RU2719918C1 - Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций - Google Patents

Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций Download PDF

Info

Publication number
RU2719918C1
RU2719918C1 RU2019134926A RU2019134926A RU2719918C1 RU 2719918 C1 RU2719918 C1 RU 2719918C1 RU 2019134926 A RU2019134926 A RU 2019134926A RU 2019134926 A RU2019134926 A RU 2019134926A RU 2719918 C1 RU2719918 C1 RU 2719918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
platform
signals
sensors
patient
postural
Prior art date
Application number
RU2019134926A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Иванович Колягин
Original Assignee
Юрий Иванович Колягин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Иванович Колягин filed Critical Юрий Иванович Колягин
Priority to RU2019134926A priority Critical patent/RU2719918C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2719918C1 publication Critical patent/RU2719918C1/ru

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1116Determining posture transitions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/005Moveable platforms, e.g. vibrating or oscillating platforms for standing, sitting, laying or leaning
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/16Platforms for rocking motion about a horizontal axis, e.g. axis through the middle of the platform; Balancing drums; Balancing boards or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике. Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций содержит качающую платформу (1) с установленными на ней датчиками угловых перемещений (3) и устройство сопряжения (5) сигналов с датчиков со входом ПЭВМ (6), которая выполнена с возможностью преобразования информации с датчиков в визуальные сигналы для выведения на экран монитора (7) с целью отслеживания их пациентом и реализации обратной биологической связи через визуальный вход постуральной системы. Платформа дополнительно оснащена двумя парами нагревательных элементов (4) из элементов Пельтье с установленными на них датчиками температур и регулятором температур (8). Каждая пара нагревателей установлена на платформе в местах постановки стоп пациента. Нагреватели в паре установлены один в пяточной области стоп, второй в носке стоп. Регулятор температуры обеспечен таким алгоритмом нагрева элементов Пельтье, при котором пациент (10) вынужден изменять свой центр масс с целью обеспечения качающейся платформе горизонтальности положения. Платформа установлена на резиновой торообразной шине (2), давление в которой регулируется компрессором (9). Дополнительно измеряют фазовое запаздывание между сигналами, полученными в ПЭВМ путем обработки сигналов с выхода датчиков температур и угловых датчиков путем сравнения этих сигналов в фазовом детекторе (11). Достигается расширение возможностей системы «человек - кибернетическое устройство» при восстановлении постуральной системы за счет введения наказания за неправильные движения и за счет получения в реальном масштабе времени информации о фазовом запаздывании. Кроме того, использование изобретения позволит увеличить вероятность достижения максимального результата при коррекции синдрома постурального дефицита, сократить курс восстановительного лечения, уменьшить количество проводимых курсов, а также уменьшить длительность периода временной нетрудоспособности и предупредить инвалидность. 2 ил.

Description

Предлагаемая платформа относится к медицинской технике, точнее к платформам с биологической обратной связью, которые применяются для восстановления функций постуральной системы, направленных на вертикализацию тела пациентов.
Известны платформы с визуальной биологической обратной связью, в которых сигналы, замеренные акселерометрами преобразуются в визуальный сигнал, который отображается на экране дисплея. Пациентам при этом предлагаются различные варианты работы с визуальными сигналами, направленными на отслеживание движущихся визуальных картин. К таким платформам относится, например платформа «Стабилон-01-2», описанная в сайте «www.rista.ru». Известны также платформы с акустической обратной связью, в которых по сигналам электроэнцефалограмм, формируется звуковой сигнал, которым воздействуют на пациента, смотри например Патент RU 2192777.
Любая система с биологической обратной связью направлена на формирование устойчивого ответа на формируемый сигнал, визуальный, акустический или сигнал, принимаемый другими постуральными входами. При этом система человек-платформа становится устойчивой только в том случае, если фазовое запаздываниеϕ между реакцией на сигнал и сигналом не превысит 180°. Условие Δϕ=180°-ϕ, определяемое в теории автоматического регулирования как « запас по фазе», может служить критерием эффективности восстановительных процедур с применением кибернетических платформ, оснащенных биологической обратной связью.
Наиболее близким предлагаемому устройству является стабилометрическая платформа «Стабилан-01-2». Это устройство содержит саму платформу и ПЭВМ. Корпус стабилоплатформы состоит из опорной плиты и поддона, соединяющихся между собой посредством датчиков опорных реакций. Пленочные тензодатчики резистивного типа выполнены в периферийных ребрах жесткости опорной плиты и свободными концами опираются на четыре ножки. Влияние неровностей пола при установке стабилоплатформы позволяет исключить одна регулируемая по высоте ±3 мм ножка. Ребра жесткости попарно объединяют датчики и крепятся к опорной плите винтами, прилегая к ней средней (нерабочей) частью. Тензорезисторы покрываются силиконовой пастой для защиты от внешних воздействий. В каждом датчике они объединяются в мостовые схемы, выходы которых подключены к дифференциальным входам усилителей электронного блока. Выход электронного блока соединен с устройством ввода аналоговой информации в ПЭВМ, которое имеет стандартный порт USB. Сигналы с тензодатчиков преобразуются в видеосигналы в ПЭВМ и видеосигналы регистрируются на мониторе компьютера в виде различных меток, за которыми пациенту предлагается следить и устанавливать эти метки, в задаваемое программой, место на экране монитора, путем перемещения центра масс. В процессе такой тренировки у пациента вырабатывается способность более правильно управлять своим центром масс при вертикализации.
Недостатком такой системы является отсутствие объективных численных данных об эффективности восстановительных процедур, которые необходимо получать в реальном масштабе времени. Также, поскольку в системе отсутствует наказание за неправильные движения, эффективность известной кибернетической системы человек-устройство падает. Наказание за неправильную пробу оставляет в памяти пациента эту пробу и в дальнейшем исключает эти пробы из процесса компенсации гравитационных составляющих сил или моментов.
Целью предлагаемого кибернетического устройства является расширение возможностей системы «человек - кибернетическое устройство» при восстановлении постуральной системы за счет введения наказания за неправильные движения и за счет получения в реальном масштабе времени информации о фазовом запаздывании.
Указанная цель в кибернетическом устройстве, содержащем качающуюся платформу с акселерометрами, выходы которых подключены к ПЭВМ, в которой сигналы датчиков преобразуются в визуальные сигналы, которые пациенту предлагается отслеживать, дополнительно оснащается двумя парами нагревательных элементов, например элементов Пельтье. Каждая пара элементов устанавливается в месте размещения стоп пациента, причем один из элементов пары в районе пятки, второй в районе носка. На каждом нагревательном элементе размещен датчик температуры, подключенный к регулятору температуры, который обеспечивает регулировку температуры так, что при наклоне в сторону датчика, на датчике повышается температура по гармоническому закону. Увеличение температуры заставляет пациента совершить отклонение центра масс такое, которое приведет к охлаждению этого нагревателя, но к нагреву нагревателя противоположно установленного. Тем самым кибернетическое устройство наказывает пациента за неправильные движения. Этот процесс можно сравнить с процессом проб и ошибок, которые совершает ребенок в раннем возрасте в процессе обучения вертикальной стойке, когда его падения приводят к болезненным ушибам. Именно боль стимулирует память пациента фиксировать неправильные пробы и в дальнейшем исключать их из арсенала проб и ошибок. Данное утверждение основано на том, что постуральная система, являясь многозвенной и обладающей многими входами, вырабатывает алгоритмы управления вертикализацией в процессе самообучения, причем самообучение ведется методом проб и ошибок. Регулятор температуры управляется сигналами с датчиков угловых перемещений платформы по следующему алгоритму:
- платформа находится в горизонтальном положении: t°=36°С поддерживается на всех элементах.
- платформа наклоняется влево: на левой стопе t°=50°, на правой t°=36°С
- платформа наклоняется вправо: на правой стопе t°=50°, на левой t°=36°
- платформа наклоняется вперед: в носовом элементе t°=50°, в пяточном t°=36°,
- платформа наклоняется назад: в носовом элементе t°=36°, в пяточном t°=50°,
Предложенный алгоритм обеспечивает наказание не комфортной температурой за неправильные пробы в процессе самообучения вертикализации, что соответствует поддержанию платформы в горизонтальном состоянии. При этом дополнительно в компьютере в режиме реального времени фиксируется фазовое запаздывание между сигналами акселерометров и сигналами с датчиков температур на основной частоте колебаний сигналов этих датчиков, полученной разложением в ряд Фурье программой БПФ с помощью фазового детектора. Этот параметр используется медперсоналом для оценки эффективности восстановительного процесса. Чем больше запас по фазе, тем устойчивее система, тем эффективнее восстановительный процесс. Дополнительно платформа оснащается торообразной резиновой шиной, к которой подключен компрессор с регулятором давления в шине. Платформа, установленная на такой шине, является качающейся, но амплитуда и собственная частота качания платформы регулируется давлением в шине так, чтобы частота колебания центра масс пациента была удалена от собственной частоты платформы. На рисунке 1 представлена условно-конструктивная схема платформы.
На рисунке 2 представлена блок схема предлагаемой кибернетической системы- человек- платформа. На рисунке 1 обозначены:
1 - платформа,2 - резиновая шина, 3 - блок угловых датчиков или акселерометров,4 - нагревательные элементы с датчиками температур.
На рисунке 2 обозначены:
- 5 устройство связи аналоговой информации с ПЭВМ 6, 7 - экран или монитор, 8 -регулятор температуры нагревателей, 9 - компрессор с датчиком давлений, 10 - пациент, 11 - фазовый детектор
Общими элементами предложенной платформы и устройства прототипа являются:
- качающаяся платформа с датчиками угловых перемещений,, устройство сопряжения аналоговых сигналов с ПЭВМ и ПЭВМ с экраном, которые обеспечивают визуальную биологическую обратную связь.
- отличительными признаками являются введение дополнительной биологической обратной связи через стопы и введение в компьютер программы, позволяющей определять фазовое запаздывание в биологической обратной связи через стопы ног пациента. Эта обратная связь реализована введением двух пар нагревателей с датчиками температур, установленных на платформе в местах установки стоп и регулятора температуры.
За счет введения отличительных признаков появилась возможность оценки эффективности восстановительных процедур в реальном масштабе времени, а также наказанием за неправильные пробы тепловым воздействием на стопы пациента добиваются запоминания пациентом неправильных проб и их исключения из арсенала проб и ошибок. Тем самым ускоряется процесс восстановления.
Совместно с известными признаками в такой платформе реализованы два канала биологической обратной связи, что приближает кибернетическую систему к системе биологической, обладающей тремя главными входами или экзо входами: зрение, внутреннее ухо и стопы ног.
Данное устройство является эффективным средством в комплексной реабилитации при лечении различных постуральных синдромов. Раннее включение кибернетической платформы в реабилитационный процесс позволит не только увеличить вероятность достижения максимального результата при коррекции синдрома постурального дефицита, но и сократить курс восстановительного лечения и уменьшить количество проводимых курсов. Также использование данного устройства позволит уменьшить длительность периода временной нетрудоспособности и предупредить инвалидность. Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций безопасна, проста в обращении и может применяться как в стационарных, так и амбулаторных условиях лечебно-профилактических и санаторно-курортных учреждений. Данное устройство окажет большую помощь во время реабилитации в хиропрактических центрах, при занятиях в залах ЛФК, фитнес и веллнес-центрах, массажных салонах, при подготовке спортсменов. Также данная кибернетическая платформа может использоваться в домашних условиях с учетом нозологии и особенностей клинического синдрома.

Claims (1)

  1. Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций, содержащая качающую платформу с установленными на ней датчиками угловых перемещений, устройство сопряжения сигналов с этих датчиков со входом ПЭВМ, саму ПЭВМ с программным обеспечением, которое позволяет преобразовать информацию с датчиков в визуальные сигналы, которые выводятся на экран монитора с целью отслеживания их пациентом, которые реализуют обратную биологическую связь через визуальный вход постуральной системы, отличающаяся тем, что платформа дополнительно оснащается двумя парами нагревательных элементов из элементов Пельтье с установленными на них датчиками температур и регулятором температур, причем каждая пара нагревателей установлена на платформе в местах постановки стоп пациента, а нагреватели в паре установлены один в пяточной области стоп, второй в носке стоп, регулятор температуры обеспечен алгоритмом нагрева элементов Пельтье таким, при котором пациент вынужден изменять свой центр масс с целью обеспечения качающейся платформе горизонтальности положения, причем платформа установлена на резиновой торообразной шине, давление в которой регулируется компрессором, дополнительно измеряют фазовое запаздывание между сигналами, полученными в ПЭВМ путем обработки сигналов с выхода датчиков температур и угловых датчиков путем сравнения этих сигналов в фазовом детекторе.
RU2019134926A 2019-10-31 2019-10-31 Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций RU2719918C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134926A RU2719918C1 (ru) 2019-10-31 2019-10-31 Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134926A RU2719918C1 (ru) 2019-10-31 2019-10-31 Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2719918C1 true RU2719918C1 (ru) 2020-04-23

Family

ID=70415657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019134926A RU2719918C1 (ru) 2019-10-31 2019-10-31 Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2719918C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797395C1 (ru) * 2022-05-31 2023-06-05 Юрий Иванович Колягин Способ коррекции синдрома постурального дефицита

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179230A1 (en) * 2012-05-30 2013-12-05 Ecole Polythechnique Federale De Lausanne (Epfl) Apparatus and method for restoring voluntary control of locomotion in neuromotor impairments
KR20160065948A (ko) * 2013-10-07 2016-06-09 엠씨10, 인크 감지 및 분석용 등각 센서 시스템
RU2621120C2 (ru) * 2015-08-25 2017-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет" Способ коррекции плосковальгусной деформации стоп и устройство для его осуществления
RU2679586C1 (ru) * 2018-03-26 2019-02-11 Юрий Иванович Колягин Компьютеризированный тренажер для обучения технике проведения силовых ручных воздействий на шейном отделе позвоночника
US20190255388A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-22 William Schroeder Posture Correction and Weight Balance Apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179230A1 (en) * 2012-05-30 2013-12-05 Ecole Polythechnique Federale De Lausanne (Epfl) Apparatus and method for restoring voluntary control of locomotion in neuromotor impairments
KR20160065948A (ko) * 2013-10-07 2016-06-09 엠씨10, 인크 감지 및 분석용 등각 센서 시스템
RU2621120C2 (ru) * 2015-08-25 2017-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет" Способ коррекции плосковальгусной деформации стоп и устройство для его осуществления
US20190255388A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-22 William Schroeder Posture Correction and Weight Balance Apparatus
RU2679586C1 (ru) * 2018-03-26 2019-02-11 Юрий Иванович Колягин Компьютеризированный тренажер для обучения технике проведения силовых ручных воздействий на шейном отделе позвоночника

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797395C1 (ru) * 2022-05-31 2023-06-05 Юрий Иванович Колягин Способ коррекции синдрома постурального дефицита

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180263530A1 (en) Chest measuring device, scoliosis correction system, system for remotely diagnosing spine, and wearable measuring device
ES2763123T3 (es) Cámara de presión y elevador para sistema de presión de aire diferencial con capacidad de recogida de datos médicos
US20070027369A1 (en) Apparatus and methods for assessing human physical performance
US8845556B1 (en) Method and apparatus for body balance and alignment correction and measurement
US20170181689A1 (en) System and Method for Measuring the Muscle Tone
Bataweel et al. Balance and musculoskeletal flexibility in children with obesity: a cross-sectional study
KR101185575B1 (ko) 균형 감각 측정장치
Rodriguez et al. Wearable postural control system for low back pain therapy
Henschke et al. Assessing the validity of inertial measurement units for shoulder kinematics using a commercial sensor‐software system: A validation study
Lin et al. Quantitative static and dynamic assessment of balance control in stroke patients
Sijobert et al. A sensor-based multichannel FES system to control knee joint and reduce stance phase asymmetry in post-stroke gait
Bizovska et al. Intra-and inter-session reliability of traditional and entropy-based variables describing stance on a wobble board
RU2719918C1 (ru) Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций
KR20220018373A (ko) 척추측만증 자세교정장치, 자세교정방법 및 자세교정시스템, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램
Sun et al. Harnessing the power of a novel program for dynamic balance perturbation with supported body weight
KR102244148B1 (ko) 신호음을 기반으로 한 전용 콘텐츠 처방 및 헬스케어 관리 시스템
Zehtabian et al. Supporting rehabilitation prescription compliance with an IoT-augmented four-legged walker
Manyoni et al. A comparison of four weight estimation systems for paediatric resuscitation
Bauer et al. An insole pressure measurement system: repeatability of postural data
CN204129735U (zh) 一种具有办公装置的健康检测***
Ha et al. Effects of visual feedback training using transient Fresnel prism glasses on balance ability in stroke patients without hemispatial neglect
Ershadi et al. Comprehensive Musculoskeletal Care Platform Enabling At-home Patient Care.
Baselizadeh et al. Using robotic mechanical perturbations for enhanced balance assessment
Ghorbani et al. A novel device to improve sitting posture
Giansanti et al. Portable kit for the assessment of gait parameters in daily telerehabilitation