Ротаційний тренажер гомілки

Реферат: Даний винахід належить до тренажерів для розвитку м'язів, що виконують пронацію та супінацію гомілки. Заявлений ротаційний тренажер гомілки містить раму з сидінням, під яким на вертикальній осі обертання розташовано ротаційну платформу, фіксатор стопи для співвісного розташування вертикально орієнтованої гомілки з вертикальною віссю обертання, силовий блок з гнучким елементом, для передачі навантаження на ротаційну платформу. Тренажер додатково містить регульовану опору, що жорстко закріплена на вертикальній осі обертання, над якою знаходиться ротаційна платформа, важіль, який з'єднано з вертикальною віссю обертання та гнучким елементом силового блока, два суміжних рухомих блоки, які встановлені на рамі та між якими розташовано гнучкий елемент силового блока. Регульована опора має отвори для регулювання кута початкового положення стопи та закріплення ротаційної платформи фіксатором через отвір, який має ротаційна платформа. Через вказаний важіль передається навантаження від силового блока на ротаційну платформу UA 108809 C2 (12) UA 108809 C2 Винахід полягає у отриманні ротаційного тренажера, використання якого дозволяє регулювати вихідне положення та амплітуду скорочення м'язів супінаторів і пронаторів гомілки в відповідності до кута прикладення зусилля, сприяти їх розвитку з можливістю ізольовано впливати на задньомедіальну та задньолатеральну області стегна та може бути використано як пристрій фізичної реабілітації для покращення рухливості колінного суглоба. UA 108809 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до тренажерів для розвитку м'язів що виконують пронацію та супінацію гомілки. Також винахід, що заявляється, може бути використано як пристрій фізичної реабілітації для покращення рухливості колінного суглоба. Специфіка ациклічних видів спорту, при повсякчасній зміні напрямку рухів внаслідок змісту змагальної діяльності, передбачає залучення до змісту рухового акту не лише великі м'язові фрагменти, що задають напрямок локомоції, але й м'язи, які відповідають за точне (дрібне) скерування його амплітуди, наприклад м'яз, що виконують пронацію та супінацію гомілки. Ротація гомілки назовні (супінація) передбачає зацікавленість натягувача широкої фасції (група зовнішніх м'язів тазового поясу) та двоголового м'яза стегна (задня група м'язів стегна). Ротація гомілки досередини (пронація) вволікає до скорочення кравецький м'яз (передня група м'язів стегна), напівсухожилковий та напівперетинчастий (задня група м'язів стегна), стрункий м'яз (медіальна група стегна), підколінний м'яз (задня група гомілки). Відомий тренажер див. патент № US 5749668, який містить, раму з сидінням, під яким на вертикальній осі розташовано ротаційну платформу, фіксатор стопи для співвісного розташування вертикально орієнтованої гомілки з вертикальною віссю обертання, силовий блок з гнучким елементом, для передачі навантаження на ротаційну платформу. Патент 5,749,668 позиціонується як пристрій для покращення рухливості стопи, в якому фіксована лише в певному, без можливості зміни амплітуди початкового руху, положенні стопа виконує згинання - розгинання, відведення - приведення і супінацію - пронацію. На фігурі 1 зображено сидіння 20, яке виконано у вигляді конструкції, що передбачає стабілізацію тіла досліджуваного в сагітальній і горизонтальній площині за допомогою ременя 1, і стегна в горизонтальній площині за допомогою ременя 25, без певного місця для розташування вільної ноги, що є суттєвим недоліком. На нашу думку положення тіла в сагітальній площині можливо регламентувати положенням фіксації розташованою спереду в опорі вільною ногою, а стабілізацію положення тіла в горизонтальній площині за допомогою фіксації стегна виконуючої роботи ноги. На даному тренажері відсутня можливість регулювання положення тіла вгору - вниз відносно вертикально розташованої гомілки, не враховано ймовірну різну довжину стегна досліджуваних, що виводить за межі стандартних рамок кут співвідношення гомілка - стегно. Відсутність місця для розташування вільної ноги залучає м'язи інших груп, що задіяні для підтримки рівноваги та втримання вихідного положення, також слугує дестабілізуючим фактором суворих умов виконання вправи. Велика кількість ременів створює суттєві незручності при зміні вихідного положення і необхідності певної корекції положення тіла на означеному приладі. Наявність ременів та жорстке стискання кінцівок під час виконання вправ на тренажері нівелюють можливість відтоку крові с периферії, обмежує контрактильні можливості м'язів, вповільняють протікання обмінних процесів, що, в свою чергу, призводить до зменшення ефективності та якості виконання вправи. Для більш комфортного розташування на тренажері послаблення фіксації ременями збільшує ймовірну рухливість тіла на сидінні, виводячи виконання окремого елемента вправи за стандартні межі. Опорна платформа стопи 126, її фіксатори 142, ремені фіксації 144 (фігура 5) передбачають стабілізацію стопи лише в передньо-задньому напрямку, не враховуючи ймовірно різний об'єм та ширину стопи досліджуваного. Положення на даному тренажері не передбачає умови прямого кута співвідношення гомілки відносно стегна для оптимізації її руху в колінному суглобі навколо вертикальної осі. Відсутня можливість виконання ротації гомілки з вихідного положення носок досередини або носок назовні вводить ймовірну амплітуду руху лише в ймовірні межі відхилення від площини паралельної сагітальній, що проходить через вісь обертання ротаційної платформи та мінімізує функціональність даного приладу в контексті покращення динамічних можливостей колінного суглоба. Відповідно мінімізуються контрактильні можливості м'язів які виконують пронацію та супінацію гомілки, оскільки їх скорочення не передбачає переміщення сегмента в межах ймовірно можливої, лімітованої біомеханічними характеристиками, амплітуди. Недоліком відомого технічного рішення є те, що при його використанні неможливо повною мірою використовувати скоротливі властивості м'язів, що виконують пронацію та супінацію гомілки на підставі ліміту амплітуди початкового руху і відсутності можливості зміни кута прикладення зусилля. Суть винаходу. 1 UA 108809 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Задачею винаходу є створення ротаційного тренажера гомілки використання якого дозволить регламентувати вихідне положення та амплітуду скорочення м'язів супінаторів і пронаторів гомілки в залежності від кута прикладеного зусилля. Також задачею винаходу, що заявляється, є створення ротаційного тренажера гомілки використання якого дозволить здійснювати вплив на контрактильні можливості м'язів, що виконують супінацію та пронацію гомілки, в залежності від вихідного положення розтягнутих чи вкорочених м'язів. Також задачею винаходу, що заявляється, є створення засобу фізичної реабілітації використання якого передбачає можливість ізольованого впливу на задньолатеральну і задньомедіальну області стегна, сприяє розробкам контрактур після травм та покращення мобільності колінного суглобу. Інші задачі та переваги винаходу будуть розглянуті нижче у міру викладання опису та креслень до нього. Для вирішення вказаної задачі відомий ротаційний тренажер гомілки, який містить, раму з сидінням, під яким на вертикальній осі обертання розташовано ротаційну платформу, фіксатор стопи для співвісного розташування вертикально орієнтованої гомілки з вертикальною віссю обертання, силовий блок з гнучким елементом, для передачі навантаження на ротаційну платформу, відповідно до винаходу, що заявляється він додатково містить регульовану опору, що жорстко закріплена на вертикальній осі обертання, над якою знаходиться ротаційна платформа, при цьому регульована опора має отвори для регулювання кута початкового положення стопи та закріплення ротаційної платформи фіксатором через отвір, який має ротаційна платформа; важіль, який з'єднано з вертикальною віссю обертання та гнучким елементом силового блока, при цьому через вказаний важіль передається навантаження від силового блока на ротаційну платформу, два суміжних рухомих блоки, які встановлені на рамі та між якими розташовано гнучкий елемент силового блока. Наприклад, за рахунок використання винаходу можливо регламентувати вихідне положення та амплітуду скорочення мязів супінаторів і пронаторів гомілки в відповідно до кута прикладення зусилля. При цьому використання двох рухомих блоків дозволяє чітко регламентувати завданий кут гнучного елемента між силовим блоком та рамою, завдяки чому підримується задане навантаження на важіль. Кожний з суміжних рухомих блоків нівелює силу тертя троса і обертається в бік, відповідний до скерування руху гнучким елементом. Технічним результатом винаходу, що заявляється, є створення тренажера ротації гомілки, використання якого дозволить регламентувати вихідне положення та амплітуду скорочення м'язів супінаторів і пронаторів гомілки в відповідності до кута прикладення зусилля, покращення їх функціональних можливостей, сприяти розробкам контрактур після травм та покращення мобільності колінного суглоба. Також відповідно до винаходу фіксатор стопи, що складається з задньої нерухомої пластини до якої з обох її боків примикають дві бокові рухомі пластини, амплітуда руху яких регламентована ексцентриками з фіксатором, при цьому бокові пластини у зоні їх примикання до задньої нерухомої пластини встановлені на утримувачах для забезпечення стабілізації стопи що до ротаційної платформи. Запропонована нами конструкція фіксатори стопи передбачає можливість жорсткої фіксації стопи з різними морфологічними ознаками (в даному випадку з різною шириною стопи) за допомогою ексцентриків розташованих з двох сторін. Оскільки на запропонованому нам приладі відсутній рух згинання - розгинання в гомілковостопному суглобі, що, дезорганізує положення стопи на підставі ймовірного руху вперед, немає необхідності додаткової фронтальної стабілізації стопи. Також відповідно до винаходу, в якому важіль, який з'єднано з вертикальною віссю обертання та гнучким елементом силового блока, розташовано з протилежної сторони двох бокових пластин фіксатора стопи. Завдяки цьому стопа, що виконує зовнішню дію бокову пластину фіксатора, яка виконує функцію важеля та передає навантаження на важіль, розташований під платформою і з'єднаний з вертикальною віссю дозволяє отримати рівномірний розподіл навантаження в будь-якій фазі концентричного та ексцентричного рухів і її часткове зменшення, що полегшує динаміку виконання вправи. Також відповідно до винаходу сидіння містить два ексцентрики з фіксатором, який містить валик для утримання стегна. Наявність двох вертикально розташованих фіксаторів стабілізують положення стегна і, відповідно, тіла в горизонтальній площині. Запропонована нами конструкція фіксаторів стегна передбачає можливість жорсткої фіксації стопи з різними морфологічними ознаками (в даному випадку з різним фізіологічним поперечником стегна) за допомогою 2 UA 108809 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зближення чи віддалення ексцентриків розташованих з двох сторін. Оскільки на запропонованому нам приладі відсутній рух згинання-розгинання стегна, немає необхідності його додаткової стабілізації згори. Також відповідно до винаходу сидіння містить регулятор сидіння вгору-вниз з фіксатором, який містить валик для стабілізації положення тіла в вертикальній площині. Запропонована нами конструкція сидіння передбачає можливість роботи на тренажері людям з різними морфологічними ознаками (в даному випадку з різною довжиною гомілки), за допомогою регулятора висоти сидіння. Висота сидіння регулюється в відповідності до умов співвідношення прямого кута між стегном та вертикально розташованою гомілкою, що є оптимальним положенням для ротаційного руху в колінному суглобі. Також відповідно до винаходу рама містить упор під стопою вільної ноги з регулятором, який обмежує рух тіла в сагітальній площині. Запропонована нами конструкція упора з можливістю регулювання його положення в сагітальній площині передбачає можливість роботи на тренажері людям з різними морфологічними ознаками (в даному випадку з різною довжиною гомілки і стегна), положення якого знаходиться в безпосередній залежності від положення 90 градусів між стегном та вертикально розташованою гомілкою. Фіксація положення упору відбувається за допомогою фіксатора, а положення вільної ноги на ньому унеможливлює рух тіла в сагітальній площині і відхилення положення гомілки від вертикального. Також відповідно до винаходу рама містить опору для рук, яка виконана у вигляді дуги для забезпечення загальної стабілізації положення тіла. Запропонована нами конструкція рами опори для рук передбачає можливість фіксації рук на тренажері людям з різними морфологічними ознаками (в даному випадку з різною довжиною тулуба і верхніх кінцівок), на підставі її дугоподібної форми і розташуванням під кутом. Слугує додатковим стабілізатором положення тіла та засобом підтримання рівноваги під час виконання вправи. Завдяки використання винаходу відбувається сувора регламентація можливої амплітуди виконання вправи в залежності від початкового кута прикладення зусилля. При використанні винаходу регульована опора надає можливість диференційованого впливу на скоротливі можливості м'язів, що виконують супінацію та пронацію гомілки, в залежності від вихідного положення їх розтягнення чи вкорочення. На означеному тренажері динаміка перерозподілу навантаження обертового руху на гнучкий елемент відбувається на підставі взаємодії двох важелів. Першим важелем є пластини фіксатора стопи яка протидіє впливу внутрішньої чи зовнішньої сторони стопи, в залежності від спрямованості руху. Другим важелем є важіль розташований під ротаційною платформою, з'єднаний з гнучким елементом силового блока. Співвісне їх розташування дає можливість перетворити ротаційний рух на рух тяги, що за допомогою гнучкого елемента переміщує задану вагу. Запропонований нами тренажер надає можливість ізольовано вливати на певні двосуглобові м'язи різних груп. Двосуглобові м'язи задньої групи стегна виконуючи одну функцію при русі в сагітальній площині (розгинання стегна і згинання гомілки) виконують різну функцію при ротаційному русі гомілки (пронація - напівсухожилковий, напівперетичастий; супінація - двоголовий). Даний чинник дає можливість при певних медичних показах запровадити вправи, що ізольовано впливають на м'язи одно іменної групи. Це стосується і медіальної групи стегна, що приводить ногу - стрункий м'яз залучається при пронації гомілки; передньої групи стегна, що розгинає гомілку, згинає стегно - кравецький м'яз залучається при пронації гомілки, зовнішні м'язи тазового поясу, що відводять стегно - натягувач широкої фасції залучається при супінації гомілки. Покращення функціональних характеристик та локальної трофіки вище означених м'язів, в структурі фізичної реабілітації, є одним з провідних елементів збільшення ротаційної мобільності колінного суглобу, може сприяти розробці його контрактур. При розгляді прикладів здійснення дійсної корисної моделі використовується вузька термінологія. Однак дійсний винахід не обмежується прийнятими термінами та слід мати на увазі, що кожний такий термін охоплює усі еквівалентні елементи, які працюють аналогічним чином та використовуються для вирішення тих же самих завдань. Фіг. 1 - схематично зображено тренажер ротації гомілки відповідно до заявленого винаходу. Фіг. 2 - схематично зображено вид знизу фіг. 1. Фіг. 3 - схематично зображено вид ззаду фіг. 1. Фіг. 4 - схематично зображено положення людини під час використання тренажера для ротації гомілки, зображеного на фіг. 1. Фіг. 5 - зображено фрагмент І фіг. 4. Фіг. 6 - схематично зображено вид збоку фіг. 4. Фіг. 7 - зображено фрагмент II фіг. 6. 3 UA 108809 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 8 - схематично зображено вид зверху фіг. 4. Фіг. 9 - зображено раму тренажеру ротації гомілки, зображеного на фіг. 1. Фіг. 10 - зображено ротаційну платформу з фіксатором стопи тренажеру ротації гомілки, зображеного на фіг. 1. Фіг. 11 - зображено вид знизу фіг. 10. Фіг. 12 - схематично зображено регульовану опору тренажеру ротації гомілки, зображеного на фіг. 1. Фіг. 13 - зображено сидіння тренажеру ротації гомілки, зображеного на фіг. 1. Приклад реалізації На фіг. 1-13 зображено ротаційний тренажер гомілки, який містить раму 1 з сидінням 2, під яким на вертикальній осі 3 обертання розташовано ротаційну платформу 4. Фіксатор 5 стопи для співвісного розташування вертикально орієнтованої гомілки з вертикальною віссю 3. Силовий блок 6 з гнучким елементом 7 для передачі навантаження на ротаційну платформу 4. Також на фіг. 1-13 зображено регульовану опору 8, що жорстко закріплена на вертикальній осі 3, над якою знаходиться ротаційна платформа 4, стабілізація якої в визначеному положенні відбувається за допомогою фіксатора 9. Важіль 10, який з'єднано з вертикальною віссю 3 обертання та гнучким елементом 7 силового блока 6, при цьому через вказаний важіль 10 передається навантаження від силового блока 6 на вертикальну вісь 3 обертання. Два суміжних рухомих блоки 11, які встановлені на рамі 1 та між якими розташовано гнучкий елемент 7 силового блока 6. Фіксатор 5 стопи, що складається з задньої нерухомої пластини 12 до якої з обох її боків примикають дві бокові рухомі 13 пластини, амплітуда руху яких регламентована ексцентриками 14 з фіксатором 15, при цьому бокові пластини 13 у зоні їх примикання до задньої нерухомої пластини 12 встановлені на утримувачах 16 для забезпечення стабілізації стопи що до ротаційної платформи 4. Сидіння 2 містить два ексцентрики 17 з фіксатором 18, який містить валик 24 для утримання стегна. Регулятор сидіння 19 вгору-вниз з фіксатором 20 для стабілізації положення тіла в вертикальній площині. Рама 1 містить упор 21 з регулятором 22 під стопою вільної ноги, який обмежує рух тіла в сагітальній площині. Також рама 1 містить опору для рук 23, яка виконана у вигляді дуги для забезпечення загальної стабілізації положення тіла. Досліджуваний сідає на сидіння 2 та встановлює стопу робочої ноги у фіксатор 5 стопи. За допомогою регулятора 19 задають кут 90° між гомілкою та стегном. Після цього за допомогою фіксатора 20 здійснюють фіксацію сидіння 2 у заданому положенні. Потім пацієнт розміщує вільну ногу на упорі 21 з регулятором 22 та встановлює упор 21 у положення, яке обмежує рух тіла у сагітальній площині (фіг. 4), яка необхідна для виконання вправи на тренажері, що заявляється. Після цього здійснюється фіксація стегна (фіг. 6) робочої ноги на сидінні 2 за допомогою ексцентриків 17 і фіксаторів 18, які містять валики 24. Це дозволяє стабілізувати стегно в однаково комфортних умовах людям з різним фізіологічним поперечником стегна, не обмежуючи циркуляцію крові в працюючій кінцівці. Також слід зазначити, що жорстка фіксація робочої ноги дає можливість уникнення переміщення тіла в горизонтальній площині під час виконання вправ на тренажері, що також є перевагою винаходу, що заявляється. Після цього здійснюють фіксацію стопи робочої ноги у фіксаторі стопи 5. Потім розташовують стопу в одному з двох можливих положень, а саме: положення супінації - фіксація носка в положенні назовні, під певним кутом відхилення; положення пронації - фіксація носка в положенні досередини, під певним кутом відхилення. Для встановлення стопи у вказані положення повертають ротаційну платформу 4 на завданий кут та за допомогою фіксатора 9 стабілізують ротаційну платформу 4 по відношенню до регульованої опори 8. При цьому кут початкового положення стопи задають за допомогою отворів (фіг. 12), що розташовані на регульованій опорі 8. Виконуємо наступні дії: фіксуємо стопу у фіксаторі стопи 5 на ротаційній платформі, обмеженням є положення фіксації п'яти на задній не рухомій пластині 12; зовнішню та внутрішню частину стопи обмежуємо боковими пластинами 13; "стискання" стопи фіксаторами 15 (фіг. 10) відбувається за допомогою ексцентриків 14; рух гомілки на ротаційній платформі 4 в елементі пронації та супінації відбувається за допомогою чинника ротації самої платформи 4 навколо вертикальної осі 3 в означеному 4 UA 108809 C2 5 10 15 напрямку та передачі навантаження за допомогою співвісних важелів. Умовним першим важелем, розташований на ротаційній платформі, буде, в залежності від скерування руху, бокова пластина 13 фіксатора стопи 5. Другим важелем буде важіль 10 (фіг. 7) розташований під ротаційною платформою 4, до якого кріпиться гнучкий елемент (трос) 7 силового блока 6, на якому підібрана вага для виконання вправи. Регламентація спрямування осі прикладення зусилля на гнучкий елемент 7 перпендикулярно до силового блока 6 відбувається за допомогою двох суміжних рухомих блоків 11 (фіг. 5) обертання яких залежить від скерування руху ротаційної платформи. Під час здійснення вправ на тренажері пацієнт здійснює фіксацію поясу для цього фіксується положення рук на упорі для рук 23. Виконання упору 23 у вигляді дуги (фіг. 9) забезпечує ефективну стабілізацію положення тіла людям різного зросту. Технічним результатом винаходу, що заявляється, є ротаційний тренажер гомілки, використання якого дозволить регламентувати вихідне положення та амплітуду скорочення м'язів супінаторів і пронаторів гомілки в відповідності до кута прикладення зусилля, покращення їх функціональних можливостей, сприяти розробкам контрактур після травм та покращення мобільності колінного суглоба. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 1. Ротаційний тренажер гомілки, який містить раму з сидінням, під яким на вертикальній осі обертання розташовано ротаційну платформу, фіксатор стопи для співвісного розташування вертикально орієнтованої гомілки з вертикальною віссю обертання, силовий блок з гнучким елементом, для передачі навантаження на ротаційну платформу, який відрізняється тим, що додатково містить регульовану опору, що жорстко закріплена на вертикальній осі обертання, над якою знаходиться ротаційна платформа, при цьому регульована опора має отвори для регулювання кута початкового положення стопи та закріплення ротаційної платформи фіксатором через отвір, який має ротаційна платформа; важіль, який з'єднано з вертикальною віссю обертання та гнучким елементом силового блока, при цьому через вказаний важіль передається навантаження від силового блока на ротаційну платформу; два суміжних рухомих блоки, які встановлені на рамі та між якими розташовано гнучкий елемент силового блока. 2. Тренажер за п. 1, в якому фіксатор стопи, що складається з задньої нерухомої пластини до якої з обох її боків примикають дві бокові рухомі пластини, амплітуда руху яких регульована ексцентриками з фіксатором, при цьому бокові пластини у зоні їх примикання до задньої нерухомої пластини встановлені на утримувачах для забезпечення стабілізації стопи щодо ротаційної платформи. 3. Тренажер за п. 2, в якому важіль, який з'єднано з вертикальною віссю обертання та гнучким елементом силового блока, розташовано з протилежної сторони двох бокових пластин фіксатора стопи. 4. Тренажер за п. 1, в якому сидіння містить два ексцентрики з фіксатором, який містить валик для утримання стегна. 5. Тренажер за будь-яким з пунктів 1 або 3, в якому сидіння містить регулятор сидіння вгорувниз з фіксатором для стабілізації положення тіла в вертикальній площині. 6. Тренажер за п. 1, в якому рама містить упор з регулятором під стопу вільної ноги, який обмежує рух тіла в сагітальній площині. 7. Тренажер за п. 1, в якому рама містить опору для рук, яка виконана у вигляді дуги для забезпечення загальної стабілізації положення тіла. 5 UA 108809 C2 6 UA 108809 C2 7 UA 108809 C2 8 UA 108809 C2 9 UA 108809 C2 10 UA 108809 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11