crank gear, including a long lever and a short lever connected to each other; and a lower leg lever, the first end of which is connected to the first end of the long crank arm, and the second end is connected to the lower
  • the thigh thrust, the lower leg thrust, the long crank arm, the short crank arm, and the lower leg arm are made in the form of telescopic joints with a mechanism for changing the length.
  • the length changing mechanism is made in the form of an electric actuator mounted on an axis extending inside the telescopic connection.
  • the electric drive is based on a stepper motor.
  • An increase in the initial phase of the amortization period, a decrease in the time for placing the foot from the heel, and an increase in the take-off phase are achieved by the introduction of movable spring-loaded knee pads and shin pads.
  • the change in the longitudinal and transverse directions of the knee position is achieved by the possibility of changing the length of the telescopic structure of the knee support distance using the corresponding stepper motors.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of the device.
  • FIG. 2 shows a top view of the knee support spacer.
  • FIG. 3a-3g shows the phased position of the knee support and the support of the lower leg.
  • FIG. 4 shows the phased position of the knee support distancer.
  • leg movement refers to the forced movement of the legs of a patient who either has no leg movement at all or is grossly distorted due to illness or injury.
  • connection means functionally connected, and any number or combination of intermediate elements between the connected components (including the absence of intermediate elements) can be used.
  • a simulator is used to locomotor therapy, which consists of several components: a treadmill operating at low speeds, built into the frame; bed with an adjustable top holder and bars, adjustable in height and width; a device for compensating for a part of the patient's weight, which is a winch to facilitate verticalization of the patient's body and harness safety harnesses that are worn on the patient; as well as a device for forced movement of the legs.
  • the present solution relates generally to a device for forced movement of the legs, which provides the physiological movement of the lower limbs through the drives of the hip and ankle joints, and the kinematic scheme of which will improve the biomechanics of walking in comparison with existing analogues.
  • the patient's knees and ankles are secured with appropriate knee and shin supports.
  • each leg of the patient (see Fig. 1) is attached by means of elastic belts 1 to a movable knee support and a movable lower leg support.
  • the knee support is made in the form of a knee support attachment platform 2, on the back side of which there are projections.
  • the protrusions are oriented towards the kinematic diagram of the device for the forced movement of the legs.
  • the knee support attachment platform 2 has a U-shaped profile when viewed from the side.
  • the base of the knee support attachment platform 2 can be a rectangular piece.
  • an axis of the knee support 4 is inserted, on which the sliding bearing of the knee support 5 freely moves.
  • a compression spring of the knee support 6 is inserted between the upper projection and the plain bearing 5.
  • the shin rest is made in the form of an attachment platform for the shin rest 3, which has a similar structure.
  • the fastening platform of the shin rest 3 has protrusions located on its back side. The protrusions are oriented towards the kinematic diagram of the device for the forced movement of the legs.
  • the attachment platform of the shin rest 3 has a U-shaped profile when viewed from the side.
  • the base of the shin rest attachment platform 3 can be a rectangular piece.
  • an axis of the shin rest 9 is inserted, on which the sliding bearing of the shin rest 11 moves freely.
  • a compression spring for the shin rest 10 is inserted.
  • the oscillatory movement of the patient's knees is provided by the thrust of the thigh 8, the upper part of which is fixed motionlessly with the possibility of rotation, and the crank gear (hereinafter referred to as the KShP), consisting of a connected long lever 15 and a short lever 14.
  • the KShP crank gear
  • the lower part of the thigh thrust 8 is connected to one of the ends of the long lever 15 of the KShP, as well as through the distancer 7, with the sliding bearing 5 of the knee support mounting pad 2, to which the patient's knee is attached.
  • the connection of the sliding bearing of the knee stop 5 through the distance piece of the knee stop 7 with the lower part of the thrust of the thigh 8 is fixed.
  • leg thrust 13 and the leg lever 16 The forced movement of the patient's ankle is provided by the leg thrust 13 and the leg lever 16.
  • the upper part of the leg thrust 13 is connected to the lower part of the thigh thrust 8
  • the lower part of the leg thrust 13 is connected to the anchoring platform of the leg support 3 and to the foot pressing lever.
  • the lower leg lever 16 is connected by the first end to the end of the long lever 15 of the KShP, and by the second, to the lower part of the lower leg thrust 13.
  • the upper part of the foot pressing lever is connected to the lower part of the lower leg lever 16, and the lower part of the foot pressing lever abuts against the patient's foot.
  • connection of the attachment platform of the lower leg support 3 with the lower part of the traction of the lower leg 13 is carried out by a fixed connection of the lower part of the lower leg 13 through the calf distancer 12 with the sliding bearing 11 of the fastening platform of the lower leg support 3.
  • telescopic t connections Long 15 and short 14 UPS levers, hip rod 8 bent tibia 13, shank lever 16 distanser kolenoupora pressing lever 7 and the foot are formed as telescopic t connections, each of which comprises outer and inner tubes.
  • Each telescopic connection of a lever or rod is equipped with a length-changing mechanism, which is made in the form of an electric drive mounted on an axis passing inside the corresponding rods and levers.
  • An electric drive based on a stepper motor is preferably used as an electric drive.
  • the motor can be fixed inside the outer tube of the telescopic joint and connected to a rod, at the end of which a nut is installed. The nut, in turn, is secured inside the inner tube of the telescopic joint. Any other engine mount will be obvious to a person skilled in the art.
  • the mechanism for changing the length of the lower leg lever 16 in the preferred embodiment of the invention has the following structure.
  • the lower leg lever 16 is made in the form of an outer tube 17 and an inner tube 18 inserted into the outer one.
  • a stepper motor 19 is fixed in the outer tube 17, inside of which the rod 20 passes.
  • a nut 21 is fixed, connected to the inner tube 18.
  • Mechanisms for changing the length of the short and long KShP levers, thigh traction and lower leg thrust, foot pressing lever with motors 22, 23, 24, 25 and 29, respectively, are made similarly.
  • the length of the lever for pressing the foot increases during the support of the leg and decreases during the transfer.
  • the knee spacer 7 has two mechanisms for changing the length using stepper motors 27 and 28.
  • An external top view of the knee spacer 7 is shown in FIG. 2.
  • the distancer is L-shaped.
  • the outer pipe of the telescopic connection of the knee support 7 is L-shaped, and the inner pipes are made with the ability to move along the axis of the outer pipe by means of stepper motors and rods.
  • the length of the telescopic structure of the knee support distance 7 in the longitudinal direction is changed by a stepping motor 27, and in the transverse direction - by a stepping motor 28.
  • Each stepper motor of the mechanisms for changing the length is connected to the control unit 26.
  • the means of data transmission between the motors and the control unit 26 are selected from devices designed to implement the communication process between various devices via wired and / or wireless communication, in particular, such devices can be: GSM modem, Wi-Fi transceiver, Bluetooth or BLE module, GPRS module, Glonass module, NFS, Ethernet, etc.
  • the control unit 26 is programmed so that the levers for forced movement of the legs move synchronously with the speed of the treadmill in accordance with the cycle of walking movements of clinical biomechanics of walking.
  • the patient is put on a vertical support harness, knee and ankle joints are fixed. After that, the patient assumes an upright position either by the strength of the arms and knee pads, or with the help of a winch.
  • the operation of the locomotor therapy simulator is controlled from a remote control unit, which allows you to set the speed of the treadmill, control the patient's spasticity, and monitor the response of the patient's legs to applied forces.
  • the operation of the device for forced movement of the legs is carried out by transferring control actions to the drives of the device from the engine control unit.
  • the adjustment of the mechanism of the device for the forced movement of the legs for the patient's height is as follows.
  • the stepper motor 19, which is fixed in the outer tube 17 of the telescopic connection of the lower leg lever 16, is supplied with a control signal from the stepper motor control unit 26.
  • the rod 20 begins to rotate.
  • the distance from the engine 19 to the nut 21 fixed at the end of the rod 20 begins to change.
  • the nut 21 is immovably connected to the inner tube 18 of the telescopic connection of the lower leg lever 16, the total length of the lower leg lever 16 also begins to change.
  • the length of the short 14 and long 15 CRP levers, the thigh thrust 8 and the lower leg thrust 13 also change.
  • the walking mode is turned on.
  • the general movement cycle of the knee support attachment pad 2 during a step is schematically illustrated in FIG. 3 and is as follows.
  • the short lever KShP 14 In the initial position (Fig. Behind), the short lever KShP 14 is in a vertical position, ie, its angle of rotation is 0 degrees.
  • the patient's foot 30, secured with elastic straps 1, stands on the belt of the treadmill. Due to the compression spring 6 of the knee support attachment platform and the guide axle 4, the knee support attachment platform 2 is in the upper position with respect to the fixed bearing 5 of the knee support (shown by a wide arrow).
  • the short lever KSHP 14 rotates clockwise, the treadmill belt moves from left to right (shown by a wide shaded arrow).
  • the thigh row 8 and the lower leg row 13 rotate counterclockwise, remaining approximately in line. The leg moves back.
  • the short lever 14 KShP (Fig. Zv) rotates through an angle of 110 - 250 degrees.
  • the leg After the transfer of the leg, when the short lever 14 KShP rotates through an angle of approximately 270 degrees. (Fig. Zd), the leg takes a forward position, the knee support attachment platform 2 continues to occupy the lower position, and the leg is promptly lowered, and does not hang over the treadmill.
  • the initial phase of the amortization period is increased by the distance "b" compared to the initial phase of the amortization period when using similar devices with rigid attachment of knee pads and shin pads.
  • the change in the longitudinal and transverse directions of the knee position is achieved by the possibility of changing the length of the telescopic structure of the knee support distance 7.
  • the knee support from position 32 (Fig. 4) when changing the length of the spacer 7 in the longitudinal direction, the length due to the stepping motor 27 takes the position 34.
  • the knee support from position 32 takes position 33.
  • the change in the position of the knee support in the longitudinal or transverse direction is changed by the decision of the attending physician from the control unit 26 in manual mode.
  • the foot compression during the step support cycle is achieved by changing the length of the telescopic foot pressure lever, which occurs with the help of the stepping motor 29. At the moment of support, the length of the foot pressure lever increases, and the transfer moment decreases. The change in the length of the lever for pressing the foot is synchronized with the movement of the levers for forced movement of the legs.
  • the above example of the implementation of the claimed device confirms the possibility of obtaining a technical result, which is generally achieved due to the vertical movement of the knee pads and shin stops, the design of the knee pad attachment with the thigh thrust and KSHP, as well as due to the telescopic design of the levers and rods.

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

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам принудительного передвижения ног. Устройство содержит подвижные коленоупоры, подвижные упоры голени, тягу бедра, тягу голени, рычаг голени и кривошипно-шатунную передачу. Коленоупоры и упоры голени имеют крепежную площадку с выступами, между которыми вставлена ось с подшипником скольжения. Нижняя часть тяги бедра имеет неподвижное соединение через дистансер коленоупора с подшипником скольжения коленоупора. Верхняя часть тяги голени соединена с нижней частью тяги бедра, а нижняя часть имеет неподвижное соединение через дистансер упора голени с подшипником скольжения упора голени, а также соединена с рычагом прижатия стопы. Первый конец рычага голени соединен с первым концом длинного рычага кривошипно-шатунной передачи, а второй конец соединен с нижней частью тяги голени. Второй конец длинного рычага соединен с нижней частью тяги бедра. Дистансер коленоупора и рычаг прижатия стопы выполнены с механизмом изменения длины. Дистансер коленоупора выполнен с возможностью изменения длины в продольном и поперечном направлении. Достигается улучшение клинической биомеханики ходьбы.

Description

УНИВЕРСАЛЬНОЕ РЕАБИЛИТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ПРИНУДИТЕЛЬНОГО
ПЕРЕДВИЖЕНИЯ НОГ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к медицинской технике, конкретнее - к реабилитационным тренажерам, предназначенным для восстановления двигательной активности ног пациентов с нарушением опорно-двигательного аппарата, а именно, при травме спинного мозга, после инсульта, детского церебрального паралича, а также при заболеваниях, которые приводят к нарушению цикла шагательных движений
Предпосылки создания изобретения
Методика локомоторной терапии признана одной из самой эффективных реабилитационных технологий восстановления навыка ходьбы во всем мире. Она заключается в ходьбе на тредмилле с одновременной компенсацией части веса пациента и принудительном передвижением его ног по движущейся ленте тредмилла. Данная методика может быть реализована с помощью известных роботизированных комплексов, применяемых при восстановлении ходьбы пациентов после травмы спинного мозга, инсульта, детского церебрального паралича и т.п.
Патент РФ N° 2240851 С1 раскрывает тренировочное устройство для восстановления двигательной активности. Оно представляет собой две вертикальные штанги, установленные на горизонтальных опорах, между которых установлена беговая дорожка. На вертикальных штангах крепится кривошипно-шатунная передача, представляющая собой раму с блоками и противовесом. Устройство позволяет осуществлять принудительные шаговые движения по движущейся ленте беговой дорожки. Для обеспечения пассивного передвижения ног каждое колено пациента крепится с помощью эластичных ремней к подвижным коленоупорам, синхронность движения которых обеспечивается кривошипно-шатунной передачей. Колени пациента осуществляют возвратно-поступательные движения.
Патент РФ Ns 2402311 С1 описывает устройство принудительного передвижения ног, которое содержит коленоупоры и упоры голени с эластичными ремнями для крепления коленей и голени пациента, а также определенный набор рычагов на базе кривошипно- шатунной передачи (КШП). Один конец длинного рычага КШП (он же шатун) соединен с верхней частью рычага голени и коротким рычагом КШП (он же кривошип), а другой его конец соединен с нижней частью тяги бедра. Верхняя часть тяги бедра закреплена неподвижно, а нижняя ее часть дополнительно соединена с верхней частью тяги голени и через дистансер коленоупора - с коленоупором ноги. На нижней части тяги голени укреплены рычаг голени и через дистансер голени упор голени ноги. Работа КШП заключается в следующем. Короткий рычаг КШП вращается по часовой стрелке. При движении короткого рычага КШП по дуге 90-270 град за счет рычага голени тяга голени сгибается по отношению тяги бедра, что приводит к принудительному сгибанию ноги в коленном суставе во время цикла переноса шагового движения. При движении по дуге 270- 90 град, нога проходит цикл опоры шагового движения.
Однако применяемые в данных устройствах коленоупоры и упоры голени ноги с неподвижными крепежными площадками не позволяют своевременно опустить или поднять ногу в начальный и конечный моменты опоры.
Неподвижное крепление в продольной и поперечной области коленоупоров и свободное крепление стопы не позволяют менять положение колена пациента во время шаговых движений и прижимать стопу во время цикла упора шага. Проблема с изменением положения колена во время ходьбы в продольной и поперечной области возникает у детей с последствиями ДЦП. Зачастую колени у таких детей излишне сведены и до конца не выпрямляются во время ходьбы. Кроме этого, современные исследования показали, что в стопе содержатся нейронные окончания, которые в значительной степени влияют на шагательные движения человека. Для их активации стопа должна прижиматься к полотну беговой дорожки во время цикла опоры.
Все вышеперечисленные недостатки ухудшают клиническую биомеханику ходьбы.
Кроме этого, используемые в известных устройствах рычаги КШП с фиксированной длиной не позволяют подстраивать механизм принудительного передвижения ног под рост пациента.
Предлагаемое устройство позволяет устранить данные недостатки.
Суть изобретения
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение реабилитационного эффекта при восстановлении пациентов с нарушением опорно- двигательного аппарата.
Техническим результатом является улучшение клинической биомеханики ходьбы. В частности, улучшение клинической биомеханики ходьбы достигается за счет:
1) увеличения начальной фазы периода амортизации, уменьшения времени постановки стопы с пятки, увеличения фаза отталкивания;
2) возможности изменения положения колена в продольном и поперечном положении в цикле шага,
3) возможности прижатия стопы во время цикла опоры шага.
Дополнительный технический результат настоящего изобретения состоит в создании универсального устройства для принудительного перемещения ног, которое может использоваться как взрослыми пациентами, так и детьми.
Технический результат достигается благодаря тому, что предложенное согласно настоящему изобретению реабилитационное устройство принудительного передвижения ног содержит подвижные коленоупоры и подвижные упоры голени, каждый из которых имеет крепежную площадку с выступами, между которыми вставлена ось с подшипником скольжения, выполненным с возможностью свободного перемещения вдоль оси, причем между верхним выступом и подшипником скольжения вставлена пружина сжатия; тягу бедра, верхняя часть которой закреплена неподвижно, а нижняя часть имеет неподвижное соединение через дистансер коленоупора с подшипником скольжения коленоупора; тягу голени, верхняя часть которой соединена с нижней частью тяги бедра, а нижняя часть имеет неподвижное соединение через дистансер упора голени с подшипником скольжения упора голени, а также соединена с рычагом прижатия стопы; кривошипно-шатунную передачу, включающую соединенные между собой длинный рычаг и короткий рычаг; и рычаг голени, первый конец которого соединен с первым концом длинного рычага кривошипно-шатунной передачи, а второй конец соединен с нижней частью тяги голени, при этом второй конец длинного рычага кривошипно-шатунной передачи соединен с нижней частью тяги бедра; причем дистансер коленоупора и рычаг прижатия стопы выполнены в виде телескопических соединений с механизмом изменения длины; дистансер коленоупора имеет Г-образную форму и выполнен с возможностью изменения длины в продольном и поперечном направлении.
В некоторых вариантах осуществления изобретения тяга бедра, тяга голени, длинный рычаг кривошипно-шатунной передачи, короткий рычаг кривошипно-шатунной передачи, рычаг голени выполнены в виде телескопических соединений с механизмом изменения длины.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм изменения длины выполнен в виде электропривода, установленного на ось, проходящую внутри телескопического соединения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения электропривод выполнен на базе шагового двигателя.
Изменение длины короткого и длинного рычагов кривошипно-шатунной передачи, тяги бедра, тяги голени и рычага голени в зависимости от роста пациента достигается за счет телескопического исполнения этих рычагов с фиксатором.
Увеличение начальной фазы периода амортизации, уменьшение времени постановки стопы с пятки, увеличения фазы отталкивания достигается введением подвижных подпружиненных коленоупоров и упоров голени.
Изменение в продольном и поперечном направлении положения колена достигается возможностью изменения длины телескопической конструкции дистансера коленоупора с помощью соответствующих шаговых двигателей.
Прижатие стопы во время цикла опоры шага достигается возможностью изменения длины телескопической конструкции рычага прижатия стопы с помощью шагового двигателя. Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения.
На фиг.1 показана принципиальная схема устройства.
На фиг. 2 показан вид сверху дистансера коленоупора.
На фиг. За-Зг изображено поэтапное положение коленоупора и упора голени.
На фиг. 4 изображено поэтапное положение дистансера коленоупора.
Термины и определения
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены некоторые термины, использованные в настоящем описании изобретения. Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.
В настоящем описании и в формуле изобретения термины «включает», «включающий» и «включает в себя», «имеющий», «снабженный», «содержащий» и другие их грамматические формы не предназначены для истолкования в исключительном смысле, а, напротив, используются в неисключительном смысле (т.е., в смысле «имеющий в своем составе»). В качестве исчерпывающего перечня следует рассматривать только выражения типа «состоящий из».
Под термином «универсальный» в части его использования относительно устройства принудительного перемещения ног пациента в данном документе понимают возможность адаптации механики устройства под рост пациентов и возможность изменять походку пациента при необходимости.
Под термином «пассивное движение ног» подразумевается принудительное передвижение ног пациента, у которого или полностью отсутствуют движения в ногах, или они чрезвычайно искажены из-за болезни или травмы.
Термин «соединенный» означает функционально соединенный, при этом может быть использовано любое количество или комбинация промежуточных элементов между соединяемыми компонентами (включая отсутствие промежуточных элементов).
Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т.д. используются просто как условные маркеры, не накладывая каких-либо численных или иных ограничений на перечисляемые объекты.
Подробное описание изобретения
Обычно, в реабилитационном процессе восстановления двигательной активности пациентов с нарушением опорно-двигательного аппарата используют тренажер для локомоторной терапии, который состоит из нескольких составляющих: беговая дорожка, работающая на малых скоростях, вмонтированная в станину; станина с регулируемым верхним держателем и с брусьями, регулируемыми по высоте и ширине; устройство для компенсации части веса пациента, представляющее собой лебедку для облегчения вертикализации корпуса пациента и лямочные предохранительные пояса, которые надеваются на пациента; а также устройство принудительного передвижения ног.
Настоящее решение относится в целом к устройству принудительного передвижения ног, которое обеспечивает физиологическое движение нижних конечностей посредством приводов тазобедренного и голеностопного суставов, и кинематическая схема которого позволит улучшить биомеханику ходьбы по сравнению с существующими аналогами.
Описание примерного варианта осуществления настоящего изобретения, приведенное ниже, приводится исключительно в качестве примера и предназначено для иллюстративных целей и не предназначено для ограничения объема раскрываемого изобретения.
Колени и голеностопные суставы пациента фиксируются с помощью соответствующих коленоупоров и упоров голени.
В частности, каждая нога пациента (см. фиг.1) крепится с помощью эластичных ремней 1 к подвижному коленоупору и подвижному упору голени.
Коленоупор выполнен в виде крепежной площадки коленоупора 2, с тыльной стороны которой расположены выступы. Выступы ориентированы в сторону кинематической схемы устройства принудительного передвижения ног. В целом, крепежная площадка коленоупора 2 имеет П-образный профиль при виде сбоку. Основание крепежной площадки коленоупора 2 может представляет собой деталь прямоугольной формы.
Между выступами крепежной площадки коленоупора 2 вставлена ось коленоупора 4, на которой свободно перемещается подшипник скольжения коленоупора 5. Причем между верхним выступом и подшипником скольжения 5 вставлена пружина сжатия коленоупора 6.
Упор голени выполнен в виде крепежной площадки упора голени 3, которая имеет аналогичную конструкцию. Крепежная площадка упора голени 3 имеет расположенные с ее тыльной стороны выступы. Выступы ориентированы в сторону кинематической схемы устройства принудительного передвижения ног. В целом, крепежная площадка упора голени 3 имеет П-образный профиль при виде сбоку. Основание крепежной площадки упора голени 3 может представляет собой деталь прямоугольной формы.
Между выступами крепежной площадки упора голени 3 вставлена ось упора голени 9, на которой свободно перемещается подшипник скольжения упора голени 11. Причем между верхним выступом и подшипником скольжения 11 вставлена пружина сжатия упора голени 10.
Колебательное движение колен пациента обеспечивается за счет тяги бедра 8, верхняя часть которой закреплена неподвижно с возможностью вращения, и кривошипно- шатунной передачи (далее - КШП), состоящей из соединенных длинного рычага 15 и короткого рычага 14.
Нижняя часть тяги бедра 8 соединена с одним из концов длинного рычага 15 КШП, а также - через дистансер 7, с подшипником скольжения 5 крепежной площадки коленоупора 2, к которой крепится колено пациента. Соединение подшипника скольжения коленоупора 5 через дистансер коленоупора 7 с нижней частью тяги бедра 8 неподвижное.
Принудительное движение голеностопа пациента обеспечивается за счет тяги голени 13 и рычага голени 16. Верхняя часть тяги голени 13 соединена с нижней частью тяги бедра 8, а нижняя часть тяги голени 13 соединена с крепежной площадкой упора голени 3 и с рычагом прижатия стопы. Рычаг голени 16 первым концом соединен с концом длинного рычага 15 КШП, а вторым - с нижней частью тяги голени 13.
При этом верхняя часть рычага прижатия стопы соединена с нижней частью рычага голени 16, а нижняя часть рычага прижатия стопы упирается в стопу пациента.
Соединение крепежной площадки упора голени 3 с нижней частью тяги голени 13 осуществляется неподвижным соединением нижней части голени 13 через дистансер голени 12 с подшипником скольжения 11 крепежной площадки упора голени 3.
Длинный 15 и короткий 14 рычаги КШП, тяга бедра 8, тяга голени 13, рычаг голени 16, дистансер коленоупора 7 и рычаг прижатия стопы выполнены в виде телескопических т соединений, каждое из которых содержит наружную и внутреннюю трубы. Каждое телескопическое соединение рычага или тяги снабжено механизмом изменения длины, который выполнен в виде электропривода, установленного на ось, проходящую внутри соответствующих тяг и рычагов. В качестве электропривода предпочтительно используется электропривод на базе шагового двигателя. Однако, для специалиста в данной области техники является очевидным использование любого типа электропривода. Двигатель может быть закреплен внутри наружной трубы телескопического соединения и соединен со штоком, на конце которого установлена гайка. Гайка в свою очередь закреплена внутри внутренней трубы телескопического соединения. Для специалиста в данной области техники является очевидным любое другое крепление двигателя.
Так, механизм изменения длины рычага голени 16 в предпочтительном варианте осуществления изобретения имеет следующую конструкцию. Рычаг голени 16 выполнен в виде наружной трубы 17 и внутренней трубы 18, вставленной в наружную. В наружной трубе 17 закреплен шаговый двигатель 19, внутри которого проходит шток 20. На конце штока закреплена гайка 21, соединенная с внутренней трубой 18. Аналогично выполнены механизмы изменения длины короткого и длинного рычагов КШП, тяги бедра и тяга голени, рычага прижатия стопы с двигателями 22, 23, 24, 25 и 29 соответственно.
Длина рычага прижатия стопы увеличивается во время упора ноги и уменьшается во время переноса.
Дистансер коленоупора 7 имеет два механизма изменения длины с использованием шаговых двигателей 27 и 28. Внешний вид сверху дистансера коленоупора 7 показан на фиг. 2. Дистансер выполнен Г-образной формы. Наружная труба телескопического соединения дистансера коленоупора 7 имеет Г-образную форму, а внутренние трубы выполнены с возможностью перемещаться вдоль оси наружной трубы за счет шаговых двигателей и штоков. Длина телескопической конструкции дистансера коленоупора 7 в продольном направлении меняется с помощью шагового двигателя 27, а поперечном направлении - шаговым двигателем 28.
Каждый шаговый двигатель механизмов изменения длины соединен с блоком управления 26. Средства передачи данных между двигателями и блоком управления 26 выбираются из устройств, предназначенных для реализации процесса коммуникации между различными устройствами посредством проводной и/или беспроводной связи, в частности, такими устройствами могут быть: GSM модем, Wi-Fi приемопередатчик, Bluetooth или BLE модуль, GPRS модуль, Глонасс модуль, NFS, Ethernet и т.п.
Блок управления 26 запрограммирован таким образом, чтобы рычаги принудительного передвижения ног двигались синхронно со скоростью движения беговой дорожки в соответствии с циклом шагательных движений клинической биомеханики ходьбы.
При регулировании длины короткого рычага 14 КШП можно менять длину шага пациента. Меняя длину рычага голени 16 и длинного рычага 15 КШП можно менять походку пациента.
Пример осуществления заявленного изобретения.
На пациента надевают лямочный предохранительный пояс вертикальной поддержки, фиксируют коленные и голеностопные суставы. После этого пациент принимает вертикальное положение или за счет силы рук и коленоупоров, или с помощью лебедки. Обычно управление работой тренажера для локомоторной терапии осуществляется с удаленного блока управления, который позволяет задавать скорость движения беговой дорожки, контролировать спастику пациента, следить за реакцией ног пациента на прикладываемые усилия. Работа устройства принудительного перемещения ног осуществляется с помощью передачи управляющих воздействий на приводы устройства от блока управления двигателями.
Подстройка механизма устройства принудительного перемещения ног под рост пациента происходит следующим образом. На неподвижно закрепленный в наружной трубе 17 телескопического соединения рычага голени 16 шаговый двигатель 19 подается управляющий сигнал от блока управления шаговыми двигателями 26. При этом шток 20 начинает вращаться. Расстояние от двигателя 19 до закрепленной на конце штока 20 гайки 21 начинает изменяться. Так как гайка 21 неподвижно соединена с внутренней трубой 18 телескопического соединения рычага голени 16, то начинает меняться и общая длина рычага голени 16. Аналогично изменяется длина короткого 14 и длинного 15 рычагов КШП, тяги бедра 8 и тяги голени 13.
После установки на блоке управления тренажера параметров ходьбы (начальное положение, скорость, движение одной или двумя ногами), включают режим ходьбы.
Общий цикл движения крепежной площадки коленоупора 2 во время шага схематично иллюстрирован на фиг. 3 и заключается в следующем.
В исходном положении (фиг. За) короткий рычаг КШП 14 находится в вертикальном положении, т.е., угол его поворота равен 0 град. Стопа пациента 30, закрепленная эластичными ремнями 1 , стоит на полотне беговой дорожки. За счет пружины сжатия 6 крепежной площадки коленоупора и направляющей оси 4 крепежная площадка коленоупора 2 находится в верхнем положении по отношению к неподвижно закрепленному подшипнику 5 коленоупора (показано широкой стрелкой).
После начала движения короткий рычаг КШП 14 вращается по часовой стрелке, полотно беговой дорожки движется слева направо (показано широкой заштрихованной стрелкой). Тяга бедра 8 и тяга голени 13 вращаются против часовой стрелки, оставаясь примерно на одной линии. Нога перемещается назад.
В момент, когда короткий рычаг 14 КШП повернется на угол примерно 90 град. (фиг. 36) крепежная площадка коленоупора 2 за счет веса пациента смещается в нижнее положение, пружина коленоупора 6 сжимается, и стопа 30 остается на полотне беговой дорожки, а не преждевременно поднимается. Положение стопы при использовании аналогичного устройства без подпружиненных коленоупора и упора голени в момент отрыва показано штрихпунктирной линией 31. В этом случае поднятие стопы происходит уже при угле поворота короткого рычага 14 КШП около 70 град. В результате использования кинематической схемы заявленного изобретения фаза отталкивания каждой ноги увеличивается на расстояние «а» по сравнению с фазой отталкивания при использовании аналогичных устройств с жестким креплением коленоупоров и упоров голени.
В цикле переноса ноги короткий рычаг 14 КШП (фиг.Зв) поворачивается на угол 110 - 250 град.
После переноса ноги, когда короткий рычаг 14 КШП повернется на угол примерно 270 град. (фиг.Зг), нога занимает переднее положение, крепежная площадка коленоупора 2 продолжает занимать нижнее положение, и нога своевременно опускается, а не зависает над полотном беговой дорожки. В результате использования кинематической схемы заявленного изобретения начальная фаза периода амортизации увеличивается на расстояние «б» по сравнению с начальной фазой периода амортизации при использовании аналогичных устройств с жестким креплением коленоупоров и упоров голени.
Кроме этого, за счет того, что при угле поворота короткого рычага КШП 14 в пределах 270-300 град, пружина сжатия коленоупора 6 разжимается, крепежная площадка коленоупора 2 перемещается в верхнее положение, происходит своевременное без запаздывания постановка стопы с пятки.
В момент выпрямления ноги, когда она занимает положение аналогичное исходному положению (фиг.За), пружина коленоупора 6 находится уже в разжатом состоянии, основание с выступами крепежной площадки коленоупора 2 находится в верхнем положении, цикл повторяется.
Аналогично перемещается упор голени 3.
Изменение в продольном и поперечном направлении положения колена достигается возможностью изменения длины телескопической конструкции дистансера 7 коленоупора. Коленоупор из положения 32 (фиг. 4) при изменении длины дистансера 7 в продольном направлении длина за счет шагового двигателя 27 занимает положение 34. При изменении длины дистансера 7 коленоупора в поперечном направлении с помощью шагового двигателя 28, коленоупор из положения 32 занимает положение 33. Изменение положения коленоупора в продольном или в поперечном направлении меняется по решению лечащего врача от блока управления 26 в ручном режиме.
Прижатие стопы во время цикла опоры шага достигается за счет изменения длины телескопического рычага прижатия стопы, которое происходит с помощью шагового двигателя 29. В момент опоры длина рычага прижатия стопы увеличивается, а момент переноса уменьшается. Изменение длины рычага прижатия стопы синхронизировано с движением рычагов принудительного передвижения ног.
Таким образом, вышеприведенный пример осуществления заявленного устройства подтверждает возможность получения технического результата, который в целом достигается за счет вертикального перемещения крепежных площадок коленоупоров и упоров голени, конструкции крепления площадки коленоупора с тягой бедра и КШП, а также за счет телескопического выполнения рычагов и тяг.
Хотя настоящая патентная заявка относится к определенному в прилагаемой ниже в формуле изобретения, важно отметить, что настоящая заявка на патент содержит основание для формулировки других изобретений, которые могут, например, быть заявлены как объект уточненной формулы изобретения настоящей заявки или как объект формулы изобретения в выделенной и/или продолжающей заявке. Такой объект может быть охарактеризован любым признаком или комбинацией признаков, описанных в настоящем документе.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство принудительного передвижения ног, содержащее подвижные коленоупоры и подвижные упоры голени, каждый из которых имеет крепежную площадку с выступами, между которыми вставлена ось с подшипником скольжения, выполненным с возможностью свободного перемещения вдоль оси, причем между верхним выступом и подшипником скольжения вставлена пружина сжатия, тягу бедра, верхняя часть которой закреплена неподвижно, а нижняя часть имеет неподвижное соединение через дистансер коленоупора с подшипником скольжения коленоупора, тягу голени, верхняя часть которой соединена с нижней частью тяги бедра, а нижняя часть имеет неподвижное соединение через дистансер упора голени с подшипником скольжения упора голени, а также соединена с рычагом прижатия стопы, кривошипно-шатунную передачу, включающую соединенные между собой длинный рычаг и короткий рычаг, и рычаг голени, первый конец которого соединен с первым концом длинного рычага кривошипно-шатунной передачи, а второй конец соединен с нижней частью тяги голени, при этом второй конец длинного рычага кривошипно-шатунной передачи соединен с нижней частью тяги бедра; причем дистансер коленоупора и рычаг прижатия стопы выполнены в виде телескопических соединений с механизмом изменения длины; дистансер коленоупора имеет Г-образную форму и выполнен с возможностью изменения длины в продольном и поперечном направлении.
2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что тяга бедра, тяга голени, длинный рычаг кривошипно-шатунной передачи, короткий рычаг кривошипно-шатунной передачи, рычаг голени выполнены в виде телескопических соединений с механизмом изменения длины.
3. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что телескопическое соединение дистансера коленоупора имеет наружную трубу Г-образной формы и две внутренних трубы, установленных с разных сторон в наружную трубу и выполненных с возможностью перемещения относительно наружной трубы.
4. Устройство по пунктам 1 -3, характеризующееся тем, что механизм изменения длины выполнен в виде электропривода, установленного на ось, проходящую внутри телескопического соединения.
5. Устройство по п. 4, характеризующееся тем, что электропривод выполнен на базе шагового двигателя.
PCT/RU2020/000216 2020-04-14 2020-05-08 Универсальное реабилитационное устройство принудительного передвижения ног WO2021211003A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH001206/2022A CH718683B1 (it) 2020-04-14 2020-05-08 Dispositivo universale di riabilitazione per il movimento forzato delle gambe.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020113493A RU2729732C1 (ru) 2020-04-14 2020-04-14 Универсальное реабилитационное устройство принудительного передвижения ног
RU2020113493 2020-04-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021211003A1 true WO2021211003A1 (ru) 2021-10-21

Family

ID=72086192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000216 WO2021211003A1 (ru) 2020-04-14 2020-05-08 Универсальное реабилитационное устройство принудительного передвижения ног

Country Status (4)

Country Link
CH (1) CH718683B1 (ru)
EA (1) EA037485B1 (ru)
RU (1) RU2729732C1 (ru)
WO (1) WO2021211003A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206769U1 (ru) * 2021-03-05 2021-09-28 Олег Николаевич Рогачев Тренажер-дорожка для профилактики и лечения плоскостопия

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240851C1 (ru) * 2003-10-02 2004-11-27 Назаров Александр Михайлович Тренировочное устройство для восстановления двигательной активности ног
RU2402311C1 (ru) * 2009-08-10 2010-10-27 Александр Михайлович Назаров Устройство принудительного передвижения ног
US20140031175A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Charles A. Peralo Therapeutic exercise apparatus with multiple selectively interlockable sliding platforms
US10449107B2 (en) * 2016-12-08 2019-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gait training apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2000766C1 (ru) * 1991-06-28 1993-10-15 Михаил Абрамович Альтшуллер Устройство дл разработки контрактур
RU2139701C1 (ru) * 1998-10-08 1999-10-20 Жилин Владислав Иванович Устройство для восстановления подвижности в суставах

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240851C1 (ru) * 2003-10-02 2004-11-27 Назаров Александр Михайлович Тренировочное устройство для восстановления двигательной активности ног
RU2402311C1 (ru) * 2009-08-10 2010-10-27 Александр Михайлович Назаров Устройство принудительного передвижения ног
US20140031175A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Charles A. Peralo Therapeutic exercise apparatus with multiple selectively interlockable sliding platforms
US10449107B2 (en) * 2016-12-08 2019-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gait training apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CH718683B1 (it) 2024-02-15
RU2729732C1 (ru) 2020-08-11
EA202090795A1 (ru) 2021-03-30
EA037485B1 (ru) 2021-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104490568B (zh) 人体下肢外骨骼助行康复机器人
US6666798B2 (en) Therapeutic and rehabilitation apparatus
KR100942968B1 (ko) 재활치료용 운동기구
US20110160625A1 (en) Apparatus and method for training knee and hip joints of a patient in post-traumatic or post-operative period
TW201639533A (zh) 互動式外骨骼膝關節機器系統
US11986434B2 (en) Medical walker
US10881889B2 (en) Gait pattern training device
JPH06189995A (ja) 膝関節矯正器
CN112451310B (zh) 一种骨科关节肌力锻炼恢复器
CN213311456U (zh) 下肢康复训练机器人
KR101797967B1 (ko) 하지 보조 보행기
KR101230458B1 (ko) 무릎관절 재활운동기구
CN208710413U (zh) 一种下肢康复训练机
RU2729732C1 (ru) Универсальное реабилитационное устройство принудительного передвижения ног
EP3718525B1 (en) Motorised assistance system
CN111870487A (zh) 下肢康复机械外骨骼装置及其控制方法
EP3986353B1 (en) A wearable lower extremity exoskeleton
CN114733145B (zh) 智能多功能下肢康复训练一体机
CN108309528B (zh) 用于下肢康复训练装置的矫正型脚踏装置
RU130500U1 (ru) Тренажерный комплекс (варианты)
CN216702905U (zh) 一种骨科膝关节训练恢复装置
CN112807190B (zh) 一种脊髓损伤康复用智能辅助系统
CN211611468U (zh) 下肢康复训练装置
US11701288B2 (en) Pivoting lower limb therapy device
US20220331947A1 (en) Wearable exoskeleton with auxiliary back frame support

Legal Events

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

Ref document number: 20930697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20930697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1