Тренажер

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к тренажерам для восстановления подвижности парализованных или частично парализованных пальцев руки после перенесённых сердечно-сосудистых заболеваний или травм и операций, затрагивающих кисть руки, и позволяет совершать пассивно естественные движения пальцами руки.
В настоящее время в общей структуре заболеваний сердечно-сосудистой системы нарушения мозгового кровообращения отличаются наиболее тяжелыми медицинскими, социальными и экономическими последствиями. Одной из основных причин утраты трудоспособности является инсульт, последствием которого являются нарушения движения пальцев рук. Для восстановления подвижности суставов пальцев рук после инсульта используют так называемый метод непрерывных пассивных движений (СРМ-терапия), в основе которого лежит механотерапия с применением специальной робототехники. СРМ-терапия заключается в следующем: за счет дозированного растяжения тканей в условиях мышечного расслабления достигается подвижность в суставе. СРМ-терапия способствует ускорению восстановления собственных движений в пораженной конечности, облегчению боли, снятию отеков, профилактике образования контрактур и тромбоза и др. заболеваний.
После развития инсульта и при наличии пареза или плегии (невозможности самостоятельных движений усилием воли) верхних конечностей необходимо поддерживать большой объем движений в пораженной конечности (в идеальной ситуации объем движений до развития инсульта и после должные быть одинаковы). В противном случае появляются очень высокие риски развития контрактур суставов, атрофии и спастики мышц, нарастание болевого синдрома и сильное уменьшение вероятности восстановления подвижности и силы руки.
Использование тренажеров с первых дней развития инсульта во много раз увеличивает вероятность восстановления моторики пальцев руки в наибольшем объеме.
При восстановлении после травмы или операции на кисти руки также необходимо обеспечить большой объем движений в восстанавливаемой конечности. Обеспечение подвижности кисти в необходимом объёме и с необходимыми углами сгибания пальцев в первые 14 дней после операции или в период восстановления после травм позволяет вернуть объём движений в кисти в полном объеме как это было до момента травмы или операции.
Известно устройство для механотерапии кисти, содержащее основание, элементы фиксации кисти к основанию и нагрузочный механизм, причем основание выполнено в виде ряда шарнирно соединенных секций, а нагрузочный механизм в виде диска, закрепленного на кронштейне к основанию и шатунов, установленных на эксцентрично расположенной оси диска и шарнирно закрепленных к секциям основания (патент RU 45624  U1, дата подачи 09.11.2004г., опубликовано 27.05.2005г.).
Недостатком известного аналога является низкая эффективность терапии, выражающаяся в неполном восстановлении работы пальцев руки, т.к. физиологическое сгибание на данном устройстве производится в неполном объеме, поскольку конструкцией тренажера не предусмотрено полное прижимание секции 8 к секции 1 и не предусмотрено сгибание секции 7 до 90°, а также не происходит восстановления движений в дистальной фаланге из-за того, что она не задействована в терапии вследствие крепления дистальной и средней фаланги к одному и тому же неподвижному элементу 8.
Известное устройство неудобно в использовании, поскольку предназначено только для тренировки пользователя в сидячем положении. Кроме того, невозможна работа с устройством при парезе или плегии всей руки, поскольку для работы с тренажером необходимы самостоятельные  движения пациентом в плечевом и локтевом суставах, которые отсутствуют у многих пациентов, перенесших инсульт.
Известно устройство для непрерывного пассивного движения, содержащее шину, приспособленную для крепления к предплечью и руке пациента, привод, установленный на шине и содержащий двигатель, служащий для приведения в движение зубчатых передач, и выполненные с возможностью вращения средства для крепления пальцев пациента (патент US5327882A, дата подачи 05.05.1993г., опубликовано 12.07.1994г.).
Недостатками известного устройства является невысокая эффективность терапии и неполное восстановление работы пальцев вследствие того, что физиологическое сгибание на данном устройстве производится в неполном объеме, поскольку конструкцией тренажера не предусмотрено сгибание межфалангового сустава дистальной и средней фаланги. Дистальная фаланга не задействована в движении, поэтому восстановление движений в дистальной фаланге не происходит.
Известно устройство для реабилитации руки, выполненное с частичным покрытием руки и предплечья пациента и содержащее свободно устанавливаемые оператором гибкие стержни для пассивного движения, элементы для скольжения и поддержки гибких стержней во время изгиба/растяжения пальцев, напальчники или ленты, снабженные наконечниками, неподвижными стержнями или пластинами, установленные на напальчниках и шарнирно прикрепленными к гибким стержням, выполненные за одно целое с ортезами или расположенные на расстоянии друг от друга, снабжены пятью приводными средствами для перемещения гибких стержней, средствами регулирования натяжения стержней и средствами регулировки и приспособления реабилитационного устройства к анатомической функции (международная заявка WO2011117901A1, дата международной подачи 21.03.2011г., дата международной публикации 29.09.2011г.).
К недостаткам известного устройства также можно отнести невысокую эффективность терапии, связанную с тем, что физиологическое сгибание на данном тренажере производится в неполном объеме. Восстановление работы пальцев на данном устройстве является неполным, поскольку конструкцией тренажера не предусмотрено полное физиологическое сгибание дистальной фаланги.
В качестве ближайшего аналога выбран тренажер, содержащий блок крепления на руку в виде основания, выполненного с возможностью крепления на наружной стороне предплечья и кисти руки, выполненную с возможностью перемещения часть и соединенные с ней блок привода и средства для крепления пальцев, при этом блок привода содержит двигатель и консоли, установленные с боковых сторон блока привода и направленные в сторону кисти руки, при этом выполненная с возможностью перемещения часть тренажера выполнена в виде двух пар рычагов, расположенных по обе стороны от продольной оси блока привода и шарнирно соединенных с консолями, причем первые рычаги пары выполнены с возможностью перемещения посредством первой зубчатой передачи относительно оси, соединяющей их с концами консолей, а вторые рычаги пары выполнены с возможностью перемещения посредством второй зубчатой передачи относительно оси, соединяющей их с концами первых рычагов, при этом между свободными концами вторых рычагов жестко установлена ось, на которой смонтированы средства для крепления пальцев, выполненные в виде четырех цепочек шарнирно соединенных звеньев, причем на свободных концах цепочек установлены держатели пальцев, а звенья выполнены с отверстиями с возможностью размещения в них, по меньшей мере, двух тросов, при этом длина троса, размещенного ближе к пальцу, меньше длины троса, размещенного на большем расстоянии от пальца (патент US 5697892 А, дата подачи 13.09.1995 г., опубликовано 16.12.1997 г.).
Недостатками ближайшего аналога, как и известных тренировочных устройств, являются низкая эффективность терапии и неполное восстановление работы пальцев руки, связанные с тем, что отсутствует возможность определения положения тренажера в конкретный момент времени и выбора угла сгибания пальцев.
Технический результат, получаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в повышении эффективности восстановительной терапии, выражающейся в обеспечении сгибания пальцев руки, в том числе дистальной фаланги в полном объеме, в появлении возможности определять положение тренажера в конкретный момент времени и выбирать угол сгибания пальцев.
Технический результат заключается также в повышении надежности работы тренажера, а именно в повышении надежности датчика положения тренажера и повышении точности определения угла положения тренажера за счет использования датчика, основанного на эффекте Холла.
Заявляемый тренажер может быть использован как для левой, так и для правой руки.
Технический результат достигается тем, что в тренажере, содержащем содержащий блок крепления на руку в виде основания, выполненного с возможностью крепления на наружной стороне предплечья и кисти руки, выполненную с возможностью перемещения часть и соединенные с ней блок привода и средства для крепления пальцев, при этом блок привода содержит двигатель и консоли, установленные с боковых сторон блока привода и направленные в сторону кисти руки, при этом выполненная с возможностью перемещения часть тренажера выполнена в виде двух пар рычагов, расположенных по обе стороны от продольной оси блока привода и шарнирно соединенных с консолями, причем первые рычаги пары выполнены с возможностью перемещения посредством первой зубчатой передачи относительно оси, соединяющей их с концами консолей, а вторые рычаги пары выполнены с возможностью перемещения посредством второй зубчатой передачи относительно оси, соединяющей их с концами первых рычагов, при этом между свободными концами вторых рычагов жестко установлена ось, на которой смонтированы средства для крепления пальцев, выполненные в виде четырех цепочек шарнирно соединенных звеньев, причем на свободных концах цепочек установлены держатели пальцев, а звенья выполнены с отверстиями с возможностью размещения в них, по меньшей мере, двух тросов, при этом длина троса, размещенного ближе к пальцу, меньше длины троса, размещенного на большем расстоянии от пальца, согласно полезной модели блок привода выполнен с возможностью перемещения над основанием по жестко установленной в его передней части направляющей, а двигатель блока привода соединен с установленным с возможностью вращения валом посредством третьей зубчатой передачи и датчиком угла положения тренажера посредством четвертой зубчатой передачи.
При этом согласно полезной модели датчик угла положения тренажера может быть выполнен в виде датчика, основанного на эффекте Холла.
Настоящая полезная модель поясняется чертежами (фиг. 1-8), пример выполнения тренажера для пальцев руки на которых, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрируют возможность достижения заявленного технического результата.
На фигуре 1 - вид сверху на тренажер, на фигуре 2 изображен блок крепления на руку, на фигуре 3 представлен вид сверху на блок управления тренажером, на фиг. 4 - разрезы А-А, В-В, С-С блока управления тренажера на фиг. 3, на фиг. 5 - вид сверху на блок крепления пальцев, на фиг. 6 -разрез А-А блока крепления пальцев на фиг. 5, на фиг. 7 - вид В-В на фиг. 6, на фиг. 8 - вид С-С на фиг. 6.
Согласно полезной модели тренажер для пальцев руки содержит блок крепления на руку в виде основания 1. Основание 1 выполнено с возможностью крепления на наружной стороне предплечья и кисти руки. Тренажер содержит также выполненную с возможностью перемещения часть 2 и соединенные с ней блок 3 привода и средства 4 для крепления пальцев (фиг. 1 и 2).
Блок 3 привода выполнен с возможностью перемещения над основанием 1 по жестко установленной в его передней части направляющей 5 (фиг. 2). Блок 3 привода содержит двигатель 6, который соединен с установленным с возможностью вращения валом 7 посредством третьей зубчатой передачи 8 и датчиком 9 угла положения тренажера посредством четвертой зубчатой передачи 10 (фиг. 3). Датчик 9 может быть выполнен в виде датчика, основанного на эффекте Холла. С помощью датчика 9 угла положения определяется положение (угол сгибания) тренажера в каждый момент времени. Пациент или врач выставляет на пульте управления (не показан) тренажера углы положения, на которые должны сгибаться пальцы руки. Тренажер работает в соответствие с данными настройками.
Блок 3 привода также содержит консоли 11 и 12, установленные с боковых сторон блока 3 привода и направленные в сторону кисти руки (фиг. 3).
Выполненная с возможностью перемещения часть 2 тренажера выполнена в виде двух пар рычагов 13, 14, 15 и 16, расположенных по обе стороны от продольной оси блока 3 привода. Рычаг 13 шарнирно соединен с консолью 11, а рычаг 15 шарнирно соединен с консолью 12 (фиг. 3, 4). Первые рычаги пары 13 и 15 выполнены с возможностью перемещения посредством первой зубчатой передачи 17 относительно оси 18, соединяющей их с концами консолей 11 и 12 соответственно. Вторые рычаги пары 14 и 16 выполнены с возможностью перемещения посредством второй зубчатой передачи 19 относительно оси 20, соединяющей их с концами первых рычагов 13 и 15 соответственно (фиг. 4).
Между свободными концами рычагов 14 и 16 жестко установлена ось 21, на которой смонтированы средства 4 для крепления пальцев, выполненные в виде четырех цепочек 22, 23, 24 и 25 шарнирно соединенных звеньев 26 (фиг. 1, 3, 5-8). На свободном конце каждой цепочки 22-25 установлены держатели пальцев 27, 28, 29 и 30 соответственно (фиг. 1).
Звенья 26 выполнены с отверстиями 31 с возможностью размещения в них, по меньшей мере, двух тросов 32 и 33. При этом длина троса 32, размещенного ближе к пальцу, меньше длины троса 33, размещенного на большем расстоянии от пальца (фиг. 5-8).
Ось 21 соединяется со средствами 4 для крепления пальцев посредством элемента крепления вала 34, который с помощью пазов 35, болтов 36 и гаек 37 соединен со звеньями 26, которые соединены между собой по такому же принципу (фиг. 6, 7). Для сгибания пальцев руки в одном физиологическом направлении через звенья 26 натянуты тросы 32 и 33. Для указательного, среднего и безымянного пальцев может быть использовано 9 звеньев 26. Для мизинца может быть использовано 7 звеньев 26.
Звенья 26 соединены с концевым элементом крепления пальцев 38, который соединяется с держателем пальцев 27. Держатели пальцев 27 сначала надеваются на пальцы руки пациента и далее вставляются в концевые элементы крепления пальцев 38 (фиг. 6).
Тренажер для пальцев руки работает следующим образом.
Двигатель 6 через третью зубчатую передачу 8 передает крутящий момент на вал 7. С вала 7 с помощью четвертой зубчатой передачи 10 усиление передается на датчик 9, который определяет положение пальцев руки пациента в любой момент времени и не дает пальцам руки двигаться не по физиологическим траекториям. Принцип работы датчика положения основан на эффекте Холла. Вал датчика вращает постоянный магнит внутри датчика и наводит напряжение Холла на сенсор, который мгновенно преобразует величину напряжение в параметр угла поворота.
С помощью группы шестерней 39, 40 и 41, которые закреплены на каждой консоли 11 и 12 усилие передается с вала 7 на рычаги 13 и 15, которые содержат шестерни 42. С помощью зубчатой передачи 19 усилие с рычагов 13 и 15 передается на рычаги 14 и 16, которые через ось 21 передают усилие на средства 4 для крепления пальцев, которые в свою очередь  сгибают и затем разгибают пальцы по настроенной программе. Рычаги 14 и 16 содержат шестерни 43.
Тренажер представляет собой средство самостоятельной тренировки. Он может быть использован пациентами в лежачем, сидячем и стоячем положениях в домашних условиях и в условиях медицинских учреждений.