Пристрій для ігрового тренування рухів суглобів

Реферат: Пристрій для ігрового тренування рухів суглобів містить ложемент, повздовжнє нерухоме плече, шарнір, рухоме плече, датчик положення кінцівки, паски кріплення до кінцівки, блок керування і відображення положення кінцівки у вигляді персонального комп'ютера. Ложемент виконаний з можливістю кріплення на різні частини кінцівки і скріплений з нерухомим плечем. Плечі з'єднані між собою шарнірним з'єднанням, яке включає датчик та механізм зворотного ходу, однією частиною жорстко з'єднаний з нерухомим плечем, а іншою частиною - з рухомим плечем, на якому розташовано поперечну штангу з можливістю ковзання і фіксування положення на рухомому плечі. UA 71115 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ІГРОВОГО ТРЕНУВАННЯ РУХІВ СУГЛОБІВ UA 71115 U UA 71115 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пристрій для ігрового тренування рухів суглобів належить до медицини, а точніше до медичної техніки (ортопедії) та спорту. Відомо ряд пристроїв для тренування рухів рук та ніг, які поєднують механічну частину з електронною системою, відслідковування зміни положення кінцівки [1, 2]. Найбільш близькими технічними рішеннями є ортез для реабілітації суглобів та пристрій для ігрового тренування верхніх кінцівок [3, 4]. Ортез для реабілітації суглобів у складі механічної та електронної частин призначено використовувати для ніг. В механічній частині передбачено парні рами, між якими розташовують ногу, по дві рами для стегна та гомілки, рухомі елементи шарніри з'єднання рам стегна та гомілки. Електричну частину складають: датчик та електрична схема поєднання з підсилювачем, аналогово-цифровим перетворювач, мікропроцесором, пам'яттю, графічним дисплеєм, електронним блоком запису та контролю вправ. Механічна частина пристрою є конструктивно складна та громіздка. Складність конструкції рухомого з'єднання рам стегна та гомілки робить пристрій малонадійним та важким, як з огляду його ваги, так і користування, через те він є непридатним для широкого застосування і, особливо, для використання в домашніх умовах. Пристрій для ігрового тренування верхніх кінцівок теж складено з електронної та механічної частин. В механічній частині є ложемент з можливістю регулювання його відносно руки та ручки для тренування рухів супінації-пронації і флексії-екстензії, положення яких відслідковують за допомогою електронних датчиків. Цей пристрій має обмежене застосування виключно для верхніх кінцівок, крім цього, ручки мають обмежений діапазон руху, що звужує можливості використання і, тим самим, зменшує реабілітаційну ефективність. Ложемент, після встановлення його положення для руки, закріпляють нерухомо, він є масивний і важкий та не забезпечує комфортного положення тіла пацієнта під час проведення тренувань. Електронну частину обох пристроїв складають: датчики, електрична схема поєднання з персональним комп'ютером з відповідним програмних забезпеченням реабілітаційних ігор. Недоліками обох пристроїв є: можливість тренування тільки окремих рухів однієї кінцівки та відсутність універсальності. Через важкі ложементи застосування обох пристроїв можливе тільки в сидячому положенні пацієнта. В основу корисної моделі поставлено задачу створення простого, легкого, мобільного та універсального пристрою для застосування при реабілітації та тренуванні рухових функцій верхніх та нижніх кінцівок шляхом переміщення кінцівкою плеча та штанги зі здатністю повертання у вихідне положення, з'єднаних з датчиком, з якого інформацію подають на персональний комп'ютер, на підставі ігрової комп'ютерної програми реалізують ігрові моменти. В результаті здійснюють тренувальні рухи кінцівок, поєднані з грою, що дасть можливість значно ефективніше досягати реабілітаційного ефекту та відновлення рухових функцій не тільки в спеціальних умовах лікувального закладу, а також індивідуально, в домашніх умовах. Пристрій прототипу - ортез для реабілітації суглобів складається з двох частин, механічної та електронної, які функціонально поєднані в одне ціле. Механічну частину його виготовлено з двох рам для стегна та двох рам для гомілки, підп'ятника стопи, шарнірів з'єднання рам. До електронної частини входять датчики та блок керування і відображення інформації. Механічна частина другого аналога - пристрою для ігрового тренування верхніх кінцівок має дві ручки, а саме: ручку тренування супінації-пронації та флексії-екстензії, закріплені на рухомому крузі стаціонарного важкого ложемента. У порівнянні з першим аналогом пристрій для ігрового тренування рухів суглобів, що заявляється, не має рами розміщення кінцівки, підп'ятника, вдвоє зменшена кількість пасків кріплення, він передбачений для застосування для ніг і рук як одночасно, так і окремо. У порівнянні з другим аналогом - пристроєм для тренування руки, не має важкого та стаціонарного ложемента, потреби заміни ручки для тренування, легкий та простий в користуванні, що дасть змогу використовувати пристрій в домашніх умовах. У пристрої для ігрового тренування рухів суглобів ложемент кріплять безпосередньо на кінцівку, що дозволяє без зміни самої ручки використовувати для здійснення одночасних рухів супінаціїпронації та флексії-екстензії, а також може бути розташований на всіх чотирьох кінцівках. А завдяки незначній його (пристрою для ігрового тренування рухів суглобів) вазі і наявності гнучкого поєднання з персональним комп'ютером можна рухатись на віддалі від монітора, обмеженій лише довжиною поєднання, що є важливим в процесі реабілітації, бо забезпечує комфортне положення тіла пацієнта під час проведення тренувань. Крім цього, завдяки універсальності, легкості в обслуговуванні та використанні може бути застосований як одинарний пристрій, так і парний для рук і ніг одночасно, різних частин кінцівок, що значно розширює діапазон його практичного застосування. Тренування здійснюють рухом кінцівки, пересуваючи кистю, передпліччям, стопою чи гомілкою поперечну штангу, з'єднану жорстко з 1 UA 71115 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 датчиком. Переміщенню кінцівки відповідає зміна положення датчика, який поєднаний з пристроєм керування - персональним комп'ютером. На фіг. 1 представлено кінематичну схему пристрою для ігрового тренування рухів суглобів, де зображено ложемент кріплення до кінцівки 1, повздовжнє плече 2, закріплене нерухомо до ложемента 1, шарнірне з'єднання 3, рухоме плече 4, з'єднання ковзання 5 поперечної штанги 6 на рухомому плечі 4. На фіг.2 схематично зображено розташування пристрою для тренування рухів простих суглобів на кінцівці - руці, де зображено ложемент 1, повздовжнє плече 2, шарнірне з'єднання 3, рухоме плече 4, з'єднання ковзання 5, поперечна штанга 6 рухомого плеча 4, гвинт фіксації 7 поперечної штанги 6 на повздовжньому плечі 4, лиска 8 на рухомому повздовжньому плечі 4, пружина 9, датчик 10 положення переміщення рухомого плеча 4, механізм зворотного ходу 11 штанги 6 та плеча 4, еластичні паски кріплення до кінцівки 12. На фіг. 3 представлено шарнірне з'єднання 3 з механізмом зворотного ходу 11 плеча 4, з датчиком 10 положення переміщення рухомого плеча 4 під'єднання до персонального комп'ютера; механізм зворотного ходу 11 шарнірного з'єднання 3 у складі пружини 13, закріпленої одним кінцем до нерухомого плеча 2, рухомого барабана 14 з закріпленим іншим кінцем пружини 13, нерухомого барабана 15, причому рухомий барабан 14 посаджений нерухомо на вісь 16 датчика 10 та скріплений жорстко з рухомим плечем 4, а нерухомий барабан 15 жорстко закріплений з плечем 2 і корпусом датчика 10. На фіг. 4 зображено ковзаюче з'єднання 5 поперечної штанги 6 на рухомому плечі 4, де зображено лиску 8 плеча 4, пластинчату пружину 9, гвинт 7 переміщення та фіксації поперечної штанги 6 на плечі 4. Пристрій тренування рухів простих суглобів працює наступним чином: ложемент 1 закріплюють еластичними пасками 12 до кінцівки так, щоб повздовжнє плече 2, скріплене нерухомо з ложементом 1, було розташовано вздовж кінцівки. Переміщенням з'єднання ковзання 5 по повздовжньому рухомому плечі 4 встановлюють поперечну штангу 6 на дистальну частину кінцівки, яка підлягає тренуванню, наприклад на ступню, кисть чи гомілку. З'єднання ковзання 5 працює наступним чином: відпускають гвинт 7, тоді пружина 9 відійде від лиски 8 повздовжнього плеча 4 і дасть змогу перемістити поперечну штангу 6 в потрібне положення. Встановивши таким чином штангу 6, гвинтом 7 притискають пружину 9, котра, в свою чергу, буде притиснута до лиски 8 плеча 4. Лиска 8 разом з пружиною 9, затиснутою гвинтом 7, не дасть можливості переміщення штанги 6 як повздовж, так і навколо осі плеча 4. Згинаючи ступню чи кисть, переміщають поперечну штангу 6 на відповідний кут, через те, що поперечна штанга 6 з'єднанням 5 закріплена на плечі 4, котре жорстко поєднане з барабаном 14 рухомої частини шарнірного з'єднання 3, а рухомий барабан 14, у свою чергу, з'єднаний жорстко з віссю 16 датчика 10. Рухом ступні, кисті або іншої частини кінцівки, переміщаючи поперечну штангу 6, змінюють стан (розтягнуть або стиснуть) пружини 13 механізму зворотного ходу 11. В результаті штанга 6 перемістить на відповідний кут плече 4, котре, в свою чергу, змінить положення осі 16 рухомої частини датчика 10, корпус якого закріплено нерухомо в барабані 15 і з'єднаного з ним плеча 2. Корпус датчика 10, барабан 15 та плече 2 утворюють нерухомо поєднане одне ціле. Переміщення штанги 6 одночасно призведе до зміни стану (закручування або розтягнення) пружини 13 механізму 11. Зміну в електричному колі, отриману в результаті переміщення осі 16 датчика 10, передають до персонального комп'ютера за допомогою програмного забезпечення, трансформують у відповідну інформацію на екрані. При знятті навантаження кінцівкою на поперечну штангу 6 пружина зворотного ходу 13 поверне барабан 14 механізму 11 та повздовжнє плече 4 з поперечною штангою 6 у вихідне положення. Така дія буде повторена кожного разу в процесі тренування. Наявність еластичних пасків 12 дозволяє закріпити ложемент 1 у будь-якій частині кінцівки. На пристрої керування (персональному комп'ютері) відображають інформацію про положення кінцівки та її рух, і завдяки ігровим моментам програми пацієнт зацікавлений у правильному виконанні руху, збільшені його швидкості та амплітуди. Техніко-економічний ефект полягає у тому, що, враховуючи конструктивні особливості пристрою для тренування рухів простих суглобів, а саме: невеликі розміри ложементу, штанг, простоту в користуванні та малу вагу, пристрій може бути використаний як парний, так і в одинарному варіанті, як в сидячому положенні, так стоячи, лежачи чи іншим чином, обмежений виключно поєднанням з комп'ютером. Простота забезпечує відносну дешевизну пристрою, що дасть можливість проводити реабілітацією та тренуванням в клінічних та домашніх умовах. Бібліографічні дані: 1. Патент США № 71013346 В1. 2. Патент США № 5337737. 2 UA 71115 U 3. Патент США № 6872187. 4. Патент України на корисну модель № 4708. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Пристрій для ігрового тренування рухів суглобів, що містить ложемент, повздовжнє нерухоме плече, шарнір, рухоме плече, датчик положення кінцівки, паски кріплення до кінцівки, блок керування і відображення положення кінцівки у вигляді персонального комп'ютера, який відрізняється тим, що ложемент виконаний з можливістю кріплення на різні частини кінцівки і скріплений з нерухомим плечем, інше плече - рухоме, плечі з'єднані між собою шарнірним з'єднанням, яке включає датчик та механізм зворотного ходу, однією частиною жорстко з'єднаний з нерухомим плечем, а іншою частиною - з рухомим плечем, на якому розташовано поперечну штангу з можливістю ковзання і фіксування положення на рухомому плечі. 3 UA 71115 U 4 UA 71115 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5