РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(19) RU (11) 225 366 (13) U1 (51) МПК A61H 1/02 (2006.01) A63B 23/12 (2006.01)

(54) Устройство для реабилитации верхних конечностей

Предлагаемая полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована как реабилитационное устройство для восстановления функции верхних конечностей, нарушенной вследствие неврологических заболеваний, травм или иных релевантных причин.

Известно устройство экзоскелета (патент US 7862524 B2, МПК A61H 1/00, приоритет от 22.03.2007 г.), которое состоит из последовательной сборки пяти приводимых в движение рычагов и суставов, основанных на жесткой опорной конструкции, надеваемой на туловище человека. Такой аппарат генерирует вращение плеча с помощью трех ортогональных вращательных суставов, установленных на последовательных рычагах, охватывающих и пересекающихся в анатомическом плечевом суставе. Подъем плечевого сустава осуществляется с помощью звена, приводимого в движение одним поворотным шарниром, установленным в конструкции туловища. Пассивные регулируемые рычаги используются для согласования анатомической длины предплечья, длины плеча и радиуса лопатки и плечевого сустава.

Недостатком этого технического решения является то, что большая масса прибора, который необходимо надевать на туловище человека, может создать нежелательную нагрузку на пациента, особенно на ранних этапах реабилитации. Это может сделать данный прибор непригодным для реабилитации пациентов с существенными двигательными нарушениями верхней части тела либо при травмах позвоночника или шеи. При этом данное техническое решение позволяет проводить реабилитацию одновременно только одной руки, что также может ограничить эффективность реабилитации.

Известен экзоскелет для реабилитации верхних конечностей (CN 102499857 B, МПК A61H 1/02, приоритет от 09.11.2011), который содержит экзоскелет плечевого сустава, экзоскелет локтевого сустава, экзоскелет лучезапястного сустава и экзоскелет руки, при этом экзоскелет плечевого сустава имеет две степени свободы; экзоскелет локтевого сустава имеет две степени свободы; экзоскелет лучезапястного сустава имеет одну степень свободы; а экзоскелет руки имеет три степени свободы, а именно робот имеет восемь степеней свободы. Робот для реабилитации верхних конечностей с экзоскелетом приводится в движение с помощью редуктора скорости и двигателя дискового типа. Робот для реабилитации верхних конечностей с экзоскелетом может приводиться в движение аккумуляторной батареей.

Недостатком этого технического решения является то, что в портативном устройстве без внешней фиксации человека точечная работа над конкретным суставом или мышечной группой становится малоэффективной, так как не удается полностью зафиксировать остальные суставы и мышечные группы в неподвижном положении.

Известно экзоскелетное устройство для реабилитации рук (патент RU 175852 U1, МПК A61H 1/02, приоритет от 21.12.2016), которое включает два идентичных рычажных механизма, расположенных зеркально, каждый из которых через последовательно соединенные шарниры связан через траверсу со стойкой. Оси первого и второго шарниров ориентированы на центр сустава плеча, третий шарнир соединен со вторым, и, кроме того, с первым выходным звеном рычажного механизма, четвертый шарнир соединен с первым, первое выходное звено рычажного механизма соединено с плечом через поддерживающий элемент и со вторым выходным звеном через шарнир, ось которого соосна оси локтевого сустава, все шарниры оснащены активными приводами. Активные приводы установлены соосно осям шарниров, ось третьего шарнира соосна оси первого выходного звена, а оси первого и второго шарнира расположены в диапазоне углов от 85-95°.

Недостатком этого технического решения являются его ограниченные функциональные возможности, связанные с отсутствием механизмов приведения в движение лучезапястного сустава.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для восстановления движений в верхней конечности (патент RU 181515 U1, МПК A61F 2/54, A61F 2/58, приоритет от 06.09.2017), состоящий из опоры для предплечья и опоры для кисти, соединенных подвижно между собой при помощи валов первого и второго шаговых двигателей, причем на опоре для фиксации предплечья закреплены первый и второй шаговые двигатели, ремни для фиксации и блок управления, на опоре для кисти закреплены ремни для фиксации, третий и четвертый шаговые двигатели, на валах которых закреплен каркас, к каркасу прикреплены гибкие фиксаторы с текстильными застежками и крепления, содержащие герконы и с торцевых сторон светодиоды, причем текстильные застежки имеют магниты.

Недостатком данного технического решения является его ограниченные функциональные возможности, связанные с приведением в движение лишь лучезапястного и межфаланговых суставов, то есть отсутствием возможности приводить в движение локтевой сустав.

Технической задачей изобретения является моторное обучение в реабилитации верхних конечностей с возможностью задействования в работу обоих рук одновременно, также с возможностью активации в работу только одного сустава или мышечной группы при фиксации в неподвижном положении остальных суставов и мышечных групп, при этом приведение в движение верхних конечностей не должно нагружать позвоночник, шею и туловище человека.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей для моторного обучения в реабилитации верхних конечностей.

Это достигается тем, что устройство для реабилитации верхних конечностей, содержащее приемные устройства для размещения предплечья и для размещения кисти пациента с фиксаторами, шаговые двигатели и валы шаговых двигателей, согласно полезной модели снабжено приемными устройствами для размещения плеч пациента с фиксаторами, неподвижным основанием, к которому прикреплены два симметричных отсека соответственно для правой и левой конечностей, которые выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, нижней гранью прикрепленных к неподвижному основанию, в которых расположены шаговые двигатели для сгибания конечностей в локтевом суставе, на боковых гранях отсеков, расположенных напротив друг друга, перпендикулярно плоскости этих граней закреплены держатели, на которых расположены приемные устройства для размещения плеч пациента, на валы шаговых двигателей отсеков, установлены крепления, которые соединяют валы двигателей отсеков с основными стержнями, расположенными своими широкими гранями параллельно плоскости боковых граней отсеков, на которых установлены приемные устройства для размещения предплечья пациента, на широких гранях основных стержней выполнены отверстия для настройки под длину рук пациента закреплением болтовым соединением Г-образных платформ, на которых расположены шаговые двигатели, сгибающие конечности в лучезапястном суставе, на валы которых шпоночным соединением установлены крепления, на которые винтовым соединением закреплены Г-образные держатели, на которых расположены приемные устройства для размещения кисти пациента, при этом приемные устройства выполнены в виде сегментов цилиндра, расположенных вогнутой поверхностью вниз и совместно образуют ложемент для конечности, соответственно отдельно для правой и левой.

Дополнительно фиксаторы могут быть выполнены с застежками-липучками.

Предлагаемая полезная модель поясняется изображениями, где:

на фиг. 1 представлена общая схема предлагаемого устройства для реабилитации верхних конечностей;

на фиг. 2 - расположение руки пациента на устройстве.

Все элементы на фиг.1 идентичны для каждой - левой и правой - конечности, соответственно, расположены зеркально.

Устройство для реабилитации верхних конечностей содержит два симметричных отсека 1 соответственно для правой и левой конечностей, выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, нижней гранью прикрепленных к неподвижному основанию (не показано на фиг. 1), например, к столу, с помощью струбцин или винтового соединения. В отсеках 1 расположены шаговые двигатели для сгибания конечностей в локтевом суставе. На боковых гранях отсеков 1, расположенных напротив друг друга, перпендикулярно плоскости этих граней закреплены держатели 2, на которых расположены приемные устройства 3 для размещения плеч пациента. На валы шаговых двигателей отсеков 1, например, шпоночным соединением установлены крепления 4. Крепления 4 соединяют валы двигателей отсеков 1 с основными стержнями 5, расположенными своими широкими гранями параллельно плоскости боковых граней отсеков 1, на которых установлены приемные устройства 6 для размещения предплечья пациента. На широких гранях основных стержней 5 выполнены отверстия для настройки под длину рук пациента с помощью закрепления болтовым соединением Г-образных платформ 7, на которых устанавливаются шаговые двигатели 8, сгибающие конечности в лучезапястном суставе. На валы шаговых двигателей 8 шпоночным соединением установлены крепления 9, на которые винтовым соединением закреплены Г-образные держатели 10, на которых расположены приемные устройства 11 для размещения кисти пациента.

Приемные устройства 3, 6, 11 выполнены в виде сегментов цилиндра, расположенных вогнутой поверхностью вниз и совместно образуют ложемент для конечности, соответственно отдельно для правой и левой, и снабжены фиксаторами, изготовленными из мягкотканых материалов, например, батиста, сатина, поплина и т.п., и выполненными с застежками-липучками.

Устройство работает следующим образом. Пациент располагается сидя на стуле или стоя перед неподвижным основанием устройства. Переставляя Г-образные платформы 7 вдоль широких граней основных стержней 5, настраивают устройство под длину руки пациента и скрепляют болтовым соединением Г-образную платформу 7 и стержень 5. Верхние конечности пациента закрепляют: плечи 12 в приемном устройстве 3, предплечья 13 в приемном устройстве 6 и кисти 14 в приемном устройстве 11 (фиг. 2) для правой и левой конечностей с помощью фиксаторов. Шаговые двигатели отсеков 1 и шаговые двигатели 8 осуществляют движение валов, тем самым сгибая и разгибая конечности в локтевом и лучезапястном суставах, например, согласно управляющей компьютерной программе или же согласно заданной инструкции. Г-образная форма держателя 10 необходима для передачи движения от вала шагового двигателя 8 приемному устройству 11.

При любом режиме работы отсеки 1, держатели 2 и приемные устройства 3 зафиксированы и неподвижны. При необходимости сгибания только локтевого сустава валы двигателей в отсеках 1 вращаются и приводят в движение крепления 4 и стержни 5, на которых закреплены приемные устройства 6 для фиксации предплечья и платформы 7, на платформах 7 закреплены двигатели 8, валы которых зафиксированы и не дают перемещаться относительно стержней 5 креплениям 9, держателям 10 и приемным устройствам 11 для фиксации кисти. Тем самым фиксируют лучезапястный сустав. При необходимости создания движения и в лучезапястном суставе, валы двигателей 8 приводятся в движение, вращая по часовой стрелке или против нее, крепления 9, держатели 10 и приемные устройства 11, тем самым сгибая и разгибая конечность в лучезапястном суставе, при этом стержни 5 могут быть зафиксированы неподвижно, позволяя прорабатывать точечно только лучезапястный сустав. Есть возможность работать с каждой рукой в отдельности и с обеими сразу, задавая разные траектории движения для каждой руки.

Использование предлагаемого устройства для реабилитации верхних конечностей расширяет функциональные возможности для моторного обучения в реабилитации верхних конечностей за счет того, что отсеки 1 неподвижно зафиксированы на неподвижном основании, держатели 2 зафиксированы на отсеках 1, приемные устройства 3 зафиксированы на держателях 2, а плечи пациента фиксируются в приемных устройствах 3 с помощью застежек-липучек, таким образом плечи совершенно неподвижны и чередуя работу и фиксацию двигателей в отсеках 1 и двигателей 8, можно точечно работать с каждым суставом, полностью фиксируя все остальные, при этом все элементы устройства расположены на неподвижном основании, а пациент упирается плечами на устройство, и нагрузка на шею, позвоночник и туловище пациента отсутствует. При этом есть возможность работать с каждой рукой в отдельности и с обеими сразу, задавая разные траектории движения для каждой руки.

Формула полезной модели

1. Устройство для реабилитации верхних конечностей, содержащее приемные устройства для размещения предплечья и для размещения кисти пациента с фиксаторами, шаговые двигатели и валы шаговых двигателей, отличающееся тем, что снабжено приемными устройствами для размещения плеч пациента с фиксаторами, неподвижным основанием, к которому прикреплены два симметричных отсека соответственно для правой и левой конечностей, которые выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, нижней гранью прикрепленных к неподвижному основанию, в которых расположены шаговые двигатели для сгибания конечностей в локтевом суставе, на боковых гранях отсеков, расположенных напротив друг друга, перпендикулярно плоскости боковых граней закреплены держатели, на которых расположены приемные устройства для размещения плеч пациента, на валы шаговых двигателей отсеков установлены крепления, которые соединяют валы шаговых двигателей отсеков со стержнями, расположенными своими гранями параллельно плоскости боковых граней отсеков, на которых установлены приемные устройства для размещения предплечья пациента, на гранях стержней выполнены отверстия для настройки под длину рук пациента закреплением болтовым соединением Г-образных платформ, на которых расположены шаговые двигатели, сгибающие конечности в лучезапястном суставе, на валы которых шпоночным соединением установлены крепления, на которые винтовым соединением закреплены Г-образные держатели, на которых расположены приемные устройства для размещения кисти пациента, при этом приемные устройства выполнены в виде сегментов цилиндра, расположенных вогнутой поверхностью вниз и совместно образующих ложемент для конечности, соответственно отдельно для правой и левой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фиксаторы выполнены с застежками-липучками.