CZ28017U1 - System for multipoint monitoring of physical activity - Google Patents

System for multipoint monitoring of physical activity Download PDF

Info

Publication number
CZ28017U1
CZ28017U1 CZ2013-28704U CZ201328704U CZ28017U1 CZ 28017 U1 CZ28017 U1 CZ 28017U1 CZ 201328704 U CZ201328704 U CZ 201328704U CZ 28017 U1 CZ28017 U1 CZ 28017U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
wireless data
peripheral
data
patient
sensors
Prior art date
Application number
CZ2013-28704U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Karel Hána
Jan Kašpar
Markéta Janatová
Adam Bohunčák
Jaroslav Jeřábek
Radim Kliment
Libor Seidl
Radek Fiala
Miloslav Špunda
Original Assignee
Univerzita Karlova V Praze, 1. Lékařská Fakulta
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 Univerzita Karlova V Praze, 1. Lékařská Fakulta filed Critical Univerzita Karlova V Praze, 1. Lékařská Fakulta
Priority to CZ201328704D priority Critical patent/CZ26329U1/en
Priority to CZ2013-28704U priority patent/CZ28017U1/en
Publication of CZ28017U1 publication Critical patent/CZ28017U1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Description

Technické řešení se týká zařízení pro vícebodové sledování fyzické aktivity, zejména při rehabilitaci.The technical solution concerns devices for multipoint monitoring of physical activity, especially during rehabilitation.

Stav technikyState of the art

V současné době navštěvují pacienti trpící postižením pohybového ústrojí, způsobeným např. cévní mozkovou příhodou (CMP), rehabilitační stacionář, kde se věnují intenzivním pohybovým cvičením. Smyslem těchto cvičení je aktivace nových alternativních nervových drah, které by nahradily dráhy poškozené CMP a umožnily pacientovi znovu vládnout postiženým částem těla.Currently, patients suffering from musculoskeletal disorders, such as stroke, visit a rehabilitation center where they practice intensive movement exercises. The purpose of these exercises is to activate new alternative nerve pathways that would replace the pathways damaged by stroke and allow the patient to re-control the affected parts of the body.

Cvičení bývají intenzivní a pacienti při nich stráví ve stacionáři nezřídka i osm hodin denně. Přitom probíhají cviky pod dohledem lékaře či terapeuta. Z organizačních a časových důvodů je terapeut často nucen věnovat se více pacientům zároveň a není tak schopen sledovat každého pacienta individuálně po celou dobu cvičení.Exercises tend to be intense and patients often spend eight hours a day in the day care center. Exercises are under the supervision of a doctor or therapist. For organizational and time reasons, the therapist is often forced to address multiple patients at the same time and is not able to follow each patient individually throughout the exercise.

Nevýhodou stávajícího stavu je absence stálého dohledu nad pacientem. Správnost prováděných cviků závisí po značnou část cvičení pouze na pacientově píli, poctivosti a dalších schopnostech.The disadvantage of the current situation is the lack of constant supervision of the patient. The correctness of the exercises performed for a considerable part of the exercise depends only on the patient's diligence, honesty and other abilities.

Další nevýhodou je při značném množství pacientů nemožnost objektivního posouzení individuálního vývoje léčby každého pacienta.A further disadvantage is the impossibility of an objective assessment of the individual treatment development of each patient in a significant number of patients.

Podstatnou nevýhodou stávajícího stavuje chybějící kontrola pacientů při cvicích, které provádí doma. Lékař nyní nepozná, zda pacient doma zadané cviky prováděl, zda je prováděl správně, v náležitém rozsahu a čase.A major disadvantage of the current situation is the lack of patient control during the exercises performed at home. The doctor will not know if the patient has performed the exercises at home, whether they performed them correctly, in the appropriate extent and time.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody a nedostatky mohou být do značné míry odstraněny použitím systému pro vícebodové sledování fyzické aktivity při rehabilitaci. Podstata systému spočívá v tom, že obsahuje alespoň dva senzorické moduly pro snímání pohybů končetin nebo jiných částí těla pacienta, upravené pro rozmístění po těle pacienta a/nebo v diagnostických a terapeutických pomůckách (např. ve stabilometrické plošině, pásku pro upevnění na končetinu, atd.), přičemž uvedené senzory jsou opatřeny bezdrátovými datovými rozhraními pro propojení těchto senzorů do bezdrátové datové sítě, a systém dále obsahuje vyhodnocovací jednotku, opatřenou bezdrátovým datovým rozhraním, pro sběr a následnou analýzu signálů ze všech snímačů se společnou časovou osou.The above-mentioned disadvantages and drawbacks can be largely eliminated by using a system for monitoring physical activity during rehabilitation. The principle of the system is that it comprises at least two sensory modules for sensing movements of the limbs or other parts of the patient's body, adapted to be deployed on the patient's body and / or in diagnostic and therapeutic aids (eg in a stable platform, wherein said sensors are provided with wireless data interfaces for interconnecting said sensors to a wireless data network, and the system further comprises an evaluation unit provided with a wireless data interface for collecting and subsequently analyzing signals from all sensors with a common timeline.

Senzorických modulů je s výhodou alespoň pět.The sensor modules are preferably at least five.

Senzorický modul ve výhodném provedení obsahuje akcelerometr, mikrokontrolér a bezdrátové datové rozhraní.The sensor module preferably comprises an accelerometer, a microcontroller and a wireless data interface.

Vyhodnocovací jednotka s výhodou obsahuje centrální záznamovou jednotku pro sběr a záznam signálů obsahující bezdrátové datové rozhraní a jednotku pro zpracování a analýzu signálů, jíž může být například počítač, tablet, smartphone, TV přijímač s datovým rozhraním. Tyto jednotky mohou být propojené kabelem, bezdrátovým datovým rozhraním, nebo může být přenos dat zajištěn jakýmkoliv jiným způsobem, např. prostřednictvím záznamového média.The evaluation unit preferably comprises a central recording unit for collecting and recording signals comprising a wireless data interface and a signal processing and analysis unit, which may be, for example, a computer, tablet, smartphone, TV with data interface. These units may be interconnected by cable, wireless data interface, or the data transmission may be provided in any other way, for example by means of a recording medium.

Jedná se o biotelemetrický systém, využívající s výhodou bezdrátovou síť krátkého dosahu (WBAN - Wireless Body Area Network), který může snímat data pomocí rozličných periferních senzorických modulů umístěných např. na končetinách pacienta a/nebo s výhodou umístěných ve cvičících a rehabilitačních diagnostických a terapeutických pomůckách. Měřená data jsou odesílána pomocí bezdrátového rozhraní krátkého dosahu do centrální záznamové jednotky. Zde jsou data ukládána na paměťové médium nebo přenášena dalším datovým rozhraním v reálném čase do počítače. Použité datové rozhraní mezi centrální záznamovou jednotkou a počítačem může být bezdrátové, např. Bluetooth, ZigBee, ale i klasické kabelové, např. USB, sériový port aj.It is a biotelemetric system, preferably using the Wireless Body Area Network (WBAN), which can capture data using various peripheral sensory modules located eg on the patient's limbs and / or preferably placed in exercise and rehabilitation diagnostic and therapeutic aids. The measured data is sent via the short-range wireless interface to the central recording unit. Here, the data is stored on a storage medium or transmitted via another data interface in real time to the computer. The data interface used between the central recording unit and the computer can be wireless, eg Bluetooth, ZigBee, but also wired, eg USB, serial port etc.

Každá z periferních jednotek obsahuje příslušné snímače s digitalizačními obvody. Jejich datové výstupy jsou připojeny na mikrokontrolér. Mikrokontrolér v periferní jednotce plní několik fůnkcí. V první řadě řízení, ovládání, nastavení a kalibraci senzorů, další zpracování pořízených dat (filtrace, průměrování, komprese apod.), dále ukládání dat získaných ze snímače do datových paketů, obsluhu komunikace po bezdrátovém datovém rozhraní krátkého dosahu a v neposlední řadě ovládání indikační LED.Each of the peripheral units contains corresponding sensors with digitizing circuits. Their data outputs are connected to the microcontroller. The microcontroller in the peripheral unit performs several functions. First of all control, control, setting and calibration of sensors, further processing of acquired data (filtration, averaging, compression, etc.), further storing of data obtained from the sensor into data packets, operation of communication over wireless short data range interface and last but not least ICE.

Základní součástí centrální záznamové jednotky je modul pro záznam sériových dat, která přichází přes bezdrátové datové rozhraní krátkého dosahu ze všech periferních jednotek. Dále centrální záznamová jednotka obsahuje napájecí zdroj, akumulátor nebo baterii a/nebo síťový adaptér, obvod pro řízení nabíjení, bezdrátový datový modul krátkého dosahu pro příjem dat z periferních jednotek a bezdrátový datový modul pro komunikaci s počítačem, dále USB rozhraní, popř. sériový port a uživatelské rozhraní (LED, spínač).The basic part of the central recording unit is a serial data recording module that comes from all the peripheral units via a short-range wireless data interface. Furthermore, the central recording unit comprises a power supply, a battery or a battery and / or an AC adapter, a charging control circuit, a wireless short-range data module for receiving data from peripheral units and a wireless data module for communication with a computer. serial port and user interface (LED, switch).

Monitorovací zařízení je určeno ke sledování a vyhodnocování pohybů končetin nebo částí těla, zejména při cvičení ve stacionáři při rehabilitaci pacientů po cévních mozkových příhodách anebo s poruchami pohybového aparátu. Monitorovací zařízení je dále určeno k záznamu a následnému vyhodnocování pohybů končetin nebo částí těla, zejména při rehabilitačních cvičeních prováděných v domácím prostředí pacienta nebo bez přímého dohledu terapeuta.The monitoring device is designed for monitoring and evaluating movements of limbs or parts of the body, especially during exercise in a ward during rehabilitation of patients after stroke or with musculoskeletal disorders. The monitoring device is further designed for recording and subsequent evaluation of movements of limbs or body parts, especially during rehabilitation exercises performed in the patient's home environment or without direct supervision of the therapist.

Přehled vyobrazeníOverview of illustrations

Obr. 1 je schematické znázornění struktury systému pro vícebodové sledování fyzické aktivity při rehabilitaci.Giant. 1 is a schematic representation of the structure of a multi-point tracking system for physical activity in rehabilitation.

Příklad provedeníExemplary embodiment

Jak je z přiloženého schématu struktury systému Obr. 1 patrné, sestává realizovaný systém z několika periferních senzorických modulů PSM, centrální záznamové jednotky CZJ a připojeného osobního počítače PC (ten může být nahrazen např. tabletem, smartphonem nebo TV přijímačem se speciálním rozhraním). Každý periferní senzorický modul PSM v tomto konkrétním příkladu provedení obsahuje tříosý digitální akcelerometrický snímač - akcelerometr, řídicí číslicový obvod - mikrokontrolér a bezdrátové rozhraní krátkého dosahu. Centrální záznamová jednotka CZJ obsahuje bezdrátové rozhraní krátkého dosahu, řídicí číslicový obvod - mikrokontrolér, záznamové médium a datová rozhraní pro komunikaci s osobním počítačem PC.As shown in the attached system structure diagram, FIG. 1, the implemented system consists of several peripheral sensor modules PSM, central recording unit CZJ and connected PC (which can be replaced eg by tablet, smartphone or TV with special interface). Each PSM peripheral sensor module in this particular embodiment includes a three-axis digital accelerometer sensor - accelerometer, digital control circuit - microcontroller, and a short-range wireless interface. The central recording unit CZJ contains a short-range wireless interface, a control digital circuit - microcontroller, recording medium and data interfaces for communication with a PC.

Každý periferní senzorický modul PSM je osazen digitálním tříosým akcelerometrem firmy FreeScale MMA7455L s datovým výstupem na sběrnici SPI. Pomocí SPI sběrnice („Seriál Peripheral Interface“) je akcelerometr spojen s mikrokontrolérem firmy Microchip PICÍ8F26J11.Each PSM peripheral sensor module is equipped with a FreeScale MMA7455L digital three-axis accelerometer with data output on the SPI bus. The accelerometer is connected to the Microchip PIC18F26J11 microcontroller via the SPI bus ("Peripheral Interface").

Mikrokontrolér plní funkce řízem', ovládám a nastavení akcelerometrického snímače, další zpracování pořízených dat (filtrace, průměrování, komprese), dále ukládání dat získaných ze snímače do datových paketů, obsluhu komunikace po bezdrátovém datovém rozhraní krátkého dosahu a v neposlední řadě ovládání indikační LED.The microcontroller performs the functions of controlling, controlling and adjusting the accelerometer sensor, further processing the acquired data (filtering, averaging, compression), storing the data obtained from the sensor in data packets, operating the communication over the wireless short data interface and last but not least control LED.

V příkladu provedení technického řešení je jako bezdrátové rozhraní krátkého dosahu využito rozhraní bluetooth třídy 2 s dosahem přibližně 10 m. Osazeny jsou moduly firmy Laird BTM411. Vhodným nastavením modulů v periferních senzorických jednotkách PSM a modulu v centrální záznamové jednotce CZJ je vytvořena hvězdicová struktura bezdrátové datové sítě. Všechny periferní senzorické jednotky PSM střídavě v rezervovaných časech vysílají datové pakety obsahující zpracované signály akcelerometru.In the exemplary embodiment of the present invention, a Bluetooth class 2 interface with a range of approximately 10 m is used as a short-range wireless interface. Laird BTM411 modules are fitted. A suitable configuration of the modules in the peripheral sensor units PSM and the module in the central recording unit CZJ creates a star structure of the wireless data network. All PSM peripheral sensor units alternate at reserved times to transmit data packets containing processed accelerometer signals.

Jako základ centrální záznamové jednotky CZJ je použit datalogger Logomatic 2 v2 osazený 32bitovým mikroprocesorem firmy Philips NXP LPC2148. Záznamové médium je tvořeno microSD paměťovou kartou s kapacitou až 2 GB. Pro komunikaci s periferními senzorickýmiThe logomatic 2 v2 datalogger equipped with 32-bit microprocessor from Philips NXP LPC2148 is used as the basis of the central recording unit CZJ. The recording medium is a microSD memory card with a capacity of up to 2 GB. For communication with peripheral sensory devices

-2CZ 28017 U1 jednotkami PSM je zde opět bluetooth modul firmy Laird BTM411. Spojení s počítačem je možné pomocí USB rozhraní anebo pomocí druhého bluetooth modulu.-2GB 28017 U1 PSM units again have a Bluetooth module from Laird BTM411. Connection to the computer is possible via the USB interface or a second bluetooth module.

Centrální záznamová jednotka CZJ dále obsahuje Li-Pol akumulátor 1200 mAh jako zdroj napětí (řízené nabíjení akumulátoru zajišťuje nabíjecí obvod, jež je součástí dataloggeru Logimatic v2), vypínací obvod LTC2950-2 a trojici LED jako uživatelské rozhraní.The CZJ central recording unit also contains a 1200 mAh Li-Pol battery as a voltage source (controlled charging of the battery is ensured by the charging circuit, which is part of the Logimatic v2 datalogger), the LTC2950-2 trip circuit and the three LEDs as user interface.

Součástí systému je pochopitelně také firmware (FW) dvojího druhu. Jeden FW je nahrán v každé z periferních senzorických jednotek PSM, druhý je obsažen v centrální záznamové jednotce CZJ.The system also includes firmware (FW) of two kinds. One FW is recorded in each of the peripheral sensor units PSM, the other is contained in the central recording unit CZJ.

Další součástí systému je software pro vizualizaci měřených dat umožňující sledovat jednak ío surová data, tj. signály všech akcelerometrických snímačů ve všech periferních jednotkách PSM a ve všech třech jejich osách (x, y, z), a jednak dále softwarově zpracované signály. Software umožňuje sledování signálů v reálném čase a též analýzu signálů zaznamenaných centrální záznamovou jednotkou CZJ.Another part of the system is software for visualization of measured data enabling to monitor both raw data, ie signals of all accelerometer sensors in all peripheral units PSM and in all three of their axes (x, y, z), and further software processed signals. The software enables real-time tracking of signals as well as analysis of signals recorded by the central CPU.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Systém pro vícebodové sledování fyzické aktivity při rehabilitaci je využitelný v lékařství, především pri rehabilitaci pacientů. Smyslem systému je nejen sledování pohybové aktivity končetin nebo jejich částí (loket, zápěstí, koleno, kotník), ale i sledování pohybových vzorců a stability pacienta.The system for multipoint monitoring of physical activity during rehabilitation is useful in medicine, especially in the rehabilitation of patients. The purpose of the system is not only to monitor the movement activity of limbs or their parts (elbow, wrist, knee, ankle), but also to monitor movement patterns and patient stability.

Claims (4)

20 1. Systém pro vícebodové sledování fyzické aktivity při rehabilitaci, vyznačený tím, že obsahuje alespoň dva periferní senzorické moduly (PSM) pro snímání pohybů končetin nebo jiných částí těla pacienta, upravené pro rozmístění po těle pacienta a/nebo v diagnostických či terapeutických pomůckách, přičemž uvedené senzory jsou opatřeny bezdrátovými datovými rozhraními pro propojení těchto senzorů do bezdrátové datové sítě, a systém dále obsahuje vyhod25 nocovací jednotku, opatřenou bezdrátovým datovým rozhraním, pro sběr a následnou analýzu signálů ze všech snímačů se společnou časovou osou.20 1. A system for monitoring physical activity during rehabilitation, characterized in that it comprises at least two peripheral sensory modules (PSMs) for sensing movements of limbs or other parts of the body of the patient, adapted to be deployed on the patient's body and / or in diagnostic or therapeutic devices; wherein said sensors are provided with wireless data interfaces to connect said sensors to a wireless data network, and the system further comprises a charging unit provided with a wireless data interface for collecting and subsequently analyzing signals from all sensors with a common timeline. 2. Systém podle nároku 1, vyznačený tím, že periferních senzorických modulů (PSM) je alespoň pět.System according to claim 1, characterized in that the peripheral sensor modules (PSM) are at least five. 3. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že periferníSystem according to any one of the preceding claims, characterized in that it is peripheral 30 senzorický modul (PSM) obsahuje akcelerometr, mikrokontrolér a bezdrátové datové rozhraní.30 sensor module (PSM) includes accelerometer, microcontroller and wireless data interface. 4. Systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že vyhodnocovací jednotka obsahuje centrální záznamovou jednotku (CZJ) pro sběr a záznam signálů obsahující bezdrátové datové rozhraní a jednotku pro zpracování a analýzu signálů.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit comprises a central recording unit (CPU) for collecting and recording signals comprising a wireless data interface and a signal processing and analysis unit.
CZ2013-28704U 2013-10-30 2013-10-30 System for multipoint monitoring of physical activity CZ28017U1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ201328704D CZ26329U1 (en) 2013-10-30 2013-10-30 System for multipoint monitoring of physical activity
CZ2013-28704U CZ28017U1 (en) 2013-10-30 2013-10-30 System for multipoint monitoring of physical activity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-28704U CZ28017U1 (en) 2013-10-30 2013-10-30 System for multipoint monitoring of physical activity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ28017U1 true CZ28017U1 (en) 2015-03-31

Family

ID=52775686

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ201328704D CZ26329U1 (en) 2013-10-30 2013-10-30 System for multipoint monitoring of physical activity
CZ2013-28704U CZ28017U1 (en) 2013-10-30 2013-10-30 System for multipoint monitoring of physical activity

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ201328704D CZ26329U1 (en) 2013-10-30 2013-10-30 System for multipoint monitoring of physical activity

Country Status (1)

Country Link
CZ (2) CZ26329U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307932B6 (en) * 2018-12-31 2019-08-28 Univerzita Karlova A monitoring and transport system in particular for transporting infectious patients

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307932B6 (en) * 2018-12-31 2019-08-28 Univerzita Karlova A monitoring and transport system in particular for transporting infectious patients

Also Published As

Publication number Publication date
CZ26329U1 (en) 2014-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3185757B1 (en) Elastic sensor
WO2017058913A1 (en) Wearable and connected gait analytics system
CN107708526A (en) Joint sensors system and its operating method
KR101307250B1 (en) Apparatus for Tremor measure of fingers
CN105232052A (en) Device for recognizing human lower limbs movement posture by virtue of combined sensor
CN104983426A (en) Virtual reality bedside rehabilitation training system and method
CN105748037A (en) Body-sensing tank top with biofeedback system for patients with scoliosis
CN101933798A (en) Wireless physiological detection system for multiple sleep
CN108992071A (en) A kind of lower limb exoskeleton formula gait analysis system
Tay et al. Freezing of gait (FoG) detection for Parkinson disease
TW201417796A (en) Interactive rehabilitating system for lower-limbs
Morrow et al. Accelerations of the waist and lower extremities over a range of gait velocities to aid in activity monitor selection for field-based studies
Bao et al. A wearable multimode system with soft sensors for lower limb activity evaluation and rehabilitation
CZ28017U1 (en) System for multipoint monitoring of physical activity
CN202891937U (en) Hand function training device
Tay et al. Real-time gait monitoring for Parkinson Disease
Arteaga et al. Low-cost accelerometry-based posture monitoring system for stroke survivors
Campolo et al. A novel technological approach towards the early diagnosis of neurodevelopmental disorders
Malešević et al. BEAGLE—A kinematic sensory system for objective hand function assessment in technology-mediated rehabilitation
Paladugu et al. A sensor cluster to monitor body kinematics
CN205181334U (en) Medical intelligent bracelet
CN104545846A (en) Physiological measurement binding band monitoring caring system
CN203138696U (en) Medical data exchanging device and health managing system
Salim et al. Integration of tilt sensors as a device for monitoring rehabilitation process
CN208404583U (en) Movement information of knee acquisition system based on GPS positioning

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20150331

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20171012

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20200217

MK1K Utility model expired

Effective date: 20231030