Велосипедное устройство функциональной электростимуляции для пациентов с ограниченной подвижностью ног
BICYCLE DEVICE FOR FUNCTIONAL ELECTRIC STIMULATION FOR PATIENTS WITH LIMITED MOBILITY OF LEGS

Изобретение относится к области колесных средств, помогающих пациентам в их реабилитации, а также людям с ограниченными возможностями в движении нижних конечностей передвигаться с участием ассистента.
Известна система электростимуляции мышц ног, содержащая велотренажер с датчиками на мышцах пациента, подключенными к системе управления, которая обеспечивает электростимуляцию мышц пациента (патент US7497806).
Недостатком известной системы является невозможность врача или ассистента оперативно влиять на процесс реабилитации пациента по его субъективным ощущениям, которые обусловлены электростимуляцией мышц пациента.
Известна система с подвижным механизмом носящего приспособления для движения, где состояние движения пациента передается врачу для того, чтобы последний мог объективно ощущать состояние пациента (патент US20100121232A1).
Недостатком этой системы является то, что врач или ассистент не принимает непосредственного участия в движении пациента и не чувствует различия между фазами движения пациента.
Наиболее близким по сущности к предложенному изобретению, принятому за прототип, является функциональное устройство электрической стимуляции для людей с ограниченной подвижностью, содержащее раму с по меньшей мере одним ведущим и управляющими колесами и с размещенными на ней креслом пациента с педалями, соединенными с кривошипом, датчиками скорости и положения кривошипа, электродами для электростимуляции мышц пациента, контроллером для приема сигналов от датчиков и генерации электростимулирующих импульсов, аккумулятором для электропитания устройства (US20170157396A1).
Недостатком прототипа является низкая эффективность процедуры реабилитации, которая наиболее ярко выявляется в педиатрии, когда ребенок не чувствует себя вовлеченным в процесс движения.
Технический результат, на решение которой направлено предложенное изобретение, является повышение качества реабилитации пациента путем повышения комфортности пациента и вовлечение его в процедуру электростимуляции за счет дозированного воздействия электрическим током и психологической разгрузки пациента.
Технический результат достигается за счет того, что известная совокупность признаков, включающая велосипедное устройство функциональной электростимуляции для пациентов с ограниченной подвижностью ног, содержащее раму с по меньшей мере одним ведущим и управляющими колесами и с размещенными на ней креслом пациента с педалями, соединенными с кривошипом, датчиками скорости и положения кривошипа, электродами для электростимуляции мышц пациента, контроллером для приема сигналов от датчиков и генерации электростимулирующих импульсов, аккумулятором для электропитания устройства дополняется отличительными признаками, устройство содержит кресло ассистента с педалями и кривошипом, причем кривошипы пациента нагружены на  генераторы электроэнергии для контроля их усилий и подключены к контроллеру, а движение устройства осуществляется ведущим мотор-колесом, скорость которого определяется контроллером в соответствии с усилиями пациента, подключенным к драйверу мотор-колеса, кроме того, к ассистенту подключены электроды для электростимуляции, соединенные с контроллером для синхронизации движений с пациентом, а процедура электростимуляции и результаты отображаются на мониторе, подключенном к контроллеру, образуя при этом новую совокупность признаков.
Предложенная совокупность признаков обнаруживает в процессе реабилитации пациента новые свойства:
- болезненную процедуру электростимуляции можно совместить с велосипедной прогулкой по местности, что может снизить психологическую нагрузку пациента;
- подключение к ассистенту электростимулирующих электродов улучшит синхронизацию движений ассистента и пациента;
- изменение и перераспределение нагрузки между пациентом и ассистентом производится электронным путем под управлением ассистента в широких пределах и плавно, без скачков;
- стимуляция интенсивности процедуры реабилитации путем зависимости скорости движения велосипедного устройства от интенсивности совместного вращения педалей пациента и ассистента.
На рисунках приведен пример промышленного применения изобретения, где на фиг. 1 изображение акцентировано на взаимном размещении субъектов реабилитации и конструкции устройства, а на фиг.2 – приведена структурная электрическая схема велосипедного устройства функциональной электростимуляции.
На фиг.1 представлены конструкция и взаимное размещение на велосипедном устройстве пациента 1 и ассистента 2 «бок-о-бок». Оба они находятся в размещенных на одной общей раме 3 креслах: пациент в регулируемом кресле 4 с возможностью пристегивания ремнем безопасности, а ассистент в кресле 5. Пациент 1 и ассистент 2 ногами вращают педали 6 с кривошипами 7, оснащенными датчиками скорости вращения 8 и положения 9. Каждый из кривошипов 7 вращает ось генераторов 10 электроэнергии, которые подзаряжают аккумулятор 11, служащий для электропитания устройства электростимуляции 12, контроллера 13, монитора 14 и для размещенного в передней вилке велосипедного устройства мотор – колеса 15 для движения по местности. На ногах пациента 1 и ассистента 2 размещены электроды для стимуляции мышц 16 и датчики состояния мышц 17 пациента 1 и ассистента 2. Монитор 14 для управления электростимуляцией и отображения процедуры электростимуляции размещен в пределах прямого доступа рук и перед глазами ассистента 2. Руль 18 управления направлением движения велосипедного устройства также находится в руках ассистента 2.
На фиг. 2 представлена структурная электрическая схема велосипедного устройства функциональной электростимуляции. К обозначенным выше элементам следует добавить также размещенные на общей раме 3 устройство согласования 19, необходимое для сопряжения по напряжению и току электроэнергии, вырабатываемой генераторами, с током подзарядки аккумулятора и драйвер 20 для обеспечения необходимой для движения мощности мотор – колеса 15. Подключение электропитания структурных элементов схемы: устройства согласования 19, устройства электростимуляции 12, контроллера 13 и монитора 14 подразумевается как очевидное -  от аккумулятора 11 и на схеме условно не показано.
Работает велосипедное устройство функциональной электростимуляции следующим образом. После размещения пациента 1 и ассистента 2 в соответствующих креслах 4 и 5, ассистент 2 начинает вращать свои педали 6, благодаря чему его генератор 10 начинает вырабатывать электроэнергию, что обнаруживается контроллером 13 и, согласно заложенной в нем программе, напряжение от аккумулятора 11 через драйвер 20 подается на мотор – колесо 15, заставляя его вращаться и велосипедное устройство начинает двигаться. При этом, генератор пациента 10 начинает работать в режиме двигателя, принудительно вращая ноги пациента 1, а датчики скорости вращения 8 и положения 9 совместно с датчиками состояния мышц 17 пациента выдают текущую информацию на контроллер 13 велосипедного устройства. После синхронизации вращения ног пациента 1 и ассистента 2, которая должна поддерживаться в течение всей процедуры, по команде ассистента 2 начинается собственно электростимуляция мышц пациента 1 путем выработки устройством электростимуляции 12 стимулирующих импульсов и подача их на мышцы пациента 1 через электроды 16, при этом генератор пациента 10 плавно переходит в режим генерации, нагружая тем самым ноги пациента 1. Для синхронизации усилий мышц ног пациента 1 и ассистента 2, мышцы ног последнего также могут подвергаться электростимуляции в облегченном режиме. Скорость движения велосипедного устройства определяется совместными усилиями пациента 1 и ассистента 2. Излишки электроэнергии через устройство согласования 19 направляются на подзарядку аккумулятора 11. Монитор 14 отображает текущие параметры электростимуляции и движения, а также позволяет ассистенту 2 управлять различными программами и параметрами электростимуляции пациента 1.
Предложенное изобретение значительно повышает качество реабилитации путем повышения комфортности пациента и вовлечения его в процедуру электростимуляции за счет дозированного воздействия электрическим током и психологической разгрузки пациента, что соответствует сформулированной выше технической задаче.