Трехколесный терапевтический электробеговел для людей с ограниченными возможностями Российский патент 2019 года по МПК A61G5/00 

Изобретение относится как к моторизации средств передвижения, так и может быть использовано в реабилитации пользователей, страдающих патологиями, приводящими к частичному обездвижению, нарушению способности держать равновесие, для пользователей с мышечными атрофиями, контрактурами, сердечно-сосудистыми заболеваниями, полным или частичным отсутствием одной из нижних конечностей, а так же общего оздоровления организма человека. Применима в случаях наличия у пациентов ДЦП, спина бифида, страдающих непропорциональным весом по отношению к росту, отсутствием конечностей, которые были ампутированы, другими заболеваниями.

Для людей с ограниченными возможностями движение крайне важно, оно поддерживает так же и общий тонус организма.

Известны различные типы велосипедов и беговелов оснащенных электромоторами и без них. Нас интересует 3-хколесный вариант исполнения, который наиболее приспособлен для людей с ограниченными возможностями.

Известен электробеговел https://amped.ru/, но он 2-х колесный и снабжен церной передачей между электродвигателем и задним колесом.

Известны 3-х колесные велосипеды https://formand.ru/trehkolesnye-elektrovelosipedy/?_openstat=ZGlyZWN0LnlhbmRleC5ydTsxOTk0NTc1NjsyNTI3ODAxOTgyO3lhbmRleC5ydTpwcmVtaXVt&yclid=3926100887920478884. Они так же не приспособлены для использования людьми с ограниченными возможностями.

В патенте US4798395 пациент находится между задними колесами терапевтического велосипеда. Однако конструкция отличается большой громоздкостью и неудобством управления, размещения на нем пользователя, а так же хранения.

В конструкциях велотренажеров Велолидер, https://dcp-velo.ru/ и Ангел Соло, http://www.angelsolo.ru/catalog/rehabilitation_bikes/, так же имеется большое количество недостатков. Вот некоторые из них:

- по информации производителей круг пользователей ограничен людьми страдающими ДЦП

- пользователя нужно поднимать, чтобы посадить на велотренажер, что представляет особое неудобство, если он крупный. Это очень чувствуется, если пользователь весит, к примеру, 50-80 кг и более.

- нет регулировки боковой устойчивости велотренажера, и как следствие, безопасное движение возможно только по ровной поверхности.

- указанные велотренажеры обладают очень большой динамической массой и большим весом, а это требует приложение огромных сил как со стороны пользователя, которых у него как правило нет, чтобы сдвинуть с места всю конструкцию вместе с собственным весом, так и со стороны людей, которые должны его толкать или занести домой.

- большие габариты создают неудобство в пользовании, обиходе, выносе изделия на улицу и хранении в домашних условиях.

- ограниченно количество настроек под индивидуальные особенности пользователя

- высокий и не регулируемый Центр Тяжести.

- неудобные в управлении.

- сложные в разборке/сборке.

- отсутствует демпфер на рулевой колонке, и как следствие, плохой контроль поворота переднего колеса.

Наиболее близка к предлагаемому техническому решению конструкция “PETRA racerunner ”, описанная в рекламных буклетах и на сайте компании - производителя https://by-conniehansen.com/, хотя она и не имеет применения в моторизированном варианте.

Конструкция состоит из рамы, на которой смонтированы три колеса, одно из которых снабжено рулем, имеются сиденье и опора для груди пациента. Конструкция также снабжена тормозом. Сиденье пользователя расположено вблизи оси задних колес данного трехколесного средства передвижения или даже над указанной осью. Как показали наши исследования, развесовка на каждое из колес данной конструкции при весе пациента 88 кг составляет: переднее колесо - 18 кг, каждое из задних колес - по 36 кг, с учетом веса самого средства передвижения 16 кг. Очевидно, что данное обстоятельство чревато опрокидыванием седока назад при любых возмущениях или препятствиях перед передним или даже перед задними колесами. Поскольку при поднятии переднего колеса даже на 5-10 см относительно задних колес, или при получении импульса передним колесом при наезде на препятствие и наклона всей конструкции назад, основная доля веса тела пользователя также переносится назад, выходя за ось задних колес и вызывая опрокидывание назад. Здесь следует также учесть опрокидывающий момент, направленный на опрокидывание средства передвижения назад и приобретаемый средством передвижения от ног самого пациента, отталкивающегося от земли и. Это может приводить к травмам человека. Опасность опрокидывания назад подтверждается и самой фирмой-производителем, на одной из стоек их велосипедов нанесены предупреждающие таблички о возможности опрокидывания велосипедов назад, отсутствует возможность регулировки боковой устойчивости, изменения геометрии, других регулировок повышающих как область применения, как и безопасность использования велосипеда. Тем более это небезопасно в случае использования в данной конструкции колеса со встроенным электродвигателем, т.к. скорости его движения значительно возрастут.

Предлагаемая конструкция принимает во внимание все указанные проблематики.

Решаемой технической проблемой являлась необходимость создания трехколесного терапевтического электробеговела обеспечивающего как моторизацию средства передвижения так и возможность быть использованной для реабилитации вестибулярного аппарата, опорно-двигательной системы, укрепление костного скелета и мышц, улучшение работы сердечно-сосудистой системы, дыхательных функций, ДЦП, спина бифида, аутизма, обмена веществ жизнедеятельности организма и др. путем создания активной нагрузки, обладающего наличием максимального количества настроек под индивидуальные особенности пользователя, а так же гарантирующего безопасность пользователям-пациентам. Предлагаемый трехколесный терапевтический электробеговел может быть использован как на свежем воздухе, в парках, для движения по шоссе и по пересеченной поверхности, может использоваться и в закрытых помещениях.

Технический результат изобретения заключается моторизации средства передвижения трехколесного терапевтического электробеговела для людей с ограниченными возможностями, а так же обеспечении максимального количества настроек трехколесного терапевтического электробеговела под индивидуальные особенности пользователя.

Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков в которой трехколесный терапевтический электробеговел для людей с ограниченными возможностями, включающий электродвигатель, аккумулятор, подставку для ног, вилку переднего колеса, оснащенную рулем, крепежом, передним колесом и тормозом переднего колеса, стыковочную трубу оснащенную упором для груди и соединяющую верхнюю трубу с несущей трубой, несущую трубу с установленными на нее задними колесами, тормозами задних колес, раму состоящую из рулевого стакана оснащенного подшипниками, крепежом и втулками, а так же верхней трубы, оснащенной подсидельной трубой с регулируемым седлом, крепежом, в котором подставка для ног снабжена разборностью, переднее колесо оснащено электродвигателем, стыковочная труба и несущая труба выполнены с возможностью разборки, взаимного перемещения и оснащены соединительным элементом, содержащим крепеж и фиксаторы, а сама несущая труба дополнительно оснащена соединительными элементами, снабженными зажимным крепежом и фиксаторами, обладающими возможностью перемещения как вдоль, так и вращения вокруг оси несущей трубы, в которых установлены быстросъемные втулки со смонтированными в них осями задних колес, при этом пользователь обладает возможностью подойти к седлу трехколесного терапевтического электробеговела между задними колесами.

В частных случаях своего выполнения или использования трехколесный терапевтический электробеговел может содержать телескопические несущую и стыковочную трубы, составную несущую трубу, вилку переднего колеса снабженную ограничителем угла поворота руля, ремень поддержки пользователя, регулируемый по длине и оснащенный эластичными элементами, упор для груди снабженный мягкими накладками и имеющий анатомическую форму, регулируемый по длине и оснащенный эластичными элементами ремень для вывешивания над землей одной из нижних конечностей пользователя, поперечину жесткости, соединяющую концы несущей трубы, демпфер руля, соединяющий вилку переднего колеса с верхней трубой, одно из колес, обладающее возможностью одностороннего вращения, подсидельную трубу, оснащенную регулируемой по вылету, высоте, горизонтальному и угловому положению опорой для спины, при этом сама опора для спины имеет анатомическую форму, снабжена мягкими накладками, ремнем регулируемым по длине и оснащенным эластичными элементами фиксации пользователя.

Причинно-следственная связь вышеперечисленных признаков с техническим результатом изобретения выражается в том, что предлагаемый трехколесный терапевтический электробеговел позволяет получить такой беговел, который:

- позволяет, как произвести моторизацию средства передвижения трехколесного терапевтического электробеговела для людей с ограниченными возможностями, так и создание средства получения ими активной физической нагрузки на организм

- имеет большое количество регулировок позволяющих провести его настройку под индивидуальные особенности пользователя

- может быть использован людьми, имеющими ограниченные возможности самых различных форм

- позволяет пользователю подойти (или быть подведенным) к электробеговелу между задними колесами и сесть в седло, а соответственно нет необходимости поднимать пользователя, что особенно важно для людей страдающих непропорциональным весом по отношению к росту или просто крупных.

- позволяет регулировать боковую устойчивость, положение Ц.Т. (центра тяжести) и центра масс электробеговела, благодаря чему увеличивается безопасность его использования

- позволяет регулировать жесткость несущей трубы посредством соединения ее концов поперечиной жесткости, что особенно важно при использовании трехколесного терапевтического электробеговела на бездорожье

- имеет ограничитель поворота руля, что необходимо для увеличения его боковой устойчивости.

- имеет демпфер руля для обеспечения плавности его поворота

- имеет повышенный контроль руля

- обладает малым весом и малой динамической массой

- обладает удобно настраиваемым упором для груди

- снабжен ремнем поддержки пациента, регулируемым по длине и оснащенным эластичными элементами

- обладает удобно настраиваемой опорой для спины, которая может иметь анатомическую форму, и быть снабженной мягкими накладками, а так же ремнем фиксации пользователя регулируемым по длине и оснащенным эластичными элементами.

- исключает опрокидывание назад при наезде на препятствия передним колесом

- позволяет регулировать седло по высоте и по горизонтали.

- позволяет вывесить над землей одну из задних конечностей пользователя

- обладает высокой управляемостью

- обладает способностью не откатываться назад, при движении пользователя в горку, что так же повышает безопасность его использования.

- является легко разборной конструкцией, легок в перевозке и каждодневном использовании

- обладает быстросъемными колесами

- в разобранном виде требует мало места для хранения

- обладает быстросъемной и быстро устанавливаемой ручкой контроля

- удобен и пригоден для использования на асфальтовых и проселочных дорогах.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг. 1, фиг. 1/1, фиг. 2 и фиг. 3 представлен конструктив трехколесного электробеговела

на фиг. 4 и фиг. 5 представлен соединительный элемент, патент №187938.

на фиг. 6 - сочленение соединительного элемента с закрепляемой в ней быстросъемной втулкой, которая установлена на оси колеса.

на фиг. 7 - вариант составной несущей трубы, сочленение с поперечиной жесткости

на фиг. 8 - сочленение поперечины жесткости с быстросъемной ручкой контроля.

на фиг. 9 - опора для спины

Трехколесный терапевтический электробеговел для людей с ограниченными возможностями, позволяет передвигаться за счет использования электродвигателя, путем отталкивания ногами от поверхности земли без использования электродвигателя, а так же смешанным способом, в котором электробеговел помогает пользователю двигаться вперед отталкиваясь ногами от земли, и тем самым позволяет, к примеру, не перегружать мышечную систему пользователя. Регулировка силы тяги электродвигателя производится посредством блока управления 50. Электробеговел содержит переднее колесо 1 оснащенное электродвигателем 48, смонтированное на вилке переднего колеса 2, установленной в рулевом стакане 3. Электродвигатель 48 запитан аккумулятором 49 и управляется блоком управления 50, смонтированным на руле управления 4. На вилке 2 смонтирован руль 4 и демпфер руля 16, соединенный с верхней трубой 5. Верхняя труба оснащена зажимом 8 и крепежом 9 для фиксации подсидельной трубы 10, на которой установлено седло 11. Стыковочная труба 6 соединенная с верхней трубой 5 содержит соединительный элемент 14, оснащенный крепежом и фиксаторами 18 и 19 фиг. 4., и соответствующими отверстиями 17 и 21. Соединительный элемент 14 может перемещаться вверх и вниз вдоль стыковочной трубы 6, а, следовательно, несущая труба 12 меняет свое положение по отношению к горизонту. За счет этого удлиняется или укорачивается база трехколесного электробеговела, изменяется положение центра тяжести и центра масс. На фиг. 1 эти движения показаны стрелками и обозначен угол «С». На несущую трубу 12 установлен еще один соединительный элемент 14, который содержит упор для груди 13, обладающий возможностью перемещений по высоте фиг. 1, фиг 2 и фиг 3, продольных вдоль и вращения вокруг оси несущей трубы 12 фиг. 2. Упор снимается в случае отсутствия необходимости его использования. На концах несущей трубы 12 так же установлены соединительные элементы 14, посредством которых смонтированы задние колеса 15 фиг. 1. На руле 4 могут быть смонтированы регулируемые по длине ремни, фиксирующие положения рук, оснащенные эластичными элементами. На фигурах не показаны. К верхней трубе 5 крепится поворотная и разборная подставка для ног 47 фиг. 1/1, которая может использоваться при переходе на движение электробеговела от электродвигателя 48. Подставка 47 крепится в зоне I, обозначенной на фиг. 1 и показанной как I-I на фиг. 1/1. В качестве крепежа 44 могут выступать соединительные элементы 14 или стандартные соединители под прямым углом труб.

В конструкции трехколесного терапевтического электробеговела проекция оси зажима 8 подсидельной трубы 10 падает на высоту треугольника, образованного на плоскости точками касания с землей колес трехколесного электробеговела, и находится максимально близко к центру тяжести самого равнобедренного треугольника. Это позволяет максимально приблизить основной вес седока к центру тяжести и центра масс всей конструкции электробеговела.

Регулировка седла 11 по высоте и продольному направлению производится посредством использования подсидельной трубы 10 зажима 8 и крепежа 9.

Точки контакта колес 15 с землей образуют треугольник. Перемещение задних колес 15 вдоль оси несущей трубы 12 производится посредством применения соединительных элементов 14, в результате чего меняются геометрические размеры, как трехколесного терапевтического электробеговела, так и формируемого точками соприкосновения его колес с землей треугольника, что так же позволяет регулировать положение центра тяжести и центра масс всей конструкции. На фиг. 1 и фиг. 3 эти движения показаны стрелками и обозначен меняющийся угол «С». Вращая соединительный элемент 14 вокруг оси несущей трубы 12 фиг. 3, изменяется угловое положение колес 15 относительно горизонта, что позволяет регулировать боковую устойчивость трехколесного терапевтического электробеговела.

Ремень поддержки пользователя, регулируемый по длине и оснащенный эластичными элементами 24 фиг. 2 может крепиться к несущей трубе 12, или к упору для груди 13. В случае необходимости возможно одновременное использование двух таких ремней. Такой же ремень, как описанный в поз. 24 используется для вывешивания одной из нижних конечностей пользователя. Он также крепится к горизонтальной части несущей трубы 12. Особенно это удобно пользователям с искусственными протезами, толкание от земли здоровой ногой происходит в более комфортных условиях. Все это прекрасно зарекомендовало себя в работе, создав как большее количество регулировок, так и повысив условия безопасности для определенной категории пользователей. В виду того, что рулевой стакан, вилка переднего колеса, подшипники, крепеж, тормоза являются широко известными стандартными для велосипедов и беговелов изделиями, на представленных фигурах они не отображались. Тормоза задних колес заимствованные у инвалидных колясок устанавливаются на наклонные части несущей трубы. Они так же не показаны на фигурах.

Принцип работы соединительного элемента 14 фиг. 4 подробно описан в патенте №187938 и показан на примере сочленения вертикальной трубы 6 и несущей трубы 12. Зажим происходит крепежом 18, а исключение проворота фиксатором 19, что проиллюстрировано на фиг. 5. Соединительный элемент обеспечивает возможность как быстрого демонтажа/монтажа трехколесного терапевтического электробеговела, так и надежность соединения его частей.

Сочленение быстросъемной втулки 7 на оси 20 колеса 15 показано на фиг. 6. Отпустив крепеж 18, высвобождается быстросъемная втулка 7, которая закреплена на оси колеса, и, соответственно, можно быстро снять колесо 15, с электробеговела. Отпустив крепеж 18 можно провернуть соединительный элемент 14 вокруг несущей трубы 12 и изменить положение колеса 15 по отношению к горизонту. Это создает удобство хранения, перевозки, заноса в помещение и выноса из него трехколесного терапевтического электробеговела.

При возникновении необходимости изменения геометрических размеров несущей трубы 12, возможно ее изготовления из нескольких частей. На фиг 7 показан вариант изготовления из трех компонентов, обозначенных 12/1, 12/2 и 12/3, которые формируют элемент 12 с использованием соединительных элементов 14. При этом указанные детали могут иметь различную геометрию как в сечении, так и по форме.

Для создания повышенной жесткости несущей трубы 12, что может быть востребовано как условиями дорожного покрытия, так и другими обстоятельствами, используется поперечина жесткости 22 и соединительные элементы 14. Замыкая свободные концы несущей трубы, мы создаем жесткий контур, тем самым увеличиваем прочностные параметры конструкции.

Сочленение поперечины жесткости 22 с быстросъемной ручкой контроля 23 показаны на фиг. 7 и фиг. 8.

В случаях, когда необходимо изменить посадку пользователя на трехколесном терапевтическом электробеговеле, возможно использование опоры для спины 29, которая оснащена мягкой накладкой 30. В горизонтальную часть подсидельной трубы вставляется шток 27 имеющий паз 26, позволяющий производить регулировку штока по вылету с последующей фиксацией выбранного положения используя стандартный крепеж и отверстие 25. Паз 26 гарантирует и невозможность полного извлечения штока из подсидельной трубы, пока не будет удален крепеж из отверстия 25. Второй конец штока имеет отверстие для возможности сопряжения с цилиндрическими изделиями, оснащен прорезью и зажимом 32. Посредством этого, шток 27 соединяется с осью 28. Ось 28 оснащена соединительным элементом 14, в который устанавливается опора для спины. В результате мы получаем возможность регулировать опору для спины вдоль оси подсидельной трубы 10, вдоль оси 28, по угловому положению вокруг оси 28, а так же по вылету и высоте, что позволяет подобрать наилучшее его положение в зависимости от физических особенностей пациента. Форма опоры для спины 29 может быть анатомической. В случае необходимости возможно использование ремня фиксации пациента 31, регулируемого по длине и оснащенного эластичными элементами.

Использование обгонных муфт во втулках колес облегчает пользователю удержание трехколесного электробеговела при движении в горку и защищает его от возможного движения назад, если пользователь не успел задействовать ручной тормоз. Муфты можно установить в переднем, в одном из задних, или во всех колесах. Зависит от типа трассы, на которой планируется движение. На фигурах ручной тормоз не показан, так как является стандартизированным изделиям.

Для снижения веса в большей части конструкции трехколесного терапевтического электробеговела применяются алюминиевые сплавы, кевлар, другие.

Детали и различные части трехколесного терапевтического электробеговела рекомендуется красить или анодировать в различные цвета, желательно яркие. Это поможет создать эффект хромотерапии для пользователей.

Трехколесный терапевтический электробеговел прошел испытания в различных дорожных / внедорожных условиях и продемонстрировал описанные выше свойства в полном объеме. Полученные данные позволяют утверждать, что разработанное устройство обеспечивает достижение заявленного технического результата.

Изобретение относится как к моторизации средств передвижения, так и может быть использовано для реабилитации людей с ограниченными возможностями, страдающих различными патологиями, приводящими к частичному обездвижению, нарушению способности держать равновесие, для пациентов с мышечными атрофиями, контрактурами, сердечно-сосудистыми заболеваниями, полным или частичным отсутствием одной из нижних конечностей, ДЦП, спина бифида, а также страдающих непропорциональным весом по отношению к росту, другими заболеваниями. Представленный трехколесный терапевтический электробеговел является как моторизированным средством перемещения, или средством, приводимым в движение мускульной силой ног пользователя без использования электродвигателя, так и смешанным, в котором электробеговел помогает пользователю двигаться вперед отталкиваясь ногами от земли, и тем самым позволяет, к примеру, не перегружать мышечную систему пользователя. Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, в которой трехколесный терапевтический электробеговел обеспечивает моторизацию средства передвижения для людей с ограниченными возможностями, а также реабилитацию последним вестибулярного аппарата, опорно-двигательной системы, укрепления костного скелета и мышц, улучшения работы сердечно-сосудистой системы, дыхательных функций, обмена веществ, ДЦП, спина бифида, аутизма и др. путем создания для пациента различной активной нагрузки. Технический результат изобретения заключается в моторизации средства передвижения трехколесного терапевтического электробеговела для людей с ограниченными возможностями, а также обеспечении максимального количества настроек под индивидуальные особенности пользователя. 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Трехколесный терапевтический электробеговел для людей с ограниченными возможностями, включающий электродвигатель, аккумулятор, подставку для ног, вилку переднего колеса, оснащенную рулем, крепежом, передним колесом и тормозом переднего колеса, стыковочную трубу, оснащенную упором для груди и соединяющую верхнюю трубу с несущей трубой, несущую трубу с установленными на нее задними колесами, тормозами задних колес, раму, состоящую из рулевого стакана, оснащенного подшипниками, крепежом и втулками, а также верхней трубы, оснащенной подсидельной трубой с регулируемым седлом, крепежом, отличающийся тем, что подставка для ног снабжена разборностью, переднее колесо оснащено электродвигателем, стыковочная труба и несущая труба выполнены с возможностью разборки, взаимного перемещения и оснащены соединительным элементом, содержащим крепеж и фиксаторы, сама несущая труба дополнительно оснащена соединительными элементами, снабженными зажимным крепежом и фиксаторами, обладающими возможностью перемещения как вдоль, так и вращения вокруг оси несущей трубы, в которых установлены быстросъемные втулки со смонтированными в них осями задних колес, при этом пользователь обладает возможностью подойти к седлу трехколесного электробеговела между задними колесами.

2. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что несущая и стыковочная трубы обладают телескопичностью.

3. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что несущая труба выполнена составной.

4. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что вилка переднего колеса снабжена ограничителем угла поворота руля.

5. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что снабжен регулируемым по длине и оснащенным эластичными элементами ремнем поддержки пользователя.

6. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что упор для груди имеет анатомическую форму и снабжен мягкими накладками.

7. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что снабжен регулируемым по длине и оснащенным эластичными элементами ремнем вывешивания над землей одной из нижних конечностей пользователя.

8. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что концы несущей трубы соединены поперечиной жесткости.

9. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что содержит демпфер руля, соединяющий вилку переднего колеса с верхней трубой.

10. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что колесо обладает возможностью одностороннего вращения.

11. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 1, отличающийся тем, что подсидельная труба оснащена регулируемой по вылету, высоте, горизонтальному и угловому положению опорой для спины.

12. Трехколесный терапевтический электробеговел по п. 11, отличающийся тем, что опора для спины имеет анатомическую форму, снабжена мягкими накладками, регулируемым по длине и оснащенным эластичными элементами ремнем фиксации пользователя.