ВЕЛОТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится к спортивному инвентарю и может быть использована в лечебной физической культуре и реабилитационной медицине, в частности для реабилитации инвалидов, и в том числе детей больных детским церебральным параличом (ДЦП).
Известен велотренажер (Патент РФ №92341), содержащий установленное на основании средство создания нагрузки в виде связанных между собой руля, ручек, сидения со спинкой и ножного привода, включающего педальный механизм, при этом на спинке расположены с возможностью перемещения по высоте два валика и узлы фиксации плечевого и тазового поясов, причем спинка установлена с возможностью изменения угла наклона к сидению, а валики выполнены постоянного объема или с возможностью изменения объема.
Недостатками этого велотренажера являются: постоянная амплитуда работы мышц и суставов нижних конечностей из-за движения ступней ног по неизменяющейся круговой траектории движения; нет возможности задания разнообразных траекторий движений педалей; ножной привод обеспечивает вращение педалей только в одном направлении и с нагрузкой; система фиксации туловища не позволяет поддерживать человека, который не может самостоятельно сидеть; малый диапазон угла наклона сидения; отсутствие приспособлений для фиксации головы и конечностей; отсутствие устройства предотвращающего сведение коленей и регулировки глубины сидения, что не обеспечивает физиологически правильного положения тела и конечностей и выработку правильного двигательного стереотипа.
Существует устройство «Опора для сидения "Медвежонок" (Патент РФ №55281), предназначенное для позиционирования детей с патологиейДЦП, включающее сидение, с возможностью опускания и поднимания боковин, спинку с изменяющимся углом наклона, боковины с ножками на колесиках, ремни, удерживающие тело ребенка, подлокотники с возможностью поднимания и опускания, подножку с изменяемым углом наклона, с опорой для ног, с разделителем для ног, выполненным в виде абдуктора.
Недостатками являются: отсутствие приспособлений для фиксации головы; малый диапазон угла наклона сидения; отсутствие регулировки глубины сидения и настройки угла разведения коленей, что не обеспечивает физиологически правильного положения тела при педалировании и делает применение его в велотренажерном комплексе затруднительным.
Известны велотренажеры [US 2006/0019802 и US 4,915,374] включающие сиденье и педальный механизм, в котором педаль может быть удалена на различное расстояние от оси вращения плеча шатуна, на котором установлена педаль, и зафиксирована, обеспечивая перемещение стопы по заданным круговым траекториям различных радиусов.
Недостатками являются: получение в процессе педалирования только круговой траектории движения ступни с неизменной в ходе одного цикла поворота педали длиной шатуна, что не обеспечивает постепенного расширения амплитуда работы мышц и суставов нижних конечностей в процессе реабилитации; отсутствие спинки, подголовника и боковин; конструкция сидений не имеет механизмов индивидуальной настройки, элементов фиксации и поддержки тела человека, что не обеспечивает физиологически правильного положения тела и конечностей и соответственно, данные велотренажеры могут быть применены только для здоровых взрослых людей и не обеспечивают выработку правильного двигательного стереотипа.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является эллиптический велотренажер для людей с патологией позвоночника (Патент РФ №108311), который содержит раму с опорами, устройство создания нагрузки и платформу. Устройство создания нагрузки состоит из элемента эллиптической формы и подвижно закрепленного на нем педального механизма. Педальный механизм содержит корпус, в котором закреплены на своих осях рабочая шестерня, находящиеся с ней в зубчатом зацеплении две прижимные шестерни с винтовым регулятором нагрузки, натяжные ролики и два шатуна, одним концом установленные на оси рабочей шестерни, а к другому концу прикреплены педали. На платформе закреплены, с возможностью перемещения вдоль нее, шейный и поясничный валики, грудной и поясничный крепежные узлы для фиксации положения занимающегося и две подвижные рукоятки, причем устройство создания нагрузки установлено под углом, который образуют горизонтальная плоскость рамы и линия, проведенная через большой радиус элемента эллиптический формы, платформа установлена с возможностью перемещения параллельно раме.
Недостатками этого эллиптического тренажера являются: возможность движения педалей только по постоянной эллиптической траектории, что не позволит задействовать все комбинации работы мышц при разных траекториях движения конечностей; отсутствует приспособление для фиксации головы, и разведения коленей; платформа тренажера не может трансформироваться в сиденье со спинкой, и тем самым теряется возможность постепенно вывести пациента со слабыми или спастическими мышцами спины и груди от положения полулежания в положение сидения и кручения педалей в вертикальном положении, близком к езде на велосипеде и ходьбе; система фиксации туловища не позволяет надежно и безопасно поддерживать пациента, который не может самостоятельно сидеть, тем самым не обеспечивает ему физиологически правильное положение; в этом эллиптическом тренажере нет возможности принудительного и пассивного вращении педалей.
Технической задачей полезной модели является создание велотренажерного комплекса способного повысить эффективность процедуры реабилитации за счет задания разнообразных траекторий движения нижних конечностей и скоростно-силовых параметров при педалировании, а также обеспечения безопасного и физиологически правильного положения тела пациента во время тренировки за счет системы фиксации туловища и коррекции положения конечностей, что будет способствовать расширению амплитуды работы мышц и суставов нижних конечностей, укреплению мышечно-связочного аппарата ног и выработке правильного двигательного стереотипа.
Поставленная задача достигается тем, что велотренажерный комплекс, содержит установленные на раму опору для сидения, опору для рук, устройство создания нагрузки включающее рабочую дорожку, педальный механизм с двумя шатунами и прикрепленными к ним двумя педалями с креплениями для стоп ног, отличающийся тем, что педальный механизм включает закрепленные на одной оси вращения звезду педального механизма с цепной передачей и двумя шатунами, при этом шатуны выполнены телескопическими с возможностью раздвижения и изменения своей длины в процессе вращения; педали имеют упор для пятки, причем ось вращения каждой педали через механизм сцепления вставлена в паз, представляющий собой рабочую дорожку траектории движения педали по заданному шаблону, установленную на двух симметрично расположенных планшетах; цепная передача соединяет звезду педального механизма со второй звездой, на оси вращения которой установлено устройство принудительного вращения или нагрузки; опора для сидения представляет собой ортопедическое кресло с возможностью регулировки высоты, включающее сиденье с регулировкой глубины посадки за счет возможности перемещения в горизонтальной плоскости спинки с изменяемым углом наклона, снабженной жилеткой фиксации тела, фиксатором туловища, фиксатором головы, абдуктором, систему раздвижения коленей, представляющую собой две лопатки, закрепленные под сидением и имеющие возможность регулировки угла между ними, кроме того все элементы предварительной настройки тренажера снабжены контрольными шкалами.
Механизм сцепления может представлять собой установленный на конце оси вращения педали подшипник, непосредственно вставляемый в паз рабочей дорожки траектории движения педали, имеющей сечение в виде буквы «П», с возможностью свободного движения по нему.
Механизм сцепления может представлять собой установленный на конце оси вращения педали подшипник, запрессованный в стакан, на днище которого закреплен шар, непосредственно вставляемый в паз рабочей дорожки траектории движения педали, имеющей сечение в виде буквы «С», с возможностью свободного движения по нему, при этом педаль, подшипник, стакан и шар установлены соосно.
Рабочая дорожка траектории движения педали может быть закреплена на планшете посредством жесткой фиксации, например штырями, вставленными в отверстия в планшете.
Рабочая дорожка траектории движения педали может быть выполнена в виде паза в планшете.
Конструкция полезной модели поясняется рисунками, где на Фиг.1 представлен общий вид велотренажерного комплекса, на Фиг.2 показана рабочая дорожка траектории движения педали, на Фиг.3 - механизм сцепления, на Фиг.4 - система разведения коленей, на Фиг.5 - система разведения коленей, вид снизу, на Фиг.6 - система разведения коленей, вид сбоку.
Велотренажерный комплекс содержит установленные на раму 1 опору для сидения, опору для рук 2 и устройство создания нагрузки, содержащее педальный механизм с закрепленными на одной оси вращения звездой педального механизма 3 с цепной передачей 4 и двумя шатунами 5, при этом шатуны 5 выполнены телескопическими с возможностью раздвижения и изменения своей длины в процессе вращения. На других концах шатунов 5 прикреплены педали 6, имеющие ременную систему фиксации 7 стопы и упор для пятки 8, причем ось вращения 9 каждой педали 6 через механизм сцепления вставлена в паз 10, представляющий собой рабочую дорожку траектории движения 11 педали 6 по заданному шаблону, установленную на двух симметрично расположенных планшетах 12. Цепная передача 4 соединяет звезду педального механизма 3 со второй звездой, на оси вращения которой установлено устройство принудительного вращения или нагрузки 13. Опора для сидения представляет собой ортопедическое кресло с возможностью регулировки высоты, включающее систему разведения коленей 14 и сиденье 15 с регулировкой глубины посадки за счет возможности перемещения в горизонтальной плоскости спинки 16 с изменяемым углом наклона, снабженной жилеткой фиксации тела, фиксатором туловища 17, фиксатором головы 18, абдуктором 19. Система раздвижения коленей 14 представляет собой две лопатки, закрепленные под сидением 15 и имеющие возможность регулировки угла между ними. Кроме того все элементы предварительной настройки тренажера снабжены контрольными шкалами 20.
Вариант исполнения механизма сцепления (фиг.3) представляет собой установленный на конце оси вращения 9 педали 6 подшипник 21, запрессованный в стакан 22, на днище которого закреплен шар 23, непосредственно вставляемый в паз 10 рабочей дорожки траектории движения 11 педали 6, имеющей сечение в виде буквы «С», с возможностью свободного движения по нему, при этом педаль 6, подшипник 21, стакан 22 и шар 23 установлены соосно. Рабочая дорожка траектории движения 11 педали 6 закреплена на планшете 12 посредством жесткой фиксации штырями 24, вставленными в отверстия 25 в планшете 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
На основе разработанной ранее методики тренировки, в соответствии с антропометрическими данными пациента и его диагнозом, производят предварительную настройку тренажера в соответствии со значениями на контрольных шкалах 20. Расстояние между опорой для сидения и педальным механизмом регулируют за счет перемещения опоры для сидения по общей с педальным механизмом раме 1 и фиксируют болтами фиксации. Для обеспечения необходимой глубины посадки, спинку 16 перемещают в горизонтальном направлении вдоль сидения 15, затем наклоняют и фиксируют болтами фиксации. Требуемый угол наклона определяют по контрольной шкале 20. Пациента располагают в опоре для сидения в правильном симметричном положении. Между ног устанавливают абдуктор 19. Расположенные по бокам пластины фиксатора туловища 17 прижимают к тазу и тем самым предотвращают боковые смещения туловища. Фиксатор головы 18 располагают таким образом, что голова поддерживается в вертикальном положении. Устанавливают определенный угол между лопатками 14 системы разведения коленей. Тело пациента дополнительно прижимают к спинке 16 фиксирующей жилеткой. Руки кладут на опору для рук 2 и фиксируют. За счет такой настройки пациенту придается физиологически правильное положение и он имеет возможность вращать педали 6 тренажера находясь в любом положении от вертикально сидячего до лежачего.
Перед началом тренировки на планшеты 12 устанавливают рабочие дорожки 11 соответствующие требуемой траектории движения педалей 6 и фиксируются штырями 24, вставленными в отверстия 25. Форма рабочей дорожки траектории движения 11 педали 6 может быть разнообразной (окружности разных диаметров, эллипс, яйцеобразная и т.д.). Ее выбор определяют в соответствии с требованиями методики. Ременной системой фиксации стопы 7 и упором для пятки 8, ногу в ортопедической обуви закрепляют на педали 6 в положении максимально близком к физиологически правильному положению при педалировании.
Для данного велотренажерного комплекса предполагается три режима педалирования: пассивный, активный и активный с нагрузкой. При пассивном режиме пациент, зафиксированный в опоре для сидения, устанавливает ноги на педали 6. Насколько позволяет спастика мышц ног его колени разводят до правильного положения и фиксируют. Посредством цепной передачи 4 педали 6 приводят в движение. Шар 23 закрепленный на днище стакана 22, в который запрессован подшипник 21, установленный на конце оси вращения 9 педали 6, скользит по пазу 10 рабочей дорожки 11, при этом педаль 6 описывает заданную траекторию. Шатуны 5 при этом могут менять свою длину за счет телескопической конструкции. В наиболее удаленной точке траектории длина шатунов 5 увеличивается, в ближней - уменьшается. Таким образом, нижние конечности пациента приводятся в пассивное движение по установленной траектории. При этом имеется возможность изменять скорость и направление вращения педалей по заданному алгоритму, как в течение тренировки, так и во время одного цикла вращения. При активном режиме тренировки пациент самостоятельно вращает педали, а в активном режиме с нагрузкой, на звезду 3 педального механизма посредством цепной передачи 4 с устройства принудительного вращения или нагрузки 13 передают регулируемую нагрузку.
Работа на тренажере с постоянным расширением траектории способствует укреплению мышечно-связочного аппарата ног (постепенное увеличение диапазона изменения углов в суставах, и, соответственно, увеличению диапазона работы мышц). Тренажер позволяет смещать акцент тренировки на работу в тазобедренном или коленном суставах, максимально увеличивая диапазон изменения угла в одном из них, одновременно уменьшая в другом (за счет фиксированной траектории движения). При определенных траекториях движения тренажер позволяет имитировать различные программы движений в суставах и работы мышц.
Данный велотренажерный комплекс за счет расширенной системы предварительной настройки подходит для реабилитации детей младшего возраста, что делает его применение максимально результативным.
Таким образом, конструкция велотренажерного комплекса способна повысить эффективность процедуры реабилитации за счет задания разнообразных траекторий движения нижних конечностей и скоростно-силовых параметров при педалировании, а также обеспечения безопасного и физиологически правильного положения тела пациента во время тренировки за счет системы фиксации туловища и коррекции положения конечностей, что способствует расширению амплитуды работы мышц и суставов нижних конечностей, укреплению мышечно-связочного аппарата ног и выработке правильного двигательного стереотипа.