Терапевтический велосипед для лечения и реабилитации

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для лечения и реабилитации пациентов, страдающих патологиями, приводящими к частичному обездвижению, нарушению способности держать равновесие, для пациентов с мышечными атрофиями, контрактурами, сердечнососудистыми заболеваниями, полным или частичным отсутствием одной из нижних конечностей, ДЦП, спина бифида, а так же страдающих непропорциональным весом по отношению к росту, другими заболеваниями. Представленный терапевтический велосипед является средством перемещения, приводимым в движение мускульной силой ног пациента.

Для людей с ограниченными возможностями движение крайне важно, оно поддерживает тонус организма, дает возможность тренировать или восстанавливать работоспособность вестибулярного аппарата, помогает восстанавливать двигательные функции ног, укреплять костный скелет и мышцы. Улучшается кровоток, укрепляется мышечная система ног, живота и спины, улучшается дыхательная функция организма, наблюдается общее улучшение физического развития и жизнедеятельности человека.

Известны различные типы велосипедов и беговелов. В патенте US 4798395 пациент находится между задними колесами терапевтического велосипеда. Однако конструкция отличается большой громоздкостью и неудобством управления размещения на нем пациента, 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.

- пациента нужно поднимать, чтобы посадить на велотренажер, что представляет особое неудобство, если он крупный. Это очень чувствуется, если пациент 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 пациента, 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 пациента.

- высокий и не регулируемый Центр Тяжести,

- неудобныев 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://bv-conniehansen.com/.

Конструкция состоит из рамы на которой смонтированы три колеса, одно из которых снабжено рулем, сиденьем и опора для груди пациента. Конструкция также снабжена тормозом. Сиденье пациента 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 пациента 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, безопасность использования велосипеда, так и настроек под индивидуальные особенности пациента.

Предлагаемая конструкция основана на том, что седло, воспринимающее основной вес седока, должно располагаться в центре тяжести треугольника, образованного точками касания колес терапевтического велосипеда с землей или быть несколько смещенным от центра тяжести назад, вдоль оси симметрии средства передвижения. Конструктив самого велосипеда должен позволять изменять его геометрию с целью подбора оптимального расположения центра тяжести (Ц.Т.) и центра масс всей конструкции, обладания максимальным количеством настроек и регулировок, позволяющих не только расширить аудиторию пользователей, но и максимально гарантировать им безопасность.

Решаемой технической проблемой являлась необходимость создания терапевтического велосипеда обеспечивающего лечение и реабилитацию вестибулярного аппарата, опорно-двигательной системы, ДЦП, спина бифида, аутизм, укрепление костного скелета и мышц, улучшение работы сердечно-сосудистой системы, дыхательных функций, жизнедеятельности организма путем создания активной нагрузки, а так же гарантирующего безопасность пользователям- пациентам, людям с ограниченными возможностями. Предлагаемый терапевтический велосипед может быть использован как на свежем воздухе, в парках, при движении по шоссе и по пересеченной поверхности, так и в закрытых помещениях.

Технический результат полезной модели заключается в обеспечении максимального количества настроек терапевтического велосипеда под индивидуальные особенности пользователя.

Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, в которой терапевтический велосипед для перемещения и реабилитации людей с ограниченными возможностями, приводимый в движение путем отталкивания пациента ногами от земли, включающий вилку переднего колеса, содержащую руль и крепеж, переднее колесо, тормоз переднего колеса, раму, состоящую из рулевого стакана, оснащенного подшипниками, втулками и крепежом, верхней трубы содержащей поворотный упор со стопором, шарнир, хвостовик верхней трубы оснащенный подсидельной трубой содержащей крепеж и регулируемое седло, из стыковочной трубы соединяющей верхнюю трубу с несущей трубой, несущей трубы с установленными на нее задними колесами, тормозами задних колес, усилителей жесткости соединяющих рулевой стакан и несущую трубу, в котором стыковочная труба и несущая труба выполнены с возможностью разборки, взаимного перемещения, оснащены соединительным элементом содержащим крепеж и фиксаторы, усилители жесткости и несущая труба обладают возможностью разборки и взаимного перемещения вдоль оси самих усилителей жесткости, и оснащены поворотными соединительными элементами содержащими 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, а так же упор для груди оснащенный регулируемой по высоте, угловому и продольному положению поперечиной при этом пациент обладает возможностью подойти к седлу терапевтического велосипеда между задними колесами. В частных случаях своего выполнения или использования терапевтический велосипед может содержать телескопические стыковочную и несущую трубы, составную несущую трубу, вилку переднего колеса снабженную ограничителем угла поворота руля и демпфером руля, демпфер руля оснащенный регулировкой упругости, ремень поддержки пациента 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 вывешивания над землей одной из нижних конечностей пациента, поперечину жесткости соединяющую концы несущей трубы, составные усилители жесткости, 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, регулируемым по длинен оснащенным эластичными элементами ремнем фиксации пациента, стабилизаторы жесткости, обладающие возможностью разборки и соединяющие усилители жесткости со стыковочной трубой, стабилизаторы жесткости, обладающие возможностью разборки и соединяющие усилители жесткости с верхней трубой.

Причинно-следственная связь вышеперечисленных признаков с техническим результатом полезной модели выражается в том, что предлагаемый терапевтический велосипед позволяет получить велосипед который:

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

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

- создает активную физическую нагрузку на организм человека.

- позволяет пациенту подойти (или быть подведенным) к нему сзади и сесть в седло, а соответственно нет необходимости поднимать пациента, что особенно, в частности, важно для людей страдающих непропорциональным весом по отношению к росту или просто крупных.

- можно изменять в своих геометрических размерах.

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

- позволяет регулировать жесткость всей конструкции посредством соединения концов несущей трубы с быстросъемной трубой, верхней трубы и/или стыковочной трубы с усилителями жесткости с применением стабилизаторов жесткости, что особенно важно при использовании терапевтического велосипеда на бездорожье,

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

- имеет регулируемый демпфер руля для обеспечения плавности поворота.

- обладает малой динамической массой и малым весом.

- 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, снабжена мягкими накладками, регулируемым по длине и оснащенным эластичными элементами ремнем фиксации пациента.

- 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 пациента.

- обладает высокой управляемостью.

- обладает способностью не откатываться назад, когда пациент движется в горку, что также 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. 2 и фиг. 3 представлен конструктив терапевтического велосипеда.

на фиг. 2/1 представлен вариант исполнения усилителя жесткости

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

на фиг. 6 - сочленение соединительного элемента с установленной в нем быстросъемной втулкой со смонтированной в ней осью колеса.

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

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

на фиг. 9 - конструктив опоры для спины,

на фиг. 10 - представлен принцип работы поворотной муфты.

на фиг. 11 - представлен принцип работы поворотного упора со стопором во взаимодействии с шарниром и хвостовиком верхней трубы.

На фиг 12 - представлены способы креплений стабилизаторов жесткости.

Терапевтический велосипед для лечения и реабилитации фиг. 1 содержит переднее колесо 1 смонтированное на вилке переднего колеса 2, которая в свою очередь установлена в рулевом стакане 3. На вилке 2 смонтирован руль 4, демпфер руля 16 соединенный с усилителем жесткости 33. Верхняя труба 5 содержит поворотный упор 37 со стопором 36 обладающий способностью вращения по стрелке F вокруг оси верхней трубы 5, шарнир 34 соединенный с хвостовиком верхней трубы 35 на котором смонтированы ответная часть упора 38, зажим 8 и крепеж 9 подсидельной трубы 10 с установленным на ней седлом 11. Стыковочнаятруба6 может располагаться на верхней трубе 5 вертикально или под углом к горизонту. Несущая труба 12 соединена со стыковочной трубой 6 и обладает возможностью перемещения вдоль ее оси вверх и вниз посредством соединительного элемента 14, который оснащен крепежом и фиксаторами 18 и 19 фиг. 4. и соответствующими отверстиями 17 и 21. Таким образом, наклонные части несущей трубы 12 меняют свое положение по отношению к горизонту. За счет этого удлиняется или укорачивается база терапевтического велосипеда, изменяется положение центра тяжести и центра масс. Данные параметры могут изменяться и за счет перемены угла наклона верхней трубы 5 по отношению к горизонту, что достигается и сменой диаметров переднего и/или задних колес. 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. На концах несущей трубы так же установлены соединительные элементы 14, посредством которых смонтированы задние колеса 15 фиг. 1 и фиг 3. Подробнее описано ниже и проиллюстрировано на фиг 6. Демпфер руля 16 крепится к одной из частей усилителя жесткости 33. Он необходим для исключения резких поворотов переднего колеса в случае наличия у пациента различных видов спастики, облегчения управлением терапевтическим велосипедом и обеспечения стабильности направления движения. Демпфер 16 оснащен регулировкой упругости и может выступать как ограничитель угла поворота руля. В случае отсутствия необходимости легко демонтируется. На руле 4 могут быть смонтированы регулируемые по длине фиксирующие ремни положения рук, оснащенные эластичными элементами, которые применяются в случае необходимости. На фигурах - не показаны.

В конструкции велосипеда проекция оси зажима 8 подсидельной трубы 10 падает на высоту треугольника, образованного на плоскости точками касания с землей колес терапевтического велосипеда, 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 велосипеда.

Усилитель жесткости 33 может быть исполнен и установлен в разных вариантах. Первый - на рулевом стакане 3 установлен соединительный элемент 14, через который может проходить цельно выполненный усилитель жесткости 33 фиг 2, или его сборный вариант исполнения фиг 2/1. Концы усилителя жесткости 33 сопрягаются с несущей трубой 12 посредством поворотных муфт 42, фиг. 10, что обеспечивает как возможность их разборности, перемещения вдоль оси с целью выбора оптимального положения, так и жесткое закрепление в выбранном положении.

Благодаря такому типу соединения возможна регулировка по высоте и углу сопрягаемых элементов. На фиг. 2/1 показан вариант составного усилителя жесткости с использованием соединительных элементов 14.

Возможно сопряжение рулевого стакана 3 с усилителем жесткости 33, который в свою очередь соединяется с несущей трубой 12 с применением сварки. Это сократит количество возможных настроек, но не уберет их полностью. В этом случае рекомендуется элемент 33/1 приварить к стакану 3 фиг 2/1, а 33/1, и концы частей 33/2 и 33/3 соединить между собой и с несущей трубой 12 посредством применения поворотных муфт 42.

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

Точки контакта колес 15 с землей образуют треугольник. Благодаря свойствам соединительных элементов 14 возможно перемещать задние колеса 15 вдоль оси несущей трубы 12, в результате чего меняются геометрические размеры, как терапевтического велосипеда, так и треугольника, а это позволяет регулировать положение центра тяжести и центра масс всей конструкции, принимая во внимание и собственный вес и рост пациента. Помимо этого возможно изменять угловое положение колес 15 относительно горизонта, что позволяет регулировать боковую устойчивость терапевтического велосипеда, фиг. 3.

Ремень поддержки пациента, регулируемый по длине и оснащенный эластичными элементами 24 фиг. 2 может крепиться как к несущей трубе 12, так и к упору для груди 13. В случае необходимости возможно одновременное использование двух ремней одновременно. Такой же ремень, как описанный в поз.24 используется для вывешивания одной из нижних конечностей пациента. Он также крепится к горизонтальной части несущей трубы 12. Особенно это удобно пациентам 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 пациентов.

В виду того, что рулевой стакан, вилка переднего колеса, подшипники, крепеж, тормоза являются широко известными стандартными для велосипедов 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 стыковочной 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 терапевтического велосипеда, так и надежность соединения формирующих 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 велосипеда. Отпустив крепеж 18 можно провернуть соединительный элемент 14 вокруг несущей трубы 12 и изменить положение колеса 15 по отношению к горизонту. Это крайне необходимо для регулировки боковой устойчивости исходя, например, из параметров роста и веса пациента, а так же удобства хранения, перевозки, заноса в помещение и из него, терапевтического велосипеда.

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 быстросъемная поперечина жесткости 22 и соединительные элементы 14. Замыкая свободные концы несущей трубы, мы создаем жесткий контур, тем самым увеличиваем прочностные параметры конструкции.

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

В случаях, когда необходимо изменить посадку пациента на терапевтическом велосипеде, возможно использование опоры для спины 29, фиг. 9, 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. На оси 28 установлен еще один соединительный элемент 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 фиг. 9.

Отдельно стоит отметить использование обгонных муфт во втулках колес. Их применение облегчает пациенту удержание терапевтического велосипеда при движении в горку и защищает его от возможного движения назад, если пациент не успел задействовать ручной тормоз. Муфты можно установить в переднем, в одном из задних, и во всех колесах. Зависит от типа трассы, на которой планируется движение. На фигурах не показаны, так как являются стандартизированными изделиями.

Фиг. 10 поясняет принцип работы поворотной муфты 42. Способ зажима и фиксации проходящих через его тело элементов/деталей такой же как и у соединительного элемента 14 описанного в патенте №187938. Принципиальное отличие заключается в том, что соединительный элемент разделен на две части, обозначенные на фиг. 10 как 14А и 14В. В части 14В имеется углубление 40, выполненное в форме тела вращения, а у части 14А имеется выступ 39, который сопрягается с углублением 40. Благодаря этому половинки могут вращаться вокруг общей оси. На выступе 39 имеется канавка 41 и отверстие под стандартный крепеж, которое, например, можно сделать по месту. Благодаря чему обеспечивается не только надежная фиксация детали, но и исключается проворот одной части муфты относительно другой. Таким образом, обеспечивается надежность зажима деталей конструкции в выбранном положении. Такая муфта позволяет подобрать правильное положение в пространстве для закрепления сопрягаемых деталей, в данном случае 12 и 33.

Использование соединительных элементов 14 и муфт 42 создает большие возможности по модификации терапевтического велосипеда.

Фиг. 11 представлены верхняя труба 5 со смонтированным на ней поворотным упором 37, оснащенным стопором 36 и регулировочным винтом 43. Хвостовик верхней трубы 35 оснащен ответной частью упора 38 и соединен с верхней трубой 5 шарниром 34. Так же хвостовик верхней трубы 35 оснащен подсидельной трубой и седлом 11. Поднимая вверх стопор 36, освобождаем поворотный упор, поворачиваем его вокруг оси верхней трубы 5 и выводим из соприкосновения регулировочный винт 43 с ответной частью упора 38, вид А-А фиг 10. Пол. А - детали поз. 43 и 38 находятся в контакте, Пол. В - не в контакте. Благодаря этому, хвостовик верхней трубы вместе с подсидельной трубой и седлом опускаются вниз, и занимают положение близкое к перпендикуляру по отношению к земле. Выполняя операцию в обратном порядке, седло возвращается в прежнее положение. Винтом 43 можно регулировать соосность осей верхней трубы 5 и хвостовика верхней трубы 35, что позволяет производить дополнительную регулировку седла 11. Данный механизм создан для того, чтобы иметь возможность подвести пациента к терапевтическому велосипеду, не заставлять последнего поднимать ногу, чтобы сесть в седло, а поднять его под пациента снизу вверх.

В случае возникновения необходимости увеличения жесткости конструкции, возможно применение стабилизаторов жесткости 46 фиг 12, которые соединяются с усилителями жесткости 33 посредством соединительных элементов 44, в роли которых могут выступать или соединительные элементы 14, муфты 42, стандартные соединители труб под углом или комбинации между ними. На варианте А фиг 12 показано соединение стабилизаторов жесткости 46 со стыковочной трубой 6. При этом благодаря способности вращения соединительных элементов 44 вокруг стыковочной трубы 6 и их перемещению вдоль усилителей жесткости 33, появляется возможность выбора оптимального положения закрепления, что отмечено на фиг 12 как полож. А и полож. В. На варианте В фиг 12 показано соединение стабилизаторов жесткости 46 с верхней трубой 5 и усилителями жесткости 33. Подобное соединение возможно между усилителями жесткости 33 и несущей трубы 12. На фиг не показано. Допускается сварка вместо использования соединительных элементов 44.Но это ограничивает количество регулировок. Поз 45 сечение I-I показывает вариант разборности усилителя жесткости 33.

Для снижения веса в большей части конструкции терапевтического велосипеда применяются алюминиевые сплавы, кевлар и др.

Детали и различные части велосипеда рекомендуется красить или анодировать в различные цвета, желательно яркие. Это поможет создать для пациентов эффект хромотерапии.

Терапевтический велосипед 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.