Устройство для реабилитации рук

Полезная модель относится к медицине, а именно к физиотерапии, и может быть использована при восстановительных процедурах мышечной активности руки человека.
Известно устройство для реабилитации рук, включающее приводной блок, установленный на тыльной стороне ладони, гибкие тяги, присоединенные к выходным звеньям приводного блока, с одной стороны, и через фиксирующие элементы к кончикам пальцев с другой, направляющие элементы, установленные на фалангах для стабилизации положения гибких тяг (US 20130072829, 21.03.2011).
Недостатками данного устройства является ограниченные функциональные возможности. Это обусловлено тем, что сопротивление движению фаланг осуществляется через гибкие тяги только при сведении пальцев «в кулак». Вместе с тем данное устройство не может быть использовано в процедурных упражнениях, в которых осуществляется движение под нагрузкой и в противоположном направлении. Для их осуществления известное устройство не может быть использовано.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является устройство для реабилитации рук, включающее платформу, установленную на тыльной стороне кисти и зафиксированную поддерживающим элементом, базовый рычаг выполнен разнесенным на два торца кисти, соединенный с платформой, два подвижных рычага, соединенных между собой вращательной парой, при этом первый из них соединен с базовым рычагом вращательной парой соосной оси вращения фаланг относительно ладони, и оснащен приводом, второй - кинематически связан с базовым рычагом через зубчатую передачу и через тяги с кончиками пальцев (US 5697892, SUTTER CORP., 16.12.1997). При этом привод первого рычага располагается на платформе, а движение передается через зубчатые передачи, размещенные в базовом рычаге.
Недостатком известного решения являются ограниченные функциональные возможности. Последнее обусловлено тем, что в силу наличия гибкой тяги устройство для реабилитации рук создает сопротивление движению пальцев только при их сведении «в кулак». При этом процедурные упражнения, предполагающие создание движения (или сопротивление движению) в противоположном направлении реализовываться на данном устройстве не могут.
Проблема, на решение которой направлена полезная модель, состоит в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения тренировки как сгибательных, так и разгибательных групп мышц кисти руки, что и является техническим результатом.
Решение проблемы состоит в том, что в известной конструкции устройства для реабилитации рук, включающей платформу, зафиксированную поддерживающим элементом, базовый рычаг, выполненный разнесенным на торцы кисти и соединенный с платформой, два подвижных рычага, соединенных между собой вращательной парой, при этом первый из них соединен с базовым рычагом вращательной парой, соосной оси вращения проксимальных фаланг и оснащен приводом, второй - кинематически связан с базовым рычагом и фалангами пальцев, в котором, в отличие от прототипа, платформа установлена на предплечье, базовый рычаг параллелен кисти, соединен с ней через поддерживающий элемент, а с платформой - через вращательную пару, и оснащен приводом, первый подвижный рычаг параллелен проксимальным фалангам, связан с ними через поддерживающий элемент, второй подвижный рычаг параллелен средним фалангам и соединен с ними через поддерживающий элемент.
При этом кинематическая связь второго рычага с базовым рычагом выполнена в виде шатуна, соединенного с базовым и вторым рычагами вращательными парами с осями вращения параллельными оси вращения базового рычага.
Полезная модель поясняется изображениями, где:
Фиг. 1 - кинематическая схема устройства;
Фиг. 2 - конструктивное изображение устройства;
Фиг. 3 - макет устройства для реабилитации рук (частично разобрано).
Устройство для реабилитации рук включает платформу 1 (Фиг. 1), зафиксированную поддерживающим элементом 2, на предплечье 3. Базовый рычаг 4 выполнен разнесенным (Фиг. 2) на торцы кисти 5. Базовый рычаг 4 соединен с платформой 1 через вращательную пару 6 и с кистью через поддерживающий элемент 7. Разнесенные части 8 и 9 базового рычага 4 соединяются между собой перемычкой 10, опирающейся на кисть 5.
С базовым рычагом 4 соединен через вращательную пару 11 первый рычаг 12. Ось вращения пары 11 параллельна оси вращения проксимальных фаланг 13. Первый рычаг 12 опирается на проксимальные фаланги 13 и соединен с ними поддерживающим элементом 14. Первый рычаг 12 выполнен разнесенным на две части 15 и 16, соединенные перемычкой 17. С первым рычагом 12 соединен через вращательную пару 18 второй рычаг 19. Второй рычаг 19 опирается на средние фаланги 20. Положение второго 19 рычага фиксируется поддерживающим элементом 21. Второй рычаг 19 выполнен разнесенным на две части 22 и 23, соединенные перемычкой 24.
Базовый рычаг 4 соединен со вторым рычагом 19 через шатун 25. Шатун 25 образует вращательные пары 26 с базовым рычагом 4 и пару 27 со вторым рычагом 19. Вращательная пара 26 располагается над кистью. Вращательная пара 27 - под средними фалангами 20. Оси вращения всех пар: 6, 11, 18, 26, 27 параллельны оси вращения проксимальных фаланг 13.
Движение базового рычага 4 обеспечивается сервоприводом 28 (Фиг. 3). Вращение первого рычага 12 реализуется от сервопривода 29.
Поддерживающие элементы 7, 14, 21 имеют мягкий контакт соответственно с кистью, проксимальными 13 и средними фалангами 20, допускающий их относительное движение вдоль плоскости опор поддерживающих элементов.
Для корректировки устройства для реабилитации рук под размеры пациента используют поступательную пару 30, посредством которой изменяется длина базового рычага 4.
Устройство для реабилитации рук может изготавливаться по стандартному типоразмерному ряду и не иметь регулировочной поступательной пары 30.
Устройство для реабилитации рук работает следующим образом.
На руке пациента закрепляется устройство для реабилитации так, чтобы ось вращательной пары 6 была соосна оси поворота кисти 5. При этом на предплечье 3 накладывается платформа 1. Ее положение фиксируется поддерживающим элементом 2. Базовый рычаг 4 накладывается на тыльную сторону кисти 5. Положение базового рычага 4 фиксируется поддерживающим элементом 7. С использованием настроечной поступательной пары 30 корректируют длину базового рычага 4 до совпадения положения оси вращения вращательной пары 11 и оси поворота проксимальных фаланг 13. Положение базового рычага 4 фиксируется на кисти поддерживающим элементом 7. На проксимальные фаланги накладывается первый рычаг 12 так, чтобы ось вращения пары 18 была в зоне осей вращения средних фаланг 13. Производится подключение устройства для реабилитации рук к электропитанию.
Устройство для реабилитации рук готово к тренировке.
Работа устройства.
Управление движением двигателей определяется по программе лечения, выбранной лечащим врачом.
При включении системы управления сервоприводом 28 производится поворот базового рычага 4 (например, против часовой стрелки) относительно платформы 1. Через поддерживающий элемент 7 движение с базового рычага передается на кисть 5 пациента. Кисть 5 пациента поворачивается на угол, задаваемый через систему управления сервоприводом 28.
При включении сервопривода 28 в реверсивном направлении базовый рычаг 4 через перемычку 10 воздействует на тыльную сторону кисти 5, обеспечивая ее поворот по часовой стрелке. Таким образом, осуществляется движение кисти 5 в прямом и обратном направлениях, что обеспечивает создание нагрузки на все группы мышц, обеспечивающих движение кисти в сагиттальной плоскости. Реализуются дополнительные возможности устройства, обеспечивающие тренировку с широкой группой мышц кисти.
Тренировка мышц, обеспечивающих движение фаланг, происходит при включении сервопривода 29. При включении сервопривода 29, например, для обеспечения движения фаланг 13 и 20 по часовой стрелке, первый рычаг 12, соединенный с выходным звеном сервопривода 29, поворачивается по часовой стрелке. Первый рычаг 12 через перемычку 17 воздействует на внешние поверхности проксимальных фаланг 13, обеспечивая их поворот относительно кисти 5. Это становится возможным в связи с тем, что положение кисти 5 фиксируется от движения базовым рычагом 4.
Поворот первого рычага 12 приводит к увеличению расстояния между осями вращательных пар 26 и 18. В силу неизменной длины шатуна 25 это вызывает вращение второго рычага 19 по часовой стрелке. Второй рычаг 19 воздействует на внешнюю поверхность средних фаланг 20 и обеспечивает их поворот в суставах. Таким образом, от одного сервопривода 29 обеспечивается поворот одновременно проксимальных 13 и средних 20 фаланг.
Контроль угла поворота первого звена 12 обеспечивается сервоприводом 29.
После достижения предельного угла поворота проксимальных фаланг 13, сервопривод 29 включается на вращение в противоположном направлении. Первый рычаг 12, через поддерживающий элемент 14 обеспечивает поворот проксимальных фаланг 13.
Жесткая рычажная конструкция обеспечивает поворот средних фаланг 20, через шатун 25, вращательную пару 27 и поддерживающий элемент 21 против часовой стрелки.
Устройство для реабилитации рук обеспечивает поворот проксимальных 13 и средних фаланг 20 как по часовой, так и против часовой стрелки. Таким образом, расширяются функциональные возможности в обеспечении тренировки как сгибательных, так и разгибательных групп мышц.
Использование устройства для реабилитации рук позволяет одновременно обеспечивать тренировку групп мышц, реализующих движение кисти 5 и фаланг 13, 20. Данное свойство обеспечивает большие возможности для тренировки пациентов.