Тренажер для развития двигательных функций конечностей
SIMULATOR FOR THE DEVELOPMENT OF MOTOR FUNCTIONS OF THE LIMBS

Техническое решение относится к области медицины, в частности к средствам реабилитации пациентов с нарушениями опорно-двигательной функции, и может быть использовано для обучения ходьбе детей и/или реабилитации пациентов и восстановления их двигательных функций.
Из уровня техники известен тренажер по международной заявке на изобретение WO2011057634 «Excercise equipment intended for excercising legs of a person (Тренировочное оборудование, предназначенное для тренировки ног человека)» (МПК A61H1/02; A63B23/10; A63B69/00; A63B71/00; опубликован 19.05.2011). Изобретение относится к устройству для упражнений для тренировки групп мышц ног человека и содержит платформу для ног и опору для ног, напрямую соединённые общей опорой. Каждая опора для ног содержит опорную подушку со встроенными датчиками силы, подшипник, основную опору для ног и линейный привод. Линейные приводы закреплены на каждом конце на подшипнике.  Когда выполняется линейное движение одного из приводов, соответствующая платформа для ног вращается вокруг подшипника. Контроллер управляет приводами, таким образом, обеспечивается управление движением, положением и силой, прикладываемой приводами в зависимости от входного сигнала от датчика или датчиков.
Из уровня техники известен тренажерный комплекс по патенту РФ на изобретение RU 2678916C1 «Тренажерный комплекс для функциональной терапии нижних конечностей и способ его применения» (МПК A63B 21/00; опубликован 04.02.2019), выбранный в качестве ближайшего аналога. Тренажерный комплекс содержит подвесную систему с контролем веса пациента, блоки контроля усилий и перемещений и управляющее программное обеспечение, включающее в себя контроллер верхнего уровня и пользовательский интерфейс, два механических манипулятора-привода нижних конечностей, таким образом, что каждый из механических манипуляторов-приводов нижних конечностей содержит три независимых друг от друга линейных электропривода с тремя независимыми электродвигателями, три пары кареток, движущихся по линейным направляющим, закрепленным на опорной раме, соединенных системой непересекающихся рычагов, шарнирно прикрепленных с одного конца к кареткам, а с другого - к платформе, причем все 6 электродвигателей соединены с блоками контроля и перемещения, таким образом, что механические манипуляторы-приводы нижних конечностей выполнены с возможностью перемещения каждой из платформ по трем степеням свободы.
Недостатком вышеуказанных аналогов является их сложная конструкция, потребляющая значительное количество электроэнергии как на приведение в движение платформ для ног, так и управление тренажером. В отличие от аналогов заявляемый тренажер содержит корпус, выполненный в виде сообщающихся резервуаров с расположенными в них платформами для конечностей. Таким образом, нажатие одной рукой или ногой на одну платформу в ответ приводит в движение и вторую платформу, на которой располагается вторая нога или рука, в связи с чем тренажер не требует электроэнергии для приведения его в движение, электроэнергия необходима лишь для питания блока управления, формирования управляющих сигналов и их передачи.
Задачей заявляемого технического решения является создание тренажера, характеризующегося простотой конструкции, минимизацией потребления электроэнергии и обеспечивающего при этом возможность эффективной тренировки. Технический результат заключается в упрощении конструкции при повышении эффективности работы тренажера. Повышение эффективности работы проявляется, в частности, в повышении эффективности тренировки, увеличении скорости восстановления пациента, использующего тренажер, и повышении степени контроля за выполнением движений.
Заявленный технический результат достигается тем, что в тренажере для развития двигательных функций, содержащем корпус с платформами для размещения конечностей и блок управления, выполненный с возможностью приема сигналов, формирования на их основе управляющих сигналов и передачи их на устройство вывода информации, корпус выполнен в виде как минимум двух сообщающихся резервуаров, в которых расположены платформы для конечностей, в месте соединения резервуаров установлен регулятор давления, дополнительно тренажер содержит  датчики для регистрации движения платформ для конечностей и/или определения параметров их движения, а блок управления связан с датчиками и регулятором давления, выполнен с возможностью приема сигналов с датчиков, формирования на их основе управляющих сигналов и передачи их на устройство вывода информации и/или регулятор давления. Тренажер может содержать устройство подогрева резервуаров. Регулятор давления может быть выполнен в виде редуктора давления жидкости. Корпус может быть оборудован устройством приведения платформ в движение, в частности, в виде насоса. Тренажер может содержать вибровозбудитель, связанный с блоком управления, а устройство вывода информации быть выполнено в виде музыкальной колонки. Тренажер может содержать Wi-Fi- адаптер, Bluetooth-чип связанные с блоком управления. Корпус может быть оборудован светодиодной подсветкой.
Тренажер для развития двигательных функций содержит корпус, выполненный в виде как минимум двух сообщающихся резервуаров с расположенными в них платформами для конечностей и регулятор давления, расположенный в месте соединения резервуаров. Таким образом, реализуется простая конструкция, позволяющая приводить в движение платформы усилием рук или ног, при этом регулятором давления, в частности, в виде редуктора давления жидкости, осуществляется изменение сложности нажатия на платформы для конечностей, что повышает эффективность тренажера.
Для дополнительного повышения эффективности и обеспечения тренировок на противодействие корпус может быть оборудован устройством приведения платформ в движение, например, в виде насоса.
Наличие датчиков для регистрации движения платформ для конечностей и/или определения параметров их движения, а также блока управления, связанного с датчиками и регулятором давления, выполненным с возможностью приема сигналов с датчиков, формирования на их основе управляющих сигналов и передачи их на устройство вывода информации и/или регулятор давления повышает эффективность тренировочного процесса за счет обеспечения возможности наблюдения и контроля за параметрами совершаемых движений, а также повышения интерактивности процесса за счет возможности отображения совершаемых движений на экране устройства вывода информации. Более того, повышение интерактивности в случае детских тренировок значительно повышает их вовлеченность в процесс, а, следовательно, эффективность тренажера.
Наличие устройства подогрева резервуаров позволяет повысить эффективность тренировки за счет передачи тепла на конечности и улучшение их кровообращения.
Тренажер для развития двигательных может содержать вибровозбудитель, связанный с блоком управления, а устройство вывода информации может быть выполнено в виде музыкальной колонки. Такое исполнение позволяет повысить эффективность тренажера, так как дает человеку почувствовать вибрации, в том числе и от звуков музыки. В процессе тренировки происходит не только координация движений, но и улучшается работа мозга, за счет сочетания музыки и вибраций, которые успокаивают нервную систему.
Наличие Wi-Fi-адаптера и Bluetooth-чипа, связанных с блоком управления позволяют обеспечить соединение с устройствами вывода или подключение к другим электронным устройствам без использования проводов.
Для привлечения внимания детей и вовлечения их в процесс тренировки, за счет чего повышается эффективность тренажера в целом, корпус может быть оборудован светодиодной подсветкой.
Далее поясняется возможное исполнение тренажера.
Тренажер для развития двигательных функций содержит корпус, выполненный в виде как минимум двух сообщающихся резервуаров с расположенными в них платформами для конечностей.
Резервуары могут быть выполнены в виде соединенных между собой цилиндрических, прямоугольных или иной формы ёмкостей, в частности, из стекла, пластика, металла или подобных материалов. В месте соединения резервуаров выполнен регулятор давления, например, в виде редуктора давления жидкости. Резервуары могут быть оборудованы светодиодной подсветкой, а также устройством подогрева резервуаров, например, портативным водонагревателем. Возможна установка светодиодной подсветки на самих платформах, а также устройства подогрева на наружной части платформ для конечностей, т.е. стороне, обращенной ко дну резервуаров.
Платформы могут быть выполнены вогнутыми, плоскими или выпуклыми, шарообразными, иметь выступы, в частности, соответствовать форме резервуаров, а также содержать крепления для конечностей, например, в виде петель.
Корпус может быть оборудован устройством приведения платформ в движение, в частности, насосом для перекачивания жидкости в резервуарах, а, следовательно, и платформ или двигателем, приводящим в движение платформы для конечностей напрямую.
Датчики для регистрации движения платформ для конечностей и/или определения параметров их движения, в частности, датчики движения, например, оптические или ультразвуковые, могут быть установлены как на самих платформах для конечностей, так и на корпусе тренажера. Датчики могут быть выполнены с возможностью определения таких параметров движения, как скорость, направление движения и т.д.
Датчики и регулятор давления, а также устройство приведения платформ в движение, светодиодная система и устройство подогрева резервуаров связаны с блоком управления. В контексте данного описания под «связан» понимают, как связь с помощью физических средств, так и беспроводную связь. В частности, связь может осуществляться посредством Wi-Fi или Bluetooth соединения, поскольку тренажер оборудован Wi-Fi-адаптером и Bluetooth-чипом, связанными с блоком управления.
Блок управления выполнен с возможностью приема сигналов с датчиков, формирования на их основе управляющих сигналов и передачи их на устройство вывода информации и/или регулятор давления.
Тренажер для развития двигательных функций может содержать вибровозбудитель, связанный с блоком управления, и передающий вибрации на жидкость в резервуарах и платформы для конечностей, а устройство вывода информации может быть выполнено в виде музыкальной колонки.
Дополнительно тренажер может содержать аккумулятор для автономной работы, либо питание может осуществляться от электросети.
Тренажер для развития двигательных функций может использоваться как для реабилитации взрослых после перенесенных травм, так и детей, в том числе, для обучения детей ходьбе.
В резервуары выше уровня их соединения наливают воду или иную жидкость, например, маслянистой или гелеобразной консистенции, в частности, подкрашенную красителем, для привлечения внимания детей. При помощи подачи команды на регулятор давления задают степень сложности нажатия на платформу, которую можно менять в процессе тренировки. Тренирующийся располагает конечности, например, руки или ноги, на соответствующие платформы и поочередно надавливает на них. При этом конструкция сообщающихся сосудов обеспечивает при надавливании на одну платформу подъем второй платформы без использования дополнительных источников энергии. Таким образом, пользователь приобретает навыки синхронного передвижения ног и понимание того, каким образом должны двигаться конечности относительно друг друга и точки опоры. За счет простоты конструкции тренажера реализуется легкость управления платформами для конечностей, а также высокая ремонтопригодность, так как любая часть тренажера легкозаменяема. В процессе тренировки датчики регистрируют движения платформ для конечностей и определяют параметры их движения, синхронно передавая сигналы на блок управления и затем на устройство вывода, в качестве которого может быть планшет, телефон, монитор, проектор, экран телевизора и т.д. На устройстве вывода информация о движении платформ может в реальном времени отображаться в виде набора показателей или в более интерактивной форме, вовлекающей детей и стимулирующей их на тренировку, например в виде видеоигры, где нажатием на платформы для конечностей, в частности, в заданной последовательности или определенном ритме, могут выполняться какие-либо команды на экране так, что платформы для конечностей выступают в роли игрового контроллера, например, для передвижения игрока на экране, проигрывания мелодии, видеосюжета со специальными эффектами и т.д. Тренировочный процесс может сопровождаться изменением цвета освещения светодиодной подсветки, например, в зависимости от определенных движений пользователя. Таким образом, тренажер позволяет ускорить процесс восстановления пациентов, за счет возможности в реальном времени контролировать и следить за параметрами выполняемых движений в случае взрослых пациентов и стимулирования и вовлечения в тренировочный процесс интерактивным видеосюжетом на экране в случае детей.
В некоторых вариантах исполнения платформы для конечностей могут приводиться в движение посредством команд, поданных блоком управления, например, через телефон, на устройство приведения платформ в движение, в частности, насос или двигатель. За счет этого тренировочный процесс может осуществляться в режиме противодействия заданной силе.
С помощью устройства подогрева резервуаров возможно регулировать температуру жидкости, размещенную в них, что обеспечивает, подогрев платформ для более комфортной и эффективной тренировки, за счет улучшения кровообращения от тепла. Также во время тренировки на конечности возможна подача вибраций, в том числе звуковых.
Таким образом, за счет своей простой конструкции, не требующей значительного потребления энергии, тренажер обладает высокой надежностью и ремонтопригодностью и позволяет обеспечить эффективный и быстрый процесс реабилитации, восстановления или развития двигательных функций как для взрослых, так и детей.
Специалисту в данной области, очевидно, что приведенный пример тренажера для развития двигательных функций и отдельных его частей не ограничивают объем заявляемого технического решения. Возможно изготовление и использование тренажера в других видах в объеме заявляемой формулы.