электромеханический вертебральный тренажер

Формула изобретения

1. Электромеханический тренажер, содержащий неподвижный корпус, связанный с ним через каретку ложемент, электромеханический привод, выполненный в виде электродвигателя, редуктора и передаточного механизма, и пульт управления, отличающийся тем, что передаточный механизм выполнен в виде связанных с валом двигателя через редуктор и зубчатое колесо дуг и стяжки, которые через шарниры соответственно связаны с осями, которые через электромагнитные муфты соединены с ползуном, перемещающим каретку, при этом стяжка выполнена с возможностью изменения длины, а дуги установлены с возможностью встречного вращения.

2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что каретка установлена с возможностью осуществления прямолинейных перемещений в поперечном относительно позвоночника направлении.

3. Тренажер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что каретка установлена с возможностью осуществления круговых перемещений или перемещений по кривой в форме восьмерки в поперечном относительно позвоночника направлении.

4. Тренажер по пп.1-3, отличающийся тем, что ложемент выполнен с впадинами анатомической формы для размещения в них нижних конечностей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины и используется для механического воздействия на позвоночник с целью лечения остеохондроза, радикулита, большинства форм искривления позвоночника, неправильной осанки т.д. Изобретение найдет применение для устранения нарушений функции органов пищеварения, неправильного обмена веществ, избыточного веса, вегетососудистой дистонии, гиподинамии, бессонницы, стрессов.

Уровень техники

Миллионы людей в определенном возрасте начинают испытывать боли и дискомфорт в области спины. Причины многих заболеваний напрямую связаны с недостатком подвижности, отсутствием достаточной физической нагрузки, гиподинамией. Многим пациентам зачастую приходится проходить многочисленные обследования, которые не выявляют у них какого-либо заболевания, и врачи диагностируют вегетососудистую дистонию. Как показали исследования, 80% проблем, вызываемых хроническими заболеваниями, связаны с позвоночником.

Методы воздействия на позвоночник с целью устранения его нарушений известны и широко применяются в отечественной и зарубежной медицинской практике давно. Наиболее распространенные из них методы вытяжения позвоночника с использованием механических и гидравлических (подводное вытяжение) средств. Однако все средства для осуществления этих методов сложны и громоздки, используются только в медицинских лечебных учреждениях.

Например, известно устройство для подводного вытяжения позвоночника (авторское свидетельство СССР 1718923), решающее задачу повышения степени его релаксации путем дозирования частоты тракций. Это устройство содержит ванну, нагрузочный механизм в виде шарнирно установленного на стенке ванны наклонного щита с расположенным на ножном конце грузом и надувной емкостью, а также стойки с динамометром (дозатором нагрузки) и коромыслом.

Размещенные на наклонном щите подмышечные упоры и тазовый пояс - элементы фиксации пациента.

Другое устройство того же принципа действия описано в авторском свидетельстве СССР 1637802, оно обеспечивает погружение и подъем пациента из ванны, изменение его положения к вертикальному и обратно и использует сложные гидромеханические средства.

К механическим средствам для лечения болезней позвоночника относится устройство по авторскому свидетельству СССР 1653771, которое обеспечивает расположение пациента в физиологически выгодном положении для проведения мануальной терапии в условиях естественной релаксации позвоночника. Устройство содержит раму с ножками и двухпрофильное опорное ложе с плоской и радиально изогнутой по длине поверхностями. В зависимости от зоны позвоночника, подвергаемой растяжению, пациента размещают на изогнутой поверхности и фиксируют голову с помощью петли Глиссона, плечевой отдел с помощью грудного пояса, поясничный - с помощью тазового пояса, который связан гибкой тягой через динамометр с механизмом вытяжения пояснично-грудного отдела позвоночника.

В документе СССР 1337084 описано устройство для механических воздействий, использующееся для компрессионного нагружения позвоночного столба, оно содержит основание с неподвижной платформой и направляющими, на которых размещена подвижная платформа с шарниром и тазовой секцией. К подвижной платформе посредством тяги, динамометра и пружины присоединен нагрузочный механизм. На тазовой секции размещены элементы крепления таза в виде двух тазовых упоров с захватами, на ее продольной оси расположен промежуточный упор, на неподвижной платформе имеется два плечевых упора с захватами. Как очевидно, все эти средства сложны и громоздки, жестко воздействуют на пациента.

В международной заявке 94/06392 описано устройство, включающее раму, которая может быть выполнена свободно стоящей или смонтированной на стене, средства для поддержки верхней части туловища пользователя на раме и держатель для поддержки нижней части. Держатель выполнен в форме основания, на котором пользователь может стоять или сидеть. Пользователь принимает положение, в котором он по существу полностью поддерживается, и на него действуют силы гравитации. Ножная опора подвижна в горизонтальной плоскости. В соответствии с изобретением верхняя часть тела подвешена и подвержена гравитационным силам, а ноги, размещенные на платформе, колеблются с низкой частотой. Степень и направление колебательных движений контролируются дистанционными средствами контроля. В ходе использования устройства происходит выпрямление позвоночника и увеличивается циркуляция крови в областях, где напряжение особенно велико. При хронических заболеваниях наиболее эффективно воздействие в теплой ванне или использование тепловых потоков.

При использовании устройства по документу WO 95/03027 позвоночник изгибается продольной силой, воздействующей на ноги, через тазовую область, при этом имеют место смещения компонентов позвоночника, а мышцы спины напрягаются.

Еще одним аналогом является устройство по отечественного патентному документу 1439776. При включении вибратора колебания через гибкие тяги и тазовый пояс передаются на позвоночник пациента. В случае смещения тазового пояса перемещение тележек сохраняет постоянным растягивающее усилие, что и обеспечивает стабилизацию вибрационного воздействия на позвоночник пациента. Устройство позволяет точно производить дозировку воздействия и корректировать методику, повысив тем самым эффективность лечения заболеваний. Однако жесткая фиксация верхней части туловища не позволяет мягко в щадящем режиме воздействовать на позвоночник и избежать болевых ощущений. На этом приборе, как и на всех описанных выше, невозможно получить волнообразное физиологичное смещение позвоночника, повысить кроветворение и снабжение позвоночника кислородом, невозможна релаксация мышц и органов.

Наиболее близким к заявленному устройству можно признать электромеханический тренажер, выпускаемый заводом "ЭЛМАЗ" (см. инструкцию по эксплуатации) и включающий основание, ложемент для расположения ног, привод-вибратор, каретку. Это устройство, однако, не обеспечивает смещение ног в поперечном направлении, осуществляет вибрации расположенной на ложементе части тела в вертикальном направлении, частота колебаний, создаваемых этим прибором, велика. Он не обеспечивает волнообразное движение позвоночника, наиболее благоприятное для восстановления функций органов, и таким образом, эффективность этого прибора низка.

Заявленное изобретение в отличие от указанных известных решений воздействует на позвоночник путем, подобным тому, каким воздействует на позвоночник традиционный восточный массаж. За счет поперечного перемещения ступней позвоночник волнообразно и мягко изгибается, частота воздействия соответствует собственной его частоте. Применение изобретения позволит исправить любые искривления и уплотнения, которые присутствуют практически у любого современного человека.

Сущность изобретения

Изобретение решает задачу создания компактного прибора для повседневного использования с целью лечебного и профилактического воздействия на позвоночник. Изобретение обеспечивает мягкое разрушающее воздействие на солевые отложения, имеющие место у каждого взрослого пациента, при его использовании нет необходимости прибегать к услугам дорогостоящих массажных процедур и длительным и тяжелым физическим упражнениям. Колебание межпозвонковых дисков приводит к снятию зажатости и застойных эффектов, происходит тренинг межпозвонковых связок.

Принцип действия устройства состоит в ритмичном раскачивании ступней человека, лежащего на спине. Колебания через тазобедренный сустав передаются на позвоночник и заставляют его волнообразно изгибаться.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в обеспечении волнообразного движения позвоночника и за счет этого в повышении терапевтической эффективности воздействия на позвоночник.

Как установлено, использование прибора лишь в течение 15 минут в день позволит без физических затрат привести позвоночник в норму и поддерживать его нормальное состояние в течение длительного времени.

Изобретение направлено также на повышение удобства пользования и возможность использования прибора широким кругом лиц в домашних условиях. Прибор компактен и достаточно удобен при перевозках, таким образом, его можно использовать в поездках, не прерывая процесс лечения.

Как известно, организм состоит из 70 различных типов клеток. Клетки подобны химическому заводу, в них постоянно осуществляются сложные химические реакции. Для проведения этих реакций клетки нуждаются в доставке кислорода, в противном случае они "устраивают забастовку". При использовании изобретения происходит активация симпатической нервной системы, приводящая к раскрытию бронхиол и, следовательно, к увеличению поступления кислорода в легкие, улучается кровоснабжение легких, в результате чего повышается уровень кислорода в легких, что в свою очередь способствует активизации обмена веществ в клетках.

Всего два органа способны производить глобулин иммунной системы, в зрелом возрасте задача выработки глобулина полностью переходит к позвоночнику. Использование изобретения активизирует позвоночник и тот начинает вырабатывать большое количество глобулина. Повышение уровня глобулина в организме усиливает иммунную защиту, что позволяет легче преодолевать или избегать заболеваний. Клетки крови производятся в костном мозге, заключенном в позвонках, а также в селезенке. Кроветворная функция селезенки ограничена в связи с подверженностью ее неблагоприятным внутренним и внешним воздействиям. В связи с этим большее значение приобретает позвоночник. Создаваемое при использовании изобретения движение позвоночника из стороны в сторону активизирует симпатическую нервную систему и способствует усилению кроветворной функции позвоночника, помогая, таким образом, преодолеть анемию.

Технический результат достигается за счет того, что в электромеханическом тренажере, содержащем неподвижный корпус, связанный с ним через каретку ложемент, электромеханический привод и средства управления, каретка установлена с возможностью осуществления возвратно-поступательных гармонических перемещений в по существу поперечном относительно позвоночника направлении, ложемент выполнен со впадинами анатомической формы для размещения в них нижних конечностей, а средства управления представляют собой выносной пульт управления, на котором размещена клавиатура управления, позволяющая регулировать длительность процедур, высоту ложемента относительно корпуса, скорость, амплитуду и траекторию перемещения каретки, и связанный с ними блок управления, группой входов-выходов соединенный с размещенной в корпусе схемой коммутации, подключенной к установленному в корпусе электромеханическому приводу и блоку питания.

Дополнительный технический результат достигается за счет того, что каретка установлена с возможностью осуществления прямолинейных перемещений.

Кроме того, каретка может быть установлена с возможностью осуществления круговых перемещений или перемещений по кривой в виде восьмерки.

Электромеханический привод содержит электродвигатель, средства включения передаточных механизмов прямолинейного и сложных перемещений каретки и средство изменения высоты ложемента.

Кроме того, электродвигатель через редуктор и первую электромагнитную муфту и первое зубчатое колесо связан с вращаемыми дугами, соединенными стяжкой, на которой с возможностью вращения размещена ось, жестко связанная с ползуном, перемещающим каретку.

Электродвигатель через редуктор, вторую электромагнитную муфту и второе зубчатое колесо связан с вращаемыми встречно дугами, соединенными стяжкой, выполненной с возможностью изменения длины, в которой с возможностью вращения размещена ось, жестко связанная с ползуном, перемещающим каретку.

Электродвигатель через редуктор, третью электромагнитную муфту и третье зубчатое колесо связан с вращаемой дугой, с которой соединена поворотная ось, другой конец которой жестко связан с ползуном, перемещающим каретку.

Приведенный ниже пример конкретной реализации вертебрального тренажера позволяет более подробно пояснить получаемый технический результат.

Описание чертежей

Сущность изобретения и возможность достижения технического результата поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 изображена блок-схема вертебрального тренажера, на фиг.2 - общий вид прибора, на фиг.3 - часть кинематической схемы устройства, осуществляющая прямолинейное возвратно-поступательное движение, на фиг. 4 - часть кинематической схемы для круговых движений, на фиг.5 - для движений в виде восьмерки.

Пример конкретного выполнения изобретения

Вертебральный тренажер содержит неподвижный корпус 1, в котором размещены каретка 2, связанная с приводом 3, который включает электродвигатель 4 и передаточный механизм 5 для преобразования вращательного движения вала электродвигателя 4 в возвратно-поступательные гармонические перемещения каретки 2. Передаточный механизм выполнен, например, в виде механизма, содержащего связанные с валом двигателя через редуктор 6 и зубчатое колесо 7 дуги 8, 9 и 10, 11 и 12. Дуги через шарниры 13, 14 или 15 соответственно связаны с осями 16, 17 или 18. Оси в свою очередь через электромагнитные муфты 19, 20 или 21 соединяются с ползуном 22, перемещающим каретку 2. При осуществлении движения по сложной траектории, например круговой или по восьмерке, включается передаточный механизм преобразования вращательного движения вала двигателя через редуктор, зубчатое колесо 7, стяжку 24 (25) с шарнирами 14 (15), ось 17 (18) муфты 20 (21), ползун 22. Для осуществления движения по восьмерке стяжка 25 выполнена с возможностью изменения длины, а дуги 11, 12 установлены так, что вращаются встречно. Каретка 2 жестко связана с ложементом 26, который содержит впадины 27 для размещения нижних конечностей, выполненные по анатомической форме и служащие для фиксации голеней нижних конечностей при перемещении в поперечном относительно продольной оси тела человека направлении, а также при движениях типа восьмерки или круговых движениях. Принцип действия тренажера состоит в ритмичном раскачивании ступней человека, лежащего на спине. Корпус 1 прибора посредством электрического провода 28 связан с выносным пультом управления 29, в корпусе которого размещена схема управления 30 на основе микропроцессора, обеспечивающая включение-выключение прибора, начальную установку таймера, регулировку скорости перемещения каретки, регулировку центральной оси ложемента каретки относительно плоскости опоры тренажера (неподвижного корпуса прибора), регулировку амплитуды перемещения каретки относительно оси симметрии, установку перемещения каретки в плоскости опоры прибора по выбранной траектории, включение автоматического режима работы тренажера, в процессе которого параметры меняются автоматически. Все изменяемые параметры соответствуют функциональным особенностям пользователя. Пульт управления 29 пользователь удерживает в руке или размещает в непосредственной близости от себя с целью управления работой тренажера в процессе упражнений. На пульте 29 размещена клавиатура задания режимов работы 31 и ручка таймера 32. В корпусе 1 размещена схема коммутации 33, связанная входами с пультом управления 29, а выходами - с приводом 3, который включает электродвигатель 4, электромагнитные муфты включения перемещения каретки соответственно прямолинейного, кругового и по восьмерке - 19, 20 и 21, а также электромагнитную муфту изменения высоты ложемента 34. Блок питания 35 (сетевой или автономный) подключен к входам питания схемы коммутации 33. Схема коммутации 33 представляет собой обычную схему, производящую силовое электроуправление работой двигателя 4 (скорость, направление вращения, продолжительность работы, паузы, ускорение, замедление) по командам микропроцессора 30 и включение муфт 19-21 и 34.

Тренажер используют следующим образом.

Перед лечебным воздействием и после выполнения упражнений рекомендуется принять небольшое количество воды для очистки организма от токсинов, выделяющихся во время сеанса. Тренажер устанавливают на твердом полу или кушетке. Использование его на пружинном матрасе или кровати не дает хороших результатов. Производят регулировку высоты размещения ложемента в зависимости от анатомических особенностей пользователя и его тренированности. Пульт управления 29 размещают рядом с рукой пользователя, а голени укладывают во впадины 27 на ложементе 26. Тело размещают перпендикулярно аппарату, точнее направлению перемещения каретки 2 с ложементом 26. Для воздействия на разные отделы позвоночника и максимального разгружения отдельных его отделов используются три различные позы: руки вдоль туловища, руки под головой, руки вытянуты над головой. После принятия правильной и удобной позы аппарат включают поворотом ручки таймера 32 на пульте управления 29 и устанавливают время процедуры, доведя указатель до нужного значения. Предварительно с помощью клавиатуры устанавливают режим работы - траекторию перемещения, скорость (частоту), продолжительность пауз и т.п. Для достижения наилучшего результата мышцы тела должны быть расслаблены. При работе аппарата ноги совершают возвратно-поступательные перемещения, которые через тазобедренные суставы предаются позвоночнику. Позвоночник вслед за перемещением ног совершает плавные волнообразные движения, при этом мягко смещаются позвонки, изменяются межпозвонковые расстояния, происходит постепенное удаление образовавшихся на межпозвонковых дисках отложения солей, происходит прилив крови к позвоночнику и улучшение кислородного обмена. Тело насыщается кислородом, а не лишается его, как это происходит при напряженной физической работе или упражнениях. Ритмичные движения позвоночника способствуют кроветворению, позвоночник при волнообразных движениях начинает выпрямляться, сухожилия и связки расслабляются и растягиваются, мышцы спины размягчаются и их кровоснабжение усиливается. Регулярное использование тренажера позволяет предотвратить отложение солей (кальцинацию) в позвоночнике, ограничение его подвижности и деформацию.

При более запущенных случаях и плохом состоянии позвоночника, запущенных заболеваниях и зашлакованности организма целесообразно устанавливать индивидуальный режим, например более сложные траектории движения ног, задавая движения с помощью клавиатуры 31, и, следовательно, более сложную форму волны при движении позвоночника. При задании движения по сложной траектории включается соответствующая пара электромагнитных муфт, которая обеспечивает связь электродвигателя с соответствующим передаточным механизмом и этого передаточного механизма с ползуном (см. фиг.4-5). В тренажере предусмотрена плавная регулировка частотных режимов в пределах от 1 до 2 Гц в соответствии с собственными частотами колебаний позвоночника для людей разных конституционных сложений (как известно именно в таких пределах находятся собственные частоты этого органа). Для пользователей с повышенным или пониженным давлением, страдающих анемией, предусмотрен облегченный режим с паузами после нескольких циклов колебаний, который также задается на пульте управления 29.

Пример 1. Опытный экземпляр тренажера использовался для реабилитации спортсменов через 1,5-2 часа после тренировочных или соревновательных нагрузок хоккейной команды. После применения тренажера хоккеисты отмечали волнообразный прилив энергии в позвоночнике, снижение чувства мышечной усталости и скованности, расслабление мышц спины, уменьшение болевых ощущений в грудном и пояснично-крестцовом отделах позвоночника. Тренажер рекомендован Федерацией хоккея России к применению для ускорения процессов реабилитации спортсменов.

Пример 2. Медицинские испытания тренажера проводились на 14 больных с различной патологией и 22 практически здоровых испытуемых спортсменах. К первой группе относились больные остеохондрозом пояснично-крестцового отдела позвоночника в возрасте от 28 до 64 лет (9 мужчин и 5 женщин). Вторую группу составили 13 человек с профессиональным мышечным перенапряжением спины и нижних конечностей (спортсмены). Третья группа - 9 практически здоровых испытуемых. Результаты лечения оценивались на основании отчета пациентов по шкале субъективной оценки боли. Процедуры проводились по 15 минут ежедневно с общим количеством процедур до 15. После полного курса лечения болевой синдром купировался у подавляющего большинства больных (до 80%), либо существенно уменьшался. Использование аппарата у лиц, трудовая деятельность которых связана с ограничением движений, статичностью положения и напряжением мышц спины, поясницы и нижних конечностей, показало, что проводимые процедуры снимают напряжение соответствующих групп мышц, купируют связанные с этим болевые синдромы, улучшают настроение. Наилучшие результаты получены для второй группы испытуемых. Каких-либо осложнений, связанных с применением заявленного тренажера, не отмечено, жалоб на плохую переносимость процедур больные и испытуемые не предъявляли.

Заявленное изобретение имеет несомненные преимущества перед известными из уровня техники решениями, которые заключаются в следующем.

1. Изобретение обеспечивает тренинг всего организма, устройством по изобретению могут пользоваться все - мужчины и женщины, пожилые люди и дети. Отсутствуют какие-либо ограничения, связанные со временем, местом и климатическими условиями применения данного аппарата.

2. Устройство используется в положении лежа, отсутствует какое-либо давление или напряжение.

3. Отсутствует травматизм, возможный при применении мануального массажа. Находясь во время упражнения в положении лежа, пользователь не может упасть, растянуть мышцы или травмировать себя каким-либо другим образом. Частота сердечных сокращений остается на прежнем уровне, также как и артериальное давление. Все это делает упражнения на тренажере безопасными и эффективными.

4. Тренажер прост и комфортен в эксплуатации. Для современного человека, стремящегося избежать излишних неудобств, он представляет наиболее простой способ развить в себе привычку к регулярным упражнениям.

Как показали исследования, 15 минут упражнений на тренажере по своему оздоравливающему эффекту на организм соответствуют 10 тысячам шагов.

Для специалистов в данной области будут очевидны различные модификации и варианты изобретения, а ограничение изобретения определяется только объемом приведенной формулы.