ТРЕНАЖЕР

Полезная модель относится к области медицины и может использоваться в устройствах лечебной гимнастики и физиотерапии, преимущественно для укрепления мышц спины.
Известны устройства типа тренажеров для воздействия на мышцы спины, например, для исправления нарушений осанки (RU 2203711 С2, 2003; SU 1703096 А1, 1992; US 3420229 А, 1969). Однако все они являются пассивными и не используют такие движения пациента, когда мышцы напрягаются независимо от желания пациента, что не позволяет активизировать работу мышц спины в необходимой степени.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является тренажер, содержащий жестко закрепленные на опорах вертикальные стойки, между которыми установлена с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг оси качания маятниковая подвеска, выполненная в виде опорной платформы для установки пациента, закрепленной в поворотной раме, между несущими штангами которой размещены выполненные съемными горизонтальные фиксирующие упоры, блок управления и соединенный с ним привод маятниковой подвески, выполненный в виде электродвигателя, (RU 2145831 С1, 2000). В этом устройстве управление маятниковой подвеской осуществляется вручную и не предусмотрена возможность функциональной электростимуляции мышц пациента. Оно позволяет восстанавливать биомеханический баланс опорно-двигательного аппарата на организменном и сегментарном уровнях, в том числе укреплять работу ослабленных мышц спины. Однако оно недостаточно эффективно в эксплуатации. При использовании этого тренажера используется прием редрессации, т.е. навязанное силовое воздействие на нужную мышцу, что не позволяет в полной мере реализовать лечебный эффект. Этот тренажер не обеспечивает точного дозирования и контроля нагрузок (проведение лечебных процедур не автоматизировано), а также не использует возможности функционального электростимулирования в процессе выполнения мышцами свойственных им функций (что, например, не позволяет устранить нарушение стабилизирующей функции глубоких мышц спины). В таком тренажере не обеспечивается оптимизация мощности, передаваемой от привода к маятниковой подвеске. Кроме того, он недостаточно травмобезопасен, поскольку при определенных движениях пациента возможно получение им травмы.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании тренажера, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении эксплуатационной эффективности тренажера, в том числе за счет повышения точности дозирования и контроля нагрузок и повышения в целом терапевтического эффекта от его применения.
Это достигается тем, что в тренажере, содержащем две жестко закрепленные на опорах вертикальные стойки, между которыми установлена с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг оси качания маятниковая подвеска, выполненная в виде опорной платформы для установки пациента, закрепленной в поворотной раме, между несущими штангами которой размещены выполненные съемными горизонтальные фиксирующие упоры, блок управления и соединенный с ним привод маятниковой подвески, выполненный в виде электродвигателя, блок управления содержит задающий блок, соединенный с ним микропроцессорный блок управления маятниковой подвеской и микропроцессорный блок электростимуляции, соединенный с выполненными с возможностью фиксации на теле пациента накладными электродами, а в привод маятниковой подвески введен соединенный с электродвигателем передаточный механизм, выходной элемент которого соединен с поворотной рамой, при этом поворотная рама снабжена датчиком угла поворота, соединенным с микропроцессорным блоком управления маятниковой подвеской. Задающий блок может быть выполнен в виде пульта, содержащего экран, при этом микропроцессорный блок управления маятниковой подвеской соединен с блоком электростимуляции. Пульт может быть снабжен клавиатурой или экран выполнен сенсорным. Задающий блок может быть выполнен в виде компьютера, дополнительно соединенного с микропроцессорным блоком электростимуляции. Микропроцессорный блок управления маятниковой подвеской может содержать программные субблоки инициализации, таймера, приема данных, следящей системы и передачи данных, а микропроцессорный блок электростимуляции - программные субблоки инициализации, таймера, приема данных, запуска стимулирующих импульсов и передачи данных. Передаточный механизм может быть выполнен на основе трех пар последовательно соединенных зубчатыми ремнями зубчатых колес, при этом соединение передаточного механизма с электродвигателем выполнено посредством зубчатого ремня, связывающего большое зубчатое колесо первой из пар зубчатых колес и установленный на валу электродвигателя зубчатый шкив, а выходной элемент передаточного механизма выполнен в виде выходного зубчатого колеса, входящего в зацепление с малым зубчатым колесом третьей пары зубчатых колес. Опорная платформа может быть выполнена съемной с возможностью размещения на заданной высоте относительно оси качания. Опоры могут быть выполнены в виде единой площадки, снабженной выдвигающимися опорными полозьями. Горизонтальные фиксирующие упоры могут быть выполнены в виде валиков, поверхность которых армирована мягким материалом, а их размещение между несущими штангами выполнено посредством закрепления резьбовыми штырями. Тренажер может быть снабжен защитной рамкой, жестко закрепленной параллельно опорной платформе между несущими штангами в верхней части маятниковой подвески. Он может быть снабжен ограничителем величины угла качания, установленным по меньшей мере на одной из вертикальных стоек. Он может быть снабжен также защитными экранами, установленными по бокам маятниковой подвески.
Указанный выше технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.
На фиг.1 показана структурная схема тренажера (без блока управления и привода маятниковой подвески). На фиг.2 показана структурная блок-схема тренажера с задающим блоком в виде пульта, а на фиг.3 - с задающим блоком в виде компьютера. На фиг.4 показана блок-схема микропроцессорного блока управления маятниковой подвеской, а на фиг.5 - микропроцессорного блока электростимуляции. На фиг.6 показана кинематическая схема передаточного механизма привода маятниковой подвески.
В преимущественном варианте исполнения он содержит опоры, преимущественно объединенные в единую площадку (неподвижное основание) 1 с жестко закрепленными на ней двумя вертикальными стойками 2. Между вертикальными стойками 2 установлена с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг оси качания 3 маятниковая подвеска, выполненная в виде опорной платформы 4 для установки пациента, закрепленная в поворотной раме 5, образованной несущими штангами 6. Поворотная рама 5 может поворачиваться в обе стороны на угол до 70 град. Между несущими штангами 6 размещены выполненные съемными горизонтальные фиксирующие упоры 7, которые могут быть расположена как попарно, так и по одной на разной высоте относительно опорной платформы 4. Они могут быть выполнены преимущественно в виде валиков, поверхность которых армирована мягким (атравматическим) материалом, например, поролоном, резиной и т.п. Их закрепление выполнено преимущественно посредством резьбовых штырей 8. Опорная платформа 4 выполнена преимущественно съемной с возможностью размещения на заданной высоте относительно оси качания 3 так, что ось качания 3 может быть размещена, например, на уровне тазобедренных суставов пациента. Тренажер содержит привод маятниковой подвески, включающий электродвигатель 9, например, мощностью 120 Вт, и соединенный с ним передаточный механизм 10, выходной элемент которого соединен с поворотной рамой 5. Электродвигатель 9 и передаточный механизм 10 размещены на оси качания 3, которая выполнена, например, в виде соосных металлических стержней, закрепленных в соответствующей вертикальной стойке 2 с возможностью их свободного вращения (поворота). Тренажер содержит соединенный с приводом маятниковой подвески блок управления, который содержит задающий блок, выполненный преимущественно в виде пульта 11 или компьютера 12, соединенный с ним микропроцессорный блок 13 управления маятниковой подвеской, и микропроцессорный блок электростимуляции 14, соединенный с накладными электродами 15, например гибкими изолированными электропроводами. Накладные электроды 15 выполнены с возможностью фиксации на теле пациента. Поворотная рама 5 снабжена датчиком 16 угла поворота, который соединен с микропроцессорным блоком 13 управления маятниковой подвески. Если задающий блок выполнен в виде пульта 11, который содержит экран с клавиатурой или сенсорный экран, то с микропроцессорным блоком 14 электростимуляции соединен микропроцессорный блок 13 управления маятниковой подвеской. Если он выполнен в виде компьютера 12, то микропроцессорный блок 14 электростимуляции соединен непосредственно с компьютером 12. Соединение блоков в тренажере иллюстрируется структурными блок-схемами (фиг.2, фиг.3), в которых помимо уже упомянутых блоков содержатся блоки питания 17 и усилители мощности 18. Микропроцессорный блок 13 управления маятниковой подвеской преимущественно содержит программные субблоки 19, 20, 21, 22 и 23 - инициализации, таймера, приема данных, следящей системы и передачи данных соответственно (фиг.4). А микропроцессорный блок 14 электростимуляции содержит аналогичные субблоки 19, 20, 21, 23 и субблок 24 запуска стимулирующих импульсов (фиг.5). Передаточный механизм 10 в тренажере выполнен преимущественно на основе трех пар последовательно соединенных зубчатыми ремнями 25 зубчатых колес 26 (фиг.7). При этом соединение передаточного механизма 10 с электродвигателем 9 выполнено также посредством зубчатого ремня 27, связывающего большое зубчатое колесо 28 первой из пар зубчатых колес 27 и зубчатый шкив 29 на валу электродвигателя 9. Выходной элемент передаточного механизма выполнен в виде выходного зубчатого колеса 30, входящего в зацепление с малым зубчатым колесом 31 третье пары зубчатых колес 26. Общее передаточное отношение передаточного механизма составляет, например, около 2000. Площадка 1 в тренажере может быть снабжена выдвигающимися опорными полозьями 32. Тренажер может быть преимущественно снабжен защитной рамкой 33, жестко закрепленной параллельно опорной платформе 4 между несущими штангами 6 в верхней части маятниковой подвески, обычно на уровне груди пациента. По меньшей мере на одной из вертикальных стоек 2 может быть установлен ограничитель угла качания, например, в виде скобы, стержня и т.п. (на чертеже не показан). Тренажер может быть также снабжен защитными экранами (на чертеже не показаны), например, в виде плоских панелей из пластика, установленными на площадке 1 по бокам маятниковой подвески.
Тренажер работает следующим образом. Предварительно устанавливают или выбирают установленное ранее программное обеспечение блока управления, необходимое для лечения конкретного пациента. Оператор (врач, специалист-реабилитолог, медсестра) размещает пациента в вертикальном положении на опорной платформе 4. Необходимые звенья тела пациента закрепляют с помощью установки на соответствующей высоте горизонтальных фиксирующих упоров 7. На теле пациента фиксируют накладные электроды 15, количество и расположение которых выбирают в зависимости от того, какая группа мышц должна подвергаться электростимуляции. Включают задающий блок (пульт 11 или компьютер 12), электродвигатель 9, управляющий им микропроцессорный блок управления 11, и микропроцессорный блок 14 электростимуляции. При этом обеспечиваются заданные амплитуда и скорость качания маятниковой подвески, длительность удержания туловища пациента в переднем и заднем наклонных положениях, длительность пауз между циклами, а также заданные параметры электростимуляции. Таким образом поворотная рама 5 вместе с пациентом совершает циклические движения с заданными параметрами. Возможность четкого дозирования нагрузки связана с возможностью варьирования в необходимых пределах скорости и амплитуды качания и времени удержания пациента в повернутом состоянии поворотной рамы 5 за счет соответствующего программного обеспечения. Принцип повышения терапевтического эффекта заключается в том, что при отклонении поворотной рамы 5 на определенный угол пациент вынужден удерживать свое туловище в наклонном положении в вертикальной позе благодаря значительному напряжению мышц спины и именно в это время соответствующие мышцы стимулируются электрическим током. Такая электростимуляция оказывает благоприятное воздействие в том числе на глубокие мышцы спины (воздействие на которые только силовым образом малоэффективно). Проведение лечебных процедур при этом полностью автоматизировано. Введение в привод маятниковой подвески передаточного механизма 10, выполненного на основе зубчатых ремней 25, 27 и зубчатых колес 26, 30 позволяет более точно управлять маятниковой подвеской и одновременно обеспечивает незначительную шумность при минимальных потерях мощности. Помимо этого в тренажере обеспечивается повышение безопасности (исключение возможности получения травмы в процессе процедуры) для пациента, в том числе за счет наличия защитной рамки 33, наличия ограничителя угла качания, наличия защитных экранов, армирования горизонтальных фиксирующих упоров 7 мягким материалом. Это также дает вклад в повышение эксплутационной эффективность тренажера.
Тренажер, выполненный в соответствии с полезной моделью, более эффективен в эксплуатации по сравнению с известными аналогичными. Его использование позволяет повысить эффективность исправления нарушений осанки, лечения кифоза, лордоза, сколитической деформации и остеохондроза позвоночника. Тренажер в наибольшей степени по сравнению с известными аналогичными отвечает требованиям безопасности (исключения травматизма) и удобство для пациента.