PL B1. POLITECHNIKA RZESZOWSKA IM. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA, Rzeszów, PL BUP 17/18. JACEK STANISŁAW TUTAK, Rzeszów, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. A63B 23/16 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie do rehabilitacji koordynacji ruchowej kończyn górnych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 17/18 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/19 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA RZESZOWSKA IM. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA, Rzeszów, PL (72) Twórca(y) wynalazku: JACEK STANISŁAW TUTAK, Rzeszów, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Henryk Pisiński PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do rehabilitacji ruchowej kończyn górnych, zwłaszcza dla osób z porażeniem połowicznym w stopniu lekkim, które mają możliwość poruszać kończynami górnymi, ale ruch kończyn z dysfunkcją nie jest realizowany w pełnym zakresie i z odpowiednią precyzją. Z amerykańskiego opisu patentowego nr US A znane jest urządzenie do rehabilitacji kończyny górnej, w szczególności palców, nadgarstka i przedramienia, składające się z zamkniętej obudowy w kształcie walca, na którego górnej podstawie osadzono sześć ruchomych prowadnic zakończonych mocowaniami dla palców ręki. Prowadnice połączone są poprzez linki z układem krążków znajdujących się wewnątrz obudowy. Układ krążków umożliwia prowadzenie ćwiczeń z oporem. Ze zgłoszenia patentowego nr US A1 znany jest system do rehabilitacji kończyn górnych w którym urządzenie, przy pomocy dwóch kontrolerów, które pacjent trzyma w rękach, realizuje zadania wyświetlane na monitorze podpiętym do komputera z dedykowanym do rehabilitacji oprogramowaniem. Pacjent realizuje ćwiczenia w wirtualnej rzeczywistości przy pomocy dwóch współpracujących ze sobą kończyn górnych. Zadania mogą być również wykonywane na podstawie przeprowadzonej analizy ruchu rąk bez konieczności zastosowania kontrolerów. Ze stosowania znane są urządzenia pod nazwą LED Cube, mające kształt sześcianu, którego podstawą są połączone ze sobą, poprzez drut, kolejne warstwy diod, na przykład w układzie 4x4x4. Dedykowany program komputerowy, dzięki sekwencji zapalających się diod, umożliwia tworzenie efektów wizualnych lub obrazów trójwymiarowych. Rozwiązania te nie mają jednak praktycznego zastosowania, a jedynie pełnią funkcję dekoracyjną. Znane, ze stosowania, jest rozwiązanie wspomagające rehabilitację kończyn górnych firmy I-travle pod nazwą ReHoblet. W skład rozwiązania wchodzi tablet z dedykowaną do niego obudową oraz monitor wykorzystywany przez terapeutę. Podczas ćwiczeń, na tablecie, wyświetlane są wirtualne gry służące do ćwiczeń koordynacji kończyn górnych z zastosowaniem sterowania poprzez wykonywanie kontrolowanego ruchu urządzeniem w prawo lewo oraz w górę dół. Obudowa tabletu ma kształt ramy do której mocowane jest przenośne urządzenie. Po dwóch naprzeciwległych stronach ramy umieszczone są obejmy na ręce ułatwiające trzymanie i manewrowanie urządzeniem. Ze stosowania znane jest urządzenie, przeznaczone do rehabilitacji kończyny górnej ze szczególnym uwzględnieniem ćwiczeń realizowanych w układzie odbicia lustrzanego, firmy ReJest pod nazwą Bi-Manu-Track. Urządzenie to zawiera podstawę, dwie rączki, układ napędowy, układ pomiarowy oraz układ sterowania. Urządzenie umożliwia pacjentowi wykonywanie ćwiczeń pronacji lub supinacji przedramienia oraz zgięcia lub wyprostu nadgarstka z uwzględnieniem przy tym trzech programów ćwiczeń: bierny-bierny, w którym urządzenie narzuca ruch dla dwóch kończyn, czynny-bierny, w którym zdrową kończyną prowadzi się ruch kończyny uszkodzonej oraz czynny-czynny, w którym ruch realizuje się wspólnie oboma kończynami. Znane jest również, ze stosowania, urządzenie mechatroniczne pod nazwą System Pablo przeznaczone do rehabilitacji ruchowej osób z dysfunkcjami ręki. Urządzenie składa się z uniwersalnego mechatronicznego trzpienia i zestawu pomocniczych biernych urządzeń zewnętrznych, w których umieszcza się trzpień. Trzpień jest urządzeniem wykorzystywanym do oceny i treningu funkcjonalnego palców, dłoni i ramienia. Zapewnia on możliwość pomiaru siły w palcach oraz zakresu ruchu, w połączeniu z możliwością prowadzenia treningu ruchowego i audiowizualnego wyświetlanego na ekranie monitora. Moduł pomocniczy, bierny, w połączeniu z trzpieniem, przeznaczony jest do treningu nadgarstka i stawu łokciowego. Ćwiczenia realizowane są z wykorzystaniem kuli na której spoczywa wyprostowana dłoń pacjenta. W celu eliminacji istniejących wad dotychczasowych rozwiązań opracowano nowe urządzenie do rehabilitacji koordynacji ruchowej kończyn górnych. Urządzenie do rehabilitacji koordynacji ruchowej kończyn górnych połączone za pomocą dwukierunkowej magistrali z komputerem zawierającym monitor, myszkę i klawiaturę i wyposażonym w dedykowane oprogramowanie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada moduł ruchomy i moduł podstawy, przy czym moduł podstawy złożony jest z podstawy na której osadzone są moduł obrotowy, moduł boczny oraz moduł wzdłużny, przy czym wewnątrz modułu ruchomego są diody RGB, które ułożone są warstwowo, a ponadto na ścianach modułu ruchomego są wgłębienia oraz przyciski z czujnikami tensonometrycznymi. Korzystnie moduł ruchomy ma kształt sześcianu o ściętych narożach i zaokrąglonych krawędziach, przy czym boki modułu ruchomego są z materiału przezroczystego, korzystnie z pleksi, a po-

3 PL B1 3 nadto wewnątrz modułu ruchomego są cztery warstwy diod RGB, a w jednej warstwie jest szesnaście diod RGB, przy czym są one ułożone w układzie 4x4. Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli wgłębienia są na bocznej ścianie prawej, bocznej ścianie lewej, ścianie górnej, ścianie frontowej i ścianie tylnej modułu ruchomego, a ilość wgłębień odpowiada ilości diod RGB, a ponadto przyciski z czujnikami tensometrycznymi są na bocznej ścianie prawej, bocznej ścianie lewej i ścianie frontowej, przy czym przyciski na bocznej ścianie prawej i przyciski na bocznej ścianie lewej osadzone są w linii pionowej, a na ścianie frontowej osadzone są w linii poziomej. Korzystnym jest, jeśli wewnątrz modułu ruchomego jest żyroskop i akcelerometr, zaś moduł obrotowy lub moduł boczny lub moduł wzdłużny mają podstawę modułową i napęd, przy czym na module bocznym są ranty o kształcie kątownika równoramiennego każdy, korzystnie ranty są cztery, a ponadto na podstawie modułu podstawy jest wysięgnik z wyświetlaczem. Zaletą stosowania urządzenia do rehabilitacji koordynacji ruchowej kończyn górnych jest możliwość prowadzenia usprawnienia kończyny górnej opierającej się na realizacji zadanych ćwiczeń, które są wyświetlane na wyświetlaczu. Urządzenie umożliwia prowadzenie ćwiczeń zakresu ruchu i koordynacji ruchowej kończyn górnych poprzez uchwycenie oburącz modułu ruchomego i wykonanie zadanego zestawu ćwiczeń. U podstaw tego typu ćwiczeń znajduje się idea oparta na informacjach patofizjologicznych, gdzie oburęczna realizacja ruchu znacznie ułatwia funkcjonowanie kończyny niedokładnej, co wynika z połączenia obu półkul mózgowych. Dzięki zastosowaniu urządzenia, będącego przedmiotem wynalazku, osoba rehabilitowana uzyskuje możliwość prowadzenia ćwiczeń w pierwszym etapie rekonwalescencji, kiedy to nie ma wystarczającej siły do trzymania oburącz modułu ruchomego i realizacji zadań w przestrzeni przed nim. Na tym etapie ćwiczeń, moduł ruchomy jest osadzony na module podstawy, a osoba rehabilitowana trzymając oburącz moduł ruchomy realizuje ćwiczenia obrazowane na wyświetlaczu. Podczas wykonywania zadań, osoba rehabilitowana ćwiczy zarówno koordynację ruchową, jak i zakres ruchu kończyn górnych. Realizuje ona zadania rehabilitacyjne poprzez odpowiednią koordynację i siłę nacisków palców na przyciski, które są zamontowane na ścianach bocznych modułu ruchomego, a prawidłowe reakcje osoba rehabilitowana widzi zarówno na wyświetlaczu, jak również w przestrzeni 3D modułu ruchomego, wewnątrz którego umieszczone są diody RGB. Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do rehabilitacji koordynacji ruchowej kończyn górnych w widoku izometrycznym z przodu, góry i prawego boku, fig. 2 to samo urządzenie w widoku izometrycznym z przodu, góry i lewego boku, fig. 3 urządzenie ze zdjętą obudową modułu ruchomego z uwidocznionymi diodami RGB w widoku izometrycznym z przodu, góry i prawego boku, fig. 4 urządzenie ze zdjętą obudową modułu ruchomego w widoku z góry, fig. 5 moduł obrotowy w widoku z góry, a fig. 6 urządzenie w widoku izometrycznym z przodu, góry i prawego boku z uwidocznionym żyroskopem i akcelerometrem. Urządzenie do rehabilitacji koordynacji ruchowej kończyn górnych będące przedmiotem wynalazku, w przykładzie wykonania, pokazane na fig. 3, zawiera wejściowy moduł ruchomy 1 oraz moduł podstawy. Moduł podstawy złożony jest z podstawy 2, na której osadzone są moduł obrotowy 3, moduł boczny 4 oraz moduł wzdłużny 5, przy czym moduł ruchomy 1 oraz moduł podstawy połączone są dwukierunkową magistralą z komputerem wyposażonym w monitor, myszkę i klawiaturę. Moduł obrotowy 3, moduł boczny 4 oraz moduł wzdłużny 5 zawierają podstawę modułową 6 oraz napęd 7. Moduł ruchomy 1 ma kształt sześcianu o ściętych narożach i zaokrąglonych krawędziach, a jego boki wykonane są z materiału przezroczystego, korzystnie pleksi. Na ścianie bocznej prawej 8, ścianie bocznej lewej 9 i ścianie górnej 10 modułu ruchomego 1 są wgłębienia 11. Ponadto na ścianie prawej 8, ścianie lewej 9 i ścianie frontowej 12 są przyciski 13 z czujnikami tensonometrycznymi. Przy czym na bocznej ścianie prawej 8 i bocznej ścianie lewej 9 przyciski 13 ułożone są w linii pionowej pomiędzy drugą a trzecią kolumną wgłębień 11 od pacjenta, a na ścianie frontowej 12 przyciski 13 ułożone są w linii poziomej pomiędzy pierwszym a drugim wierszem wgłębień 11 od ściany górnej 10. Wewnątrz modułu ruchomego 1 są żyroskop 14, akcelerometr 15 oraz cztery warstwy diod RGB 16. Każda warstwa diod RGB 16 składa się z szesnastu diod RGB 16, które ułożone są w układzie 4x4. Na podstawie modułowej 6 modułu bocznego 4 osadzone są cztery ranty 17 w kształcie kątownika równoramiennego każdy, które stabilizują moduł ruchomy 1 osadzony na platformie podstawy modułowej 6 modułu bocznego 4. Na podstawie 2 modułu podstawy osadzony jest wysięgnik 18 na którym umieszczony jest wyświetlacz 19.

4 4 PL B1 Rehabilitację osoby dotkniętej dysfunkcją kończyny górnej posiadającą możliwość realizacji ruchów uszkodzoną kończyną, ale w ograniczonym zakresie, sposobem z użyciem urządzenia, będącego przedmiotem wynalazku, prowadzi się w ten sposób, że w pierwszym etapie wejściowy moduł ruchomy 1 osadza się na module bocznym 4. Następnie prowadzi się ćwiczenia polegające na swobodnym chwytaniu oburącz przez osobę rehabilitowaną modułu ruchomego 1, po czym realizuje się ćwiczenia z zastosowaniem modułu obrotowego 3, modułu bocznego 4 i modułu wzdłużnego 5. Z wykorzystaniem komputera sprawdza się zakresy ruchu kończyny górnej osoby rehabilitowanej. Zadania do wykonania przez osobę rehabilitowaną obrazuje się na wyświetlaczu 19, a informację zwrotną z wykonywanych ćwiczeń uzyskuje się z danych przekazywanych do komputera przez żyroskop 14 i akcelerometr 15. W drugim etapie, moduł ruchomy 1 osadza się na module bocznym 4 i kładzie się trzy palce lewej ręki i trzy palce prawej ręki osoby rehabilitowanej na przyciskach 13 z czujnikami tensonometrycznymi. Na wyświetlaczu 19 obrazuje się zadania do wykonania przez osobę rehabilitowaną poprzez odpowiednie naciskanie przez nią przycisków 13 przez co generuje się, przez diody RGB 16, zmieniający się obraz pozwalający na uzyskiwanie biofeedbacku i wspomaganie procesu rehabilitacji. W trzecim etapie prowadzi się ćwiczenie polegające na chwytaniu przez osobę rehabilitowaną oburącz modułu ruchomego 1 i realizowaniu zadań rehabilitacyjnych, które obrazuje się na wyświetlaczu 19. W tym etapie moduł ruchomy 1 nie jest osadzony na module bocznym 4. Zadania rehabilitacyjne realizuje się przez osobę rehabilitowaną poprzez oburęczny ruch modułem ruchomym 1 lub poprzez oburęczny ruch modułem ruchomym 1 z jednoczesnym naciskaniem przycisków 13 z czujnikami tensonometrycznymi. Poprawność wykonania zadań sprawdza się na komputerze na podstawie danych, które uzyskuje się z żyroskopu 14 i akcelerometru 15 lub na podstawie danych, które uzyskuje się z zapalających się diod RGB 16. W czwartym etapie moduł ruchomy 1 nie jest osadzony na module bocznym 4. Początkowo, przy pomocy zdrowej ręki osoby rehabilitowanej, a następnie za pomocą rehabilitowanej ręki osoby rehabilitowanej chwyta się moduł ruchomy 1, w ten sposób, że podstawa dolna modułu ruchomego 1 spoczywa na jego dłoni. Zadania do wykonania obrazuje się na wyświetlaczu 19. Poprawność wykonanych zadań sprawdza się na komputerze na podstawie danych, które uzyskuje się z żyroskopu 14 i akcelerometru 15. Urządzenie będące przedmiotem wynalazku umożliwia ćwiczenie zakresu ruchu i koordynacji ruchowej kończyn górnych z wykorzystaniem biofeedbacku. 1 moduł ruchomy 2 podstawa 3 moduł obrotowy 4 moduł boczny 5 moduł wzdłużny 6 podstawa modułowa 7 napęd 8 ściana prawa 9 ściana lewa 10 ściana górna Wykaz oznaczeń 11 wgłębienie 12 ściana frontowa 13 przycisk 14 żyroskop 15 akcelerometr 16 dioda RGB 17 rant 18 wysięgnik 19 wyświetlacz Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do rehabilitacji koordynacji ruchowej kończyn górnych połączone za pomocą dwukierunkowej magistrali z komputerem zawierającym monitor, myszkę i klawiaturę i wyposażonym w dedykowane oprogramowanie, znamienne tym, że posiada moduł ruchomy (1) i moduł podstawy, przy czym moduł podstawy złożony jest z podstawy (2) na której osadzone są moduł obrotowy (3), moduł boczny (4) oraz moduł wzdłużny (5), przy czym wewnątrz modułu ruchomego (1) są diody RGB (16), które ułożone są warstwowo, a ponadto na ścianach modułu ruchomego (1) są wgłębienia (11) oraz przyciski (13) z czujnikami tensonometrycznymi.

5 PL B Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że moduł ruchomy (1) ma kształt sześcianu o ściętych narożach i zaokrąglonych krawędziach. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że boki modułu ruchomego (1) są z materiału przezroczystego. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że boki modułu ruchomego (1) są z pleksi. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienne tym, że wewnątrz modułu ruchomego (1) są cztery warstwy diod RGB (16). 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że w jednej warstwie jest szesnaście diod RGB (16). 7. Urządzenie według zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, że diody RGB (16) ułożone są w układzie 4x4. 8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7, znamienne tym, że wgłębienia (11) są na bocznej ścianie prawej (8), bocznej ścianie lewej (9), ścianie górnej (10), ścianie frontowej (12) i ścianie tylnej modułu ruchomego (1). 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że ilość wgłębień (11) odpowiada ilości diod RGB (16). 10. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9, znamienne tym, że przyciski (13) z czujnikami tensometrycznymi są na bocznej ścianie prawej (8), bocznej ścianie lewej (9) i ścianie frontowej (12). 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że przyciski (13) na bocznej ścianie prawej (8) i przyciski na bocznej ścianie lewej (9) osadzone są w linii pionowej. 12. Urządzenie według zastrz. 10 albo 11, znamienne tym, że przyciski (13) na ścianie frontowej (12) osadzone są w linii poziomej. 13. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12, znamienne tym, że wewnątrz modułu ruchomego (1) jest żyroskop (14) i akcelerometr (15). 14. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13, znamienne tym, że moduł obrotowy (3) lub moduł boczny (4) lub moduł wzdłużny (5) mają podstawę modułową (6) i napęd (7). 15. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14, znamienne tym, że na module bocznym (4) są ranty (17) o kształcie kątownika równoramiennego każdy. 16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że ranty (17) są cztery. 17. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15 albo 16, znamienny tym, że na podstawie (2) modułu podstawy jest wysięgnik (18) z wyświetlaczem (19).

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1

11 PL B1 11

12 12 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 4,92 zł (w tym 23% VAT)