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Patent Searching and Data


Title:
ASSISTED REHABILITATION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/224967
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an assisted rehabilitation system comprising a device with static-bicycle movement, and devices that automatically sense and manipulate body performance parameters, allowing the rehabilitation response process of a user to be optimised. In particular, the sensing devices measure the pedalling rate, the pedalling resistance and the user's pulse rate, allowing the optimum exercising range to be configured, depending on the data acquired from the patient and on the level of effort required from him or her. The system also comprises two motors. One motor (6) drives a flywheel that allows the user to experience a variation in the pedalling rate while using the device. A second motor (3) provides different levels of pedalling resistance, allowing muscular strength to be developed. When starting the activity, the user enters, on a touchscreen, the preliminary parameters for the desired pedalling rate and resistance level, which are analysed by a processing unit that calculates a suitable rehabilitation plan. The touchscreen also displays the user's pulse rate, the revolutions per minute for the pedalling rate and the resistance level at any moment in time.

Inventors:
BARRAGÁN GOMEZ JOHANN (CO)
Application Number:
PCT/IB2018/054026
Publication Date:
December 13, 2018
Filing Date:
June 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
UNIV AUTONOMA DE BUCARAMANGA (CO)
International Classes:
A61H1/02; A63B22/08
Domestic Patent References:
WO1994027551A11994-12-08
Foreign References:
US20130059698A12013-03-07
US20130345025A12013-12-26
US20060063644A12006-03-23
EP1900398A12008-03-19
EP3067097A12016-09-14
Attorney, Agent or Firm:
DAZA MONTALVO, Carolina Mercedes (CO)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Un sistema de rehabilitación asistida caracterizado porque comprende un manillar (1 ), una pantalla táctil (2), un motor (3) que gradúa la resistencia al pedaleo de manera automática, un botón de parada de emergencia (11 ) que al ser pulsado detiene de manera inmediata el movimiento de rotación de la máquina en cualquier instante, un sensor de presión (71) ubicado en una de las zapatas (50) del freno, un volante de inercia (4) que reduce las fluctuaciones de velocidad angular, un motor de regulación de velocidad (6) que transmite el movimiento al volante de inercia (4) por medio de una cadena de transmisión delantera (5) que engrana en dos poleas dentadas(18) y (26); una estructura metálica (8), (29), (34) y (35) que aloja una carcasa ( 0) en cuyo interior se encuentra la electrónica de control y la electrónica de potencia, en donde el módulo de electrónica se alimenta por medio de un banco de baterías que se encuentran dentro del contenedor (7) y la conexión eléctrica entre el banco de baterías (7) y la carcasa (10) se logra mediante el cable de alimentación (64), un sensor foto-transmisor de pulsos (42) que se ubica de tal manera que lee la frecuencia de paso de los dientes de la polea (22) que va unida a los pedales (20) y (39) a través de una biela (37). Por medio de una relación matemática se puede conocer la cadencia de pedaleo.

2. El sistema de rehabilitación asistida de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque la distancia entre centros de las poleas (18) y (26) se ajusta por medio de tornillos (67) que se alojan en la lengüetas (9) y (31) que sirven de soporte al eje del motor regulador de velocidad (6) y el motor (6) se apoya sobre una estructura metálica conformada por dos soportes verticales (8) y (29) que a su vez son solidarios con dos perfiles rectangulares (34) y (35) que dan rigidez suficiente al sistema de transmisión.

3. El sistema de rehabilitación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unión de la polea (18) con el volante de inercia (4) se hace por medio de cuatro tornillos (27) que atraviesan el volante (4) y tornillos (33) que unen el apoyo delantero (28) del marco de la bicicleta (53) con la estructura de apoyo (34) y dos tornillos (67) que permiten el ajuste de la distancia entre centros de las poleas (18) y (26) y que se apoyan en las lengüetas (9) y (31) que también soportan el eje del motor (6).

4. El sistema de rehabilitación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un sistema de ajuste por tornillos pasantes (30) que sujetan la polea dentada (26) al motor (6) que regula la velocidad de rotación de ios pedales (20) y (39) y un sistema de sujeción interno o manzana (36) que sujeta dicha polea dentada (26) a dicho motor (6) y en donde dicha manzana (36) aloja internamente el sistema de transmisión de potencia por fricción que se ajusta con los tornillos de fijación

(32).

5. El sistema de rehabilitación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor foto-transmisor de pulsos (42) mide la velocidad de rotación de los pedales (20) y (39) en cualquier instante mediante la lectura de la frecuencia de paso de los dientes de ia polea (22) unida a dichos pedales (20) y (39) a través de la biela (37) y dicho sensor foto-transmisor (42) se monta en una placa de circuitos impresa (43) que aloja componentes para adquirir la señal generada por dicho sensor (42).

6. El sistema de rehabilitación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor (3) y ei reductor de engranajes (44) se fijan al marco (53) de la bicicleta por medio de la placa de soporte (45) y ¡os tomillos pasantes (58) y en donde el reductor de engranajes (44) gira solidariamente con el eje de tornillo (46) que tensiona el cable de acero (48) y acciona el mecanismo de frenado (49) y en donde dicho motor (3) se compone de un encoder (70) y en donde un circuito electrónico (55) permite la lectura de la señal proveniente del encoder (70) y dicho circuito electrónico (55) se alimenta por los cables (56) y la señal del encoder (70) se obtiene por el cable lector (57).

7. El sistema de rehabilitación asistida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de velocidad de rotación de los pedales (20) y (39) proveniente del sensor foto-transmisor (42) se alimenta a la pantalla táctil (2) por medio del cable conductor de señales de los sensores (52) el cual se une al cable de la pantalla táctil por medio del conector (63) y en donde mediante dicho cable conductor de señales de los sensores (52) también se obtiene la señal del sensor de presión (71) ubicado en ia zapata (50) del freno y la señal proveniente de los sensores de pulsación cardiaca (61 ) y (62) ubicados en el manillar (1).

8. El sistema de rehabilitación asistida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje del motor (6) se localiza axialmente mediante las tuercas de ajuste externas (68) y las tuercas de ajuste internas (69) y permiten que la polea (26) se alinee con la polea (18) para una correcta transmisión de movimiento de rotación del motor (6) hacia el volante de inercia (4) a través de !a cadena de transmisión delantera (5).

9. El sistema de rehabilitación asistida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en los sistemas de trasmisión delantera y de trasmisión trasera, las cadenas (5) y (17) respectivamente se reemplazan por correas dentadas, en forma de "V" o planas y sus respectivas y correspondientes poleas (18) y (26) también se reemplazan por poleas dentadas, con surcos en "V" o planas.

Description:
SISTEMA DE REHABILITACIÓN ASISTIDA

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un sistema de rehabilitación asistida de miembros inferiores para pacientes recién operados o con lesiones que impiden o limitan el movimiento continuo de las extremidades inferiores.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención está dirigida a un sistema de rehabilitación asistida que comprende un dispositivo de movimiento tipo bicicleta estática y unos dispositivos que sensan y manipulan automáticamente los parámetros corporales de desempeño ío que permite una optimización en el proceso de respuesta a la rehabilitación del usuario. En particular, los dispositivos de sensado miden la cadencia de pedaleo, la resistencia al pedaleo y las pulsaciones del usuario permitiendo configurar el rango óptimo de ejercitación dependiendo de los datos adquiridos del paciente y del nivel de esfuerzo que se le solicite. El sistema comprende además dos motores. Un motor (6) impulsa un volante de inercia, el cual permite al usuario experimentar una variación en la cadencia de movimiento de pedaleo mientras usa el dispositivo. Un segundo motor (3) proporciona diferentes niveles de resistencia al pedaleo permitiendo trabajar el fortalecimiento muscular. Al iniciar la actividad, el usuario inserta en una pantalla táctil los parámetros preliminares propios de la cadencia de pedaleo y nivel de resistencia deseados, los cuales son analizados por la unidad de procesamiento que calcula el plan de rehabilitación adecuado. La pantalla táctil también despliega las pulsaciones del usuario, las revoluciones por minuto de la cadencia de pedaleo y el nivel de resistencia en cualquier instante de tiempo.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Se conoce que las bicicletas estacionarias permiten que una persona pueda ejercitarse mediante el pedaleo. Son utilizadas normalmente en los gimnasios o en el hogar cuando el clima no es propicio para montar en el exterior o con fines de formación y/o entrenamiento. Las bicicletas estacionarias también son utilizadas para fisioterapia y/o rehabilitación, gracias a que permite la ejercitación de diferentes músculos y articulaciones sin el riesgo de una caída.

Después de una lesión o cirugía de cadera o rodilla, una de las primeras prioridades es comenzar a restaurar el rango de movimiento para la articulación afectada. El rango típico de movimiento de articulaciones como la rodilla puede ser medido por medio de la flexión y la extensión de la misma con la ayuda de un dispositivo llamado goniómetro.

Un goniómetro tiene dos piezas que están conectadas por una bisagra central, alineando cada una de las piezas a lo largo de una zona de unión específica, se mueve de manera individual y conjunta dando como resultado un valor en grados que puede ser visualizado y guardado. Los valores típicos de la máxima flexión de rodilla están aproximadamente entre 130 a 150°. Los valores típicos de la extensión de la rodilla son de 0 a 10°. El mismo tipo de metodología puede aplicarse a la cadera, la máxima flexión de la cadera se mide aproximadamente en 130°, la extensión de la cadera en aproximadamente 10 a 15°, rotación de la cadera de 30 a 40°, 40° de abducción, y de aducción aproximadamente 15 a 20°. Estos son valores típicos de un individuo sano y pueden tener algunas variaciones de persona a persona. Después de una lesión o cirugía a menudo se presenta una pérdida sustancial en la amplitud de movimiento.

Se conocen en el estado del arte dispositivos que ayudan en la recuperación de pacientes operados en sus miembros inferiores y superiores, en donde los aparatos por lo general, corresponden a sistemas de bandas elásticas que permiten hacer movimientos repetitivos en sesiones de rehabilitación.

Para el caso de los miembros inferiores, se conoce la patente ES1062501 que muestra una bicicleta estática motorizada que tiene un motor de velocidad variable con el fin de provocar el movimiento de pedaleo para las extremidades inferiores. El dispositivo de pedaleo motorizado puede servir en centros de rehabilitación, hospitales y gimnasios. La bicicleta consta de un motor reductor (1) que transmite el movimiento de velocidad variable mediante un piñón y un plato (2) el cual está engranado mediante una cadena o correa (3) a los pedales que tienen un diseño específico y poseen topes traseros y laterales que mantienen los pies alojados en los mismos. La estructura de la bicicleta es de aluminio u otro material similar, teniendo una base principal (11 ) que soporta el peso de la bicicleta, apoyos transversales delantero y trasero (10) y un soporte vertical (7) donde se apoya el manillar (8) con su display (9). La silla (5) se regula mediante un motor en su desplazamiento horizontal. Dicha silla tiene apoyabrazos abatibles (6) y una carcasa (12) para cubrir todo el sistema de engranajes.

De otra parte, se conoce el documento de patente US2012/032961 1 que divulga un aparato motorizado y un método para la rehabilitación de individuos inválidos y/o lisiados para entrenar apropiadamente, en donde el dispositivo aumenta el flujo sanguíneo, libera la tensión y reacondiciona los músculos y las articulaciones inferiores del cuerpo. El dispositivo comprende una bicicleta estacionaria accionada que tiene un asiento, agarraderas de mango y pedales de pie giratorios que reciben entrada motriz desde un motor eléctrico y/o desde el usuario. El dispositivo incluye además un par de tirantes de muslos que están conectados entre los muslos del usuario a través de un enlace articulado el cual hace que en pacientes donde la movilidad en las piernas es nula, las extremidades no puedan separarse de manera involuntaria. El dispositivo cuenta además con una cadena que controla y entrena las extremidades del individuo a través de la rotación del pedal. El método descrito combina adicionalmente el presente dispositivo de bicicleta para la rehabilitación junto con estímulos visuales en la forma de una pantalla de televisión tridimensional que estimula las endorfinas, alivia el estrés mental y permite la entrada motriz desde la bicicleta y del usuario para ejercitar las extremidades sin que éste se enfoque en la actividad de rehabilitación.

Por otra parte, se conoce el documento US3.767.195 el cual reporta un aparato de ejercicio en forma de una bicicleta estacionaria en el que la carga de torsión sobre los pedales se ajusta a través de un ciclo predeterminado de funcionamiento por un servomotor que aplica una carga de fricción a un volante accionado por los pedales. El bucle de control incluye un circuito puente, acoplado al servomotor, sensible a la cantidad de par que actualmente está siendo aplicada por el servomotor y en donde, el bucle de control ajusta el par a un parámetro de referencia proporcionado por un dispositivo de programación. Este dispositivo incluye resistencias conectadas en serie que son escaneadas por un contacto móvil acoplado a un motor de reloj para proporcionar una variación de la carga de par en los pedales.

Las bicicletas estacionarias pueden beneficiar a los pacientes ya que tienen un rango muy definido de movimiento y/o una disminución en la resistencia al pedaleo, afectando el tono muscular al tener los pedales un radio de giro constante, creando una circunferencia uniforme cuando se hacen girar ayudando a pacientes que no pueden desarrollar plenamente el movimiento de rotación de las extremidades inferiores. Sin embargo, existe en el estado de ia técnica la necesidad de sistemas de rehabilitación asistida que permitan medir con precisión el desempeño del paciente en cada sesión de terapia y que ayuden con la recuperación de la movilidad de las extremidades inferiores por medio de un plan de ejercitación sistemática y programable que se ajuste a los requerimientos de! usuario. El sistema de rehabilitación asistida de la presente invención además puede extender su espectro de aplicación hacia el tratamiento de pacientes que padecen enfermedades como párkinson. Los síntomas de esta enfermedad se pueden reducir al someter al paciente a rutinas de ejercitación con una frecuencia de pedaleo constante de 90 revoluciones por minuto durante sesiones de entrenamiento de 45 minutos diarios. Otra aplicación de este dispositivo puede darse en pacientes que sufran de inmovilidad permanente de las extremidades inferiores, como es el caso de pacientes en estado de paraplejia. Para esta aplicación, el paciente puede ser suspendido por medio de un dispositivo externo tipo grúa, asegurando sus extremidades inferiores a los cala- pies. El motor está en capacidad de generar el impulso necesario para mover las piernas a una velocidad de rotación constante por el período de tiempo que requiera el paciente. Por otro lado, también se vislumbra una aplicación importante dirigida hacia deportistas que necesiten controlar de manera precisa el nivel de resistencia, la cadencia de pedaleo y las pulsaciones cardiacas en una rutina de entrenamiento.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra el ensamble general del dispositivo.

La figura 2 muestra el detalle del sistema de sujeción de la polea dentada (18) solidaria al volante de inercia (4) de la bicicleta.

La figura 3 muestra los tornillos de fijación (32) del sistema de sujeción externo de la polea dentada (26) solidaria al motor (6) que regula la velocidad de rotación de los pedales.

La figura 4 muestra el sistema de sujeción interno (36) de la polea dentada (26) solidaria al motor (6) que regula la velocidad de rotación de los pedales.

La figura 5 muestra ei sensor foto-transmisor de pulsos (42) que mide la velocidad de rotación que tienen los pedales izquierdo (20) (fig. 1 ) y derecho (39) en cualquier instante al leer la frecuencia de paso de los dientes de la polea dentada (22) que es impulsada por los pedales (20) (fig. 1) y (39) a través de la biela (37).

La figura 6 muestra la vista lateral izquierda del motor (3) y el reductor de engranajes (44) que regulan de manera automática la resistencia al pedaleo.

La figura 7 muestra una vista en detalle del motor (3) y el reductor de engranajes (44) que regulan automáticamente la resistencia al pedaleo.

La figura 8 muestra la pantalla táctil (2) con la que interactúa el usuario y los sensores de pulsación cardiaca (61) y (62) ubicados en el manillar (1). También se muestra el botón de parada de emergencia (11).

La figura 9 muestra la vista en detalle del encoder (70) que permite medir la posición angular del eje de tornillo (46) (fig. 7) solidario al reductor de engranajes (44) que regula la resistencia al pedaleo.

La figura 10 muestra la vista superior del sistema de anclaje del motor de regulación de velocidad (6) a la estructura de soporte (8), (29), (34) y (35).

La figura 11 muestra la vista en detalle explosionada del sensor de presión (71) que se encuentra ubicado entre el soporte de la zapata (21 ) del freno y la zapata (50) del freno.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se describe a continuación con base en las figuras que acompañan la invención, un sistema para rehabilitación de pacientes con limitaciones en la movilidad de las extremidades inferiores originadas por diferentes causas como accidente cerebro vascular, lesiones de médula espinal y enfermedades neurodegenerativas como párkinson. El accionamiento de la máquina genera el movimiento continuo de las extremidades inferiores con diferentes grados de asistencia hacia el usuario dependiendo de la etapa de tratamiento en la que se encuentre.

Como se aprecia en la figura 1 , el ensamble general del dispositivo para rehabilitación asistida de la presente invención, comprende un manillar (1) que permite al usuario apoyar sus extremidades superiores durante la fase de rehabilitación. Además, comprende una pantalla táctil (2) que actúa como interfaz de comunicación entre el usuario y la máquina. Un motor (3) permite graduar la resistencia ai pedaleo de manera automática y también cumple con ia función de ejecutar la parada de emergencia en caso de presentarse una situación anormal en la sesión de ejercitación. La orden de parada de emergencia se activa al pulsar el botón de parada de emergencia (11) (fig. 8). La resistencia al pedaleo se mide por medio de un sensor de presión (71) (fig. 11) ubicado en uno de los soportes de la zapata del freno (21) del sistema de rehabilitación asistida o bicicleta. El volante de inercia (4) permite reducir las fluctuaciones de velocidad angular que pudiera presentar el sistema, haciendo que sea más suave la transición de velocidades cuando se haga la variación de las mismas. El motor de regulación de velocidad (6) transfiere el movimiento al volante de inercia (4) por medio de una transmisión de cadena compuesta por dos poleas dentadas (18) y (26) (fig. 3) y una cadena (5) de transmisión delantera. La distancia entre centros de las poleas (18) y (26) (fig. 3) se ajusta por medio de tornillos que se alojan en la lengüeta (9) y (31) (fig. 3) en los extremos del eje de soporte (73) (fig. 10) del motor regulador de velocidad (6). Dicho motor (6) se apoya sobre una estructura metálica conformada por dos soportes verticales (8) y (29) que a su vez son solidarios con dos perfiles rectangulares (34) y (35) que dan rigidez suficiente al sistema de transmisión. La estructura metálica (8), (29), (34) y (35) también sirve para alojar la carcasa (10) en cuyo interior se encuentra la electrónica de control y la electrónica de potencia. El módulo de electrónica se alimenta por medio de un banco de baterías que se encuentran en el contenedor (7). La conexión eléctrica entre eí banco de baterías (7) y la carcasa ( 0) que contiene ia electrónica de control y potencia, se logra mediante el cable de alimentación (64). La medición de la velocidad de rotación de los pedales se realiza por medio de un sensor foto-transmisor de pulsos (42) (fig. 5) que se ubica de tal manera que lee la frecuencia de paso de los dientes de la polea (22) (fig. 5) que es solidaria a los pedales (20) y (39) (fig. 5) a través de la biela (37) (fig. 5). Por medio de una ecuación matemática se puede conocer la relación entre los pulsos generados por el foto-transmisor y la cadencia de pedaleo. En la figura 1 también aparecen otros elementos como la guía deslizante (13) utilizada para ajustar horizontaimente el sillín (14), los apoyos de caucho (15) para evitar el deslizamiento de la estructura sobre el piso en el que se sitúa, la cadena de transmisión trasera (17) que permite ia transmisión de movimiento de rotación entre el volante de inercia y los pedales. Finalmente se tiene el soporte inferior (38) que ayuda a dar rigidez al marco de la bicicleta (53). Por su parte, la figura 2 muestra ei detalle del sistema de sujeción de la polea dentada (18) solidaria al volante de inercia (4) del sistema de rehabilitación asistida de la invención o bicicleta. La unión de la polea (18) con el volante de inercia (4) se logra por medio de cuatro tornillos (27) que atraviesan el volante (4). En la figura 2 también se puede observar la forma en que los tornillos (33) se utilizan para unir el apoyo delantero (28) del marco de ía bicicleta (53) (fig. 1) con el perfil rectangular trasero (34) de la estructura de apoyo. El tornillo trasero (24) se utiliza para obtener la distancia entre centros de las poleas (18) y (26) (fig. 3), La lengüeta trasera (23) soporta el eje (25) del volante (4). La figura 3 muestra ios tornillos de fijación (32) dei sistema de sujeción externo de la polea dentada (26) al motor (6) que regula la velocidad de rotación de los pedales (20) (fig. 1) y (39) (fig. 5). Los tornillos (30) de ajuste de la polea dentada solidaria al motor (6), atraviesan la polea dentada (26). Los tornillos de fijación del sistema de sujeción externo (32) se usan para fijar un sistema de transmisión de potencia por fricción el cual tiene la ventaja de ocupar poco espacio. En la figura 3 también se observan elementos previamente descritos como el volante de inercia (4), los tornillos (33), la cadena (5) de transmisión delantera y los componentes de la estructura de apoyo del motor (6), elementos (8), (29) y (35) de soporte. La lengüeta derecha (31) y la lengüeta izquierda (9) (fig. 1) sirven de apoyo al eje (73) (fig. 10) del motor (6). Estas lengüetas también se utilizan para tensionar la cadena (5) de transmisión delantera, por medio de los tornillos delanteros (67) (fig. 10) para el ajuste de distancia entre centros de las poleas, al ubicar la polea (26) a la distancia recomendada para este tipo de transmisiones.

La figura 4 muestra ei sistema de sujeción interno (36) de la polea dentada (26) al motor (6) que regula la velocidad de rotación de los pedales (20) (fig. 1) y 39 {fig. 5). La manzana (36) permite alojar internamente el sistema de transmisión de potencia por fricción que se fija con los tornillos (32) (fig. 3). También se observan los tornillos (30) que atraviesan la polea (26) permitiendo que la misma rote de manera solidaria con el motor (6). En la figura 4 también se observan otros elementos previamente descritos como la cadena (5) y elementos pertenecientes a ia estructura de apoyo de motor (6) como son el perfil rectangular delantero (35) y el soporte vertical derecho (29). La figura 5 muestra el sensor foto-transmisor de pulsos (42) que mide la velocidad de rotación que tienen los pedales izquierdo (20) (fig. 1) y derecho (39) en cualquier instante al leer la frecuencia de paso de ios dientes de la polea (22) que va unida a los pedales (20) (fig. 1) y (39) a través de la biela (37). El sensor foto-transmisor (42) se monta en una placa de circuitos impresa (43) la cual aloja los componentes necesarios para adquirir la seña! generada por el sensor (42). Adicionalmente se muestra el sistema de caia-pie (40) y (41) por el cual se fija el pie del usuario al pedal (39). En la figura 5 también se muestran otros componentes como el volante de inercia (4), la cadena de transmisión trasera (17) que transfiere el movimiento de rotación entre los pedales (20) (fig. 1) y (39) y el volante de inercia (4). Se observa la biela (37) del pedal derecho (39), También aparece uno de los cuatro tornillos pasantes (27) que atraviesan el volante (4) para permitir la sujeción de la polea ( 8) (fig. 2) que se encuentra al costado izquierdo del volante de inercia (4). Finalmente se observan el perfil rectangular trasero (34) y el perfil rectangular delantero (35) de la estructura de apoyo del motor (6) (fig. 3) que regula la cadencia de pedaleo.

La figura 6 muestra el motor (3) y el reductor de engranajes (44) que regulan de manera automática la resistencia al pedaleo. El motor (3), y el reductor de engranajes (44) se fijan al marco (53) de la bicicleta por medio de dos tornillos pasantes (58) (fig. 7) que se apoyan en los agujeros (54) de la placa de soporte (45). El reductor de engranajes (44) gira solidariamente con el eje de tornillo (46), el cual tensiona gradualmente el cable de acero (48) que a su vez acciona el mecanismo de frenado (49). De esta manera se obtienen diferentes grados de resistencia al pedaleo cuya precisión viene dada por el paso del eje de tornillo (46). Entre el soporte de la zapata (21 ) del freno, y la zapata del freno (50) se sitúa un sensor de presión (71) (fig. 11) cuya señal de salida es enviada al sistema de control (10) y al mismo tiempo a !a pantalla táctil (2) por medio del cable conductor de señales (52). La señal proveniente del sensor de presión (71) (fig. 11) se acondiciona con el filtro (51). En la figura 6 también se observan otros elementos como el volante (4), el apoyo delantero (28) del marco (53) de la bicicleta, el eslabón graduable de altura (16) del manillar (1), ia perilla de anclaje (19), el conector del cable de los sensores (63) y el botón de parada de emergencia (1 1).

La figura 7 muestra una vista en detalle del motor (3) y el reductor de engranajes (44) que regulan automáticamente la resistencia ai pedaleo. El motor (3) se compone de un encoder (70) (fig. 9) y un reductor de engranajes (44). El circuito electrónico (55) permite la lectura de los pulsos del encoder (70) (fig. 9). El circuito electrónico (55) se alimenta por los cables (56). La señal del encoder (70) (fig. 9) se obtiene por el cable (57). E! reductor de engranajes (44) se acopla al eje (60) el cual se hace soíidario a dicho reductor de engranajes (44) por medio de un tornillo prisionero (74). En el extremo del eje (60) se encuentra la parte roscada (46) que enrosca en la tuerca (47) de tensión del cable de acero, moviendo de esta manera verticalmeníe los cables de acero (48) que accionan a su vez el mecanismo de frenado (49) (fig. 6). El motor (3) y el reductor de engranajes (44) se unen solidariamente a la placa de soporte (45) por medio de unos tornillos (65) localizados en el extremo del reductor de engranajes (44). La placa de soporte (45) a su vez se une al marco (53) de la bicicleta por medio de los tornillos pasantes (58) (fig. 7) y (fig. 9). También se observan en la figura 7 otros componentes como el eslabón graduable de altura (16) del manillar (1), la perilla de anclaje (19) y el tensor (59) del cable de acero (48). La figura 8 muestra la pantalla táctil (2) con la que interactúa el usuario y los sensores de pulsación cardiaca (61), (62) ubicados en el manillar (1). La pantalla táctil (2) despliega en la interfaz usuario-máquina, la cadencia de pedaleo en revoluciones por minuto, las pulsaciones cardiacas y el nivel de resistencia al pedaleo en cualquier instante. La señaí de velocidad de rotación de los pedales proveniente del sensor foto-transmisor (42) (fig. 5) se transmite a la pantalla táctil (2) por medio del cable conductor de señales de los sensores (52) (fig. 6) el cual se une al cable de la pantalla táctil por medio del conector del cable de los sensores (63). Por medio del cable conductor de señales de ios sensores (52) (fig. 6) también se obtiene la señal del sensor de presión (71) (fig. 11) y la señal proveniente de los sensores de pulsación cardiaca (61) y (62). El botón de parada de emergencia (1 ) permite detener de manera inmediata y en cualquier instante el movimiento de rotación del motor (6) y el movimiento de giro de los pedales (20) (fig. 1) y (39) (fig. 5). El botón de parada de emergencia (11) se comunica con la pantalla táctil (2) por medio del cabie conductor de ia señal (12). En ía figura 8 también aparecen ia perilla de anclaje (19) y el eslabón graduable de altura (16) del manillar (1).

En la figura 9 se muestra la vista en detalle deí encoder (70) que permite medir la posición angular del eje de tornillo (46) (fig. 7) que se encuentra solidario al reductor de engranajes (44) del motor (3). También se muestran otros componentes como la placa de soporte (45), los tornillos pasantes (58) por la placa soporte (45), el tensor del cable de acero (59), el cabie de acero (48) y el volante de inercia (4).

La figura 10 se muestra la vista superior del sistema de anclaje del motor (6) a la estructura de soporte (8), (29), (34) y (35). El eje (73) del motor (6) se apoya en las lengüetas (9) y (31). El eje de soporte (73) del motor regulador de velocidad (6) se ajusta axialmente por medio de las tuercas de ajuste externas (68) y las tuercas de ajuste internas (69). Los tornillos delanteros (67) permiten ajustar la distancia entre centros de las poleas (18) (fig. 2) y (26) (fig. 3) sobre las cuales se engrana la cadena (5). También se observan la lengüeta izquierda (9), la lengüeta derecha (31), los tomillos de ajuste (30) de la polea dentada (26) {fig. 3), el cable de alimentación (66) del motor regulador de velocidad (6), el volante de inercia (4) y ios apoyos delanteros (28) del marco de la bicicleta (53) (fig. 1 ). La figura 11 muestra la vista en detalle explosionada del sensor de presión (71 ) que se encuentra ubicado entre el soporte de la zapata (21) del freno y la zapata (50) del freno. El sensor de presión (71) permite medir el nivel de resistencia al pedaleo generado por el mecanismo de frenado (49) (fig. 6) el cual ai ser accionado induce una fuerza de compresión en el soporte de la zapata (21) del freno y la zapata (50) del freno contra la superficie lateral del volante de inercia (4) (fig. 1). En la figura 11 también se observan los cables de señal (72) del sensor de presión (71 ) y el filtro acondicionador (51 ) de la señal del sensor de presión (71 ). La seña! filtrada proveniente del sensor de presión (71) se transmite por el cable conductor de señales (52) de los sensores. En una modalidad de la invención, el sistema de trasmisión delantera con cadena (5) y el sistema de trasmisión trasera con cadena (17), pueden llevarse a cabo mediante el reemplazo de dichas cadenas por correas que pueden ser dentadas, en forma de "V" o planas y sus respectivas y correspondientes poleas (18) y (26) reemplazadas por poleas dentadas, con surcos en "V" o planas.

En este orden de ideas, el dispositivo de rehabilitación asistida de la presente invención gracias a su configuración de elementos como el sensor de pulsaciones del paciente, el sensor de nivel de resistencia al pedaleo y el sensor de velocidad angular de los pedales, permite controlar de manera sistemática el desempeño del usuario durante la rutina de ejercitación, optimizando así el proceso de respuesta del paciente al tratamiento de rehabilitación. En particular, el dispositivo ajusta la resistencia al pedaleo y la cadencia de pedaleo de manera automática al rango óptimo dependiendo del nivel de tratamiento requerido por el paciente. Como se aprecia en la figura 1 , el motor (6) caracterizado porque es un motor sin escobillas de imán permanente, se acopla al volante de inercia (4) de la bicicleta por medio de una cadena de transmisión delantera (5) permitiendo al usuario experimentar una variación en la velocidad de rotación de los pedales (20) y (39) del dispositivo dándole un rango variable de frecuencia de pedaleo y fortalecimiento muscular. Un segundo motor (3) permite ajustar de manera automática el nivel de resistencia al pedaleo deseado. Esto se logra accionando el mecanismo de frenado (49) de la bicicleta de una manera controlada y en una escala gradual desde resistencia inicial nula hasta frenado total del sistema. Este sistema de frenado automático permite también generar una parada de emergencia del mecanismo que se ejecuta al activar el botón de parada de emergencia (11), protegiendo al paciente de cualquier situación anormal que se pudiese presentar durante la sesión de rehabilitación. Al iniciar la actividad, el usuario inserta los parámetros de nivel de resistencia y velocidad de rotación deseada por medio de una pantalla táctil (2) dispuesta para tal fin. Dichos parámetros de entrada son analizados por la unidad de procesamiento contenida en !a carcasa (10) que responde generando el nivel de rehabilitación solicitado gracias a la señal de control enviada a los motores (3) y (6). De acuerdo con lo expuesto, es un objeto de la presente invención, un dispositivo para la rotación asistida de las extremidades inferiores, controlado automáticamente, que permite ajustar por medio de una pantalla táctil (2) los requerimientos de velocidad y resistencia al pedaleo de acuerdo con la necesidad del usuario y su condición. Por lo tanto, dicho dispositivo permite planificar el diseño de una sesión de terapia basado en los requerimientos de un determinado paciente, para eí cual se busca evaluar los parámetros de desempeño durante la rehabilitación, monitoreando el progreso del mismo. El sistema también permite el ajuste de los parámetros de velocidad de rotación y resistencia al pedaleo en tiempo real.

En este sentido, el dispositivo de rehabilitación de acuerdo con la presente invención se describe como un sistema de diversos elementos a saber: una estructura de bicicleta estática acoplada a un motor (6) cuyo eje (73) se apoya sobre un soporte compuesto por perfiles metálicos (8), (29) y las lengüetas (9) (fig. 1) y (31) (fig. 9). El motor (6) transfiere el movimiento de rotación al volante de inercia (4) a través de una cadena de transmisión delantera (5). A su vez, el movimiento de rotación del volante de inercia (4) se transfiere a los pedales (20) y (39) a través de la cadena de transmisión trasera (17) (fig. 1). El sistema cuenta con un motor (3) que ajusta el grado de frenado del sistema proporcionando una resistencia variable en los pedales (20) y (39). El motor (3) también permite implementar la parada de emergencia que se activa al pulsar el botón de parada de emergencia (11) (fig. 8). De esta manera el dispositivo automáticamente ajusta la cadencia de pedaleo y la resistencia al pedaleo basado en la evaluación de los parámetros de entrada que recibe el microprocesador y la electrónica de control y potencia alojados en la carcasa (10). Esto se hace mediante la recopilación de los datos del sensor de presión (71) (fig. 11) y del sensor foto-transmisor de pulsos (42) (fig. 5) que se encuentran embebidos en el dispositivo de rehabilitación. Los datos de estos sensores se interpretan por el microprocesador, embebido en la carcasa (10), el cual envía las señales de consigna ai motor de regulación de velocidad de rotación (6) (fig. 1) y al motor de graduación del nivel de resistencia al pedaleo (3) (fig, 1). Esto se consigue a través del acoplamiento de las señales provenientes de los sensores con un algoritmo de control. El dispositivo cuenta con un sensor adicional (61) y (62) (fig. 8) que permite medir las pulsaciones cardiacas por minuto del usuario. El microprocesador alojado en la carcasa (10) (fig. 1) registra los datos de cadencia de pedaleo, resistencia al pedaleo, y pulsaciones durante una sesión de rehabilitación. Este registro crea una base de datos que puede ser visualizada a través de un tablero o pantalla táctil (2). La base de datos incluye información como el histórico del progreso en el nivel de ejercitación, la duración de la sesión, y el número de repeticiones realizadas durante una determinada secuencia de ejercitación previamente establecida.

El motor (3) (fig. 6) que gradúa la resistencia al pedaleo junto con el reductor de engranajes (44) (fig. 6) está acoplado por medio de unos cables de acero (48) (fig. 6) a las zapatas (50) (fig. 6) de los frenos del volante de inercia (4) (fig. 6), permitiendo no solamente cumplir la función de generar diferentes niveles de resistencia al pedaleo sino también brindar un mecanismo de parada de emergencia del movimiento de rotación de los pedales que se activa al pulsar el botón de parada de emergencia (11) (fig. 8) protegiendo al usuario frente a alguna contingencia que pudiera interferir con el desarrollo normal de la sesión de rehabilitación. El dispositivo tiene además eslabones ajustables (16) y (13) (fig. 1) que permiten modificar la posición horizontal del sillín (14) (fig. 1) y la posición vertical del manillar (1) (fig. 1) dependiendo de las medidas corporales del paciente.

La electrónica de control se aloja en una carcasa (10) (fig. 1) que contiene los circuitos integrados encargados de realizar el procesamiento de las señaies del sensor de cadencia de pedaleo (42) (fig. 5), de los sensores de pulsación cardiaca (61) y (62) (fig. 8) y del sensor de presión (71 ) (fig. 11) con el fin de generar la respectiva acción de control sobre ios motores. Dentro de la carcasa (10) (fig. 1) también se encuentra la electrónica de potencia necesaria para permitir el accionamiento del motor regulador de cadencia de pedaleo (6) y del motor regulador de resistencia al pedaleo (3). La electrónica de potencia también permite la alimentación del sistema de control y el sistema de accionamiento. Dicha fuente de alimentación proviene de un banco de baterías almacenadas en su respectivo contenedor (7) (fig. 1).