PL248729B1 - Urządzenie rehabilitacyjne i wspomagające rozwój - Google Patents

Abstract

Urządzenie rehabilitacyjne i wspomagające rozwój, charakteryzujące się tym, że zawiera co najmniej dwie podstawy (6) połączone ze sobą co najmniej dwoma poprzeczkami (2), przy czym pomiędzy podstawami (6) a poprzeczkami (2) oraz między ramionami podstawy (6) umieszczone są stabilizatory (3) zapewniające stabilność i sztywność konstrukcji, na poprzeczkach (2) wspierają się co najmniej dwa łożyska, pomiędzy którymi umieszczony jest wał napędowy, silnik z przekładnią oraz sterownik z elementem zasilającym, przy czym na wale zawieszony jest rękaw (5). Przedmiotem zgłoszenia jest również zastosowanie urządzenia rehabilitacyjnego i wspomagającego rozwój.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie rehabilitacyjne i wspomagające rozwój oraz jego zastosowanie w rehabilitacji i wspomaganiu rozwoju. Urządzenie według wynalazku stanowi elektromechaniczna maszyna sterowana elektronicznie umożliwiająca wykonywanie ruchów obrotowych człowieka wokół osi strzałkowej w pozycji horyzontalnej, umiejscowionego w rękawie tekstylnym, o charakterze wymuszonym oraz samoistnym wspomaganym.

Badania nad rozwojem dziecka, sztuczną inteligencją, rozwojem mózgu wskazują jednoznacznie na dodatni wpływ wielostronnej aktywności, a szczególnie aktywności motorycznej (duża motoryka, czyli przemieszczanie się, ruchy tułowia - lokomocja, mała motoryka, czyli ruchy ramion, przedramion, palców - manipulacja) na rozwój poznawczy, rozwój wielostronny, rozwój mózgu, wygaszanie odruchów prymitywnych i posturalnych oraz prawidłowy rozwój dziecka [Blyte S.G. Harmonijny rozwój dziecka. Świat Książki: Warszawa 2010; Goodfellow I., Bengio Y., Courville A. Deep learning. PWN: Warszawa 2018; Nowacki T. Tworząca ręka. ITeE: Radom 2008; Vasta R., Haith M.M., Miller S.A. Psychologia dziecka. WSiP: Warszawa 1995]. W rozwoju osobniczym istotną rolę odgrywają ruch samoistne - generowane przez człowieka, jak i zewnętrzne - związane z oddziaływaniem otoczenia na człowieka.

Urządzenie umożliwiające wykonywanie ruchów obrotowych człowieka wokół osi strzałkowej w pozycji horyzontalnej, umiejscowionego w rękawie tekstylnym („kokonie”), o charakterze wymuszonym oraz samoistnym wspomaganym. Stanowi to istotne novum z punktu widzenia technicznego oraz rehabilitacyjnego. Z punktu widzenia natomiast fizjologicznego pozycja ciała i ruchy są jak najbardziej naturalne i odciążające, a równocześnie wzmacniające (tonizujące) mięśnie posturalne (kształtując prawidłowe napięcie mięśniowe), odciążające i wzmacniające również ścięgna i stawy („gra stawowa”).

Najbardziej istotny jest wpływ stymulujący i normalizujący urządzenia na układ przedsionkowy, a w dalszej kolejności na układ proprioceptywny, dotykowy i wzrokowy.

Układ przedsionkowy, tak jak proprioceptywny i dotykowy należy do tzw. systemów bazowych, rozpoczyna swoje działanie już na etapie rozwoju wewnątrzmacicznego, stanowiąc jedną z istotnych składowych warunkujących prawidłowy rozwój dziecka [Maas VF. Uczenie się przez zmysły. WSiP: Warszawa 1998]. Zatem jego stymulacja odgrywa również istotną rolę w postępowaniu terapeutycznym. Należy bowiem pamiętać, że jest powiązany z innymi układami sensorycznymi, przez co wpływa na istotne funkcje jak: utrzymanie napięcia mięśniowego, postawy ciała, odczuwanie zmian położenia głowy w przestrzeni czy koordynację ruchów ciała [Gołąb B. Anatomia czynnościowa ośrodkowego układu nerwowego. PZWL: Warszawa 1984; Hannaford C. Zmyślne ruchy, które doskonalą umysł. Medyk: Warszawa 1998]. Przykładowo, stymulacja przedsionkowa wpływa na zwiększenie pobudliwości neuronów ruchowych zaopatrujących mięśnie tułowia i kończyn [Rosalind S.Hickenbottomabc, Beverly Bishopab, Thomas Michael Moriarty. Effects of whole-body rotation on masseteric motoneuron excitability. Experimental Neurology. 1985: 89, 2: 442-453], dlatego stymulowanie tego zmysłu będzie bardzo korzystne dla dziecka z obniżonym napięciem posturalnym. Aktywność ruchowa (w tym turlanie) wyzwalająca stymulację przedsionkową jest istotnym czynnikiem pozwalającym na prawidłowy rozwój układu przedsionkowego, a także integrację z innymi układami sensorycznymi.

Z kolei dysfunkcje układu przedsionkowego będą wyzwalały problemy w zakresie utrzymania właściwej postawy ciała, wzorców ruchowych chodu czy biegu, orientacji w przestrzeni oraz ogólnych problemów motorycznych noszących potoczne miano niezgrabności ruchowej. W przypadku zaburzeń emocjonalnych, deficytów zakresie uwagi, specyficznych trudności w uczeniu się, zaburzeniach mowy, dysleksji, spektrum autyzmu, nadpobudliwości psychoruchowej z deficytami koncentracji uwagi, a także zachowań opozycyjno-buntownicznych również stwierdza się nieprawidłowości pracy układu przedsionkowego [Goddard S. Odruchy, uczenie się i zachowanie. Międzynarodowy Instytut Neurokinezjologii Rozwoju Ruchowego i Integracji Odruchów: Warszawa 2004].

Dlatego też, w przypadku wielu dysfunkcji bardzo istotną kwestią jest zaplanowanie terapii uwzględniającej stymulację układu przedsionkowego [Hunter B. Grawitacja a skuteczne uczenie się. Międzynarodowy Instytut Neurokinezjologii Rozwoju Ruchowego i Integracji Odruchów: Warszawa 2006]. Turlanie jako zabieg stosuje się w różnych metodach terapeutycznych. W metodzie dobrego startu proponuje się turlanie dziecka po nogach osoby dorosłej, która siedzi na fotelu [Sasse M., McKail G. Smart start. Praktyczne ćwiczenia według metody “Udanego startu”. Wyd. Jedność: Kielce 2010]. W koncepcji ćwiczeń integrujących opracowanej w Instytucie Psychologii Neurofizjologicznej w Chester zabieg turlania wykonuje się na materacu wykorzystując koc [Blythe S.G. Jak osiągać sukcesy w nauce? PWN: Warszawa 2011].

Podobne (o odległym stopniu podobieństwa) obiekty to ławka inwersyjna (grawitacyjna); rotor elektryczny do ćwiczeń kończyn (rąk i nóg); robot ćwiczący, łóżko wodne, beczka oraz hamak do integracji sensorycznej.

Polskie zgłoszenie patentowe PL431381 A1 ujawnia urządzenie do rehabilitacji kręgosłupa i sposób rehabilitacji kręgosłupa z wykorzystaniem tego urządzenia. Urządzenie do rehabilitacji kręgosłupa pacjenta składające się z ramy nośnej, poprzeczek stałych, poprzeczek ruchomych oraz trzymacza i układów siłowników podtrzymujących głowę, ramiona, biodra, kolana i stopy pacjenta charakteryzuje się tym, że wyposażone jest w siłowniki liniowe zamontowane do trzymacza podtrzymujących głowę i ramiona pacjenta, przy czym trzymacz posiada usytuowany poziomo mechanizm napędowy zamontowany na poprzeczce stałej ramy nośnej oraz w dolnej części mocowany jest obrotowo do poprzeczki stałej.

Europejskie zgłoszenie patentowe EP12864947A dotyczy urządzenia i sposobu do regeneracyjnej medycyny sportowej oraz rehabilitacji pacjentów z neurologicznymi zaburzeniami ruchowymi. Pacjent jest utrzymywany w równowadze za pomocą urządzeń do zawieszania części ciała pacjenta. Urządzenia do zawieszania są poruszane przez mechanizmy uruchamiające z napędem elektropneumatycznym i elementami uruchamiającymi, sterowanymi przez zaprogramowany komputer, motywując pacjenta poprzez sterowanie obiektem w wirtualnym środowisku gry, aby przywrócić ruchy, gdy początkowo jest minimalna lub całkowita nieobecność aktywności fizycznej.

Amerykańskie zgłoszenie patentowe US2012 0109027 A1 opisuje sposób i urządzenie do zapobiegania, leczenia lub poprawy różnych stanów, takich jak trudności z oddychaniem, wżery obwodowego obrzęku, zrosty pooperacyjne, skuteczność CPAP/BiPAP i/lub dostarczanie leków wziewnych. Sposób obejmuje podnoszenie i opuszczanie głowy i stóp osoby w serii kroków oraz wykonywanie etapów podnoszenia i opuszczania głowy i stóp osoby, aby zasadniczo dopasować się do cyklu oddychania. Urządzenie zawiera platformę do podtrzymywania ciała osoby, mechanizm wsporczy kapitału do podtrzymywania i przemieszczania platformy, mechanizm napędzający kapitał, mechanizm wsporczy cokołu do podtrzymywania i przemieszczania platformy oraz mechanizm napędzający cokół. Sposób i urządzenie podczas działania zazwyczaj poruszają jedną lub większą liczbą osi obrotu, jednocześnie obracając platformę wokół jednej lub większej liczby osi.

Europejskie zgłoszenie patentowe EP1841392A1 dotyczy urządzenia do umieszczania człowieka w zawieszonej pozycji oscylacyjnej w celach relaksacyjnych i terapeutycznych. W znanych wcześniej poziomych urządzeniach relaksacyjnych, obszary podparcia całego ciała są zamontowane w sposób wahadłowy, oscylacyjny lub sprężysty tak, że wszystkie części ciała są synchronicznie poddawane tym samym ruchom, podczas gdy stawy pozostają raczej nieruchome.

W dziedzinie istnieje więc zapotrzebowanie na nowe urządzenia rehabilitacyjne i wspomagające rozwój wykorzystujące stymulację układu przedsionkowego poprzez wykonywanie ruchów obrotowych człowieka wokół osi strzałkowej w pozycji horyzontalnej.

Celem niniejszego wynalazku było opracowanie takiego urządzenia rehabilitacyjnego i wspomagającego rozwój, które nie tylko zapewni stymulację układu przedsionkowego poprzez obracanie pacjenta wokół osi strzałkowej w pozycji horyzontalnej, lecz także dzięki reakcji na ruchy pacjenta umożliwi jego samodzielną obsługę przez pacjenta.

Zatem, przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie rehabilitacyjne i wspomagające rozwój, charakteryzujące się tym, że zawiera co najmniej dwie podstawy połączone ze sobą co najmniej dwoma poprzeczkami, przy czym pomiędzy podstawami a poprzeczkami oraz między ramionami podstawy umieszczone są stabilizatory zapewniające stabilność i sztywność konstrukcji, na poprzeczkach wspierają się co najmniej dwa łożyska, pomiędzy którymi umieszczony jest wał napędowy, silnik z przekładnią oraz sterownik z elementem zasilającym, przy czym na wale zawieszony jest rękaw.

Korzystnie, urządzenie zawiera dodatkowo pilot lub moduł komunikacji bezprzewodowej do obsługi urządzenia.

Korzystnie, urządzenie zawiera dodatkowo ochraniacze na ramionach podstawy.

Korzystnie, element zasilający stanowi akumulator albo zasilacz sieciowy.

Korzystnie, urządzenie zawiera dodatkowo czujnik naprężenia rękawa, taki jak czujnik optyczny albo czujnik piezoelektryczny.

Korzystnie, łożyska zabudowane, wał napędowy, sterownik, element zasilający, silnik z przekładnią lub ewentualny czujnik naprężenia rękawa są umieszczone pod otwieraną osłoną.

Korzystnie, urządzenie dodatkowo zawiera czujnik akustyczny do sterowania urządzeniem.

Urządzenie rehabilitacyjne i wspomagające rozwój według niniejszego wynalazku ilustrują przykłady wykonania oraz rysunek, gdzie

Fig. 1 przedstawia ogólną budowę urządzenia według niniejszego wynalazku;

Fig. 2 przedstawia urządzenie według przykładu 1 z uniesioną osłoną, gdzie pokazano bar- dziej szczegółowo poszczególne elementy znajdujące się pod osłoną;

Fig. 3 przedstawia urządzenie według przykładu 1 ze wskazaniem wymiarów poszczególnych jego elementów;

Fig. 4 obrazuje podejście użytkownika (pacjenta) do urządzenia według niniejszego wynalazku;

Fig. 5 przedstawia urządzenie według przykładu 1 w trakcie użytkowania przez pacjenta.

PRZYKŁADY

Przykład 1

Budowa urządzenia

Urządzenie rehabilitacyjne i wspomagające rozwój według niniejszego wynalazku zawiera trzy zespoły: zespół konstrukcji mechanicznej, zespół napędowy oraz zespół sterujący (Fig. 1). Konstrukcję mechaniczną urządzenia tworzą dwie podstawy 6 połączone ze sobą trzema poprzeczkami 2. Stabilność i sztywność konstrukcji zapewniają stabilizatory 3 umieszczone między podstawami 6 a poprzeczkami 2 oraz między ramionami podstawy 6.

Na Fig. 1 przedstawiono ogólną budowę urządzenia według niniejszego wynalazku, zawierającego osłonę 1, poprzeczki 2, stabilizatory 3, pilot 4, rękaw 5, oraz podstawy 6 z ochraniaczami. Ochraniacze chronią użytkownika przed bezpośrednim kontaktem z podstawą urządzenia, która może być nieprzyjemna w dotyku.

Na poprzeczkach 2 wspierają się dwa łożyska 7, pomiędzy którymi umieszczony jest wał napędowy 8, silnik z przekładnią 12 oraz sterownik 10 z akumulatorem (zasilaczem) 11 (Fig. 2). Górne elementy są umieszczone pod otwieraną osłoną 1. Na wale zawieszony jest rękaw 5. Do operowania funkcjami urządzenia służy pilot 4.

Na Fig. 2 przedstawiono urządzenie z uniesioną osłoną 1, gdzie pokazano bardziej szczegółowo poszczególne elementy znajdujące się pod osłoną 1 jak łożyska zabudowane 7, wał napędowy 8, czujnik optyczny 9, sterownik 10, element zasilający 11 oraz silnik z przekładnią 12.

Przykładowe urządzenie ma następujące wymiary: wysokość 210 cm, głębokość 105 cm, szerokość u podstawy 240 cm, szerokość u góry 220 cm (Fig. 3). Urządzenie według niniejszego wynalazku może mieć także inne wymiary dostosowane do pacjentów.

Szkielet urządzenia zbudowany jest z materiałów o dużej wytrzymałości i sztywności, np. stal, kompozyty techniczne w postaci rury. Rękaw 5 wykonany jest z materiału włókienniczego. Konstrukcja wału 8, podwójnie łożyskowanego umożliwia wymianę rękawów 5 o różnych właściwościach oraz wykonanie na nich zabiegów higienicznych (pranie, czyszczenie). Rękawy 5 urządzenia wykonane są z materiałów wytrzymałych na rozciąganie (nośność ponad 200 kg), wytrzymałych na ścieranie (ponad 50 000 cykli martindale’a), bezpiecznych przy kontakcie bezpośrednim z ciałem człowieka (atesty). Rękawy 5 posiadają różną sztywność i grubość. Jedne wykonane są z materiałów o małym stopniu rozciągliwości pod wpływem obciążenia, inne odznaczają się rozciągliwością do 10%.

Przykład 2

Funkcjonowanie urządzenia

Urządzenie uzyskuje energię z elementu zasilającego 11, którym może być akumulator albo przez zasilacz sieciowy z sieci elektroenergetycznej. Energia elektryczna prądu stałego jest doprowadzona do sterownika 10 i silnika 12 z przekładnią (zespół napędowy). Przekładnia za pośrednictwem sprzęgła łączy się z wałem napędowym 8. Sterowanie urządzeniem odbywa się przez pilota 4 podłączonego do sterownika 10 silnika 12 lub samoistnie przez ruchy osoby leżącej w rękawie. Sterownik 10 jest urządzeniem programowalnym (wykonanie sekwencji ruchów), umożliwia ponadto załączenie lub wyłączenie silnika 12 (z wolnym startem i zatrzymaniem), regulację obrotów (lewo/prawo) i regulację prędkości obrotowej.

Użytkownik podchodzi do urządzenia od strony silnika (Fig. 4).

Użytkownik wchodzi do rękawa (Fig. 5), przyjmując w nim pozycję leżącą z rękami przyciągniętymi do ciała. Odbywa się to w następujący sposób: użytkownik przemieszcza się przesuwając zarazem rękaw o ok. 1/3 szerokości, odwraca się tyłem do niego i siada na części niepomarszczonej przyjmując pozycję poziomą.

Osoba obsługująca pomaga przy wejściu użytkownika do rękawa 5, a następnie zajmuje pozycję od strony głowy użytkownika i włącza urządzenie za pomocą pilota 4. Silnik 12 obraca się. Obroty przenoszone są przez sprzęgło na wał 8, który obracając się napędza rękaw 5. Użytkownik będący w rękawie wykonuje ruchy obrotowe wokół osi strzałkowej. Ruchy są powolne, maksymalnie do 1 obrotu na sekundę. Osoba obsługująca ma możliwość włączenia lub wyłączenia silnika 12 (z wolnym startem i zatrzymaniem), regulację obrotów (lewo/prawo), regulację prędkości obrotowej oraz uruchomienia jednego z kilku programów wykonania sekwencji ruchów. Rękaw 5 otacza ciało człowieka. Niewielki nacisk rozkłada się prawie równomiernie na dużej powierzchni ciała. Konstrukcja jest mocna, sztywna podczas ruchu, tworzy wrażenie bezpiecznej. Materiał rękawa 5 nieznacznie odkształca się zwiększając komfort korzystania z urządzenia.

Użytkownik ma również możliwość samodzielnego korzystania z urządzenia. Po zajęciu pozycji leżącej w rękawie 5, inicjuje ruch obrotowy przez odgięcie ciała w jednym kierunku. Odgięcie to powoduje większe naprężenie materiału z jednej strony wykrywane przez czujniki optyczne 9 umieszczone po dwóch stronach poprzeczki 2 i skierowane na materiał. Sygnał z czujników 9 zostaje przekazany do sterownika 10, a ten uruchamia silnik 12 w zainicjowanym kierunku. W analogiczny sposób można przyspieszyć/zwolnić obroty, zmienić kierunek obrotów lub zatrzymać rękaw.

W korzystnym przykładzie wykonania urządzenie według niniejszego wynalazku może być sterowane z wykorzystaniem czujnika akustycznego, na przykład przy pomocy komend głosowych.

Urządzenie według niniejszego wynalazku może być sterowane z zastosowaniem modułu bezprzewodowej komunikacji, jak bluetooth.

Urządzenie według niniejszego wynalazku jest adresowane do licznej grupy potencjalnych użytkowników. Docelowo urządzenie znajdzie zastosowanie w terapii wielu grup pacjentów z różnymi jednostkami chorobowymi/zespołami/dysfunkcjami, należących do różnych kategorii wiekowych, u których występują nieprawidłowości w zakresie integracji sensorycznej. Urządzenie będzie przede wszystkim użyteczne we wspomaganiu osób w zakresie poprawy koncentracji uwagi, sprawności sensomotorycznej i równowagi statycznej i dynamicznej. Urządzenie będzie przydatne w rehabilitacji dzieci, młodzieży i dorosłych z zaburzeniami integracji sensorycznej w przebiegu różnych chorób/zespołów z defektami mózgu, np. MPD (mózgowym porażeniem dziecięcym), z niedowładem kończyn, z chorobami zwyrodnieniowymi mózgu, jak: BSM, Alzheimer, Parkinson, w profilaktyce i leczeniu wad wrodzonych i nabytych kręgosłupa.

Spersonalizowanie oddziaływań korygująco-wspomagających będzie realizowane przez dobór trybu pracy (samoistny lub wymuszony, zewnętrzny), zmiany parametrów technicznych (liczbę obrotów, szybkość, kierunek), zmiany czasu i częstotliwości użytkowania oraz przez różne rodzaje rękawów stosowanych zależnie od preferencji użytkownika jak i jego potrzeb terapeutyczny.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie rehabilitacyjne i wspomagające rozwój, znamienne tym, że zawiera co najmniej dwie podstawy (6) połączone ze sobą co najmniej dwoma poprzeczkami (2), przy czym pomiędzy podstawami (6) a poprzeczkami (2) oraz między ramionami podstawy (6) umieszczone są stabilizatory (3) zapewniające stabilność i sztywność konstrukcji, na poprzeczkach (2) wspierają się co najmniej dwa łożyska (7), pomiędzy którymi umieszczony jest wał napędowy (8), silnik z przekładnią (12) oraz sterownik (10) z elementem zasilającym (11), przy czym na wale (8) zawieszony jest rękaw (5).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera dodatkowo pilot (4) lub moduł komunikacji bezprzewodowej do obsługi urządzenia.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zawiera dodatkowo ochraniacze na ramionach podstawy (6).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że element zasilający stanowi akumulator albo zasilacz sieciowy.
5. 5. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. 1-4, znamienne tym, że zawiera dodatkowo czujnik naprężenia rękawa (5), taki jak czujnik optyczny albo czujnik piezoelektryczny.
6. 6. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. 1-5, znamienne tym, że łożyska zabudowane (7), wał napędowy (8), sterownik (10), element zasilający (11), silnik z przekładnią (12) lub ewentualny czujnik naprężenia rękawa (5) są umieszczone pod otwieraną osłoną (1).
7. 7. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. 1-6, znamienne tym, że dodatkowo zawiera czujnik akustyczny do sterowania urządzeniem .