WO2021245317A1 - Aparato de rehabilitacion - Google Patents

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WO2021245317A1
WO2021245317A1 PCT/ES2021/070411 ES2021070411W WO2021245317A1 WO 2021245317 A1 WO2021245317 A1 WO 2021245317A1 ES 2021070411 W ES2021070411 W ES 2021070411W WO 2021245317 A1 WO2021245317 A1 WO 2021245317A1
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WO
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exoskeleton
encoder
motor
rehabilitation
controls
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Application number
PCT/ES2021/070411
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English (en)
French (fr)
Inventor
Juan Garcia Legaz
Original Assignee
Tecnimusa S.L.
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Publication date
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    • 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

Definitions

  • the invention refers to a rehabilitation device that provides, to the function for which it is intended, advantages and characteristics, which are described in detail below, which imply an improvement in the condition current state of the art.
  • the object of the present invention lies in an apparatus whose purpose is to allow the rehabilitation of people with an inability to walk properly as a result of damage to the central nervous system, in such a way as to enable them to have a more functional and efficient ambulation.
  • the problem to be improved is to rehabilitate the spine and upper and lower limbs, increasing flexibility and strengthening the extensor muscles of the trunk and lower limbs, in order to provide people with the necessary capacities to get up from the decubitus and sitting, standing upright, and moving independently.
  • the field of application of the present invention is framed within the sector of the industry dedicated to the manufacture of rehabilitation devices, focusing particularly on those intended for the rehabilitation of people with disabilities to walk.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • ischemic or hemorrhagic a part of the brain or spinal cord is deprived of oxygen and glucose, resulting in permanent damage that can be translated into a loss of a series of functions according to the area affected and the extent of the damage.
  • the injured part of the nervous system is responsible for triggering or controlling the movement of a part of the body, particularly the extremities on the other side, the motor deficit will lead to a partial or total inability to ambulate.
  • strokes that affect left motor areas the subject will have a right heme paresis and if it affects right motor areas, a left heme paresis.
  • the objective is to preserve life and try to reduce the damaged area of the brain as much as possible, controlling oxygenation, blood glucose, blood pressure, blood volume, intracranial hypertension, cerebral perfusion, etc.
  • a detailed evaluation is carried out to assess the deficits not only motor but also sensitive, cognitive, etc.
  • a multidisciplinary therapy is carried out with active movements of the patient and, if they cannot, passive movements, to avoid atrophy and facilitate brain plasticity phenomena in undamaged areas.
  • rehabilitation should be an active process that requires the collaboration and learning capacity of the patient and his family.
  • the therapeutic protocols attend to several aspects: the part of the body to be trained (the upper and lower extremities), the tools or machines to use for said training (belts, weights, etc.), the activity to be carried out (walking, moving the limb upper) and the time of initiation of therapy (during the acute phase after stroke).
  • Functional recovery is highest in the first month, is maintained until the third month, it is less between the third and 6th month and experience progressively smaller changes between the 6th and 12th month. Generally it provides that from the 6th month of the frame stabilization occurs. Language and balance can continue to improve for up to 2 years.
  • this device for the active rehabilitation of the part affected by the stroke is proposed, taking advantage of and making use of the unaffected part of the body, thus promoting neuroplasticity.
  • proprioceptive neuromuscular stimulation techniques Inhibition of spasticity through relaxation techniques, joint mobilization, heat-cold, etc.
  • the objective of the present invention is, therefore, the development of a rehabilitation device that, as indicated above, contrary to what is currently known, provides an active rehabilitation of the part affected by the stroke, taking advantage of and making use of the part of the unaffected body.
  • Patent CN206612924U referring to a "New medical rehabilitation training car", which basically consists of a vehicle formed by a support structure with “taca, taca” wheels with the
  • Patent CN104606030A referring to a "Rehabilitation system and method for walking in line of lower limbs fused with awareness of autokinetic movement". It is basically a hocoma type exoskeleton but with a neural helmet.
  • the system essentially comprises a brain-computer interface, a force function generator and an external skeleton of the lower limb.
  • the brain-computer interface decodes the intensity of the autokinetic movement and sends an instruction to the force function generator in real time.
  • - Patent US10099085B2 referred to a multi-limb exercise machine and a method of limb rehabilitation using reward cranks that includes a plurality of input components movable by the user, an input measurement device associated with each of the input components, a feedback device to provide the user with output information indicating the difference between a current performance level and a performance target, and a processor that receives input information about the user's effort applied to each of the input components and communicates the output information to the feedback device.
  • the input components are configured to be moved by a member of a user and to resist being moved.
  • Patent CA2571240A1 referring to an "Exercise device for walking and balancing", basically consisting of a pelvic structure (vehicle) that moves as the patient walks.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - Patent AU2014244363A1 referring to a “motorized orthopedic system” that basically consists of an exoskeleton that includes crutches. - Patent DE102014004997A1, referring to a hocoma® type device on which the user is hanging and includes a motorized treadmill.
  • the patent CN106691782A refers to a harness for fastening the individual to the hip
  • Patent WO2017081647A1 referring to a device that grabs the user's legs and moves them on a belt.
  • Patent KR100976180B1 referring to an exoskeleton, with harness and treadmill.
  • Patent DE19805164C1 referring to a device with two foot pedals that moves the user's legs while hanging from a harness - Patent US2015018177A1, referring to a system to go from sitting to standing.
  • Patent EP3104819A1 referring to a lower part exoskeleton with a structure with which the user can sit and stand up.
  • the rehabilitation apparatus that the invention proposes is configured as the ideal solution to the aforementioned objective, the characterizing details that make it possible and that distinguish it conveniently included in the final claims that accompany the present description.
  • what the invention proposes is an apparatus for the rehabilitation of people with the inability to move their limbs and / or walk properly as a result of damage to the central nervous system, in a way that enables them to ambulate.
  • more functional and efficient in particular to rehabilitate the spine and upper and lower limbs, increasing flexibility and strengthening the extensor muscles of the trunk and lower limbs, in order to provide people with the necessary capacities to get up from the decubitus and sitting, staying upright and moving independently, which has the particularity of being based on an active rehabilitation of the affected part taking advantage of and making use of the unaffected part of the body.
  • the apparatus of the invention is configured essentially from a motorized vehicle and an exoskeleton of lower and upper limbs that has motorized means to move an affected part of any of the patient's limbs by means of the movement of an unaffected part of some other limb.
  • the motorized vehicle in turn, the motorized vehicle
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) comprises the following elements:
  • a screen to display movements in real time preferably, a screen to display movements in real time.
  • the exoskeleton of lower and upper limbs includes:
  • these elements are arranged so that the part of the exoskeleton located in the affected part of the body has motors that allow the movement of the joints, and the opposite part of the exoskeleton (the one that is located on the unaffected side) has a series of measurement elements, specifically encoders, that collect information on the subject's voluntary movement and transfer it to the motors that generate the movement.
  • the movement is always controlled through a software program, where the operating parameters are established, thus allowing to limit degrees of freedom, speed of movement and resistance.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) It is important to note that, at all times, it is the patient himself who initiates and generates the movement voluntarily and intentionally, which has a direct impact on the basic principles of neuroplasticity.
  • the fastening of the exoskeleton that the user carries to the vehicle allows the user to stabilize and prevent falls.
  • the vehicle lift system allows the subject to move from a sitting position to a bipedal position.
  • it has a screen that is located in front of the user where he can see himself making his own movements through a camera also installed in front of him for that purpose.
  • control and movement stands out, since unlike most existing devices and systems, it is the healthy part of the user himself that controls the affected part, both upper and lower, through strategically installed encoders in the exoskeleton and that receive the movement of the healthy side, there are also motors that, located in positions similar to those of the encoders of the opposite healthy side, receive the information from said encoders and perform the same movement on the affected side.
  • the apparatus can be arranged so that the right or left side can be used interchangeably as the healthy side and vice versa.
  • each section and joint moves the corresponding joint on the opposite side, therefore, in a preferred embodiment of the apparatus, the exoskeleton has encoders and motors necessary so that:
  • the healthy shoulder on one side for example the right
  • check the affected shoulder on the other side in this case the left
  • the apparatus is provided so that information can be crossed, such that, if necessary, a single limb can control the others or an arm controls a leg and vice versa.
  • the device can also be used without the exoskeleton, so that the user can move with the motorized vehicle carrying a restraint on top, for example with a harness and slings, giving the individual the possibility to walk on the treadmill or on the ground, without assistance but with total safety while walking.
  • Figure number 1 shows a schematic front elevation view of the exoskeleton comprising the rehabilitation apparatus of the invention, represented on a mannequin as a user's body.
  • Figure number 2. Shows a schematic side elevation view of the user with the exoskeleton, once attached to the vehicle, appreciating the whole apparatus and the main parts that it comprises with the user in a bipedal position and on the non-motorized treadmill. .
  • Figure number 3. Shows a side view of the device with the user in a sitting position, in this case without the treadmill.
  • Figure number 4.- Shows a front view of the device with the user in a bipedal position.
  • Figure number 5. Shows a perspective view of the apparatus, in this case including the screen with a camera in which the user can see himself in real time.
  • Figures 6 and 7. They show respective views, in front and side elevation respectively, of the vehicle with the user attached to it through a harness and slings, without using the exoskeleton.
  • Figures 8, 9 and 10. They show respective views, in front elevation, left side and right side of the exoskeleton, indicating the plurality of encoders and motors that can be incorporated in different parts of both the upper and lower extremities. .
  • the apparatus (1) of the invention comprises, essentially, from a motorized vehicle (2) and an exoskeleton (3) which, in turn, comprises at least one engine (4) electrical coupled to a part of the exoskeleton (3), located in correspondence with an affected part of some limb of the patient / user, and, at least, one encoder (5), or similar device for measuring movement, coupled to another part of the exoskeleton coinciding with an unaffected part of another limb of the patient, both elements being, that is, said motor (4) and said encoder (5), designed to be able to be connected to an electronic control with specific software such that , the movement made by the user with his unaffected part, detected and measured in the encoder (5), is reproduced in the affected part through its motor (4).
  • the motorized vehicle (2) comprises an anchoring system (6) to the exoskeleton (3), to jointly join both elements and provide stability, and a lifting system (7), for example to through a chain that moves the anchor point (6) in a vertical movement, to allow the user to go from a standing position (figure 2) to a sitting position (figure 3) in a safe way.
  • an anchoring system (6) to the exoskeleton (3), to jointly join both elements and provide stability
  • a lifting system (7) for example to through a chain that moves the anchor point (6) in a vertical movement, to allow the user to go from a standing position (figure 2) to a sitting position (figure 3) in a safe way.
  • the motorized vehicle has batteries and electrical elements that are connected to the exoskeleton (3), for example through the anchor point (6) itself, to ensure its power and operation.
  • the motorized vehicle (2) has a non-motorized treadmill (8), which, also preferably, is of the extensible type and can be attached under the vehicle.
  • the motorized vehicle (2) also has a screen (9) and a camera that, for example through an upper support (10), is arranged in front of the user, once placed on the vehicle (2) , for the visualization of movements in real time.
  • a screen (9) and a camera that, for example through an upper support (10), is arranged in front of the user, once placed on the vehicle (2) , for the visualization of movements in real time.
  • the exoskeleton (3) which preferably is a structure that encompasses both the lower and upper limbs of the user, in addition to one or more motors (4) linked to one or more encoders (5), comprises several means of fastening (11) of the patient to the exoskeleton, for example by means of straps on the shoulders, waist, wrists and ankles, to fasten each of their extremities to it, as shown in figure 1.
  • the exoskeleton (3) comprises a plurality of encoders (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) that control respective motors (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47), both being arranged as follows:

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Abstract

Aparato de rehabilitación que, aplicable para la rehabilitación de personas con incapacidad para mover las extremidades y/o caminar adecuadamente como consecuencia de un daño del sistema nervioso central, que comprende un vehículo motorizado (2) y un exoesqueleto (3), que a su vez comprende, al menos, un motor (4) eléctrico acoplado a una parte del exoesqueleto (3) situada en correspondencia con una parte afectada de alguna extremidad del paciente/usuario, y, al menos, un encoder (5), o dispositivo análogo de medición de movimiento, acoplado a otra parte del exoesqueleto en coincidencia con una parte no afectada de otra extremidad del paciente; y por el hecho de que dicho motor (4) y dicho encoder (5) están dotados de medios para poder ser conectados a un control electrónico con un software específico tal que, el movimiento que efectúa el usuario con su parte no afectada, detectado y medido en el encoder (5), se reproduce en la parte afectada a través del motor (4) de la misma.

Description

APARATO DE REHABILITACIÓN
MEMORIA DESCRIPTIVA
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un aparato de rehabilitación que aporta, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante, que suponen una mejora del estado actual de la técnica.
El objeto de la presente invención recae en un aparato cuya finalidad es permitir la rehabilitación de personas con incapacidad para caminar adecuadamente como consecuencia de un daño del sistema nervioso central, de forma que les posibilite una ambulación más funcional y eficiente. El problema que se pretende mejorar es rehabilitar la columna vertebral y los miembros superiores e inferiores, aumentando la flexibilidad y fortaleciendo la musculatura extensora de tronco y de miembros inferiores, con la finalidad de proporcionar a las personas las capacidades necesarias para incorporarse desde el decúbito y la sedestación, mantenerse erguido y desplazarse de manera independiente.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de aparatos de rehabilitación, centrándose particularmente en los destinados a la rehabilitación de personas con incapacidad para caminar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
1
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) Como es sabido, cuando una persona ha sufrido un ictus o accidente cerebrovascular (isquémico o hemorrágico) una parte del cerebro o de la médula queda desprovista de oxígeno y glucosa, resultando en un daño permanente que se puede traducir en una pérdida de una serie de funciones según el área afecta y la extensión del daño. Si la parte lesionada del sistema nervioso es la encargada de desencadenar o controlar el movimiento de una parte del cuerpo, en particular las extremidades del otro lado, el déficit motor llevará al sujeto a una incapacidad parcial o total de ambular. En el caso de los ictus que afectan a áreas motoras izquierdas el sujeto tendrá una hem ¡paresia derecha y si afecta a áreas motoras derechas una hem ¡paresia izquierda. En las primeras horas y días tras el ictus el objetivo es preservar la vida e intentar reducir al máximo la zona del cerebro dañada, controlando oxigenación, glucemia, tensión arterial, volemia, hipertensión intracraneal, perfusión cerebral, etc. Una vez estabilizado el paciente se lleva a cabo una evaluación detallada para valorar los déficits no sólo motores sino sensitivos, cognitivos, etc. Una vez valorados, se lleva a cabo una terapia multidisciplinar con movimientos activos del paciente y, en caso de que no pueda, pasivos, para evitar la atrofia y facilitar los fenómenos de plasticidad cerebral en las zonas indemnes.
Los programas de rehabilitación actuales consisten fundamentalmente en la aplicación de determinadas técnicas de terapia física, terapia ocupacional y de logopedia, según el tipo y grado de discapacidad, que se pueden utilizar aisladamente o en combinación (técnicas convencionales, técnicas de facilitación neuromuscular, técnicas de biofeedback, etc.). Hasta hoy, No hay ninguna evidencia científica de que unas técnicas fisioterápicas sean mejores que otras.
Existen evidencias de que en esos primeros momentos tras el ictus en los que el cerebro está aún en fase de recuperación se inicie la rehabilitación
2
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) de la parte afectada; de ahí que se proponga la presente invención. La rehabilitación es fundamental para que las personas puedan volver a caminar y hacer una vida normal.
En la actualidad la rehabilitación que se suele hacer es fundamentalmente pasiva y externa, en la que el fisioterapeuta moviliza las articulaciones y los músculos de la parte afectada por el ictus sin la participación activa del sujeto en dichos movimientos. Esta rehabilitación que se efectúa en la mayoría de hospitales y clínicas trata de minimizar los déficits o discapacidades experimentadas por el paciente que ha sufrido un ictus, así como facilitar su reintegración social.
Ahora bien, la rehabilitación debería ser un proceso activo que requiera la colaboración y capacidad de aprendizaje del paciente y de su familia.
Sin embargo, existen algunos centros especializados en los que se lleva a cabo una neurorrehabilitación de estos pacientes que han sufrido un déficit funcional tras un ictus. Se trata de un tratamiento multidisciplinar y coordinado cuyo objetivo es una recuperación neurológica y funcional del paciente. Para ello se trabajan las funciones motoras y cognitivas estableciendo unos objetivos a alcanzar.
Los protocolos terapéuticos atienden a varios aspectos: la parte del cuerpo a entrenar (las extremidades superiores e inferiores), las herramientas o máquinas a usar para dicho entrenamiento (cintas, pesas, etc.), la actividad a realizar (caminar, mover la extremidad superior) y el momento de inicio de la terapia (durante la fase aguda tras el ictus).
Una revisión de la plasticidad neuronal dependiente de la experiencia (Keim and Jones, 2008) explica por qué el entrenamiento es crucial para la recuperación. Según su trabajo, la exposición a actividades de
3
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) entrenamiento específico conduce a una mejoría del déficit al activar los mecanismos de plasticidad neuronal.
Dos metaanálisis investigaron principios específicos de la rehabilitación. Uno de ellos analizó el principio de intensidad y encontró que a mayor tiempo de terapia se obtenía una mejor recuperación funcional (Kwakkel, 2009). El otro estudio determinó que la repetición potencia la función de miembros superiores e inferiores (Thomas et al, 2017).
En un metaanálisis reciente (Maier et al, 2019) se recopila una lista de principios para la neurorrehabilitación basada en la literatura sobre aprendizaje y recuperación motora: práctica masiva, práctica específica de tarea, práctica variable, estimulación multisensorial, dificultad creciente, feedback/conocimiento explícito de los resultados, feedback/conocimiento implícito del trabajo realizado, representación del movimiento y promoción del uso de la extremidad afecta. De esta forma, defiende, que un tratamiento en el que une la práctica intensiva, con estimulación multisensorial y dificultad creciente puede ser beneficioso para la recuperación.
La recuperación funcional es mayor en el primer mes, se mantiene hasta el tercer mes, es menor entre el tercer y 6o mes y experimenta cambios progresivamente menores entre el 6o y 12° mes. Por regla general, se establece que a partir del 6o mes se produce la estabilización del cuadro. El lenguaje y el equilibrio pueden seguir mejorando hasta incluso transcurridos 2 años.
Como consecuencia de estos periodos de rehabilitación se propone este aparato de rehabilitación activa de la parte afectada por el ictus aprovechando y haciendo uso de la parte del cuerpo no afectada, promocionando así la neuroplasticidad.
4
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) En el estado de la técnica existen propuestas basadas en dispositivos electromecánicos dirigidas a este tipo de pacientes. Se trata de exoesqueletos corporales que se han desarrollado tanto con propósitos médicos como militares y civiles.
Actualmente, múltiples empresas y centros de investigación superior siguen estudiando, trabajando y tratando de desarrollar distintas maneras de intentar recuperar la movilidad del cuerpo a través de exoesqueletos, pero han encontrado vahos obstáculos.
No se destaca ningún aparato de rehabilitación activa en la que se haga aprovechando la parte no afectada y capacidad de la propia persona afectada, es siempre el profesional externo u otro dispositivo quien actúa de manera externa en los músculos y articulaciones del paciente.
Hasta ahora el procedimiento comprende las siguientes etapas de tratamiento rehabilitador:
- Primera fase llamada, fase aguda:
- Cuidados posturales.
- Movilizaciones pasivas de los miembros afectos e instrucción de movilización autopasiva (realizada por el propio paciente con ayuda del lado sano).
- Fisioterapia respiratoria, drenajes posturales, clapping, etc.
- Estimulación propioceptiva y sensorial del hemicuerpo afecto.
- Iniciar la sedestación lo más precozmente posible (48- 72 horas después del ACVA) con miembro superior en cabestrillo mientras esté flácido.
5
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) - Fase subaguda y crónica:
- Primero intentar conseguir el equilibrio sentado y Adaptación progresiva a la verticalidad.
- Ejercicios activos de aquellos grupos musculares con movimientos voluntarios.
- Empleo de técnicas de estimulación neuromuscular propioceptiva. Inhibición de la espasticidad mediante técnicas de relajación movilizaciones articulares, calor -frío, etc.
- Reeducación de la marcha: en paralelas con asistencia de fisioterapeuta, con bastón por terrenos irregulares e independientemente según sean las capacidades de cada paciente.
- Terapia ocupacional, para mejorar la coordinación y destreza manual, procurar la independencia en actividades de la vida diaria básicas (vestido, aseo, comida), información sobre adaptaciones domiciliarias, etc.
El objetivo de la presente invención es, pues, el desarrollo de un aparato de rehabilitación que, como se ha señalado anteriormente, a diferencia de lo actualmente conocido, proporcionar una rehabilitación activa de la parte afectada por el ictus aprovechando y haciendo uso de la parte del cuerpo no afectada.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe mencionar que se conoce la existencia de, entre los muchos aparatos de rehabilitación conocidos, los siguientes documentos, como más cercanos al objeto de la invención:
- La patente CN206612924U referida a un “Nuevo auto de entrenamiento de rehabilitación médica”, que básicamente consiste en un vehículo formado por una estructura de sujeción con ruedas tipo “taca, taca” con el
6
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) que el paciente se puede ir desplazando.
- La patente CN104606030A, referida a un “Sistema y método de rehabilitación para caminar en línea de miembros inferiores fusionados con conciencia de movimiento autocinético”. Se trata, básicamente, de un exoesqueleto tipo hocoma pero con casco neuronal El sistema comprende esencialmente una interfaz cerebro-computadora, un generador de función de fuerza y un esqueleto externo de la de la extremidad inferior. La interfaz cerebro-computadora decodifica la intensidad del movimiento autocinético y envía una instrucción al generador de funciones de fuerza en tiempo real.
- La patente CN106176138A, referida a una Cama de entrenamiento de rehabilitación de miembros inferiores
- La patente US10099085B2, referida a Una máquina de ejercicios de múltiples extremidades y un método de rehabilitación de miembros mediante bielas de recompensa que incluye una pluralidad de componentes de entrada movibles por el usuario, un dispositivo de medición de entrada asociado con cada uno de los componentes de entrada, un dispositivo de retroalimentación para proporcionar al usuario información de salida que indica la diferencia entre un nivel de rendimiento actual y un objetivo de rendimiento, y un procesador que recibe información de entrada sobre el esfuerzo del usuario aplicado a cada uno de los componentes de entrada y comunica la información de salida al dispositivo de retroalimentación. Los componentes de entrada están configurados para ser movidos por un miembro de un usuario y para resistir ser movidos.
- La patente CA2571240A1 , referida a un “Dispositivo de ejercicio para caminar y equilibrar”, consistente, básicamente, una estructura (vehículo) pélvica que se mueve conforme anda el paciente
7
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) - La patente AU2014244363A1 referida a un “sistema ortopédico motorizado” que, básicamente, consiste en un exoesqueleto que incluye muletas. - La patente DE102014004997A1 , referida a un aparato tipo hocoma® en que el usuario va colgado e incluye una cinta de correr motorizada.
- La patente CN106691782A referida a un arnés de sujeción del individuo a la cadera
- La patente WO2017081647A1 , referida a un dispositivo que agarra las piernas del usuario y las mueve sobre cinta.
- La patente KR100976180B1 referida a un exoesqueleto, con arnés y cinta de correr.
- La patente DE19805164C1 , referida a un aparato con dos pedales para los pies y que va moviendo las piernas del usuario colgado de un arnés - La patente US2015018177A1 , referida a un sistema para pasar de sentado a bipedestación.
- La patente EP3104819A1 , referida a un exoesqueleto de parte inferior con una estructura con que el usuario se puede sentar y levantar.
Sin embargo, no parece que ninguna de las patentes mencionadas, tomadas por separado o en combinación, describe un aparato de rehabilitación que presente unas características técnicas y estructurales ¡guales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica.
8
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El aparato de rehabilitación que la invención propone se configura como la solución idónea al objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que la distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.
Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un aparato para la rehabilitación de personas con incapacidad para mover las extremidades y/o caminar adecuadamente como consecuencia de un daño del sistema nervioso central, de forma que les posibilite una ambulación más funcional y eficiente, en particular para rehabilitar la columna vertebral y los miembros superiores e inferiores, aumentando la flexibilidad y fortaleciendo la musculatura extensora de tronco y de miembros inferiores, con la finalidad de proporcionar a las personas las capacidades necesarias para incorporarse desde el decúbito y la sedestación, mantenerse erguido y desplazarse de manera independiente, el cual presenta la particularidad de estar basado en una rehabilitación activa de la parte afectada aprovechando y haciendo uso de la parte del cuerpo no afectada.
Para ello, y de manera más específica, el aparato de la invención se configura esencialmente a partir de un vehículo motorizado y un exoesqueleto de miembros inferiores y superiores que cuenta con medios motorizados para mover una parte afectada de alguna de las extremidades del paciente mediante el movimiento de una parte no afectada de alguna otra extremidad.
Para ello, y más específicamente, el vehículo motorizado, a su vez,
9
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) comprende los siguientes elementos:
- Un sistema de elevación y anclaje al exoesqueleto, para proporcionar estabilidad y poder pasar de una posición de sedestación a bipedestación de una manera segura.
- Una serie de baterías y elementos eléctricos que están conectados al exoesqueleto para su funcionamiento.
- Una cinta no motorizada extensible y acoplable debajo del vehículo.
- Y, preferentemente, una pantalla para la visualización de los movimientos en tiempo real.
Por su parte, el exoesqueleto de miembros inferiores y superiores, a su vez, comprende:
- Elementos motorizados que permiten el movimiento de las articulaciones.
- Elementos de control que ordenan el movimiento de los motores.
- Elementos de sujeción del paciente al exoesqueleto.
En concreto, dichos elementos están dispuestos de modo que la parte del exoesqueleto situado en la parte afectada del cuerpo posee motores que permiten el movimiento de las articulaciones, y la parte contraria del exoesqueleto (la que queda situada en el lado no afectado) cuenta con una serie de elementos de medición, en concreto encoders, que recogen información del movimiento voluntario del sujeto y la trasladan a los motores que generan el movimiento.
El movimiento siempre está controlado a través de un programa de software, donde se establecen los parámetros de funcionamiento, permitiendo así limitar grados de libertad, velocidad de movimiento y resistencia.
10
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) Es importante destacar que, en todo momento, es el propio paciente quien inicia y genera el movimiento de forma voluntaria e intencionada, lo cual tiene una incidencia directa en los principios básicos de la neuroplasticidad.
Con todo ello, las prestaciones y ventajas que proporciona el aparato son:
La sujeción del exoesqueleto que lleva el usuario al vehículo permite estabilizar al usuario e impedir caídas. El sistema de elevación del vehículo permite que el sujeto pase de una posición de sedestación a una posición bípeda.
Cuenta con una cinta no mecanizada en la cual es el usuario quien mueve la cinta de forma autónoma y voluntaria. Esta cinta se guarda en la parte baja del vehículo si no se está usando.
Preferentemente, cuenta con una pantalla que queda situada frente al usuario donde se puede ver a si mismo realizando sus propios movimientos a través de una cámara instalada también frente a él al efecto.
Pero sobre todo destaca la forma de control y movimiento, ya que a diferencia de la mayoría de aparatos y sistemas existentes, es la parte sana del propio usuario la que controla la parte afectada, tanto superior como inferior, a través de los encoders instalados estratégicamente en el exoesqueleto y que reciben el movimiento del lado sano, existiendo asimismo unos motores que, ubicados en posiciones similares a la de los encoders del lado sano opuesto, reciben la información de dichos encoders y realizan el mismo movimiento en el lado afectado.
Además, es importante señalar que el aparato se puede disponer para que se pueda usar indistintamente lado derecho o izquierdo como lado sano y viceversa.
11
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) En la realización preferida, cada sección y articulación mueve la articulación correspondiente del lado contrario, por lo que, en una realización preferida del aparato, el exoesqueleto cuenta con encoders y motores necesarios para que:
- el hombro sano de un lado, por ejemplo el derecho, controle el hombro afecto del otro lado, en este caso el izquierdo,
- el codo sano controle el codo afecto,
- la mano sana controle la mano afecta,
- la cadera sana controle la cadera afecta,
- la rodilla sana controle la rodilla afecta, y
- el tobillo sano controle el tobillo afecto.
Opcionalmente, el aparato está previsto para que se pueda cruzar la información, de tal como que, si es preciso, una sola extremidad pueda controlar las demás o que un brazo controle una pierna y viceversa.
Finalmente, cabe señalar que, opcionalmente, el aparato también se puede utilizar sin el exoesqueleto, de manera que el usuario pueda moverse con el vehículo motorizado portando una sujeción arriba, por ejemplo con arnés y eslingas, dando la posibilidad al individuo de caminar sobre la cinta o sobre el suelo, sin ayudas pero con total seguridad en la marcha. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un plano en el que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
12
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) La figura número 1 Muestra una vista esquemática en alzado frontal del exoesqueleto que comprende el aparato de rehabilitación de la invención, representado sobre un maniquí a modo de cuerpo de usuario.
La figura número 2.- Muestra una vista esquemática en alzado lateral del usuario con el exoesqueleto, una vez sujeto al vehículo, apreciándose el conjunto del aparato y de las principales partes que comprende con el usuario en posición bípeda y sobre la cinta rodante no motorizada.
La figura número 3.- Muestra una vista lateral del aparato con el usuario en posición de sedestación, en este caso sin la cinta rodante.
La figura número 4.- Muestra una vista frontal del aparato con el usuario en posición bípeda.
La figura número 5.- Muestra una vista en perspectiva del aparato, en este caso incluyendo la pantalla con cámara en que se puede ver el usuario a sí mismo en tiempo real.
Las figuras número 6 y 7.- Muestran respectivas vistas, en alzado frontal y lateral respectivamente, del vehículo con el usuario sujeto al mismo a través de un arnés y eslingas, sin usar el exoesqueleto.
Y las figuras 8, 9 y 10.- Muestran respectivas vistas, en alzado frontal, lateral izquierdo y lateral derecho del exoesqueleto, con indicación de la pluralidad de encoders y motores que puede llegar a incorporar en diferentes partes de las extremidades tanto superior como inferior.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración
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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización no limitativa del aparato de rehabilitación de la invención, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.
Así, tal como se observa en dichas figuras, el aparato (1 ) de la invención comprende, esencialmente, a partir de un vehículo motorizado (2) y un exoesqueleto (3) que, a su vez, comprende, al menos, un motor (4) eléctrico acoplado a una parte del exoesqueleto (3), situada en correspondencia con una parte afectada de alguna extremidad del paciente/usuario, y, al menos, un encoder (5), o dispositivo análogo de medición de movimiento, acoplado a otra parte del exoesqueleto en coincidencia con una parte no afectada de otra extremidad del paciente, estando ambos elementos, es decir dicho motor (4) y dicho encoder (5), diseñados para poder ser conectados a un control electrónico con un software específico tal que, el movimiento que efectúa el usuario con su parte no afectada, detectado y medido en el encoder (5), se reproduce en la parte afectada a través del motor (4) de la misma.
Además, preferentemente, el vehículo motorizado (2), a su vez, comprende un sistema de anclaje (6) al exoesqueleto (3), para unir solidariamente ambos elementos y proporcionar estabilidad, y un sistema de elevación (7), por ejemplo a través de cadena que desplaza el punto de anclaje (6) en un movimiento vertical, para permitir al usuario poder pasar de una posición de bipedestación (figura 2) a una posición de sedestación (figura 3) a de una manera segura.
Preferentemente, el vehículo motorizado cuenta con baterías y elementos eléctricos que están conectados al exoesqueleto (3), por ejemplo a través del propio punto de anclaje (6), para procurar su alimentación y su funcionamiento.
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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) Preferentemente, el vehículo motorizado (2) cuenta con una cinta rodante (8) no motorizada, la cual, también de modo preferente, es de tipo extensible y acoplable debajo del vehículo.
Preferentemente, el vehículo motorizado (2) cuenta, además, con una pantalla (9) y una cámara que, por ejemplo a través de un soporte (10) superior, queda dispuesta frente al usuario, una vez colocado sobre el vehículo (2), para la visualización de los movimientos en tiempo real.
Por su parte, el exoesqueleto (3), que preferentemente es una estructura que abarca tanto los miembros inferiores como los superiores del usuario, además de uno o más motores (4) vinculados a uno o más encoders (5), comprende vahos medios de sujeción (11 ) del paciente al exoesqueleto, por ejemplo mediante cintas en hombros, cintura, muñecas y tobillos, para sujetar cada una de sus extremidades al mismo, tal como se observa en la figura 1 .
Atendiendo a las figuras 8, 9 y 10, se observa cómo, en una forma de realización preferida, el exoesqueleto (3) comprende una pluralidad de encoders (51 , 52, 53, 54, 55, 56, 57) que controlan respectivos motores (41 , 42, 43, 44, 45, 46, 47), estando unos y otros dispuestos del siguiente modo:
- un encoder de hombro (51 ) en una extremidad superior que controla un motor de hombro (41 ) de la otra extremidad superior,
- un encoder de codo (52) en una extremidad superior que controla un motor de codo (42) de la otra extremidad superior,
- un encoder de muñeca (53) en una extremidad superior que controla un motor de muñeca (43) de la otra extremidad superior,
- un encoder de mano (54) en una extremidad superior que controla un motor de mano (44) de la otra extremidad superior,
- un encoder de cadera (55) en una extremidad inferior que controla un
15
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) motor de cadera (45) de la otra extremidad inferior,
- un encoder de rodilla (56) en una extremidad inferior que controla un motor de rodilla (46) de la otra extremidad inferior, y
- un encoder de tobillo (57) en una extremidad inferior que controla un motor de tobillo (45) de la otra extremidad inferior.
Lógicamente la descripción anterior es solo un posible ejemplo de realización, pudiendo darse otros en que se combinan dos o más de los elementos mencionados, así como que se pueda cruzar la información, de tal modo que, si es preciso, un encoder (5) o dos situados en una sola extremidad del exoesqueleto puede controlar uno o más motores (4) situados en las demás, independientemente de si son extremidades superiores o inferiores. Finalmente, atendiendo a las figuras 6 y 7 se observa cómo, el aparato permite la utilización del vehículo motorizado (2) sin el exoesqueleto, para lo cual comprende una sujeción de arnés (12) y eslinga (13).
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.
16
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26)

Claims

1.- Aparato de rehabilitación que, aplicable para la rehabilitación de personas con incapacidad para mover las extremidades y/o caminar adecuadamente como consecuencia de un daño del sistema nervioso central, y comprendiendo un vehículo motorizado (2) y un exoesqueleto (3), está caracterizado por el hecho de que dicho exoesqueleto comprende, al menos, un motor (4) eléctrico acoplado a una parte del exoesqueleto (3) situada en correspondencia con una parte afectada de alguna extremidad del paciente/usuario, y, al menos, un encoder (5), o dispositivo análogo de medición de movimiento, acoplado a otra parte del exoesqueleto en coincidencia con una parte no afectada de otra extremidad del paciente; y por el hecho de que dicho motor (4) y dicho encoder (5) están dotados de medios para poder ser conectados a un control electrónico con un software específico tal que, el movimiento que efectúa el usuario con su parte no afectada, detectado y medido en el encoder (5), se reproduce en la parte afectada a través del motor (4) de la misma.
2.- Aparato de rehabilitación, según la reivindicación 1, caracterizado porque el vehículo motorizado (2) comprende un sistema de anclaje (6) al exoesqueleto (3), para unir solidariamente ambos elementos y proporcionar estabilidad.
3.- Aparato de rehabilitación, según la reivindicación 2, caracterizado porque el vehículo motorizado (2) comprende un sistema de elevación (7), por ejemplo a través de cadena que desplaza el punto de anclaje (6) en un movimiento vertical, para permitir al usuario poder pasar de una posición de bipedestación a una posición de sedestación de una manera segura.
4.- Aparato de rehabilitación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el vehículo motorizado (2) comprende
17
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) 26-07-2021
WO 2021/245317 PCT/ES2021/070411 baterías y elementos eléctricos que están conectados al exoesqueleto (3) para su alimentación y funcionamiento.
5.- Aparato de rehabilitación, según cualquiera de las reivindicaciones
5 anteriores, caracterizado porque el vehículo motorizado (2) comprende una cinta rodante (8) no motorizada.
6.- Aparato de rehabilitación, según la reivindicación 5, caracterizado porque la cinta rodante (8) no motorizada es extensible y acoplable debajo0 del vehículo.
7.- Aparato de rehabilitación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el vehículo motorizado (2) comprende una pantalla (9) dispuesta frente al usuario, una vez colocado sobre el5 vehículo (2), para la visualización de los movimientos en tiempo real.
8.- Aparato de rehabilitación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el exoesqueleto (3) es una estructura que abarca tanto los miembros inferiores como los superiores del usuario.0
9.- Aparato de rehabilitación, según la reivindicación 8, caracterizado porque el exoesqueleto (3) comprende uno o más motores (4) vinculados a uno o más encoders (5) y vahos medios de sujeción (11 ) del paciente al exoesqueleto, en hombros, cintura, muñecas y tobillos, para sujetar cada5 una de sus extremidades al mismo.
10.- Aparato de rehabilitación, según la reivindicación 9, caracterizado porque el exoesqueleto (3) comprende:
- un encoder de hombro (51 ) en una extremidad superior que controla un0 motor de hombro (41 ) de la otra extremidad superior,
- un encoder de codo (52) en una extremidad superior que controla un motor
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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) 26-07-2021
WO 2021/245317 PCT/ES2021/070411 de codo (42) de la otra extremidad superior,
- un encoder de muñeca (53) en una extremidad superior que controla un motor de muñeca (43) de la otra extremidad superior,
- un encoder de mano (54) en una extremidad superior que controla un 5 motor de mano (44) de la otra extremidad superior,
- un encoder de cadera (55) en una extremidad inferior que controla un motor de cadera (45) de la otra extremidad inferior,
- un encoder de rodilla (56) en una extremidad inferior que controla un motor de rodilla (46) de la otra extremidad inferior, y 0 - un encoder de tobillo (57) en una extremidad inferior que controla un motor de tobillo (45) de la otra extremidad inferior, o
- una combinación de cualquiera de los encoders y motores antedichos.
11.- Aparato de rehabilitación, según la reivindicación 9, caracterizado5 porque el exoesqueleto (3) comprende un encoder (5) o dos situados en una extremidad que controla controlar uno o más motores (4) situados en las demás extremidades, independientemente de si son extremidades superiores o inferiores. 0 12.- Aparato de rehabilitación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una sujeción de arnés (12) y eslinga (13) que permite la utilización del vehículo motorizado (2) sin el exoesqueleto. 5 0
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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26)
PCT/ES2021/070411 2020-06-05 2021-06-04 Aparato de rehabilitacion WO2021245317A1 (es)

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