ИМИТАТОР ХОДЬБЫ

Область техники
Полезная модель относится к устройствам для восстановления двигательных функций пациентов, имеющих парез или паралич нижних конечностей. Полезная модель может применяться для выполнения комплексных реабилитационных упражнений в вертикальной позиции пациента и может использоваться в отделениях реабилитации медицинских учреждений и в домашних условиях.
Уровень техники
Известны устройства, служащие для улучшения двигательных навыков нижних конечностей. Таков, например, тренажер - имитатор ходьбы или уличный тренажер ФТ-016 [1]. Он включает стойку с подвешенными на ней двумя рычагами с опорными площадками для ног. Оси качания рычагов находятся на уровне тазобедренных суставов. Тренирующийся пользователь держится руками за неподвижную горизонтальную перекладину и совершает шагообразные движения ногами, развивая двигательные навыки. Этот тренажер предназначен для людей, способных самостоятельно ходить.
Известно большое число степперов, или тренажеров, имитирующих ходьбу по ступенькам. В простейшем виде они состоят из педалей со счетчиком шагов и времени. Степперы являются самыми популярными тренажерами, используемыми для улучшения двигательных функций людьми, способными самостоятельно стоять и передвигаться, в частности, и для домашнего фитнесса.
Известно устройство для двигательной реабилитации и тренировки [2]. В нем пациент стоит коленями на опорных площадках, облицованных эластичным мягким материалом, и усилием верхних конечностей посредством рычагов и шатунов осуществляет качание и подъем опорных площадок. Шатуны соединены с опорными площадками и выполнены с возможностью регулировки по длине для изменения нагрузки.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности включения в работу голеностопных суставов.
Известен подошвенный имитатор опорной нагрузки «Пион» [3], разработанный в Институте медико-биологических проблем РАН, предназначенный для восстановления и развития двигательных навыков нижних конечностей пациентов, потерявших способность ходить в результате, например, ишемического инсульта или черепно-мозговой травмы. Двигательные навыки нижних конечностей пациента разрабатываются посредством имитации ходьбы у лежачих пациентов методом моделирования опорных реакций путем подачи и сброса давления в пневмокамеры, вложенные в виде стелек в обувь пациента под плюсневыми и пяточными зонами. В результате механической стимуляции пяточных и плюсневых зон у лежачих пациентов создается полная имитация ходьбы, отражающаяся в головном мозгу, который дает ответную команду соответствующим мышцам сокращаться или расслабляться. Тот же принцип работы заложен в известном устройстве для профилактики и лечения нарушений локомоции [4].
Недостатком устройств [3], [4] является отсутствие тренирующих пассивных движений суставов ног.
Наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является имитатор ходьбы РIO [5]. Имитатор ходьбы включает станину, заднюю откидную опору с бандажом, фиксирующим к ней пациента, систему нижних и верхних рычагов, шарнирно подвешенных на станине. Нижние рычаги соединены с опорными площадками для ног, а верхние рычаги имеют рукоятки, на которые воздействует пациент. Для выполнения двигательных и реабилитационных упражнений пациента размещают на устройстве в вертикальном положении, причем ступни ног на опорных площадках, а руки на рукоятках верхних рычагов. Система рычагов обеспечивает последовательный согласованный ввод в работу тазобедренных, коленных и голеностопных суставов при воздействии руками на верхние рычаги. При нагрузке на костно-мышечную систему, близкую к нормальной, не только пассивно работают суставы нижних конечностей, но и активно работают верхние конечности с плечевым поясом.
В этом устройстве пациенту позволяет удерживать вертикальное положение бандаж, фиксирующий к ней пациента.
Однако неподвижность этой опоры сдерживает повороты туловища при имитации ходьбы. Кроме того, при давлении руками на рычаги плечевой пояс стремится отклониться назад и ничем не поддерживается, т.е. устойчивость пациента снижается. После травм шейного и верхегрудного отделов позвоночника пациенты не могут удерживать верхнюю половину туловища в вертикальном положении, вследствие чего тренировка на данном тренажере невозможна.
Еще один недостаток рассматриваемого имитатора ходьбы - неизменяемая длина рычагов, приводящих в движение ноги, препятствующая реабилитации пациентов с большой разницей в росте.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является повышение устойчивости верхней части туловища у пациентов с травмой шейного и верхнегрудного отдела позвоночника.
Технический результат заключается в повышении комфортности, удобств и расширении показаний применения, а также возможности осуществлять реабилитационные процедуры для пациентов с большой разницей в росте.
Технический результат достигается тем, что имитатор ходьбы по пункту 1 включает станину, систему поддержания вертикального положения тела пациента, регулируемую по высоте и глубине на уровне пояса пациента посредством задней откидной поясничной опоры с бандажом, фиксирующим к ней пациента, кинематически связанную систему верхних рычагов с рукоятками и нижних рычагов, соединенных с опорными площадками для ног, обеспечивающую пассивные шагообразные перемещения нижних конечностей путем воздействия на верхние рычаги руками.
Новым в устройстве является то, что имитатор ходьбы снабжен дополнительной съемной плечевой опорой, регулируемой по высоте и глубине, с фиксирующим поясом, причем поясничная и плечевая опоры выполнены с возможностью качания и упругого возвращения в среднее положение.
Новым по пункту 2 является то, что поясничная и плечевая опора снабжены фиксаторами, блокирующими их качание.
Новым в имитаторе ходьбы по пункту 3 является то, что нижние рычаги, приводящие в принудительные движения ноги пациента при имитации ходьбы, выполнены с возможностью регулировки подлине.
Новым в имитаторе ходьбы по пункту 4 является то, что опорные площадки для ног и рукоятки верхних рычагов для рук снабжены ремнями, фиксирующими стопы пациента на площадке и руки к рукояткам на верхних рычагах.
Благодаря наличию у имитатора ходьбы дополнительной плечевой опоры, регулируемой по высоте и глубине, расширяются показания для применения, и появляется возможность использования имитатора ходьбы не только у пациентов с повреждением нижнегрудного и поясничного отдела позвоночника, но и у пациентов с травмой шейного и верхнегрудного отдела позвоночника.
Выполнение поясничной и плечевой опор с возможностью качания и упругого возвращения в среднее положение позволяет снизить ограничения поворотам таза и плечевого пояса при имитации шаговых движений, ускорить процесс реабилитации, а также использовать имитатор ходьбы в качестве вертикализатора при блокировке механизма качания поясничной и плечевой опор.
Выполнение регулируемых по длине нижних рычагов, приводящих в принудительные движения ноги пациента при имитации ходьбы, позволяет осуществлять реабилитационные процедуры для пациентов с большой разницей в росте.
Наличие ремней на опорных площадках для ног и на рукоятках для рук позволяет фиксировать стопы пациента на площадке и руки к рукояткам, препятствуя непроизвольным движениям пациента при выполнении упражнений.
Заявляемая совокупность существенных признаков полезной модели, позволяющая решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата, нам неизвестна.
Краткое описание чертежей
Предлагаемый имитатор ходьбы изображен на фигурах. На фиг.1 представлен схематично общий вид предлагаемого имитатора ходьбы с условной фигурой пациента. На фиг.2 изображен вид по стрелке А фиг.1 участка имитатора с плечевой и поясничной опорами. На фиг.3 изображено сечение по Б-Б фиг.2, проходящее над верхней плечевой опорой, а на фиг.4 сечение по В-В фиг.2 над нижней поясничной опорой.
При этом: 1 - ферма имитатора, 2 - система рычагов, 3 - шарниры, на которых подвешены рычаги, 4 - опорные площадки для ног пациента, 5 - нижние рычаги, 6 - ремни, фиксирующие стопы пациента на площадках 4, 7 - две трубчатых стойки, закрепленные на ферме 1. Плечевая опора состоит из траверсы 8, зафиксированной на стойках 7 фиксирующим пальцем 9 и замковым стержнем 10. В отверстии траверсы 8 установлен ползун 11, стопорящийся фиксирующим винтом 12. В пазу на переднем конце ползуна 11 на оси 13 установлен трехплечий рычаг 14, стопорящийся фиксатором 15. Трехплечий рычаг 14 несет подушки 16, бандаж 17 и упруго удерживается пружинами 18. Аналогичная по конструкции поясничная опора состоит из траверсы 19 с фиксирующим пальцем 20 и замковым стержнем 21. В траверсе 19 установлены ползун 22 и фиксирующий винт 23. На оси 24 смонтирован трехплечий рычаг 25, снабженный фиксатором 26. Трехплечий рычаг 25 несет подушки 27, бандаж 28 и упруго удерживается пружинами 29. Кисти рук пациента могут фиксироваться ремнями 30.
При этом рычаги и тяги, обеспечивающие последовательное принудительное включение в работу голеностопного, коленного и тазобедренного суставов пациента, условно не показаны.
Осуществление полезной модели
На ферме 1 на шарнирах 3 подвешена система рычагов 2, приводимая в качательные движения руками пациента, стоящего на опорных площадках 4. Опорные площадки 4 оснащены ремнями 6, фиксирующими стопы пациента на площадках, а рычаги оснащены ремнями 30 для фиксации кистей рук пациента. На двух трубчатых стойках 7 смонтированы с возможностью установки по высоте плечевая и поясничная опоры. Плечевая опора состоит из траверсы 8, удерживаемой в выбранном положении фиксирующим пальцем 9 и замковым стержнем 10. В прямоугольном отверстии траверсы установлен ползун 11, удерживаемый в выбранном положении фиксирующим винтом 12. На переднем конце ползун имеет паз, в котором с возможностью качания на оси 13 установлен трехплечий рычаг 14, упруго удерживаемый в среднем положении пружинами 18. Трехплечий рычаг несет опорные подушки 16 и бандаж 17, фиксирующий плечевой пояс пациента. Качание рычага может быть заблокировано фиксатором 15, вставленным в отверстия ползуна и среднего плеча трехплечего рычага. Аналогично устроена нижняя поясничная опора. В ней траверса 19 удерживается фиксирующим пальцем 20 и замковым стержнем 21, несет ползун 22, стопорящийся фиксирующим винтом 23. В пазу ползуна с возможностью качания на оси 24 установлен трехплечий рычаг 25 с подушками 27 и бандажом 28, упруго удерживаемый в среднем положении пружинами 29. Качание трехплечего рычага может быть заблокировано фиксатором 26.
Имитатор ходьбы работает следующим образом.
Для размещения пациента в имитаторе плечевая и поясничная опоры отводятся на трубчатых стойках в направлениях, указанных стрелками, после освобождения их фиксирующими пальцами 9 и 20 и замковыми стержнями 10 и 21 соответственно. В выбранном по высоте положении в соответствии с ростом пациента плечевая и поясничная опоры фиксируются пальцами 9, 20 и замковыми стержнями 10, 21. Плечевой пояс пациента в процессе выполнения упражнений опирается на подушки 16 и фиксируется бандажом 17. Нужное прилегание подушек 16 достигается смещением ползуна 11 с последующей фиксацией его фиксирующим винтом 12. Качающийся трехплечий рычаг 14 упруго удерживается в среднем положении пружинами 18 и не препятствует поворотам плечевого пояса при работе руками. При необходимости качание рычага 14 может быть заблокировано фиксатором 15.
Аналогично работает поясничная опора. Поясничная область пациента опирается на подушки 27 и фиксируется бандажом 28. Нужное положение поясничной опоры по глубине достигается смещением ползуна 22 с последующей фиксацией его винтом 23. Трехплечий рычаг 25 упруго удерживается в среднем положении пружинами 29 и не препятствует поворотам поясничной области пациента при тренирующих движениях. При необходимости качание рычага 25 может быть заблокировано фиксатором 26.
Ступни ног пациента, стоящие на опорных площадках 4, фиксируются ремнями 6 для исключения непроизвольных движений ногами при некоторых видах заболеваний, а кисти рук с этой же целью фиксируются ремнями 30. Для использования имитатора ходьбы людьми разного роста, например детьми, нижние рычаги 5 выполнены составными. Ослабив болтовые соединения, смещают составные части рычагов в сторону их укорочения или удлинения и снова фиксируют выбранное положение болтами.
Имитатор ходьбы позволяет использовать как поясничную и плечевую опоры одновременно, так и выборочно любую из них. В этом случае соответствующая опора может не устанавливаться или отводиться ползуном назад.
На предприятии создан опытный образец имитатора ходьбы, реализующий заявленную полезную модель. Проведенные испытания на нем показали, что благодаря наличию обоих опор повышается устойчивость верхней части туловища пациента при силовой работе руками и расширяются показания для применения и появляется возможность использования имитатора ходьбы не только у пациентов с повреждением нижнегрудного и поясничного отдела позвоночника, но и у пациентов с травмой шейного и верхнегрудного отдела позвоночника.
При этом повышается комфортность, удобство и универсальность, а также появляется возможность осуществлять реабилитационные процедуры для детей.
Заявленная полезная модель может быть использована как в специализированных медицинских учреждениях, так и в домашних условиях, не требует специальной подготовки медицинского персонала, может сочетаться с проведением иных терапевтических воздействий. Существенно облегчается труд при выполнении процедур терапии и ухода за пациентом. Предлагаемый имитатор ходьбы имеет повышенную комфортность, удобство и универсальность.
Источники информации, принятые во внимание:
1. имитатор ходьбы ФТ-016, fitnesspark.su.
2. Патент RU 2400276, на изобретение «Устройство для двигательной реабилитации и тренировки», МПК А63В 22/06, опубл. 27.09.2010 г.
3. Аппарат «Пион», разработанный в Институте медико-биологических проблем РАН, www.newsru.com.
4. Патент RU 2330640, на изобретение «Устройство для профилактики и лечение нарушений локомоции (варианты)», МПК А61Н 1/00, опубл. 10.08.2008 г.
5. РIO, имитатор ходьбы, производитель Meden - Inmed Sp. z о. о., Польша. http://ru.meden.com.pl/produkt/78/pio/ (http://master-med.su/article/read/lmitator_hodby_PIO.aspx)