ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ХОДЬБЫ Российский патент 2011 года по МПК A61H1/02 

Изобретение относится к тренажеру ходьбы с, по меньшей мере, одним ортезом со средствами крепления к области ступни или ноги, причем ортез перемещается по заданной траектории, имитируя естественное движение, совершаемое при ходьбе, причем тренажер установлен на опорной поверхности.

При лечении пациентов с параличом нижних конечностей или неврологическими повреждениями и заболеваниями с некоторых пор успешно применяют тренировки на бегущей дорожке с частичной разгрузкой веса тела при помощи поддерживающего устройства. Такие тренировки позволяют пациенту восстанавливать навыки ходьбы, даже если он не способен ходить самостоятельно или может ходить только при помощи специальных терапевтических приспособлений. Целью этих упражнений является стимуляция метаболических процессов и поддержание функционального состояния мускулов и суставов.

Чтобы при этом, в частности, разгрузить физиотерапевтов, которым обычно приходилось передвигать ноги пациента в соответствии с естественным стереотипом ходьбы, был сделан ряд предложений по созданию тренажеров ходьбы, при помощи которых пациенты могут тренироваться, по существу, самостоятельно. Так, из документа №РСТ/ЕР 2006/000523 известно приспособление для ходьбы, используемое с приводной бегущей дорожкой, содержащее, по меньшей мере, одну тягу, проходящую поверх двух обводных роликов и непосредственно или опосредованно приводимую в действие бегущей дорожкой, - причем участок тяги, обращенный в сторону бегущей дорожки, движется в том же направлении, что и бегущая дорожка, а участок тяги, обращенный в противоположную от бегущей дорожки сторону, движется в направлении, противоположном направлению бегущей дорожки, - а также содержащее, по меньшей мере, один фиксирующий элемент, размещенный на тяге и предназначенный для средств крепления к области ступни и/или ноги. Это приспособление имеет очень простую конструкцию, причем положение обеих голеней или ступней надежно задано, и к тому же, благодаря тяге, обеспечивается весьма равномерное движение.

Соответствующую терапию с применением автоматизированной бегущей дорожки можно эффективно использовать для лечения разных травм и нарушений моторики у пациентов с ортопедическими/травматологическими заболеваниями. К числу таких заболеваний относятся геми-, пара- и тетраплегия, спастический паралич, рассеянный склероз и черепно-мозговая травма. Кроме того, терапию с использованием автоматизированной бегущей дорожки также можно применять в гериатрии для поддержания подвижности пожилых людей.

Поскольку известное приспособление для ходьбы на практике показало свою исключительную эффективность, в частности, существует потребность в дополнительной тренировке ходьбы для соответствующих пациентов, особенно для пациентов, которые до некоторой степени уже восстановили свою подвижность, или для пациентов, которым впредь можно позволить тренироваться, по существу, самостоятельно. Кроме того, существует потребность в таком приспособлении или тренажере ходьбы, при помощи которого пациентов можно лечить даже на месте, то есть в их собственных комнатах.

В связи с этим задача данного изобретения - создать простой тренажер ходьбы, который воспроизводит движение, подобное естественной ходьбе, и, таким образом, возвращает пациентам их самостоятельность.

В случае тренажера ходьбы, по меньшей мере, с одним ортезом со средствами крепления к области ступни или ноги, - причем ортез перемещается вдоль заданной траектории движения, имитируя естественное движение, совершаемое при ходьбе, и причем тренажер установлен на опорной поверхности, - вышеназванная задача решается благодаря тому, что между ортезом и опорной поверхностью предусмотрены средства качения или скольжения, позволяющие движение ортеза относительно опорной поверхности.

Итак, заявляемый тренажер является средством самостоятельной тренировки, которое не требует движения ортеза вместе с опорной поверхностью, например вместе с бегущей дорожкой, поэтому тренажер можно выполнить так, что он будет намного компактнее известных приспособлений. Кроме того, благодаря этому тренажер можно без труда переносить, так как к опорной поверхности не предъявляется особых требований, поэтому медицинские работники могут доставлять тренажер прямо к пациенту, избавляя его от необходимости посещения терапевта.

Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения опорная поверхность может быть неподвижной относительно тренажера. Следовательно, опорной поверхностью тренажера может стать любое основание, без каких-либо особых требований к нему.

Предпочтительно на нижней стороне каждого ортеза предусмотрены средства качения или скольжения, посредством которых ортез может скользить по нижележащей поверхности. Помещение под ортезом средства качения или скольжения дополнительно стабилизирует ступню пользователя при движении. Одновременно это позволяет создать компактный ортез, не жертвуя удобством его применения.

Согласно другому предпочтительному варианту реализации изобретения на нижней стороне ортеза могут быть выполнены средства для крепления, по меньшей мере, двух колес. При этом, по меньшей мере, два колеса на практике доказали свою пригодность для стабилизации ортеза во время движения по полу.

Согласно еще одному предпочтительному варианту нижняя сторона каждого ортеза может быть выполнена как роликовый конек. Форма и расположение колес на роликовых коньках проверены длительной практикой и могут быть заимствованы для предлагаемого ортеза. При этом равным образом может применяться как компоновка классических роликовых коньков с двумя последовательными парами колес, так и линейная компоновка с несколькими колесами в ряд.

Согласно другому предпочтительному варианту реализации ортез может перемещаться вдоль заданной траектории движения при помощи собственного привода. Благодаря этому можно избирательно управлять последовательностью движений движения ортеза, не приводя его в движение опосредованно. При этом также можно создать в максимальной степени компактный тренажер.

Предпочтительно привод может приводить ортез в движение вдоль заданной траектории с различными скоростями. Благодаря собственному приводу ортеза впервые можно предусмотреть различные скорости в фазе покоя и в фазе движения ног. С этой целью привод можно соответствующим образом регулировать программно или подобным способом, чтобы в фазе движения задать более высокую скорость.

Согласно предпочтительному варианту реализации привод может обеспечиваться электродвигателем. В связи с этим доказано, что электродвигатель особенно желателен, поскольку его несложно встроить в тренажер и при этом одновременно достигается возможность устанавливать различные скорости.

Согласно другому предпочтительному варианту реализации ортез может быть соединен с тягой, направляемой двумя обводными роликами, причем привод приводит в движение тягу и/или обводные ролики. В результате весьма простые средства могут перемещать ортез так, что имитируется естественное движение при ходьбе, причем количество движущихся деталей может быть сведено к минимуму. При этом ортез также направляется движущейся тягой.

Предпочтительно обводные ролики могут иметь разные размеры, причем ролик большего размера расположен сзади. Благодаря этому простым способом достигается необходимый двигательный стереотип, то есть естественное движение при ходьбе.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту реализации двигатель может приводить тягу в движение непосредственно или опосредованно. Это особенно простой способ привести в движение тренажер. Согласно этому варианту реализации, чтобы приводить в движение всю систему, двигатель может быть соединен или сопряжен с тягой или обводным роликом. Кроме того, двигатель может быть установлен стационарно внутри корпуса тренажера. При этом масса двигателя также может способствовать стабилизации тренажера.

Предпочтительно тренажер имеет четыре обводных ролика с двумя тягами, соответствующими каждой паре роликов, причем тяги расположены параллельно друг другу, и каждая тяга соединена с одним ортезом. Благодаря этому каждой ноге соответствует независимый ортез, то есть оба ортеза приводятся в движение независимо друг от друга, что позволяет осуществить самые разные последовательности движений. В частности, можно при необходимости изменить взаимное расположение ортезов.

При этом обе тяги могут быть отделены друг от друга разделительным элементом. Таким образом, каждая тяга вместе с соответствующим ортезом является самостоятельным элементом, причем влияние со стороны другой тяги исключено. При этом упрощается техническое обслуживание и ремонт. Согласно другому предпочтительному варианту реализации каждая тяга может быть оснащена собственным приводом. Если имеется два двигателя для привода тяги каждого отдельного ортеза, в частности, можно предусмотреть различные скорости ног, поскольку обе стороны приводятся не синхронно относительно друг друга, как это имело место при приводе через поверхность для ходьбы на бегущей дорожке, а напротив, каждая нога может перемещаться независимо от другой в соответствии с естественной последовательностью движений, так что результирующее движение идентично естественной ходьбе и пациент получает оптимальный эффект от тренировки.

Предпочтительно ортезы расположены в диаметрально противоположных местах тяги или тяг. Это расположение, как доказано, наилучшим образом подходит для естественной последовательности движений, однако, поскольку тяги размещены независимо от друга, ортезы равным образом можно располагать в любых местах тяг, чтобы таким образом получать различные двигательные стереотипы.

Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации тяга может быть выполнена как зубчатая цепь, а обводные ролики - как цепные зубчатые колеса. Зубчатые колеса и цепи представляют собой простое средство для осуществления требуемого движения. Система из цепей и цепных колес проста в техническом обслуживании и проверена длительной практикой.

В другом предпочтительном варианте реализации тяги могут представлять собой зубчатые ремни.

Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации каждая тяга может быть снабжена одним водилом, с которым может соединяться ортез. Такое водило предназначено для простого соединения ортеза с тягой. Предпочтительно водило выполнено как опорный элемент, направленный наружу перпендикулярно к тяге.

Предпочтительно часть ортеза, предназначенная для ступни, имеет сквозное отверстие для вставления водила.

Опорный элемент, в свою очередь, представляет собой весьма простое средство для присоединения ортеза к тяге, которое обеспечивает подвижность ортеза относительно тяги, так как ортез закреплен на опорном элементе не неподвижно, но опорный элемент помещен в сквозное отверстие в ортезе с возможностью перемещения. В то же время на опорном элементе можно закреплять различные ортезы, например ортезы для различных размеров обуви.

Предпочтительно водило длиннее сквозного отверстия ортеза и выполнено с возможностью разъемного соединения со стопорными элементами на выступающем из ортеза конце. Благодаря этому ортез держится на опорном элементе с возможностью перемещения, и в то же время исключено соскальзывание ортеза с него.

При этом желательно, чтобы стопорный элемент представлял собой гайку, которая может быть навинчена на соответствующую резьбовую часть водила. Резьбовая часть и гайка здесь представляют собой весьма простое средство фиксации ортеза на опорном элементе. Кроме того, стопорный элемент можно выполнить в виде металлического колпачка, закрывающегося, как защелка, так что обращаться с ним становится еще быстрее и проще.

Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации тяга может быть помещена в корпус, причем в корпусе с обеих сторон имеется щелевидное отверстие для пропуска водила. Корпус служит гарантией того, что пациент не соприкоснется непосредственно с движущимися деталями, то есть с тягой и электродвигателем, чтобы исключить возможные травмы. Одновременно щелевидное отверстие в кожухе с обеих сторон служит направляющей, вдоль которой перемещается водило и на край которой оно опирается, чем дополнительно стабилизируется.

Предпочтительно форма щелевидного отверстия соответствует естественному движению при ходьбе. В этом случае можно изготавливать различные тренажеры, в которых щелевидные отверстия имеют разную форму, чтобы имитировать разные двигательные стереотипы, например ходьбу, бег и другие.

Согласно дополнительному предпочтительному варианту реализации на переднем и заднем концах тренажера расположены опорные элементы. Правильно подобранные опорные элементы надежно поддерживают тренажер в вертикальном положении.

Предпочтительно опорные элементы выполнены складными. Это позволяет значительно увеличить опорную поверхность тренажера, чтобы таким образом исключить его опрокидывание.

Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации сверху тренажер снабжен ручкой. Этот вариант, как доказано, особенно предпочтителен, в частности, когда терапевту необходимо носить тренажер к пациенту, а также при перестановках в лечебном помещении.

Кроме того, тренажер может иметь дополнительный поручень, за который во время тренировки может держаться пациент. Такой поручень может быть фиксированным или съемным.

Ниже предпочтительный вариант реализации данного изобретения поясняется со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах показано следующее.

Фиг.1. Аксонометрический вид заявляемого тренажера ходьбы снизу и сбоку.

Фиг.2. Продольный разрез изображенного на фиг.1 тренажера.

Фиг.3. Вид спереди на заявляемый тренажер, где ортез закреплен только с одной стороны, а корпус показан частично в разрезе.

Фиг.4. Аксонометрический вид сзади на заявляемый тренажер.

На фиг.1-4 показан один из вариантов реализации предлагаемого тренажера для ходьбы, причем одинаковые детали обозначены одинаковыми номерами позиций.

Как показано на фиг.1 и фиг.2, предлагаемый тренажер 1 содержит корпус 2 с установленными на обеих наружных сторонах ортезами 3, которые могут приводиться в движение расположенным внутри корпуса 2 механизмом.

Каждый ортез 3 содержит крепление 4 для ступни, а также крепление 5 для области ноги. Как крепление 5, так и крепление 4 для ступни могут быть прикреплены к телу пациента при помощи застежек-липучек или других подходящих средств.

Снизу ортеза 3, то есть снизу крепления 4, установлены ролики 6 таким образом, что при движении тренажера ортез при контакте с полом катится по полу. При этом отдельные ролики посредством шасси или подшипников могут быть прикреплены к нижней стороне ортеза, по подобию роликовых коньков, скейтборда или линейных роликовых коньков. Аналогично, ролики могут быть размещены парами рядом друг с другом или в ряд. Однако данное изобретение охватывает также любое другое средство, при помощи которого ортез может катиться или скользить по полу, например шаровые элементы или элементы скольжения.

Ортез 3 посредством водила 7 соединен с механизмом движения, который выступает изнутри корпуса и соединяется с ортезом. Для этого ортез 3 в районе подошвы крепления 4 для ступни имеет сквозное отверстие, через которое может быть вставлено водило 7. С дальнего от корпуса конца водило 7 замкнуто подходящим средством, чтобы предотвратить соскальзывание ортеза 3.

Через водило 7 движение тренажера передается на ортез, ортез направляется водилом 7 вдоль заданной траектории. Для этого корпус 2 снабжен щелевидным отверстием 8, через которое проходит и вдоль которого направляется водило 7.

Следовательно, форма щелевидного отверстия 8 отвечает совершаемому пациентом движению.

Чтобы более подробно пояснить привод ортеза 3, на фиг.2 тренажер показан сбоку, частично в разрезе. Привод содержит два цепных зубчатых колеса 9 и 10, которые соединены друг с другом цепью 11 и служат в качестве обводных роликов. Заднее зубчатое колесо 9 имеет больший размер, чем переднее зубчатое колесо 10, и эти колеса установлены относительно друг друга так, что нижняя ветвь цепи 11 проходит параллельно полу, а верхняя ветвь направлена вниз под определенным углом от заднего колеса 9 к переднему колесу 10. При этом форма цепи, заданная зубчатыми колесами, отвечает совершаемой тренажером последовательности движений, что отражено также в форме щелевидного отверстия 8.

Водило 7, показанное на фиг.1, непосредственно соединено с цепью и отходит от цепи перпендикулярно наружу. При этом крепление водила к цепи может осуществляться только на одном элементе цепи или - для лучшей стабилизации - на нескольких элементах. Водило 7 выступает от цепи наружу и опирается на край щелевидного отверстия 8.

Корпус 2 в первую очередь предназначен для защиты пациента, чтобы исключить опасность травмы. Вместе с этим корпус также служит направляющей для водила 7, поэтому нагрузка от ортеза лежит не только на цепи.

Привод тренажера осуществляется от двигателя (не показан), который может быть установлен в корпусе либо вне корпуса. Предпочтительно двигатель соединен с одним цепным зубчатым колесом, чтобы таким образом приводить в движение второе зубчатое колесо и цепь. Согласно другому варианту реализации цепь может приводиться в движение непосредственно двигателем.

В обоих вариантах согласно фиг.1 и 2 показана только одна сторона тренажера. Вторая сторона тренажера выполнена аналогично, причем два ортеза расположены в местах, диаметрально противоположных по отношению друг к другу. Хотя оба ортеза могут приводиться в движение одной и той же цепью, практика показала, что желательно каждому ортезу иметь свой приводной механизм. Оба приводных механизма установлены рядом друг с другом, друг от друга их может отделять разделительная пластина.

Кроме того, оказалось желательно, чтобы каждый ортез имел собственный привод, чтобы скорость каждого ортеза можно было регулировать отдельно. Таким образом, можно предусмотреть и соответствующим образом осуществить разные скорости в фазе покоя (ок. 40%) и в фазе движения (ок. 60%). Управлять обоими приводами может, например, компьютер.

Расположение обеих цепей 11, 11' внутри корпуса 2 показано на фиг.3. Между двумя проходящими параллельно друг другу цепями помещена разделительная пластина 12, чтобы предотвратить взаимное влияние цепей. От каждой цепи перпендикулярно наружу направлено водило 7 в виде стержня. Конец каждого стержня, дальний от цепи, снабжен резьбовым участком 13, на который, после надвигания ортеза 3, можно навинтить гайку 14, чтобы предотвратить соскальзывание ортеза.

Корпус должен иметь достаточную высоту, чтобы во время движения ролики касались пола. Равным образом, корпус также может иметь опорные элементы для подъема на подходящую высоту. Кроме того, для предотвращения опрокидывания тренажера на корпусе могут быть предусмотрены дополнительные фиксирующие элементы, которые, при необходимости, также могут быть откидными.

Компактная конструкция тренажера позволяет терапевту брать его с собой для посещения пациентов на дому. Таким образом, сфера применения тренажера весьма широка. Тело пациента можно прикрепить к ортезам в сидячем или стоячем положении, в последнем случае с дополнительными поручнями, после чего пациент выполняет заданные двигательные упражнения.

Равным образом, тренажер можно применять в сочетании с обычной системой разгрузки пациента, в частности, для придания устойчивости пациенту стоя или при ходьбе.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к тренажеру для ходьбы, и может быть использовано при лечении пациентов с параличом нижних конечностей или неврологическими повреждениями и заболеваниями с целью стимуляции метаболических процессов и поддержания функционального состояния мускулов и суставов. Тренажер ходьбы выполнен, по меньшей мере, с одним ортезом со средствами крепления к области ступни или ноги. Ортез установлен с возможностью перемещения вдоль заданной траектории движения, имитируя естественное движение при ходьбе. Тренажер установлен на опорной поверхности. Между ортезом и опорной поверхностью предусмотрены средства качения или скольжения, обеспечивающие возможность движения ортеза относительно опорной поверхности. Заявляемый тренажер является средством самостоятельной тренировки, которое не требует движения ортеза вместе с опорной поверхностью, поэтому тренажер можно выполнить так, что он будет намного компактнее известных приспособлений, тренажер можно без труда переносить, так как к опорной поверхности не предъявляется особых требований, поэтому медицинские работники могут доставлять тренажер прямо к пациенту, избавляя его от необходимости посещения терапевта. 27 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Тренажер ходьбы, по меньшей мере, с одним ортезом со средствами крепления к области ступни или ноги, причем ортез установлен с возможностью перемещения вдоль заданной траектории движения, имитируя естественное движение при ходьбе, причем тренажер установлен на опорной поверхности, отличающийся тем, что между ортезом и опорной поверхностью предусмотрены средства качения или скольжения, обеспечивающие возможность движения ортеза относительно опорной поверхности.

2. Тренажер ходьбы по п.1, отличающийся тем, что опорная поверхность неподвижна относительна тренажера.

3. Тренажер ходьбы по п.1, отличающийся тем, что на нижней стороне ортеза предусмотрены средства качения или скольжения, посредством которых ортез может скользить по нижележащей поверхности.

4. Тренажер ходьбы по п.3, отличающийся тем, что нижняя сторона каждого ортеза имеет средства крепления, по меньшей мере, двух колес.

5. Тренажер ходьбы по любому из пп.3 и 4, отличающийся тем, что нижняя сторона ортеза выполнена как роликовый конек.

6. Тренажер ходьбы по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что ортез может быть приведен в движение вдоль заданной траектории посредством собственного привода.

7. Тренажер ходьбы по п.6, отличающийся тем, что привод ведет ортез вдоль заданной траектории движения с различными скоростями.

8. Тренажер ходьбы по п.6, отличающийся тем, что приведение его в действие обеспечивают электродвигателем.

9. Тренажер ходьбы по любому из пп.1-4, 7 и 8, отличающийся тем, что ортез соединен с тягой, направляемой двумя обводными роликами.

10. Тренажер ходьбы по п.9, отличающийся тем, что обводные ролики имеют разные размеры, причем ролик большего размера расположен сзади.

11. Тренажер ходьбы по п.9, отличающийся тем, что двигатель приводит тягу в движение непосредственно или опосредованно.

12. Тренажер ходьбы по п.9, отличающийся тем, что тренажер имеет четыре обводных ролика с двумя тягами, соответствующими каждой паре роликов, причем тяги расположены параллельно друг другу и каждая тяга соединена с одним ортезом.

13. Тренажер ходьбы по п.12, отличающийся тем, что между двумя тягами установлен разделительный элемент.

14. Тренажер ходьбы по любому из пп.12 и 13, отличающийся тем, что для каждой тяги имеется собственный привод.

15. Тренажер ходьбы по п.9, отличающийся тем, что ортезы расположены в диаметрально противоположных местах тяги.

16. Тренажер ходьбы по п.12, отличающийся тем, что ортезы расположены в диаметрально противоположных местах тяг.

17. Тренажер ходьбы по п.12, отличающийся тем, что каждая тяга снабжена одним водилом, к которому может быть присоединен ортез.

18. Тренажер ходьбы по п.17, отличающийся тем, что водило выполнено как опорный элемент, направленный от тяги перпендикулярно наружу.

19. Тренажер ходьбы по любому из пп.17 и 18, отличающийся тем, что часть ортеза, предназначенная для ступни, имеет сквозное отверстие для водила.

20. Тренажер ходьбы по любому из пп.17 и 18, отличающийся тем, что водило длиннее сквозного отверстия ортеза и к его выступающему из ортеза концу может быть разъемно присоединен стопорный элемент.

21. Тренажер ходьбы по п.20, отличающийся тем, что стопорный элемент представляет собой гайку, которая может быть навинчена на соответствующую винтовую часть водила.

22. Тренажер ходьбы по п.20, отличающийся тем, что стопорный элемент представляет собой металлический колпачок.

23. Тренажер ходьбы по п.9, отличающийся тем, что тяга помещена в корпус, причем в корпусе с обеих сторон выполнено сквозное отверстие.

24. Тренажер ходьбы по п.23, отличающийся тем, что сквозное отверстие выполнено как щелевидное отверстие для пропуска водила.

25. Тренажер ходьбы по любому из пп.1-4, 7, 8, 10-13, 15-18, 21-24, отличающийся тем, что на переднем и заднем концах тренажера расположены опорные элементы.

26. Тренажер ходьбы по п.25, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены складными.

27. Тренажер ходьбы по любому из пп.1-4, 7, 8, 10-13, 15-18, 21-24 и 26, отличающийся тем, что сверху тренажер снабжен ручкой.

28. Тренажер ходьбы по любому из пп.1-4, 7, 8, 10-13, 15-18, 21-24 и 26, отличающийся тем, что тренажер также имеет поручень в качестве опоры для рук пользователя.