ITFR20110003A1 - DEVICE FOR EXERCISES OF STRETCHING - Google Patents
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Description
Descrizione annessa alla domanda di brevetto dal titolo “Dispositivo per esercizi di stretching†Description attached to the patent application entitled â € œDevice for stretching exercisesâ €
SETTORE TECNICO TECHNICAL FIELD
La presente invenzione si colloca nel settore del materiale per la ginnastica e l'allenamento. Il trovato, inoltre, trova applicazione nel settore della fisioterapia, sia essa finalizzata all’allenamento sia alla riabilitazione. Con il trovato ivi descritto à ̈ possibile compiere ogni tipologia di esercizi di stretching. Il dispositivo secondo l’invenzione, particolarmente illustrato in figura 1 , à ̈ particolarmente adatto per esercizi di stretching volti all’allenamento di soggetti sani nonché alla riabilitazione di altri soggetti. The present invention relates to the field of gymnastic and training material. The invention also finds application in the field of physiotherapy, both aimed at training and rehabilitation. With the invention described therein it is possible to perform any type of stretching exercises. The device according to the invention, particularly illustrated in figure 1, is particularly suitable for stretching exercises aimed at training healthy subjects as well as the rehabilitation of other subjects.
STATO DELL’ARTE STATE OF THE ART
La medicina sportiva attribuisce aN’arte dell’allungamento muscolare, altrimenti detto stretching (Eng.: "to stretch"), un’utilità indiscutibile, sia nella salvaguardia delle malattie osteo-articolari, sia nella prevenzione degli infortuni, sia nella terapia riabilitativa. Lo stretching à ̈ usato nella pratica sportiva per indicare un insieme di esercizi finalizzati al miglioramento muscolare, coinvolgendo muscoli, tendini, ossa e articolazioni. Da numerosi studi si à ̈ notato che in atleti sottoposti quotidianamente a sessioni di stretching, l’incidenza di infortuni diminuisce e, al tempo stesso, migliora l’esecuzione degli esercizi eseguiti. La capacità di contrarsi dei muscoli à ̈ direttamente proporzionale alla loro capacità di allungarsi; in altre parole: più un muscolo riesce ad allungarsi, più à ̈ capace di contrarsi e, quindi, di sviluppare forza. Grazie a questo semplice concetto, sono nate moltissime tecniche che, pur proponendo lo stretching come elemento base, si differenziano sostanzialmente nell’approccio, che può essere globale o analitico. Secondo studi chinesiologici e fisioterapici, lo stretching deve essere abbinato a specifiche posizioni, generalmente non convenzionali, della colonna vertebrale e degli arti in modo da aumentare la sua efficacia e la sua utilità . A tale riguardo, un primo problema consiste nel fatto che durante le operazioni di stretching in campo fisioterapico, al terapista à ̈ richiesto di applicare manualmente un’elevata forza per frazionare i segmenti corporei (arti inferiori, superiori, tronco e cervicale). Detta forza risulta necessariamente limitata e comunque proporzionale alla massima forza esplicabile dal terapista stesso. Inoltre, l’applicazione manuale delle forze non consente di effettuare l’esercizio mantenendo la postura desiderata della colonna vertebrale. Questa situazione à ̈ maggiormente riscontrabile quando i soggetti in trattamento possiedono una muscolatura più sviluppata rispetto alla norma, come nel caso di atleti, tale da richiedere forze di trazione esterne superiori a quelle esplicabili da un operatore umano rispettando i normali vincoli di ergonomia. Infatti, un fisioterapista, ancorché bravo, non potrà mai superare il limite fisico della propria costituzione. Sports medicine attributes to the art of muscle lengthening, otherwise called stretching (Eng .: "to stretch"), an indisputable utility, both in the protection of osteo-articular diseases, both in the prevention of injuries, and in the rehabilitation therapy. Stretching is used in sports to indicate a set of exercises aimed at muscle improvement, involving muscles, tendons, bones and joints. Numerous studies have shown that in athletes subjected to daily stretching sessions, the incidence of injuries decreases and, at the same time, improves the execution of the exercises performed. The ability of muscles to contract is directly proportional to their ability to stretch; in other words: the more a muscle is able to stretch, the more it is able to contract and, therefore, to develop strength. Thanks to this simple concept, many techniques have been born which, while proposing stretching as a basic element, differ substantially in the approach, which can be global or analytical. According to kinesiological and physiotherapeutic studies, stretching must be combined with specific, generally unconventional, positions of the spine and limbs in order to increase its effectiveness and usefulness. In this regard, a first problem consists in the fact that during stretching operations in the physiotherapy field, the therapist is required to manually apply a high force to divide the body segments (lower, upper, trunk and cervical limbs). This force is necessarily limited and in any case proportional to the maximum force that can be explained by the therapist himself. Furthermore, the manual application of forces does not allow the exercise to be carried out while maintaining the desired posture of the spinal column. This situation is more noticeable when the subjects being treated have a more developed musculature than the norm, as in the case of athletes, such as to require external traction forces higher than those that can be explained by a human operator respecting the normal ergonomic constraints. In fact, a physiotherapist, even if he is good, will never be able to overcome the physical limit of his constitution.
L’utilizzo di macchine nella pratica riabilitativa e fisioterapica tradizionale consente di aggirare tali limiti ed apportare altri vantaggi. L’uso di una macchina può consentire la registrazione dei dati cinematici e dinamici, permettendo così valutazioni di tipo quantitativo sugli esercizi somministrati ai vari soggetti e sui relativi esiti. In aggiunta a questo, la possibilità di utilizzare “feed-back†sensoriali consente un maggior controllo dell’esercizio o della terapia, a tutto vantaggio dell’efficacia della stessa e della sicurezza del soggetto trattato. The use of machines in traditional rehabilitation and physiotherapy practice allows you to circumvent these limits and bring other advantages. The use of a machine can allow the recording of kinematic and dynamic data, thus allowing quantitative evaluations on the exercises administered to the various subjects and on the relative outcomes. In addition to this, the possibility of using sensory â € œfeed-backsâ € allows greater control of exercise or therapy, to the advantage of its effectiveness and the safety of the subject being treated.
Tuttavia, l’uso di opportune macchine per lo stretching presenta anche aspetti problematici diversi ed esigenze ancora inappagate dai dispositivi attualmente in circolazione. Ad esempio, non risultano dispositivi attuati gestibili in modo semplificato, tale da non richiedere l’intervento di personale tecnico specificatamente qualificato. Di converso, la semplicità di alcuni attrezzi deriva proprio dall’assenza di attuatori e, quindi, dalla necessità di essere operati manualmente. However, the use of suitable stretching machines also presents different problematic aspects and needs that are still not met by the devices currently in circulation. For example, there are no implemented devices that can be managed in a simplified way, such as not to require the intervention of specifically qualified technical personnel. Conversely, the simplicity of some tools derives precisely from the absence of actuators and, therefore, from the need to be operated manually.
Ancora, i dispositivi esistenti per l’ausilio allo stretching non consentono allo stesso tempo il posizionamento e la trazione del soggetto trattato, operazioni oggi da compiersi in modo separato o richiedenti l’assemblaggio di diversi sotto-dispositivi, con complicazioni di montaggio e utilizzo, nonché con notevole incremento dell’ingombro complessivo, senza considerare i maggiori costi industriali e la mancanza di efficienza energetica sia in fase produttiva che nell’uso. Furthermore, the existing devices for the stretching aid do not allow at the same time the positioning and the traction of the treated subject, operations today to be performed separately or requiring the assembly of different sub-devices, with assembly complications and use, as well as with a significant increase in overall dimensions, without considering the higher industrial costs and the lack of energy efficiency both in the production phase and in use.
Dalle ricerche effettuate, poi, nei dispositivi già noti si sono ravvisate anche altre limitazioni. Alcune di esse sono relative alle ridotte possibilità di movimentazione del piano di appoggio del soggetto trattato, consentendo la configurazione solo di alcune posture. In molti casi la superfìcie mobile à ̈ una sola e, rispetto ad un certo numero di gradi di libertà , deve essere impiegato un numero di attuatori spesso pari al doppio, mentre l’invenzione proposta vantaggiosamente sfrutta due superfici in modo da consentire la conformazione posturale opportuna del soggetto in trattamento. Infine, in nessun caso si à ̈ rintracciato un dispositivo che consenta, con elementi integrati allo stesso, di posizionare in modo rapido e corretto, in qualunque posizione utile attorno al soggetto, organi di trazione e supporti per consentire la trazione da ogni punto di ogni segmento del corpo. From the research carried out, then, other limitations have also been identified in the devices already known. Some of them are related to the reduced possibility of moving the support surface of the treated subject, allowing the configuration of only some postures. In many cases the mobile surface is only one and, with respect to a certain number of degrees of freedom, a number of actuators often equal to double must be used, while the proposed invention advantageously exploits two surfaces in order to allow the appropriate postural conformation of the subject being treated. Finally, in no case has a device been found that allows, with elements integrated to it, to position traction organs and supports quickly and correctly, in any useful position around the subject, to allow traction from every point of every body segment.
SINTESI DELL’INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
L’invenzione proposta consente di superare i limiti suddetti permettendo ogni configurazione utile della postura del soggetto, per il tramite di un ridotto numero di attuatori, con la possibilità di effettuare trazioni praticamente da ogni punto attorno al soggetto. The proposed invention allows to overcome the aforesaid limits allowing any useful configuration of the subject's posture, through a reduced number of actuators, with the possibility of carrying out tractions from practically any point around the subject.
L'invenzione, quindi, riesce a coniugare flessibilità di utilizzo, semplicità operativa e correttezza degli esercizi, pur consentendo l’applicazione di forze senza alcun limite fisico dovuto al terapista. Il tutto può poi essere controllato da un elaboratore per consentire la valutazione dell’esercizio, la memorizzazione di ogni dato utile e la memorizzazione e replicazione di profili impostati dall’operatore, così da poter garantire la continuità del trattamento anche se somministrato in più sessioni separate. The invention, therefore, manages to combine flexibility of use, operational simplicity and correctness of the exercises, while allowing the application of forces without any physical limit due to the therapist. Everything can then be controlled by a computer to allow the evaluation of the exercise, the storage of all useful data and the storage and replication of profiles set by the operator, so as to be able to guarantee the continuity of the treatment even if administered in multiple separate sessions.
Scopo della presente invenzione, quindi, à ̈ quello di coniugare i vantaggi derivanti dall’uso di macchine per l’ausilio negli esercizi di stretching con quelli relativi alla flessibilità e semplicità di uso delle stesse. In particolare, la struttura cinematica della macchina consente di posizionare il corpo del soggetto in ogni postura utile, sfruttando i cinque gradi di libertà della stessa. The purpose of the present invention, therefore, is to combine the advantages deriving from the use of machines for assisting in stretching exercises with those relating to their flexibility and simplicity of use. In particular, the kinematic structure of the machine allows the subject's body to be positioned in any useful posture, exploiting its five degrees of freedom.
Vantaggiosamente, il dispositivo proposto secondo l’invenzione permette l’esecuzione di esercizi sia tramite la movimentazione delle due superfici mobili, azionate da opportuni attuatori, sia con il ricorso a tiranti, azionati da organi meccanici e liberamente posizionabili. Le due superfici mobili, che formano il piano di appoggio per il soggetto, sono interconnesse e possono essere movimentate in modo da ottenere diverse configurazioni spaziali azionando anche uno solo dei cinque attuatori lineari agganciati alle superfici mobili. Vi à ̈ così un notevole risparmio in termini industriali, poiché ai cinque gradi di libertà della struttura corrispondono solamente cinque attuatori. Ciò permette anche di ottimizzare le forze da utilizzare per la movimentazione, con risparmio in termini energetici ma, soprattutto, in termini produttivi e di manutenzione. Il dispositivo, nella sua funzionale semplicità , risolve il problema di effettuare esercizi di stretching senza alcun limite di forza e posizionamento. Vantaggiosamente il trovato consente di massimizzare il trattamento del soggetto che può essere posizionato sempre nel modo corretto, potendo poi trazionare ogni parte del corpo dal punto più opportuno, senza alcun limite di posizionamento. Pertanto, l’invenzione proposta consente, con il ricorso ad un unico dispositivo; l’applicazione al corpo umano di forze anche maggiori rispetto a quelle esplicabili da un terapista e, al tempo stesso, permette il controllo della postura del soggetto durante l’esecuzione degli esercizi, a tutto vantaggio dell’efficacia del trattamento compiuto. Advantageously, the device proposed according to the invention allows the execution of exercises both through the movement of the two mobile surfaces, activated by suitable actuators, and with the use of tie rods, operated by mechanical members and freely positionable. The two mobile surfaces, which form the support surface for the subject, are interconnected and can be moved in such a way as to obtain different spatial configurations by activating even only one of the five linear actuators hooked to the mobile surfaces. There is thus a considerable saving in industrial terms, since only five actuators correspond to the five degrees of freedom of the structure. This also makes it possible to optimize the forces to be used for handling, with savings in terms of energy but, above all, in terms of production and maintenance. The device, in its functional simplicity, solves the problem of carrying out stretching exercises without any limit of strength and positioning. Advantageously, the invention allows to maximize the treatment of the subject who can always be positioned in the correct way, being then able to pull each part of the body from the most appropriate point, without any positioning limit. Therefore, the proposed invention allows, with the use of a single device; the application to the human body of even greater forces than those explicable by a therapist and, at the same time, allows the control of the subject's posture during the execution of the exercises, to the advantage of the effectiveness of the treatment performed.
Ulteriore scopo dell’invenzione proposta à ̈ quello di facilitare il controllo del dispositivo, ciò consentendo un notevole risparmio in termini di efficienza del macchinario, costi di manutenzione e del sistema di controllo. L’uso di attuatori lineari, ad esempio moduli a ricircolo di sfere o con sistema pignone-cremagliera o attuatori pneumatici o idraulici o altri mezzi di attuazione lineare equivalenti, garantisce un’estrema precisione dei movimenti delle superfici mobili. Infatti, con apposite formule à ̈ sempre possibile conoscere la posizione del singolo punto di attacco tra superfici mobili e attuatori lineari che, interpolata con quella degli altri punti, consente di controllare e configurare con semplicità l’assetto globale delle superfici di appoggio, conformando la postura del soggetto in modo opportuno ai fini degli esercizi da compiere. Another purpose of the proposed invention is to facilitate the control of the device, thus allowing a considerable saving in terms of efficiency of the machinery, maintenance costs and control system. The use of linear actuators, for example ball recirculation modules or with rack-pinion system or pneumatic or hydraulic actuators or other equivalent linear actuation means, guarantees extreme precision in the movements of the moving surfaces. In fact, with specific formulas it is always possible to know the position of the single attachment point between mobile surfaces and linear actuators which, interpolated with that of the other points, allows you to easily control and configure the overall structure of the supporting surfaces, conforming the posture of the subject in an appropriate way for the purposes of the exercises to be performed.
I vantaggi associati all’invenzione proposta sono quindi molteplici. Essa consente di orientare il soggetto appoggiato sul piano di lavoro in diversi modi e di conformare in diversi modi la sua postura, permettendo così di effettuare specifici esercizi che altrimenti risulterebbero difficili da eseguire. Il dispositivo secondo l’invenzione permette di lavorare separatamente o congiuntamente su arti superiori, arti inferiori, colonna vertebrale e capo. Inoltre, grazie al meccanismo di trazione, che permette l'orientamento del motore per trazioni a 360° rispetto all’appoggio del soggetto trattato, può essere effettuato qualsivoglia esercizio di allungamento e si agevola notevolmente il lavoro del fisioterapista. The advantages associated with the proposed invention are therefore manifold. It allows you to orient the person resting on the work surface in different ways and to conform his posture in different ways, thus allowing you to perform specific exercises that would otherwise be difficult to perform. The device according to the invention allows to work separately or jointly on the upper limbs, lower limbs, spine and head. Moreover, thanks to the traction mechanism, which allows the orientation of the motor for tractions at 360 ° with respect to the support of the treated subject, any stretching exercise can be performed and the work of the physiotherapist is considerably facilitated.
Pertanto, i principali vantaggi nello specifico sono: Therefore, the main advantages specifically are:
<â– >il posizionamento del motore per trazione in tutte le posizioni intorno al dispositivo secondo I invenzione; <â–> positioning of the traction motor in all positions around the device according to the invention;
<â– >la regolazione del motore per le trazioni in altezza, che permette di applicare le forze di trazione in tutte le configurazioni spaziali del dispositivo secondo l’invenzione; <â–> the adjustment of the motor for the tractions in height, which allows to apply the traction forces in all the spatial configurations of the device according to the invention;
<â– >la velocità e la sicurezza neN’agganciamento del supporto del motore per le trazioni;<â– >l’utilizzo di un numero di attuatori pari al numero dei gradi di libertà della struttura, essendo utilizzati cinque moduli lineari, due per ogni superficie mobile e uno in comune per cinque gradi di libertà dell’intera struttura; <â–> speed and safety in coupling the motor support for tractions; <â–> the use of a number of actuators equal to the number of degrees of freedom of the structure, five linear modules being used, two for each mobile surface and one in common for five degrees of freedom of the entire structure;
<â– >la disposizione ottimale dei moduli lineari, che conferisce alla struttura un’elevata rigidezza a qualsiasi carico esterno; <â–> the optimal arrangement of the linear modules, which gives the structure a high stiffness to any external load;
<â– >l’uso di attuatori lineari ad elevato rapporto di riduzione tale da non consentire l’inversione cinematica del moto; <â–> the use of linear actuators with a high reduction ratio such as not to allow the kinematic inversion of the motion;
<â– >la possibilità che alcune configurazioni spaziali si ottengano con l’azionamento di un solo attuatore, semplificando il controllo. <â–> the possibility that some spatial configurations are obtained by operating a single actuator, simplifying control.
Il trovato permette quindi di effettuare trazioni del capo, degli arti e del tronco in tutte le configurazioni spaziali del piano di appoggio formato dalle superfici mobili secondo l’invenzione e, inoltre, dà la possibilità di eseguire esercizi in anti-gravità , sfruttando dunque il peso corporeo del soggetto e di configurare esercizi di torsione e flesso-estensione per il tramite della movimentazione delle dette superfici mobili che regolano la postura del soggetto. The invention therefore allows to carry out tractions of the head, limbs and trunk in all the spatial configurations of the support surface formed by the mobile surfaces according to the invention and, moreover, gives the possibility to perform anti-gravity exercises, thus exploiting the body weight of the subject and to configure torsion and flexion-extension exercises through the movement of said mobile surfaces that regulate the posture of the subject.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Questi ed altri vantaggi del dispositivo per esercizi di stretching secondo l’invenzione risulteranno peraltro più facilmente comprensibili mediante l’illustrazione di forme preferite di realizzazione, non limitative, come di seguito descritte con l’ausilio delle tavole di disegno allegate nelle quali: These and other advantages of the device for stretching exercises according to the invention will however be easier to understand by illustrating preferred, non-limiting embodiments, as described below with the aid of the attached drawing tables in which :
<â– >la figura 1 mostra un prospetto complessivo del dispositivo per esercizi di stretching secondo l’invenzione; <â–> figure 1 shows an overall view of the stretching exercise device according to the invention;
<â– >la figura 2 rappresenta la vista dall’alto del particolare di fig. 1 relativo al sistema di posizionamento delle superfici mobili di appoggio del soggetto; <â–> figure 2 represents the top view of the detail of fig. 1 relating to the positioning system of the mobile support surfaces of the subject;
<â– >la figura 3 rappresenta una vista frontale del particolare di fig 1 relativo al sistema di . . .. . . . . . <â–> figure 3 represents a front view of the detail of fig 1 relating to the system of. . ... . . . .
posizionamento aene superna moDin ai appoggio del soggetto; o la figura 4 rappresenta una vista laterale (lato sx) del particolare di fig 1 relativo al sistema di posizionamento delle superfici mobili di appoggio del soggetto; positioning aene superna model in support of the subject; or figure 4 is a side view (left side) of the detail of fig 1 relating to the positioning system of the mobile support surfaces of the subject;
<â– >la figura 5 rappresenta una vista prospettica del particolare di fig 1 relativo al sistema di posizionamento delle superfici mobili di appoggio del soggetto, con relativo ingrandimento sul dettaglio del membro rigido di collegamento delle due superfici mobili secondo l’invenzione; <â–> figure 5 represents a perspective view of the detail of fig 1 relating to the positioning system of the mobile support surfaces of the subject, with relative enlargement on the detail of the rigid connecting member of the two mobile surfaces according to the invention;
<â– >la figura 6 rappresenta schematicamente i piani e gli assi anatomici del corpo umano.<â– >la figura 7 rappresenta una configurazione del dispositivo per esercizi di stretching secondo l’invenzione con superfici mobili di appoggio del soggetto in rotazione equiversa intorno all’asse trasversale; <â–> figure 6 schematically represents the anatomical planes and axes of the human body. <â–> figure 7 represents a configuration of the device for stretching exercises according to the invention with mobile support surfaces for the subject in equiverse rotation around the transverse axis;
<â– >la figura 8 rappresenta una configurazione del dispositivo per esercizi di stretching secondo l’invenzione con superfici mobili di appoggio del soggetto in rotazione equiversa intorno all’asse verticale; <â–> figure 8 represents a configuration of the device for stretching exercises according to the invention with mobile support surfaces for the subject in equiverse rotation around the vertical axis;
<â– >la figura 9 rappresenta una configurazione del dispositivo per esercizi di stretching secondo l’invenzione con superfici mobili di appoggio del soggetto in rotazione controversa intorno all’asse trasversale; <â–> figure 9 represents a configuration of the device for stretching exercises according to the invention with mobile support surfaces for the subject in controversial rotation around the transverse axis;
<â– >la figura 10 rappresenta una configurazione del dispositivo per esercizi di stretching secondo l’invenzione con superfici mobili di appoggio del soggetto in rotazione controversa intorno all’asse verticale; <â–> figure 10 represents a configuration of the device for stretching exercises according to the invention with mobile surfaces for supporting the subject in controversial rotation around the vertical axis;
<■>la figura 11 rappresenta una vista prospettica del particolare di fig 1 relativo al di posizionamento delle superfici mobili di appoggio del soggetto con relativo dettaglio degli elementi di collegamento tra attuatori lineari e telaio del dispositivo secondo l’invenzione; figure 11 represents a perspective view of the detail of fig 1 relating to the positioning of the mobile support surfaces of the subject with relative detail of the connecting elements between linear actuators and frame of the device according to the invention;
<â– >la figura 12 rappresenta una vista prospettica del particolare di fig 1 relativo al sistema di posizionamento delle superfici mobili di appoggio del soggetto con relativo dettaglio sui giunti che connettono gli attuatori lineari e le singole superfici mobili di alloggiamento del soggetto secondo l’invenzione; <â–> figure 12 represents a perspective view of the detail of fig 1 relating to the positioning system of the mobile support surfaces of the subject with relative detail on the joints that connect the linear actuators and the individual mobile housing surfaces of the subject according to the ™ invention;
<â– >la figura 13 rappresenta lo schema di posizionamento adottato per i singoli attuatori lineari relativi al sistema di posizionamento delle superfici mobili di appoggio secondo l’invenzione; <â–> figure 13 represents the positioning scheme adopted for the single linear actuators relating to the positioning system of the mobile support surfaces according to the invention;
<■>la figura 14 rappresenta un vista prospettica del particolare del dispositivo secondo l’invenzione di cui in fig. 1 relativo al posizionamento dell’organo di trazione; Figure 14 represents a perspective view of the detail of the device according to the invention shown in Fig. 1 relating to the positioning of the traction device;
<â– >la figura 15 rappresenta un vista dall’alto del particolare del dispositivo secondo l’invenzione di cui in fig. 1 relativo al posizionamento dell’organo di trazione in posizione d’angolo rispetto alla testa del soggetto; <â–> figure 15 represents a top view of the detail of the device according to the invention shown in fig. 1 relating to the positioning of the traction organ in a position at an angle to the subject's head;
<â– >la figura 16 rappresenta un vista dall’alto del particolare del dispositivo secondo l’invenzione di cui in fig. 1 relativo al posizionamento dell’organo di trazione in posizione d’angolo lato dx - piedi del soggetto; <â–> figure 16 represents a top view of the detail of the device according to the invention shown in fig. 1 relative to the positioning of the traction organ in a corner position on the right side - feet of the subject;
<â– >la figura 17 rappresenta una vista esplosa del particolare del dispositivo secondo l’invenzione di cui in fig. 1 relativo al meccanismo di aggancio-sgancio con magnete o mezzo di accoppiamento equivalente secondo l’invenzione; <â–> figure 17 represents an exploded view of the detail of the device according to the invention shown in fig. 1 relating to the coupling-release mechanism with magnet or equivalent coupling means according to the invention;
<â– >la figura 18 rappresenta lo schema a blocchi per il controllo del dispositivo secondo l’invenzione di fig. 1 , dove i singoli blocchi individuati da apposita numerazione richiamano elementi del dispositivo ai soli fini della comprensione dello schema di controllo. <â–> figure 18 represents the block diagram for controlling the device according to the invention of fig. 1, where the individual blocks identified by appropriate numbering refer to elements of the device for the sole purpose of understanding the control diagram.
DESCRIZIONE DELLE FORME REALIZZATIVE PREFERITE DESCRIPTION OF THE PREFERRED MANUFACTURING FORMS
In Figura 1 viene presentato il dispositivo secondo l’invenzione complessivamente considerato. Il trovato comprende due superfici mobili 1 e 2 di appoggio per il corpo del soggetto, su cui possono essere ancorati degli elementi di varia forma, 17, utili al fissaggio del soggetto, quali perni, trapezi o elementi equivalenti. Nelle Figure 2, 3 e 4 si vede come le superfici mobili 1 e 2 sono connesse ad opportuni organi di movimentazione, 3a, 3b, 3c, 3d e 3e e cinematicamente accoppiate in modo da non risultare equivalenti ad un unico corpo rigido 4. Una prima superficie mobile 1 à ̈ utilizzata per il sostegno dei segmenti vertebrali cervicali e toracici. La seconda superficie mobile 2 serve ad alloggiare i segmenti lombari, sacro-iliaci e le gambe. Ciascuna superficie 1 e 2 a sua volta comprende due superfici ad essa parallele, 1a e 1b, 2a e 2b, in grado di scorrere lungo binari o altri organi cinematicamente equivalenti, con escursioni lineari vincolate da opportuni dispositivi di fine corsa. Tali elementi superficiali, 1a e 1 b, 2a e 2b, consentono di ridurre lo strisciamento fra il corpo del soggetto e il supporto a seguito dei micromovimenti causati dalla trazione. Figure 1 shows the device according to the invention considered as a whole. The invention comprises two movable supporting surfaces 1 and 2 for the body of the subject, on which elements of various shapes, 17, useful for fixing the subject, such as pins, trapezes or equivalent elements, can be anchored. Figures 2, 3 and 4 show how the mobile surfaces 1 and 2 are connected to suitable movement members 3a, 3b, 3c, 3d and 3e and kinematically coupled so as not to be equivalent to a single rigid body 4. A first mobile surface 1 is used to support the cervical and thoracic vertebral segments. The second movable surface 2 serves to house the lumbar, sacro-iliac segments and the legs. Each surface 1 and 2 in turn comprises two surfaces parallel to it, 1a and 1b, 2a and 2b, capable of sliding along tracks or other kinematically equivalent members, with linear excursions constrained by suitable end-of-stroke devices. These surface elements, 1a and 1b, 2a and 2b, allow to reduce the sliding between the subject's body and the support following the micro-movements caused by traction.
Come à ̈ evidente in Fig. 4, la superficie mobile 1 à ̈ agganciata ad un’estremità degli attuatori 3d e 3e e la superficie mobile 2 à ̈ agganciata ad un’estremità degli attuatori 3a e 3b. Entrambe le dette superfici mobili sono poi connesse ad un unico organo rigido 4, per il tramiti di giunti sferici 7c e 7d, e lo stesso à ̈ agganciato ad un’estremità dell’attuatore 3c. Il sistema di attuazione delle superfici di appoggio comprende quindi cinque attuatori lineari, 3a, 3b, 3c, 3d e 3e. As can be seen in Fig. 4, the mobile surface 1 is hooked to one end of the actuators 3d and 3e and the mobile surface 2 is hooked to one end of the actuators 3a and 3b. Both said movable surfaces are then connected to a single rigid member 4, by means of ball joints 7c and 7d, and the same is hooked to one end of the actuator 3c. The system for actuating the bearing surfaces therefore comprises five linear actuators, 3a, 3b, 3c, 3d and 3e.
In Figura 11 , si nota che un’estremità di ogni singolo attuatore, 3a, 3b, 3c, 3d e 3e, à ̈ collegata al telaio 5 del dispositivo secondo l’invenzione tramite: un elemento di collegamento 8g e opportuni giunti 8a, 8b, 8e e 8f. Al detto telaio 5 sono collegati opportuni organi, ad esempio ruote folli 6 o mezzi equivalenti, che permettono un adeguato sollevamento del dispositivo dal piano d’appoggio. In Figure 11, it can be seen that one end of each individual actuator, 3a, 3b, 3c, 3d and 3e, is connected to the frame 5 of the device according to the invention by means of: a connection element 8g and suitable joints 8a , 8b, 8e and 8f. Appropriate members are connected to said frame 5, for example idle wheels 6 or equivalent means, which allow adequate lifting of the device from the support surface.
In Figura 12 si può vedere come l’altra estremità dei singoli attuatori lineari à ̈ connessa alla parte inferiore delle due superfici mobili 1 e 2 tramite sei giunti sferici, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e e 7f. Nella stessa fig. 12 si nota in particolare come tra il giunto 7c, il giunto 7d e il modulo lineare 3c à ̈ interposto l’elemento di collegamento 4 precedentemente descritto. In Figure 12 it is possible to see how the other end of the single linear actuators is connected to the lower part of the two moving surfaces 1 and 2 by means of six ball joints, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e and 7f. In the same fig. 12 it can be seen in particular how between the joint 7c, the joint 7d and the linear module 3c the previously described connection element 4 is interposed.
Ciascuna superficie 1 e 2 possiede tre gradi di libertà , ma le stesse sono cinematicamente accoppiate tramite un organo di collegamento, costituito da due cerniere sferiche 7c e 7d non coincidenti, solidali ad un unico membro rigido 4, particolarmente visibile in Fig. 5, di modo che l’insieme delle due superfici abbia, in totale, cinque gradi di libertà . Each surface 1 and 2 has three degrees of freedom, but the same are kinematically coupled by means of a connecting member, consisting of two non-coincident spherical hinges 7c and 7d, integral with a single rigid member 4, particularly visible in Fig. 5, of so that the whole of the two surfaces has, in total, five degrees of freedom.
Secondo il sistema di riferimento schematicamente illustrato in Figura 6, il coordinamento dei movimenti delle due superfici permette le seguenti tipologie di movimenti: la traslazione verticale: la rotazione equiversa delle due superfici intorno all’asse trasversale, per consentire l’effettuazione di esercizi anti-gravità , esemplificato in Figura 7; la rotazione equiversa delle due superfici intorno all’asse verticale, esemplificato in Figura 8; la rotazione con verso opposto delle due superfici intorno all’asse trasversale, cioà ̈ il movimento di flesso/estensione della spina dorsale, esemplificato in Figura 9 e la rotazione con verso opposto delle due superfici intorno all’asse verticale, cioà ̈ il movimento di rotazione assiale, esemplificato in Figura 10. According to the reference system schematically illustrated in Figure 6, the coordination of the movements of the two surfaces allows the following types of movements: vertical translation: the equiverse rotation of the two surfaces around the transverse axis, to allow exercises to be carried out anti-gravity, exemplified in Figure 7; the equiverse rotation of the two surfaces around the vertical axis, exemplified in Figure 8; the rotation with opposite direction of the two surfaces around the transverse axis, that is the flexion / extension movement of the spine, exemplified in Figure 9 and the rotation with opposite direction of the two surfaces around the vertical axis, i.e. the axial rotational movement, exemplified in Figure 10.
Lo schema di posizionamento adottato per i singoli attuatori lineari à ̈ rappresentato in Figura 13, dove le linee tratteggiate rappresentano gli assi di rotazione X, YÃŒe Y2intorno ai quali avvengono i movimenti. In particolare l’asse X (rotazione delle superfici mobili 1 e 2 intorno all’asse verticale) à ̈ lo stesso per entrambe ed à ̈ perpendicolare sia all’asse Y†( rotazione della superficie mobile 1 intorno all’asse trasversale) sia all’asse Y2( rotazione della superficie mobile 2 intorno all’asse trasversale ), i quali a loro volta sono paralleli tra di loro. Il giunto sferico 7c à ̈ posto in corrispondenza dell’intersezione degli assi X e YÃŒ; analogamente il giunto sferico 7d à ̈ posto in corrispondenza dell’intersezione degli assi X e Y2: The positioning scheme adopted for the single linear actuators is represented in Figure 13, where the dotted lines represent the rotation axes X, YÃŒ and Y2 around which the movements take place. In particular, the X axis (rotation of the mobile surfaces 1 and 2 around the vertical axis) is the same for both and is perpendicular to both the Y axis (rotation of the mobile surface 1 around the axis transversal) and to the Y2 axis (rotation of the mobile surface 2 around the transverse axis), which in turn are parallel to each other. The ball joint 7c is placed at the intersection of the X and YÃŒ axes; similarly, the ball joint 7d is placed at the intersection of the X and Y2 axes:
• i punti bianchi, contraddistinti con i numeri 8a, 8b, 8g, 8e e 8f altro non sono che le posizioni dei giunti 8a, 8b, 8e e 8f e dell’elemento di collegamento 8g, che connettono l’estremità inferiore di ciascun attuatore lineare con il telaio 5; â € ¢ the white dots, marked with the numbers 8a, 8b, 8g, 8e and 8f are none other than the positions of the joints 8a, 8b, 8e and 8f and of the connecting element 8g, which connect the end lower of each linear actuator with the frame 5;
• i punti neri 7a, 7b, 7c, 7d, 7e e 7f rappresentano le posizioni dei giunti sferici che collegano l’estremità superiore di ciascun attuatore lineare con la superficie inferiore di ciascuna superficie mobile, 1 e 2; â € ¢ the black points 7a, 7b, 7c, 7d, 7e and 7f represent the positions of the ball joints that connect the upper end of each linear actuator with the lower surface of each moving surface, 1 and 2;
• ciascuna coppia di punti rappresentanti le estremità dei medesimi attuatori lineari à ̈ racchiusa da un rettangolo in linea tratteggiata. â € ¢ each pair of points representing the ends of the same linear actuators is enclosed by a rectangle in dashed line.
La scelta della giacitura e dell'inclinazione degli assi degli attuatori lineari à ̈ fatta in modo da conferire adeguata rigidezza alla struttura. The choice of the position and inclination of the axes of the linear actuators is made in such a way as to give adequate rigidity to the structure.
Per trazionare il soggetto trattato con il dispositivo secondo l’invenzione, questi comprende, in riferimento alle Figg. 1 e 14, un sistema integrato di trazione che à ̈ composto da: un attuatore 9 che traziona un cavo connesso ad opportune imbragature fisse sul corpo del soggetto, di qualunque forma e funzione, in Figura 1 indicate con il 16 a puro titolo di esemplificazione di un’applicazione; un supporto mobile 10 per detto attuatore 9, ad esempio comprendente ruote folli per l’appoggio; una struttura formata da binari 12 che permettono il posizionamento del supporto 10 liberamente intorno al dispositivo secondo l’invenzione, come esemplificato in Figg. 15 e 16, di forma essenzialmente rettangolare, detti binari essendo opportunamente connessi al telaio 5, e posti intorno alle due superfici mobili 1 e 2; organi di fissaggio del corpo del soggetto, 17, alle superfici traslanti 1a e 1 b, 2a e 2b per il tramite di opportuni fori sulle dette superfici traslanti; un sistema di fissaggio 13 del supporto 10 ai binari 12; un supporto di ancoraggio 14 cui à ̈ connessa un’asta verticale 15, tale supporto e tale asta atti a vincolare i segmenti corporei del paziente. Detto supporto 14 à ̈ anch’esso liberamente posizionabile sui binari 12 per il tramite del sistema di accoppiamento 13 in seguito descritto. Al supporto di ancoraggio 14 à ̈ applicata un’asta verticale 15 che permette la regolazione in altezza delle imbragature, come ad esempio quella per trazioni dal lato dei piedi 16 ed altre imbragature equivalenti. Il supporto 10 può essere agganciato in un punto generico dei binari 12 tramite il dispositivo 13, così come, allo stesso modo, può esservi alloggiato un supporto di ancoraggio verticale 14. Il supporto 10, su cui à ̈ posto l’attuatore per la trazione, 9, à ̈ regolabile in altezza, ad esempio usando un sistema pignonecremagliera, vite-madrevite o altri mezzi di attuazione lineare equivalenti. To pull the subject treated with the device according to the invention, he comprises, with reference to Figs. 1 and 14, an integrated traction system which is composed of: an actuator 9 that pulls a cable connected to suitable fixed slings on the subject's body, of any shape and function, in Figure 1 indicated with 16 purely by way of example of an application; a mobile support 10 for said actuator 9, for example comprising idle wheels for resting; a structure formed by tracks 12 which allow the positioning of the support 10 freely around the device according to the invention, as exemplified in Figs. 15 and 16, essentially rectangular in shape, said tracks being suitably connected to the frame 5, and placed around the two movable surfaces 1 and 2; means for fixing the body of the subject, 17, to the translating surfaces 1a and 1b, 2a and 2b by means of suitable holes on said translating surfaces; a fastening system 13 of the support 10 to the tracks 12; an anchoring support 14 to which a vertical rod 15 is connected, said support and rod adapted to constrain the patient's body segments. Said support 14 can also be freely positioned on the tracks 12 by means of the coupling system 13 described below. A vertical rod 15 is applied to the anchoring support 14 which allows the height adjustment of the slings, such as that for tractions on the side of the feet 16 and other equivalent slings. The support 10 can be hooked in a generic point of the tracks 12 by means of the device 13, as well as, in the same way, a vertical anchoring support 14 can be housed. The support 10, on which the actuator is placed for the traction, 9, can be adjusted in height, for example by using a pinion-rack system, screw-nut or other equivalent linear actuation means.
11 dispositivo di accoppiamento 13, illustrato in Fig. 17, comprende un cursore 13a impegnato su binari 12 tramite organi di collegamento a basso attrito, ad esempio pattini a ricircolo di sfere o cuscinetti radenti in materiale autolubrificante 11 ; un analogo cursore 13c, che si impegna, sempre tramite organi di collegamento a basso attrito 11, su un binario 13d solidale al supporto 10. Detto cursore 13c à ̈ dotato di una testa conica fornita di un alloggio di forma essenzialmente cilindrica per un elettromagnete 13b. La testa conica à ̈ conforme ad una cavità ricavata nel cursore 13a, per offrire un semplice centraggio degli organi in sede di collegamento. The coupling device 13, illustrated in Fig. 17, comprises a slider 13a engaged on tracks 12 by means of low-friction connection members, for example recirculating ball shoes or sliding bearings in self-lubricating material 11; a similar slider 13c, which engages, again by means of low-friction connection members 11, on a track 13d integral with the support 10. Said slider 13c is equipped with a conical head provided with an essentially cylindrical housing for an electromagnet 13b . The conical head conforms to a cavity obtained in the cursor 13a, to offer a simple centering of the members during connection.
L’intero dispositivo secondo l’invenzione, così come rappresentato complessivamente in Fig. 1, può essere controllato per il tramite di elaboratore o mezzi di controllo equivalenti, e ogni parte attuata può essere sensorizzata al fine di registrare ogni dato relativo al trattamento, per la memorizzazione e replicazione di dati e, in particolare, dei profili, oltre che ai fini della sicurezza. Con riguardo a tale ultimo aspetto, un “panic-button", cioà ̈ un pulsante di sgancio tiranti e blocco operazioni, o altri equivalenti mezzi di sicurezza, potranno essere collegati al sistema di controllo del dispositivo secondo l’invenzione ed eventualmente operati direttamente dal soggetto in trattamento. The entire device according to the invention, as represented as a whole in Fig. 1, can be controlled by means of a computer or equivalent control means, and each implemented part can be sensorized in order to record any data relating to the processing, for the storage and replication of data and, in particular, profiles, as well as for security purposes. With regard to this last aspect, a â € œpanic-button ", that is a button to release tie rods and block operations, or other equivalent safety means, can be connected to the control system of the device according to the invention and possibly operated directly from the subject being treated.
In Figura 18, a titolo esemplificativo, viene presentato uno schema a blocchi per il controllo del dispositivo secondo l’invenzione. In particolare, il blocco controllore 18 riceve in ingresso la forza da applicare ai fini delle trazioni, impostata dal terapista, e le posizioni e gli orientamenti che le superfici mobili di appoggio del soggetto devono raggiungere. Il controllore 18, dunque, va a pilotare il motore 9, indicato ai fini del controllo al blocco 19, che applica la forza di trazione ai segmenti corporei del soggetto 21. Il blocco controllore 18, inoltre, controlla i cinque attuatori lineari 3a, 3b, 3c, 3d e 3e, indicati ai fini del controllo dal blocco 20, per il posizionamento delle superfici mobili di appoggio del soggetto. Dall’organo di trazione 9, che applica la forza di trazione, vengono inviati in retroazione al controllore 18 informazioni riguardanti la forza effettivamente applicata, per mezzo dei sensori, come ad esempio estensimetri o equivalenti, indicati al blocco 24. Altri sensori, indicati al blocco 23, sono presenti sui singoli attuatori lineari 3a, 3b, 3c, 3d e 3e, anche rappresentati per il controllo con il blocco 20, e/o sulla struttura cinematica, indicata nel blocco 22, del sistema di posizionamento delle superfici mobili, 1 e 2, di appoggio del soggetto. I sensori di cui al blocco 23 forniscono quindi informazioni sulla propria posizione e sul proprio orientamento. Il blocco relativo alla struttura cinematica 22 descrive la configurazione nello spazio dell’organo terminale, cioà ̈ delle due superfici mobili 1 e 2 di appoggio del soggetto, la cui posizione dipende dalla configurazione dei cinque attuatori lineari 3a, 3b, 3c, 3d e 3e, anche rappresentati per il controllo con il blocco 20. In Figure 18, by way of example, a block diagram for controlling the device according to the invention is presented. In particular, the controller block 18 receives at its input the force to be applied for the purposes of tractions, set by the therapist, and the positions and orientations that the mobile support surfaces of the subject must reach. The controller 18, therefore, drives the motor 9, indicated for control purposes at block 19, which applies the traction force to the body segments of the subject 21. The controller block 18 also controls the five linear actuators 3a, 3b , 3c, 3d and 3e, indicated for control purposes by block 20, for the positioning of the mobile support surfaces of the subject. From the traction member 9, which applies the traction force, information regarding the force actually applied is fed back to the controller 18 by means of sensors, such as strain gauges or equivalent, indicated in block 24. Other sensors, indicated to block 23, are present on the individual linear actuators 3a, 3b, 3c, 3d and 3e, also represented for control with block 20, and / or on the kinematic structure, indicated in block 22, of the positioning system of the mobile surfaces, 1 and 2, supporting the subject. The sensors of block 23 therefore provide information on their own position and orientation. The block relating to the kinematic structure 22 describes the spatial configuration of the terminal organ, i.e. of the two mobile surfaces 1 and 2 supporting the subject, whose position depends on the configuration of the five linear actuators 3a, 3b, 3c, 3d and 3e, also represented for control with block 20.
Il dispositivo secondo l’invenzione, così come rappresentato complessivamente in Fig. 1 trova la sua naturale implementazione nell’ambito della produzione industriale di ausili meccatronici per fisioterapia, quali lettini, o equivalenti, i quali si awantaggerebbero delle caratteristiche offerte dall’invenzione proposta. Un dispositivo che venga realizzato con le caratteristiche dell’invenzione presentata diviene un reale ausilio al terapista sia in ambito sportivo che medico-riabilitativo. Infatti, il dispositivo secondo l’invenzione, consente un notevole risparmio in termini industriali, necessitando di un minor numero di attuatori rispetto ad altri e per un maggior numero di gradi di libertà . Le soluzioni adottate per l’invenzione proposta coniugano il risparmio in termini di costi di produzione con i vantaggi associati ad una struttura opportunamente stabile e rigida che garantisce flessibilità di posizionamento sia del soggetto sia degli organi di trazione per effettuare gli esercizi. È ovvio che, pur restando nell’ambito delle rivendicazioni che seguono, le forme realizzative descritte rappresentano un’esemplificazione del concetto inventivo e che, pertanto, gli esperti del settore che attuano il trovato potranno modificare o adattare secondo le esigenze di concreta realizzazione industriale. Pertanto ogni derivazione che non si discosti dal nucleo inventivo del dispositivo secondo l’invenzione sopra descritto, e complessivamente presentato in Fig. 1, si considererà come equivalente alle forme realizzative qui esemplificate. Resta inteso che la numerazione e le espressioni utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e servono d’ausilio alla comprensione del concetto inventivo e, pertanto, non sono in alcun modo limitative. The device according to the invention, as represented as a whole in Fig. 1, finds its natural implementation in the field of industrial production of mechatronic aids for physiotherapy, such as beds, or equivalent, which would take advantage of the characteristics offered by the ™ proposed invention. A device that is made with the characteristics of the invention presented becomes a real aid to the therapist in both sports and medical-rehabilitation fields. In fact, the device according to the invention allows considerable savings in industrial terms, requiring fewer actuators than others and for a greater number of degrees of freedom. The solutions adopted for the proposed invention combine the savings in terms of production costs with the advantages associated with a suitably stable and rigid structure that guarantees flexibility in positioning both the subject and the traction organs to perform the exercises. It is obvious that, while remaining within the scope of the following claims, the embodiments described represent an example of the inventive concept and that, therefore, those skilled in the art who implement the invention will be able to modify or adapt according to the requirements of concrete realization industrial. Therefore any derivation that does not depart from the inventive core of the device according to the invention described above, and presented as a whole in Fig. 1, will be considered as equivalent to the embodiments exemplified here. It is understood that the numbering and the expressions used have a purely descriptive purpose and serve as an aid to the understanding of the inventive concept and, therefore, are in no way limiting.
Claims (7)
Priority Applications (1)
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| IT000003A ITFR20110003A1 (en) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | DEVICE FOR EXERCISES OF STRETCHING |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2152431A (en) * | 1936-11-02 | 1939-03-28 | Jensen Sigvard Hjalmar | Exercising machine |
| EP0559446A1 (en) * | 1992-03-04 | 1993-09-08 | McKenzie, Robin Anthony | An exercise machine |
-
2011
- 2011-03-08 IT IT000003A patent/ITFR20110003A1/en unknown
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