Тренажер для восстановления подвижности пальцев рук

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к медицине и предназначена для реабилитации пациентов с параличами верхних конечностей. Полезная модель направлена на обеспечение возможности движения каждым пальцем руки по мысленным командам пациента. Указанный результат достигается тем, что тренажер для восстановления подвижности пальцев рук, содержит экзоскелет кисти руки, приводы перемещения пальцев экзоскелета с блоком их управления при этом он снабжен индивидуальным приводом перемещения каждого из пальцев, снабженных средством привлечения внимания пациента, а вход блока управления приводами пальцев соединен с электроэнцефалографическим шлемом, надеваемом на голову пациента, при этом блок управления содержит последовательно соединенные блок регистрации электроэнцефалограммы, блок анализа электроэнцефалограммы и блок формирования команд на приводы пальцев. 1 илл.

Полезная модель относится к медицине и предназначена для реабилитации пациентов с параличами верхних конечностей.

Тренировочные процедуры для восстановления координированных движений конечностей и пальцев рук является основой реабилитационной медицины для пациентов после инсультов и черепномозговых травм, приводящих к дефициту моторной функции. Особенно важны тренинговые процедуры для разработки движений отдельных пальцев кисти руки, поскольку это эта функция поддается восстановлению в последнюю очередь и одновременно способствует улучшению когнитивных функций.

Известно средство дистальной фиксации верхней конечности человека на медицинском или спортивно-тренажерном оборудовании, которое выполнено в виде перчатки, имеющей форму сжатой в кулак кисти и содержащей тыльную и ладонную части, манжету с продольной прорезью, элемент фиксации перчатки на кисти, стягивающий манжету, и элемент фиксации перчатки на оборудовании, при этом перчатка содержит пальцевые каналы, боковые стенки которых соединены между собой для фиксации пальцев кисти в поперечном направлении, причем торцы стенок пальцевых каналов перчатки соединены с ее ладонной частью, образуя ладонный канал. Манжета перчатки выполнена в виде рукава, закрывающего запястье и нижнюю треть предплечья руки, причем поперек рукава закреплена, по крайней мере, одна обжимающая застежка. Элемент фиксации перчатки на оборудовании расположен поперек продольной оси перчатки и выполнен в виде выступов, и/или, по крайней мере, одной втулки, запрессованной в перчатку, и/или, по крайней мере, одного цилиндрического или шлицевого отверстия, при этом элемент фиксации перчатки на оборудовании расположен внутри ладонного канала перчатки или на тыльной части перчатки (RU 97904 U1 [1]) Недостатком известного устройства является его низкая эффективность.

Известен тренажер для реабилитации пациентов с параличами верхних конечностей, который содержит опорную вертикально располагаемую стойку, закрепляемую на корпусе пациента вдоль позвоночника с помощью мягких креплений, по крайней мере на уровне груди, горизонтально располагаемую перекладину, установленную с возможностью качания в вертикальном направлении относительно опорной стойки, к которой шарнирно прикреплен конец тяги, направленной вниз и предназначенной для размещения вдоль плеча пациента, при этом со свободным концом направленной вниз тяги связана горизонтально размещаемая тяга для прикрепления к ней мягкими креплениями предплечья пациента. Опорная стойка снабжена дополнительной перекладиной, жестко прикрепленной к опорной стойке ниже уровня расположения горизонтально располагаемой перекладины, которая с этой стойкой связана шарнирно, направленная вниз тяга для размещения вдоль плеча пациента шарнирно связана с дополнительной перекладиной. Горизонтально размещаемая тяга для предплечья пациента шарнирно связана со свободным концом направленной вниз тяги, на опорной стойке с возможностью перемещения вдоль этой стойки установлена втулка, шарнирно связанная через косо направленную тягу с направленным вниз рычагом и посредством упругой тяги с верхнее расположенной перекладиной, на которой установлен узел ее прикрепления к надплечью пациента или с которой связан гибкой тягой мягкое крепление для головы пациента. Тренажер дополнительно снабжен штоком в виде стержневого элемента, размещенного вдоль тяги для предплечья пациента, который шарнирно связан с планкой, поворотно закрепленной на первой манжете, одеваемой на запястье пациента, которая через Т-образный шток связана с планкой, поворотно закрепленной на второй манжете, одеваемой на кисть пациента, при этом к Т-образному штоку на упругих тягах прикреплены кольца, одеваемые на пальцы пациента (RU 125066 U1 [2]). Недостатком известного устройства является его низкая эффективность.

Известно устройство для восстановления двигательных функций пальцев, которое включает корпус, выполненный в виде перчатки, каждая полость которого для размещения в ней пальцев руки выполнена из шарнирно сочлененных упругих элементов, снабженных приводами их перемещения, обеспечивающими моделирование процесса сжатия-разжатия пальцев руки. При этом процесс сгибания пальцев может осуществляться синхронно для всех пальцев. (CN 103494703 [3]). Недостатком устройства является то, что оно позволяет сгибать и разгибать все пальцы кисти только одновременно, а не по отдельности, и эти действия производятся вне синхронной связи с конкретным намерением человека сжать-разжать кисть, или согнуть -разогнуть конкретный палец. Первое не дает возможности тренировать движения отдельных пальцев и развивать мелкую моторику. А второе не дает сопряжения конкретного намерения или мысленной команды человека выполнить движение конкретным пальцем и безинерционное выполнение этого движения.

Известен тренажер для восстановления двигательных функций пальцев руки, который может быть использовано самостоятельно пациентом (CN 103417355 [4]). Он представляет собой экзоскелет руки, который содержит механизм привода для четырех пальцев и отдельный привод для большого пальца. Скорость перемещения механизма пальцев может быть установлена в соответствии с реабилитационной ситуацией у пациента.

Недостатком устройства является то, что оно позволяет сгибать и разгибать все пальцы кисти только одновременно, а не по отдельности, и эти действия производятся вне синхронной связи с конкретным намерением человека сжать-разжать кисть, или согнуть -разогнуть конкретный палец. Первое не дает возможности тренировать движения отдельных пальцев и развивать мелкую моторику. А второе не дает сопряжения конкретного намерения или мысленной команды человека выполнить движение конкретным пальцем и безинерционное выполнение этого движения с помощью экзоскелетной конструкции. Только при наличии такого сопряжения без задержки при многократном повторении у человека может выработаться навык владения собственной кистью без экзоскелетной конструкции.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является тренажер для устранения дисфункции пальцев руки, известный из CN 102379759 [5]. Устройство представляет собой миоэлектрический протез руки, снабженный приводами перемещения для четырех пальцев и отдельным приводом для большого пальца. Миниатюрный двигатель постоянного тока приводит пальцы в движение через механизм зубчатой передачи. Миоэлектрический протез руки характеризуется наличием двух миоэлектрических электродов, сигналы от которых поступают в блок управления. Блок управления содержит микрокомпьютер, отдельные выходы которого соединены со схемой управления двигателями, которые вращаясь то в одну сторону, то в другую через передаточный механизм приводят в действие протез руки, обеспечивая сгибание и разгибание пальцев.

Недостатком устройства является то, что оно позволяет сгибать и разгибать все пальцы кисти только одновременно, а не по отдельности. Эти действия производятся вне синхронной связи с конкретным намерением человека сжать-разжать кисть, или согнуть -разогнуть конкретный палец, т.е. без сопряжения конкретного намерения или мысленной команды человека выполнить движение конкретным пальцем и безинерционное выполнение этого движения с помощью экзоскелетной конструкции. Только при наличии такого сопряжения без задержки при многократном повторении у человека может выработаться навык владения собственной кистью без экзоскелетной конструкции. В прототипе [5], в отличие от рассмотренных выше устройств подобное сопряжение достигается за счет того, что мысленная команда человека на срабатывание экзоскелетной конструкции сначала претворяется намеренным напряжением сохранившейся мышцы предплечья, которое отражается в увеличении электрической активности этой мышцы, а затем передачей этого сигнала на приводы экзоскелетной конструкции. Таким образом, каждая мысленная команда, регистрируемая по увеличению мышечного напряжения, может вызывать механическое перемещение кисти.

Однако в указанном прототипе отсутствует принципиальная возможность получения более одной команды и потому возможным оказывается только сжимание-разжимание всех пальцев одновременно.

Заявляемый тренажер направлен на обеспечение возможности движения каждым пальцем руки по мысленным командам пациента.

Указанный результат достигается тем, что тренажер для восстановления подвижности пальцев рук содержит экзоскелет кисти руки с приводами перемещения пальцев экзоскелета и блоком их управления, при этом привод перемещения каждого из пальцев выполнен индивидуальным, а пальцы снабжены средством привлечения внимания пациента, при этом блок управления приводами пальцев выполнен с возможностью подключения к энцефалографическому шлему, и содержит последовательно соединенные блок регистрации энцефалограмм, блок анализа энцефалограмм и блок формирования команд на приводы пальцев.

Отличительными признаками заявляемого тренажера являются:

- снабжение каждого из пальцев индивидуальным приводом перемещения;

- снабжение пальцев средством привлечения внимания пациента (например, светодиода);

- выполнение блока управления приводами пальцев с возможностью подключения к электроэнцефалографическому шлему, надеваемому на голову пациента;

- выполнение блока управления в виде последовательно соединенных блока регистрации электроэнцефалограмм, блока анализа электроэнцефалограмм и блока формирования команд на приводы пальцев.

В предлагаемом тренажере за счет снабжения каждого из пальцев индивидуальным приводом перемещения обеспечивается возможность сгибания-разгибания каждого из пальцев по отдельности.

Включение привода пальцев экзоскелетной конструкции управляется фокусированием внимания человека на вспышках светодиода на конкретном пальце, что приводит к специфическим изменениям в электроэнцефалограмме, которые с помощью блока управления превращаются в управляющую команду для привода соответствующего пальца. Регистрация электроэнцефалограммы осуществляется с помощью электроэнцефалографического шлема, надеваемого на голову пациента. Перемещая фокус своего внимания на светодиод, размещенный на том или ином пальце, человек получает возможность мысленного управления механическим сгибанием-разгибанием нужного пальца. Таким образом, становится возможной тренировка движений отдельных пальцев по мысленным командам пациента.

Сущность заявляемого тренажера для восстановления подвижности пальцев рук поясняется примером реализации и чертежом, на котором схематично показано устройство тренажера.

Тренажер для восстановления подвижности пальцев рук, содержит экзоскелет 1 кисти руки (схематично показан только один палец), приводы 2 перемещения элементов 3 экзоскелета 1, на которых фиксируются фаланги 4 пальцев пациента.

Каждый из пальцев, снабжен средством 5 привлечения внимания пациента, в качестве которого может быть использован светодиод. На голову пациенту надевается электроэнцефалографический шлем 6, который подсоединяется к блоку управления 7, в качестве которого может быть использован компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. В составе блока управления можно условно выделить последовательно соединенные блок регистрации электроэнцефалограмм, блок анализа электроэнцефалограмм и блок формирования команд на приводы пальцев. Аппаратно они не выделены, а представляют собой программы, функционирующие самостоятельно, установленные на одном компьютере.

Тренажер используется следующим образом.

Пациенту надевают на голову электроэнцефалографический шлем 6, выход которого подключен к блоку управления 7 (к компьютеру) и в случайной последовательности включают светодиоды, закрепленные на пальцах пациента. С помощью блока регистрации электроэнцефалограмм и блока их анализа определяют специфические изменения в электроэнцефалограмме, указывающие на тот палец, который хочет согнуть или разогнуть пациент, и посредством блока формирование команд на приводы 2 пальцев приводят в движение экзоскелетную конструкцию 1 для сгибания-разгибания выбранного пальца 4. Перемещая фокус своего внимания на тот или иной светодиод, человек получает возможность мысленного управления механическим сгибанием-разгибанием нужного пальца.

Тренажер для восстановления подвижности пальцев рук, содержащий экзоскелет кисти руки с приводами перемещения пальцев экзоскелета и блоком их управления, отличающийся тем, что привод перемещения каждого из пальцев выполнен индивидуальным, а пальцы снабжены средством привлечения внимания пациента, при этом блок управления приводами пальцев выполнен с возможностью подключения к энцефалографическому шлему и содержит последовательно соединенные блок регистрации энцефалограмм, блок анализа энцефалограмм и блок формирования команд на приводы пальцев.



 

Похожие патенты:
Наверх