ДИНАМИЧЕСКИЙ ТРЕНАЖЁР ДЛЯ ПОЗВОНОЧНИКА
DYNAMIC SPINE TRAINER

Изобретение относится к снарядам и устройствам для физических упражнений, а конкретно к тренировочным устройствам для развития и укрепления позвоночника.
Из области техники известно устройство для восстановления мышечного корсета шейного отдела позвоночника, содержащее набор грузов, поворотное относительно вертикальной оси кресло для пациента с элементами фиксации плечевого пояса и петлю Глиссона, соединенную с грузом посредством гибкой тяги, перекинутой через блок, который размещен относительно кресла так, что участок тяги между петлей Глиссона, закрепленной на голове пациента, сидящего в кресле, и блоком образует с вертикалью угол 10-30°, при этом кресло снабжено стопорным механизмом, обеспечивающим жесткую фиксацию углового положения кресла с заданной дискретностью в пределах его полного оборота в 360°, при любом направлении поворота кресла (см. патент на изобретение RU №2548507, кл. A61F 5/042, оп. в 2015 г.). Это устройство предназначено для осуществления векторного вытяжения шейного отдела позвоночника при повороте кресла относительно вертикальной оси.
Известен тренажер для реабилитации пациентов с нарушениями опорно-двигательного аппарата, содержащий вертикальную платформу с вращающейся вокруг вертикальной оси площадкой для ног, на которой закреплены ногаступы для размещения на них стоп пациентов, выполненные с возможностью выполнения вращательных движений тазовой области и поясничного отдела позвоночника по часовой и против часовой стрелки и снабженные бортиками, предотвращающими соскальзывание стоп во время тренировки, регулируемую по высоте вращающуюся вокруг вертикальной оси планку для рук, по краям которой имеются ручки для обхвата кистями, выполненные с возможностью выполнения вращательных движений плечевой области и грудного отдела позвоночника по часовой и против часовой стрелки, вертикальная платформа содержит левую, правую и нижнюю стойки, перпендикулярно закрепленные на левой и правой горизонтальных опорах, и снабжена нижним и верхним узлами вращения с возможностью вращательных движений вокруг вертикальной оси на 360°: площадки для ног - при работе ногами и планки для рук - при работе руками, причем верхний узел вращения вмонтирован в верхнюю часть вертикальной платформы и соединен с трубкой-свирелью, к которой крепится планка для рук, а нижний узел вращения вмонтирован в нижнюю часть вертикальной платформы и соединен с площадкой для ног, при этом вертикальная платформа также снабжена регулируемой по высоте и глубине спинкой - упором с манжетой для фиксации туловища во время тренировки для безопасности людей с ограниченными возможностями здоровья и инвалидов, причем регулировка по высоте обеспечивается посредством стойки спинки- упора регулятором через отверстия, входящей в планку, которая также выполнена с возможностью регулировки по глубине регуляторами через отверстия, расположенные на левой и правой горизонтальных стойках, которые прикреплены к вертикальной платформе, на левой и правой стойках вертикальной платформы имеются держатели для рук при совершении вращательных движений вокруг вертикальной оси, на площадках для ног - при работе ногами, тренажер оснащен штырями, выполненными с возможностью вставки в отверстия площадки для ног и нижней стойки вертикальной платформы и фиксирующими вращение вокруг вертикальной оси площадки для ног во время работы руками (см. патент на изобретение RU №2766793, кл. А61Н 99/00, оп. в 2022 г.). Этот тренажер обеспечивает выполнение скручивающих движений поясничного и грудного отдела позвоночника пациента. Однако, во время выполнения упражнений на таком тренажере невозможно достигнуть полной растяжки и снятия компрессионной нагрузки позвоночника, что приводит к перенапряжению его мышц и нагрузки на межпозвоночные диски.
Известен тренажер для укрепления мышц позвоночника пациента, включающий основание, поворотное сиденье с упором для ног и поручень для кистей рук пациента, расположенный по окружности вокруг поворотного сиденья, выполненного с фиксатором для туловища пациента и установленного на вращающейся стойке, в котором основание балочно-рычажным механизмом связано с устройством регулирования нагрузки со съемными грузами-утяжелителями, поручень жестко соединен с основанием двумя боковыми и одной задней стойками, которая выполнена с возможностью ограничения угла поворота сиденья в горизонтальной плоскости и поднятия груза - утяжелителя устройства регулирования нагрузки, при этом фиксатор сиденья снабжен регулятором высоты фиксации туловища пациента, на сиденье жестко закреплены фиксаторы для бедер, а поручень по периметру окружности снабжен рукоятками для захвата кистей рук пациента (см. патент на полезную модель RU №137208, кл. А63В 23/02, оп. в 2014 году). Этот тренажер предназначен для разноуровневой тренировки мышц ротаторов и мышц плечевого пояса и не обеспечивает снятие компрессионной нагрузки позвоночника.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является тренажер, содержащий основание, смонтированные на нем платформу для ног, несущую конструкцию, содержащую по меньшей мере одну стойку, клеть с грузовыми элементами и гибкими тягами, опору для спины и горизонтальную перекладину для размещения рук, выполненную по длине составной из телескопически сочлененных частей, и поворотное сиденье, при этом тренажер содержит захват для головы со средством его поворота, смонтированным на стойке и содержащим кронштейн с парой шестеренок, при этом стойка установлена с возможностью поворота относительно продольной оси, а горизонтальная перекладина для рук и сиденье смонтированы на стойке, причем сиденье установлено с возможностью перестановки по высоте, а гибкие тяги соединены через трособлочную систему с основанием, при этом платформа для ног соединена с клетью, а сиденье, клеть с грузовыми элементами и платформа для ног установлены с возможностью синхронного поворота (см. патент на изобретение RU №2016599, кл. А63В 23/00, оп. в 1994 г.). В отличие от вышеописанных тренажеров возможности этого технического решения несколько шире за счет частичной вертикальной разгрузки позвоночника при использовании опорной рамы для рук во время поворотов сиденья. Такие конструктивные особенности позволяют использовать данный тренажер для укрепления мышц позвоночника при динамической скручивающей нагрузке. Однако спектр нагрузок на ноги ограничен 15°-20° от оси поворота, и возможностью нагружения ног только при отклонении в сторону. Возврат поворотной рамы осуществляется под действием веса груза, мышцы ног в этой фазе не задействованы.
Техническая проблема: современные тренажеры для позвоночника делятся на несколько групп, часть из которых преимущественно направлена на вытяжение в статике (растяжку позвоночника), другая часть направлена на создание нагрузок на конечности человека для тренировки позвоночника путем его скручивания без снятия компрессионной нагрузки с позвоночника. А также вышеописанные тренажеры, в которых прослеживается попытка динамической тренировки мышц торца путем поворота сиденья в стороны при частичной вертикальной разгрузке позвоночника. Но даже эти технические решения не обеспечивают снятие компрессионной нагрузки с позвоночника.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения эффективности динамического тренажера за счет снятия компрессионной нагрузки с позвоночника при одновременном напряжении и проработке мышц и сухожилий позвоночного столба - глубоких мышц спины и живота, а также косых, поперечных, межреберных, внутренних и внешних мышц туловища, достигаемой при сопротивлении мышц плечевого пояса, торса и ног при повороте тазового отдела в разные стороны на всех фазах движения поворотной рамы.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет того, что в динамическом тренажере для позвоночника, включающем основание, раму тренажера с опорой для рук, спинкой-упором для спины и подвесом для грузов, поворотную раму с сиденьем, опорой для ног и наружными упорами для бедер, рама тренажера выполнена составной и включает среднюю раму с поворотным относительно горизонтально расположенного на основании осевого шарнира регулируемым в вертикальной плоскости угловым кронштейном, верхнюю поворотную рамку со стойками, связанную в верхней зоне углового кронштейна посредством осевого шарнира со средней рамой, и подвижную относительно стоек верхней поворотной рамки опорную консоль, при этом опорная консоль снабжена упорными валиками для лопаток и опорой для рук, выполненной в виде двух боковых кронштейнов, расположенных к стойкам верхней поворотной рамки под прямым углом, а боковые кронштейны снабжены упорами для кистей, предплечий и плеч, причем спинка-упор для спины закреплена на опорной консоли, при этом поворотная рама с сиденьем снабжена поворотной консолью, дополнительной съемной нижней спинкой-упором для поясницы и валиком для упора внутренних сторон бедер, а подвес для грузов расположен в передней зоне поворотной консоли. Опора для ног выполнена в виде подвеса с передним и задним упорами для ступней. Подвес для грузов выполнен переставляемым. Наружные упоры для бедер выполнены в виде упорных валиков.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен динамический тренажер для позвоночника, вид спереди. На фиг. 2 - то же, сиденье повернуто вправо на 45°. На фиг. 3 - то же, сиденье повернуто влево на 45°. На фиг. 4 - то же, сиденье повернуто влево на 90°. На фиг. 5 - то же, вид сбоку, верхняя рама опущена вперед вниз. На фиг. 6 - то же, вид сбоку, верхние кронштейны расположены горизонтально. На фиг. 7 - то же, вид сбоку, верхняя рама и средняя рама отклонены назад. На фиг. 8 - то же, вид сбоку, кронштейн с грузом переставлен вперед. На фиг. 9 - то же, вид сзади на опорную спинку и боковые валики-упоры. На фиг. 10 - то же, вид сбоку, в рабочем положении. На фиг. 11 - то же, вид сбоку, в рабочем положении, сиденье повернуто влево.
Динамический тренажер для позвоночника изготовлен из металлических конструкций. Он предназначен людям любого возраста, роста и комплекции для развития и укрепления мышц и связок позвоночника, торса, плечевого пояса и таза.
Динамический тренажер для позвоночника включает пять основных составных элементов:
- нижнее рамное основание, включающее две опорные лапы 1 с передней перекладиной 2 и задней перекладиной 3 между ними;
- раму тренажера, состоящую из следующих частей: а) средней рамы с поворотным в вертикальной плоскости угловым кронштейном 4; б) верхней поворотной рамки со стойками 5; в) опорной консоли для верхнего плечевого пояса с двумя боковыми кронштейнами 6, расположенными к стойкам 5 под прямым углом, при этом опорная консоль выполнена подвижной относительно стоек 5 верхней поворотной рамки;
- поворотную раму с сиденьем 7.
Верхняя поворотная рамка включает жестко связанные между собой нижнюю поперечную балку 8, верхнюю съемную планку 9 и стойки 5. Верхняя поворотная рамка имеет возможность изменения своего положения относительно горизонтально расположенного осевого шарнира 10, установленного на верхнем конце углового кронштейна 4 средней рамы тренажера. Стойки 5 снабжены свободно установленными на них втулками 11 продольного свободного скольжения, на которых жестко закреплена расположенная между ними дополнительная балка 12. Дополнительная балка 12 также жестко связана с опорной консолью для верхнего плечевого пояса, включающей поперечную перекладину 13 с закрепленными под прямым углом к ней кронштейнами 6, расположенными параллельно друг к другу. На кронштейнах 6 размещены по порядку, начиная от их концов, ручка 15 для захвата кистью руки, упорная ручка 16 для предплечья и упорная ручка 17 для плеча. Между нижней поперечной балкой 8 и верхней съемной планкой 9 установлена винтовая стойка 18 для регулирования расстояния от нижней балки 8 до перекладины 13. Винтовая стойка 18 размещена между стойками 5 таким образом, что при изменении положения винта изменяется высота расположения опорной консоли с кронштейнами 6 относительно верхней поворотной рамки. Опорная консоль с кронштейнами 6 (кроме продольного перемещения относительно стоек 5) имеет возможность изменения своего положения (вместе с поворотной рамкой) относительно горизонтально расположенного осевого шарнира 10, установленного на верхнем конце углового кронштейна 4 средней рамы тренажера. На верхней поверхности перекладины 13 установлены крепления 19 упорных валиков 20 для лопаток человека с возможностью регулирования расстояния между валиками 20. В средней зоне перекладины 13 размещена верхняя спинка-упор 21.
Средняя рама с поворотным в вертикальной плоскости угловым кронштейном 4 связана с верхней поворотной рамкой посредством осевого шарнира 10, расположенного в верхней зоне кронштейна 4. Угловой кронштейн 4 установлен своим нижним концом на передней перекладине 2 рамного основания с помощью горизонтально расположенного осевого шарнира 22 и связан с задней перекладиной 3 рамного основания посредством винтовой регулирующей стойки 23, предназначенной для изменения и ограничения угла наклона средней рамы вместе с кронштейном 4 и верхней поворотной рамки относительно нижнего рамного основания. Тренажер снабжен задним и передним ограничителями наклона верхней поворотной рамки (на рисунке не показано).
Поворотная рама с сиденьем 7 имеет жестко установленную на угловом кронштейне 4 в его нижней зоне стойку 24 с дополнительной опорой 25, неподвижно закрепленной на кронштейне 4 в его средней зоне. На поворотной втулке 26 стойки 24 перпендикулярно к ней жестко установлена поворотная консоль 27. Сверху на поворотной консоли 27 расположено сиденье 7 и дополнительная съемная нижняя спинка-упор 28 для поясницы. В передней зоне консоли 27 установлен переставляемый подвес 29 для грузов 30 (см. фиг. 8). Между подвесом 29 и сиденьем 7 размещен средний валик 31 для упора внутренних сторон бедер. С обеих сторон от валика 31 на поперечине 32 расположены упорные валики 33 для внешней стороны бедер. Поворотная консоль 27 снабжена дополнительным подвесом 34 с передним упором 35 и задним упором 36 для ступней, а также фиксатором 37. Внутри консоли 27 расположен механизм фиксатора 37 среднего положения консоли 27. Тренажер снабжен регулируемым ограничителем поворота консоли 27 (на рисунке не показано).
Динамический тренажер для позвоночника основан на синергетическом эффекте от снятия компрессионной нагрузки на позвоночник, включающей разгрузку межпозвоночных дисков, при одновременном напряжении и проработке мышц позвоночного столба, достигаемых поворотами тазового отдела вправо-влево на всех фазах движения путем опирания внутренней и внешней частей бедер на валики 31 и 33 консоли 27. Повороты нижней части туловища вправо-влево при нахождении на сиденье 7 с помощью поворотной стойки 24 обеспечивают достижение эффекта скручивания позвоночного столба, находящегося в состоянии компрессионной разгрузки за счет вывешенного плечевого пояса человека при сопротивлении нагрузке, создаваемой весом груза 30 подвеса 29. Нагрузка на тазовый отдел носит плавно изменяемый характер, когда груз 30 за счет силы гравитации (силы притяжения) движется по наклонной эллипсоиде вниз, при этом плавно изменяется давление груза от минимального в верхнем положении до максимального в его нижнем положении, а затем в обратном порядке при движении в верхнее положение груза 30 нагрузка плавно изменяется до минимального значения. Порядок воздействия нагрузки на человека повторяется при движении консоли 27 в противоположную сторону.
Динамический тренажер для позвоночника используют следующим образом. На фиг. 5 показано положение тренажера, при котором рекомендуется садиться на сиденье 7. Наружные концы кронштейнов 6 при этом слегка опущены вниз, консоль 27 зафиксирована фиксатором 37 в среднем положении. Лопатки фиксируют на валиках 20, при этом спина опирается на верхнюю спинку-упор 21. Руки могут быть зафиксированы в разных положениях:
- кисти охватывают упорные ручки 15;
- кисти охватывают упорные ручки 16;
- предплечья упираются внешней стороной в упорные ручки 15, при этом кисти свободны;
- плечи упираются в упорные ручки 17, предплечья свободно лежат на кронштейнах 6. (Разные положения рук обеспечивают нагрузку на разные мышцы плечевого пояса и спины). Затем отклоняют назад верхнюю поворотную рамку до упора, упираясь в спинку-упор 21, при этом снимают компрессионную нагрузку на позвоночник за счет вывешивания плечевого пояса за счет его фиксации валиками 20, спинкой-упором 21 и упорными ручками либо 17, либо 16, либо 15.
При регулировке винтовой стойки 18 происходит поднятие или опускание опорной консоли верхней рамы с кронштейнами 6, валиками 20 и спинкой-упором 21 до достижения эффекта «вывешивания» плечевого пояса и компрессионной разгрузки позвоночника. Изменения высоты верхней опорной консоли относительно сиденья 7 даже на 1 см достаточно для того, чтобы ощутить расслабление и разгрузку позвоночного столба, которая достигается за счет растяжения позвоночника и снятия компрессионной нагрузки на межпозвоночные диски.
Для использования тренажера не требуется предварительного разогрева мышц или других подготовительных действий, а также специальной формы одежды. Время занятия на тренажере для достижения того эффекта, который человек в состоянии почувствовать сразу, от 5 до 15 минут при достаточной нагрузке от поворотов консоли 27. Нагрузку регулируют самостоятельно изменением веса груза 30 на подвесе 29 (или его перестановкой) и углом наклона кронштейна 4. Размер нагрузки зависит от физического состояния человека на момент тренировки и не требует чрезмерных усилий. Перед началом фаз скручивания при посадке на тренажер человек фиксирует верхнюю часть плечевого пояса, наклоняет назад поворотную рамку со стойками 5 до упора на угловом кронштейне 4. принимает удобное положение туловища. Все это способствует растягиваю позвоночника и снятию с него компрессионной нагрузки.
Затем снимают фиксатор 37 и повороты нижней части туловища осуществляют при упоре бедер в валики 31, либо валики 33 поочередно вправо-влево (см. фиг. 11). Угол поворота консоли 27 регулируют самостоятельно от 0 до 90° (см. фиг. 3, 4 и 5). Т.к. консоль 27 установлена под регулируемым углом к опорной раме, то движение консоли 27 вправо-влево происходит за счет гравитационного воздействия (силы притяжения) на грузы 30, которые тянут консоль 27 вниз, при этом она движется по наклонной траектории, заданной конструкцией тренажера. При движении груза 30 по наклонной эллипсоиде, нагрузка на мышцы от его давления изменяется плавно, увеличиваясь с увеличением угла наклона консоли 27 (принцип рычага). Важно то, что движение груза 30 за счет силы гравитации осуществляется по наклонной эллипсоиде, при этом плавно изменяется давление груза от верхнего до нижнего его положения на эллипсоиде на все мышцы тела от минимального значения в верхнем положении груза до максимального в нижнем положении груза, когда консоль 27 максимально повернута в сторону. Такая конструкция консоли 27 дает возможность осуществлять переменную, плавно изменяющуюся нагрузку на мышцы и сухожилия бедер и остальные мышцы и сухожилия, задействованные в упражнении на тренажере. Причем эта нагрузка продолжает действовать не только при прямом ходе консоли 27, но и при обратном ее движении. Т.е. вышеупомянутые мышцы и сухожилия воспринимают нагрузку практически без перерыва, но разными сторонами бедер в зависимости от траектории движения консоли 27: сначала ноги сопротивляются давлению опускающегося груза 30, а при движении в обратную сторону ноги как бы выталкивают груз 30 в нейтральное (центральное) положение.
После длительности тренировки на тренажере в 5-15 минут наступает тот эффект, который человек чувствует сразу: сравнимо с ощущением после массажа спины, или тренировки пресса и косых мышц живота. Во время занятий позвоночный столб разгружен. Ощущается приятный тонус мышц, которые раньше не чувствовались, так как в обычной жизни они почти не задействованы. При регулярных занятиях на тренажере резко улучшается состояние мышц и сухожилий торса, находящихся в тонусе, обеспечивается усиленный приток крови во все зоны позвоночника. При занятиях на тренажере в разработку включаются глубокие мышцы спины и живота, в том числе косые, поперечные, межреберные, внутренние и внешние. Загрузка этих мышц достигается в результате скручивания торса под регулируемой нагрузкой и фиксированным углом поворота таза при неподвижной фиксации плечевого пояса человека. Приходят в тонус и прорабатываются мышцы и сухожилия плечевого пояса, тазового отдела и бедер. Мышечный каркас торса становится жестче (ощущение усиленного мышечного корсета).
Данный тренажер дает возможность значительно упростить получение эффекта от занятий за счет того, что сочетает в себе скручивающие плавно изменяемые попеременно в противоположные стороны нагрузки на позвоночник при одновременной разгрузке позвоночного столба и межпозвоночных дисков. При таких упражнениях эффективно укрепляются мышцы и сухожилия позвоночника, а результат от занятий закрепляется надолго в отличие от традиционных методов статического растяжения позвоночника в горизонтальном и перевернутом положениях.
Таким образом, технический результат, достигаемый с использованием заявленного изобретения, заключается в повышении эффективности динамического тренажера за счет снятия компрессионной нагрузки с позвоночника при одновременном напряжении и проработке мышц и сухожилий позвоночного столба - глубоких мышц спины и живота, а также косых, поперечных, межреберных, внутренних и внешних мышц туловища, достигаемой поворотом тазового отдела под плавно изменяемой нагрузкой при фиксации плечевого пояса за счет движения груза по наклонной эллипсоиде, обеспечиваемой наклонным расположением консоли с сиденьем.