Тренажер для пассивной разработки кисти руки

Полезная модель (в дальнейшем - тренажер) относится к медицинской технике для физиотерапии, в частности к тренажерам для восстановления и профилактики ухудшения движений кисти руки человека после перенесенного органического поражения части головного мозга или травмы конечности и позволяет совершать пассивные вращательные движения кисти руки по круговой траектории с заданием режимов вращения: радиуса, скорости, времени и направления - по часовой и против часовой стрелки.
Поле развития неподвижности кисти требуется поддерживать большой объем движений пораженной кисти в количестве, не уступающем объему движений здоровой кисти. Использование заявленного тренажера с первых дней развития контрактур кисти может повысить эффективность реабилитации мышц кисти, улучшить метаболизм суставов и лимфо и кровообращение, предотвратить возможные осложнения, связанные с длительной неподвижностью кисти руки.
Тренажер может быть использован в неврологических отделениях поликлиник, больницах, а также в домашних условиях по рекомендации врача.
Из уровня техники известен тренажер для разработки движений кисти и восстановления активных и пассивных двигательных функций в лучезапястном суставе (патент № SU 1595514 A1 опубликован 30.09.1990, Бюл. №36), содержащий основание, ложемент предплечья и тормозной механизм, кинематически связанный с поворотным диском, имеющим радиальный паз, в котором закреплена ось с ручкой. Ручка фиксируется в нужном положении в радиальном пазу поворотного диска, дозируя при этом амплитуду движений, осуществляя тем самым изменение траектории движений. Дозирование нагрузки осуществляется рукояткой нагружения. Больной берется кистью за ручку и производит вращение поворотного диска активным сгибанием или разгибанием в лучезапястном суставе.
Недостатками тренажера является невозможность работы с ним людьми, имеющими частичное или полное нарушение двигательных функций кисти руки, т.к. рука ослаблена или парализована и не способна выполнить кистью поворот рукоятки диска даже с отсутствием нагрузки; минимально задействует кистевой сустав и не позволяет выполнять комбинированные круговые его движения, включающие в себя как сгибание и разгибание руки в лучезапястном суставе (движение вверх-вниз), приведение и отведение кистевого сустава (движение влево-вправо) и пронацию кисти (вращение внутрь); неудобство занятий с тренажером лежачими людьми из-за горизонтального и приподнятого расположения ложемента для руки, в то время как удобнее разместить ложемент и поворотную ручку под наклоном к основанию тренажера.
Известно устройство с биологической обратной связью для реабилитации суставов кистей и пальцев рук и способ его работы (Патент № RU 2720323 C1 опубликован 28.04.20, Бюл. №13) и может быть использовано для реабилитации двигательной активности и амплитуды движений суставов кистей и пальцев рук. Тренажер с биологической обратной связью состоит из модуля управления, выполненного в виде полого пластикового корпуса, фиксируемого на предплечье пациента, модуля двигателя сгибания/разгибания кисти руки, при этом он оснащен шаговым двигателем для сгибания/разгибания кисти руки, модулем управления с расположенным в модуле управляющим микроконтроллером, контроллером шагового двигателя для сгибания/разгибания кисти и контроллером для управления сервоприводом. На внешней стороне предплечья больной руки пациента фиксируют модуль управления тренажера, пальцы пациента вставляют в пальцы перчатки и фиксируют пальцы перчатки на подложке фиксации пальцев перчатки, ладонь пациента фиксируют на суппорт-фиксаторе кисти руки, на здоровой руке пациента на среднем и указательном пальцах фиксируют датчики для измерения кожно-гальванической реакции пациента.
Недостатками тренажера является отсутствие выполнения комбинированных круговых движений кисти руки.
Известно устройство для выполнения пассивных движений пальцев кисти руки и разработки мышц кистевого сустава (Патент № US 5327882 A опубликован 12.07.1994), состоящее из шины, закрепляемой текстильными застежками на предплечье и кисти руки человека, привода установленного на шине и приводящего в движение закрепленную на нем направляющую. При этом пальцы кисти фиксируются в петельках, имеющихся на направляющей, и пассивно двигаются благодаря приводу двигателя.
Недостатком устройства является крайне небольшая степень проработки мышц лучезапястного сустава кисти, отсутствие вращательных движений кисти, вследствие того, что конструкцией предусмотрено пассивное сгибание-разгибание только пальцев руки. Поскольку возможность разработки кистевых вращательных движений отсутствует в должном объеме, то эффективность применения такого устройства для восстановления функций кисти руки мала.
Из уровня техники известно устройство для разработки верхних и нижних конечностей (Изделие "Мини велотренажер педальный Belberg BE 05 для тренировки рук и ног", опубликовано 2018 г, найдено в сети Интернет 01.12.2021 по адресу https://www.youtube.com/watch?v=G6sJ4xsPORs). Устройство предназначено для реабилитации конечностей человека после инсульта, травм спинного мозга, аэробной нагрузки на ослабленные мышцы организма. Устройство включает раму с установленными на нее двумя педалями, которые можно прокручивать руками или ногами в положении сидя, либо лежа. Специальный винт отвечает за степень сопротивления прокручиванию педалей руками.
Недостатками устройства являются незначительная проработка движений кистевого сустава, отсутствие каких-либо глубоких круговых вращательных движений кисти руки, крайне затруднительно выполнять упражнение по вращению педалей людьми, с частичным или полным нарушением функций обеих рук.
Наиболее близким является устройство - механотерапевтический прибор для разработки запястья (Изделие ARTROMOT-H, опубликован 2019, найдено в сети Интернет 01.12.2021 по адресу https://www.youtube.com/watch?v=7O7y7Cm1wOk). Прибор применяется для восстановления подвижности лучезапястного сустава и предотвращения осложнений, связанных с длительной иммобилизацией (неподвижностью) за счет повторяющих пассивных движений по сгибанию/разгибанию кистевого сустава в диапазоне от 0-90° градусов. Применяется в послеоперационный период. Прибор адаптирован для использования на обеих руках.
Недостатками устройства являются невозможность выполнения комплексного упражнения в виде замкнутых круговых движений кистевого сустава, включающего в себя приведение, отведение и пронацию кисти; малая скорость поворотов кисти, которая не обеспечивает значительный объем движений кистевого сустава; труднодоступность проведения занятий дома и в клиниках из-за высокой стоимости устройства. Наличие перечисленных недостатков снижает реабилитационный эффект по разработке ротационных функций кисти руки.
Задачей заявленного технического решения является создание тренажера, устраняющего вышеперечисленные недостатки известных уровню техники устройств и повышающего эффективность реабилитации, профилактики ухудшений и восстановления мышечной активности и движений лучезапястного сустава кисти руки за счет пассивного вращения кисти руки.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение разработки кисти руки человека, имеющей частичное или полное нарушение двигательных функций, за счет пассивного вращения кисти по круговой траектории, с возможностью изменения радиуса, скорости, времени вращения кисти, а также направления - по часовой и против часовой стрелки и создание особо удобного для лежачих больных расположения предплечья руки на тренажере, а именно под углом наклона к горизонтальной плоскости.
Технический результат достигается тем, что заявленный тренажер для пассивной разработки кисти руки содержит каркас и закрепленные на нем защитный экран, мотор-редуктор, на валу которого перпендикулярно оси вращения вала закреплена направляющая с отверстиями по ее длине, задающими радиус кругового вращения кисти руки, при этом на направляющей расположена с возможностью перемещения и фиксации в ее отверстиях скоба, соединяемая через вращающийся карабин с пластиной, выполненной с возможностью расположения на ней и фиксации застежками через ушки пластины кисти разрабатываемой руки, причем под наклоном к горизонтальной плоскости основания каркаса установлены опора, подложка и фиксатор для предплечья, а тренажер содержит электронный блок управления режимами вращения вала мотор-редуктора, работающий от источника питания, выполненный в виде полого полимерного корпуса, зафиксированного на каркасе.
Заявленный тренажер может использоваться для разработки как левой, так и правой кисти руки.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами,
где фиг. 1 - общий вид тренажера;
фиг. 2 - вид тренажера с задней стороны и альтернативным расположением электронного блока (7);
фиг. 3 и фиг. 4 - вид тренажера с передней и задней стороны с альтернативным расположением электронного блока (7);
фиг. 5 - общий вид пластины для размещения кисти руки;
фиг. 6 - 3D-модель в общем виде.
Осуществление полезной модели
Заявленный тренажер содержит каркас (1), изготовленный из металлического, деревянного или полимерного материала, на котором жестко закреплена под наклоном к основанию опора (2), изготовленная из доступных материалов, выполняющая функцию ложемента под предплечье человека.
На опоре (2) при необходимости размещается мягкая подложка (3) для комфорта предплечья человека, а само предплечье фиксируется гибким фиксатором (4).
На каркасе (1) напротив опоры (2) установлены посредством винтов неметаллический защитный экран (5), ограничивающий пространство разработки руки от попадания внешних предметов с фронтальной стороны руки; мотор-редуктор (6). Электронный блок (7) для управления мотор-редуктором (6). Мотор-редуктор (6) и электронный блок (7) соединены между собой с помощью кабеля.
Электронный блок (7) имеет на корпусе штекерный разъем для подключения к источнику питания и содержит цифровой дисплей (19) и компоненты (20), отвечающие за следующие функции: включение и выключение мотор-редуктора (6), изменение скорости и времени вращения вала мотор-редуктора (6), выбор режима вращения вала - в прямом или обратном направлении, отображение на цифровом дисплее (19) режима вращения, остаток времени для выполнения сеанса, индикацию срабатывания порога высокого тока потребления тренажером, поступающего от датчика тока потребления и управляющего микроконтроллера.
Функции электронного блока (7) контролируются медперсоналом или помощником пациента с помощью корпусных компонентов (20). В альтернативных конфигурациях тренажера расположение электронного блока (7) может быть установлено как справа от опоры (2) (см. фиг. 2), так и за защитным экраном (см. фиг. 3 и фиг. 4).
На вале мотор-редуктора (6) жестко и перпендикулярно оси вала закреплена через переходник (8) направляющая (9) (может быть различного типа сечения), по длине которой просверлен ряд отверстий (10), через которые зажимом (11) фиксируется положение на направляющей (9) скобы (12), способной, с одной стороны, задать предпочтительный радиус кругового вращения кистевого сустава для человека, а с другой стороны, позволить через съемный вращающийся карабин (13) сцепить направляющую (9) через отверстие (14) с пластиной (15), на которую укладывается разрабатываемая кисть пациента (16) и фиксируется через сквозные ушки (18) текстильными застежками (17). Пластина (15) изготавливается из доступных материалов и ее вид представлен на фиг. 5.
Такая конструкция имеет следующие преимущества: позволяет обеспечить пассивное вращение кисти руки по круговой траектории заданного радиуса, в разных направлениях и с разной скоростью вращения, что актуально для разработки кистей рук, лишенных частично или полностью способности двигаться; имеет вариант размещения опоры (2) для предплечья под наклоном к основанию каркаса (фиг. 1-4), что особо комфортно для лежачих людей; изготавливается из доступных материалов и может использоваться не только в медицинских учреждениях, но и в домашних условиях.
Заявленная полезная модель работает следующим образом.
Перед началом занятия по разработке кисти руки человека на тренажере, специалист или помощник пациента задает предпочтительную амплитуду (радиус) вращения разогнутой кисти относительно оси вала мотор-редуктора (6) путем фиксации скобы (12) посредством зажима (11) в отверстиях (10) направляющей (9).
Далее специалист на пластине (15) фиксирует через имеющиеся у нее ушки (18) текстильными застежками (17) разогнутые пальцы и запястье кисти руки пациента. После чего пациент размещает предплечье разрабатываемой кисти руки на опоре (2) или на мягкой подложке (3), если последняя используется и фиксирует предплечье гибким фиксатором (4).
Затем специалист через отверстие (14) соединяет вращающимся карабином (13) скобу (12) на направляющей (9) и пластину (15).
Специалист при помощи кнопки на корпусе электронного блока (7) включает питание тренажера, а дополнительными компонентами (20) - кнопками и регулятором устанавливает предпочтительные условия для пассивного вращения направляющей (9) со скобой (12) посредством оборотов вала мотор-редуктора (6), а именно, скорость вращения кисти, направление вращения кисти по часовой или против часовой стрелки, требуемое время для выполнения упражнения по вращению кисти. Остаток времени выполнения, выбранный режим процедуры отображается на цифровом дисплее (19) корпуса электронного блока (7).
Перед проведением самостоятельных занятий в домашних условиях человек предварительно обучается работе с тренажером под руководством специалиста или помощника и периодически консультируется с ним в ходе проводимого курса самостоятельных занятий на дому.
Заявленный тренажер был изготовлен и предложен одному из пациентов с полным нарушением двигательных функций кисти руки и предплечья из-за последствий перенесенного инсульта. По словам пациента, после занятий с тренажером по проработке пассивным вращением лучезапястного сустава кисти его руки, он чувствовал необходимую усталость мышц кисти, а после двух недель использования тренажера помощник пациента отмечал снижение оттека кисти руки, что позволяет говорить об актуальности предлагаемого тренажера и необходимости занятий на нем для профилактики и разработки двигательных функций кисти руки.
Таким образом, поставленная задача решена, заявленный тренажер обеспечивает возможность разработки ротационных движений лучезапястного сустава в больших объемах повторений за счет пассивного вращения кисти руки по часовой и против часовой стрелки не только в медицинских учреждениях, но и в домашних условиях и доступен для занятий, в том числе, и лежачим больным.