CZ34681U1 - Equipment for detecting the movement and presence of a human body in orthotic and prosthetic devices - Google Patents
Equipment for detecting the movement and presence of a human body in orthotic and prosthetic devices Download PDFInfo
- Publication number
- CZ34681U1 CZ34681U1 CZ2020-38215U CZ202038215U CZ34681U1 CZ 34681 U1 CZ34681 U1 CZ 34681U1 CZ 202038215 U CZ202038215 U CZ 202038215U CZ 34681 U1 CZ34681 U1 CZ 34681U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- movement
- flexible electrode
- human body
- orthotic
- wireless communication
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/0245—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1107—Measuring contraction of parts of the body, e.g. organ, muscle
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS 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
- A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
- G16H20/30—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to physical therapies or activities, e.g. physiotherapy, acupressure or exercising
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Prostheses (AREA)
Description
Zařízení pro detekci pohybu a přítomnosti lidského těla v ortotických a protetických pomůckáchEquipment for detecting the movement and presence of the human body in orthotic and prosthetic devices
Oblast technikyField of technology
Zařízení svým zaměřením spadá do oblasti senzorů a je určeno pro oblast medicíny - zejména pro oblast ortotických a protetických pomůcek, ale i pro širokou oblast tzv. nosíteIné elektroniky mezi které spadá například „chytré oblečení“.Due to its focus, the device falls into the field of sensors and is intended for the field of medicine - especially for the field of orthotic and prosthetic aids, but also for a wide range of so-called wearable electronics, which include, for example, "smart clothes".
Dosavadní stav technikyPrior art
Pro úspěšnost rehabilitační léčby je nutné, aby pacient dodržoval režim, který mu byl na počátku léčby určen příslušným rehabilitačním pracovníkem - fyzioterapeutem přímo na míru. Součástí takové rehabilitace bývá někdy i nošení tzv. ortotických nebo protetických pomůcek. I přes veškerou snahu výrobců, může být nošení těchto pomůcek pro pacienta nepříjemné a může dojít k tomu, že i přes doporučení rehabilitačního pracovníka není tato pomůcka nošena, zejména v domácím prostředí dle navrženého rozpisu.For the success of rehabilitation treatment, it is necessary for the patient to follow the regimen, which was determined for him at the beginning of treatment by the appropriate rehabilitation worker - physiotherapist directly. Such rehabilitation sometimes includes wearing so-called orthotic or prosthetic aids. Despite all the efforts of the manufacturers, wearing these aids can be uncomfortable for the patient and it can happen that despite the recommendation of the rehabilitation worker, this aid is not worn, especially in the home environment according to the proposed schedule.
V současné době se detekce přítomnosti končetiny v ortopedických nebo protetických pomůckách provádí pomocí měření teploty specializovaným senzorem umístěným přímo v příslušné pomůcce. Končetina pacienta přítomná v pomůcce tuto pomůcku zahřeje a speciální senzor zaznamená nárůst teploty vnitřní části pomůcky až k hodnotám blízkým teplotě lidského těla. Po sejmutí ortopedické či rehabilitační pomůcky pak dochází k opačnému procesu, kterým je jejich ochlazování. Ze změny teplotní křivky pak lze zjistit délku nošení ortopedické či protetické pomůcky. Pouze z teplotního senzoru nelze získat komplexní informace o pohybu dané části těla, například zdaje sledovaná v klidovém stavu, či má aktivní pohyb, protože teplota kontaktního místa teplotního senzoru není závislá na pohybové aktivitě.At present, the detection of the presence of a limb in orthopedic or prosthetic devices is performed by measuring the temperature with a specialized sensor located directly in the device. The patient's limb present in the device heats the device and a special sensor detects an increase in the temperature of the inner part of the device to values close to the temperature of the human body. After removing the orthopedic or rehabilitation aid, the opposite process takes place, which is their cooling. From the change of the temperature curve, it is then possible to determine the length of wearing an orthopedic or prosthetic device. Only the temperature sensor cannot obtain complex information about the movement of a given part of the body, for example whether it is monitored at rest or has active movement, because the temperature of the contact point of the temperature sensor is not dependent on movement activity.
Mezi takováto zařízení patří například US20170333256 „Elastic venous compession orthosis“, jedná se o dokument popisující ortézu s kapacitním senzorem s vlastním napájením. Senzor se aktivuje, pokud člověk ortézu užívá, nicméně tento senzor neumí detekovat pohybové aktivity pacienta. Dalším zajímavým řešením je EP 2578141 „Method and systém for generating psysiological signals with fabric capacitive snesors“ toto zařízení umí kontrolovat aktivitu pacienta i detekovat přítomnost končetiny, ale slabou stránkou tohoto zařízení fakt, že pravděpodobně neuchovává data v paměti zařízení a je otázkou, kdy je senzor aktivován.Such devices include, for example, US20170333256 "Elastic venous compession orthosis", a document describing an orthosis with a self-powered capacitive sensor. The sensor is activated when a person is using an orthosis, however, this sensor cannot detect the patient's physical activity. Another interesting solution is EP 2578141 "Method and system for generating psychological signals with fabric capacitive carriers", this device can control patient activity and detect the presence of a limb, but the weakness of this device is the fact that it probably does not store data in the device memory. sensor activated.
Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution
Níže popsané zařízení řeší problematiku detekce končetiny v ortotických či protetických pomůckách a může tak kontrolovat aktivitu pacienta například na rehabilitacích a motivovat jej při zobrazení pokroku a účinku rehabilitace. Získané signály lze dále analyzovat, a zjistit, zdaje pohyb vykonáván správně.The device described below solves the problem of limb detection in orthotic or prosthetic aids and can thus control the patient's activity, for example in rehabilitation, and motivate him to display the progress and effect of rehabilitation. The acquired signals can be further analyzed to see if the movement is performed correctly.
Zařízení pro detekci pohybu a přítomnosti těla je tvořeno flexibilní elektrodou kapacitního senzoru vyrobenou z vodivého materiálu - například vodivé textilie, vodivé folie apod., která je realizována ve formě obdélníkové, čtvercové nebo kruhové elektrody s minimální plochou 1 cm2. Tento senzor je vodivě spojen s elektronickou měřicí jednotkou s (anténou pro bezdrátovou komunikaci), která vyhodnocuje změny kapacity snímače tvořeného elektrodou a povrchem lidského těla bez ohledu na fakt, jestli je elektroda a povrch lidského těla v přímém kontaktu či nikoliv. Měřicí jednotka umožňuje bezdrátovou komunikaci na krátké vzdálenosti a je napájena akumulátorem. Měřené hodnoty kapacity jsou pak vyhodnocovány v měřicí jednotce nebo jsou zasílány bezdrátovou technologií do vyhodnocovacího zařízení, kterým může být například osobní počítač, nebo jinéThe device for detecting movement and the presence of the body consists of a flexible electrode of a capacitive sensor made of conductive material - for example conductive fabric, conductive foil, etc., which is realized in the form of a rectangular, square or circular electrode with a minimum area of 1 cm 2 . This sensor is conductively connected to an electronic measuring unit (antenna for wireless communication), which evaluates changes in the capacity of the sensor formed by the electrode and the surface of the human body, regardless of whether the electrode and the human body surface are in direct contact or not. The measuring unit enables wireless communication over short distances and is powered by a battery. The measured capacity values are then evaluated in the measuring unit or are sent by wireless technology to an evaluation device, which can be, for example, a personal computer or other
-1 CZ 34681 UI výpočetního zařízení jako je třeba smartphone, tablet apod, které určí dobu, po kterou je ortotická pomůcka nošena a druh vykonávaného pohybu, jako je neaktivita, pohybová aktivita apod. Bezdrátová komunikace je například standardu NFC (Near Field communications), Bluetooth apod.-1 CZ 34681 UI of a computing device such as a smartphone, tablet, etc., which determines the time for which the orthotic device is worn and the type of movement performed, such as inactivity, physical activity, etc. Wireless communication is, for example, NFC (Near Field communications), Bluetooth etc.
Objasnění výkresůExplanation of drawings
Obr. 1 - Umístění končetiny v dynamické bércové ortéze a řez umístění senzoru.Giant. 1 - Position of the limb in a dynamic shin orthosis and section of the sensor location.
Obr. 2 - Blokové schéma zapojení měřicí jednotky pro snímání přítomnosti lidského těla ilustrující bezdrátovou komunikaci dle příkladu 2.Giant. 2 - Block diagram of a measuring unit for sensing the presence of the human body illustrating wireless communication according to Example 2.
Obr. 3 - Graf testování senzoru umístěného na lýtku, měření pohybů popsaných v obraze se zobrazením sejmutí ortézy.Giant. 3 - Graph of testing the sensor placed on the calf, measuring the movements described in the image showing the removal of the orthosis.
Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solution
Příklad 1Example 1
Pacient má v dynamické bércové ortéze z plastového materiálu umístěnu dolní končetinu. Flexibilní elektroda 4 kapacitního senzoru obdélníkového tvaru o ploše 10 cm2 vyrobená z vodivé textilie je vodivě propojena s měřicí jednotkou 1. Tato elektroda 4 kapacitního senzoru je nalepena na vnitřní stranu skeletu 3 dynamické bércové ortézy v oblasti lýtka 6. Elektroda 4 je překryta výstelkou 5 dynamické bércové ortézy, která je v tomto případě realizovaná materiálem ethylenvinylacetát o tloušťce 2 mm. Měřicí jednotka 1 je umístěna na vnější straně skeletu 3 dynamické bércové ortézy v oblasti lýtka 6. Součástí měřicí jednotky 1 je v tomto případě knoflíkový akumulátor 2 napojený na mikroprocesor 9 s obvody pro měření kapacity propojené s obvodem 8 pro bezdrátovou komunikaci a anténa pro bezdrátovou komunikaci umístěná na desce plošných spojů. Měřené hodnoty kapacity jsou bezdrátově přenášeny do externího vyhodnocovacího zařízení 10. jako je například mobilní telefon. Software ve vyhodnocovacím zařízení, v tomto případě mobilním telefonu, zobrazuje graficky měřené hodnoty změny kapacity a vyhodnocuje přítomnost končetiny v dynamické bércové ortéze. Současně stím vyhodnocuje, zdaje prováděn pohyb dolní končetiny, a to chůze nebo blíže nespecifikovaný pohyb nebo stav bez pohybu, jak je uvedeno na obr. 3. V případě detekce chůze, vyhodnocuje software počet provedených kroků.The patient has a lower limb placed in a dynamic shin orthosis made of plastic material. The flexible electrode 4 of the capacitive sensor of a rectangular shape with an area of 10 cm 2 made of conductive fabric is conductively connected to the measuring unit 1. This electrode 4 of the capacitive sensor is glued to the inside of the skeleton 3 of the dynamic shin orthosis in the calf area 6. The electrode 4 is covered with a liner 5 dynamic shin orthosis, which in this case is realized with ethylene vinyl acetate material with a thickness of 2 mm. The measuring unit 1 is located on the outside of the skeleton 3 of the dynamic lower leg orthosis in the calf area 6. The measuring unit 1 in this case comprises a button battery 2 connected to a microprocessor 9 with capacitance measuring circuits connected to a wireless communication circuit 8 and an antenna for wireless communication. located on the printed circuit board. The measured capacity values are transmitted wirelessly to an external evaluation device 10, such as a mobile phone. The software in the evaluation device, in this case a mobile phone, graphically displays the measured values of the capacity change and evaluates the presence of the limb in the dynamic shin orthosis. At the same time, it evaluates whether the movement of the lower limb is performed, namely walking or an unspecified movement or state without movement, as shown in Fig. 3. In the case of detecting walking, the software evaluates the number of steps performed.
V tomto případě bylo během 100 sekund zaznamenáno 10 kroků, jak je uvedeno na obr. 3, přičemž měřený signál je zakončen velkým nárůstem hodnoty, který je způsoben sejmutím ortézy kapacitní senzor tak nedetekuje přítomnost sledované části lidského těla.In this case, 10 steps were recorded within 100 seconds, as shown in Fig. 3, and the measured signal is terminated by a large increase in value caused by removing the orthosis. The capacitive sensor thus does not detect the presence of the monitored part of the human body.
Příklad 2Example 2
Pacient má v loketní ortéze z pevného textilu umístěnu horní končetinu. Flexibilní elektroda 4 kapacitního senzoru čtvercového tvaru o ploše 5 cm2 je vyrobena z vodivé textilie a vodivě propojena s měřicí jednotkou 1 s anténou pro bezdrátovou komunikaci, která je v tomto případě standardu NFC. Tato elektroda 4 je přichycena na vnitřní straně skeletu 3 loketní ortézy v přímém kontaktu s povrchem lidského těla. Elektroda 4 je připojena k měřicí jednotce 1. Součástí měřicí jednotky 1 je v tomto případě knoflíkový akumulátor 2 napojený na mikroprocesor 9 s obvody pro měření kapacity propojené s obvodem 8 pro bezdrátovou komunikaci v tomto případě standardu NFC a anténa pro bezdrátovou komunikaci umístěná na desce plošných spojů. Měřené hodnoty kapacity jsou bezdrátově přenášeny do externího vyhodnocovacího zařízení 10. kterým je v tomto případě smartphone. Software v mobilním telefonu zobrazuje měřené hodnoty změny kapacityThe patient has an upper limb placed in a solid textile elbow orthosis. The flexible electrode 4 of the capacitive sensor of a square shape with an area of 5 cm 2 is made of conductive fabric and is conductively connected to the measuring unit 1 with an antenna for wireless communication, which in this case is of the NFC standard. This electrode 4 is attached to the inner side of the skeleton 3 of the elbow orthosis in direct contact with the surface of the human body. The electrode 4 is connected to the measuring unit 1. The measuring unit 1 in this case comprises a button accumulator 2 connected to a microprocessor 9 with capacitance measuring circuits connected to an NFC wireless communication circuit 8 in this case and an antenna for wireless communication located on a printed circuit board. connections. The measured capacity values are transmitted wirelessly to an external evaluation device 10, which in this case is a smartphone. The software in the mobile phone displays the measured values of the capacity change
- 2 CZ 34681 UI a vyhodnocuje přítomnost končetiny v loketní ortéze. Současně s tím vyhodnocuje, zda je prováděn pohyb horní končetiny, a to blíže nespecifikovaný pohyb nebo stav bez pohybu.- 2 CZ 34681 UI and evaluates the presence of the limb in the elbow orthosis. At the same time, it evaluates whether the movement of the upper limb is performed, namely an unspecified movement or a state without movement.
Příklad 3Example 3
Příklad 3 se od příkladu 1 odlišuje tím, že flexibilní elektroda 4 kapacitního senzoru je kruhového tvaru o ploše 1 cm2 a bezdrátová komunikace je realizována standardem Bluetooth.Example 3 differs from Example 1 in that the flexible electrode 4 of the capacitive sensor is circular in shape with an area of 1 cm 2 and the wireless communication is realized by the Bluetooth standard.
ίο Průmyslová využitelnostίο Industrial applicability
Zařízení senzor pro detekci pohybu a přítomnosti lidského těla je primárně určeno k využití v oblast medicíny - zejména pro oblast ortotických a protetických pomůcek (například při rehabilitacích, nebo kontrole pohybu pahýlu v protetických pomůckách), ale i pro širokou oblast 15 tzv. nositelné elektroniky, mezi které spadá například chytrá obuv. Dále je možné jej využít například při sportu - například tréninkové aktivity.The sensor device for detecting the movement and presence of the human body is primarily intended for use in medicine - especially for orthotic and prosthetic aids (for example in rehabilitation or control of stump movement in prosthetic aids), but also for a wide range of so-called wearable electronics, which include, for example, smart shoes. It can also be used, for example, in sports - such as training activities.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2020-38215U CZ34681U1 (en) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Equipment for detecting the movement and presence of a human body in orthotic and prosthetic devices |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2020-38215U CZ34681U1 (en) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Equipment for detecting the movement and presence of a human body in orthotic and prosthetic devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ34681U1 true CZ34681U1 (en) | 2020-12-15 |
Family
ID=73838708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2020-38215U CZ34681U1 (en) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Equipment for detecting the movement and presence of a human body in orthotic and prosthetic devices |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ34681U1 (en) |
-
2020
- 2020-11-10 CZ CZ2020-38215U patent/CZ34681U1/en active IP Right Grant
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11672480B2 (en) | Wearable flexible sensor motion capture system | |
Howell et al. | Kinetic gait analysis using a low-cost insole | |
KR101270252B1 (en) | splint for modulating shape and smart andprotective device using the same | |
RU2737879C2 (en) | Elastic venous compression orthesis | |
KR20150055958A (en) | Wearable robot and control method for the same | |
US20170119553A1 (en) | A haptic feedback device | |
KR20130142098A (en) | Sock for integrated biometric monitoring | |
CN107613866A (en) | System and method for monitoring orthopaedic implant and rehabilitation | |
WO2010004538A1 (en) | Wearable system and method for monitoring and protecting against falls with automatic alarm | |
US20170086671A1 (en) | Intelligent orthopedic apparatus, systems, and methods | |
Maqbool et al. | Heuristic real-time detection of temporal gait events for lower limb amputees | |
CN109316186A (en) | A kind of Grazing condition sensing trousers with multi-source heat transfer agent | |
US11026598B2 (en) | Elastic movement sensors and calibration | |
JP5816786B2 (en) | Biological information measuring device | |
CZ34681U1 (en) | Equipment for detecting the movement and presence of a human body in orthotic and prosthetic devices | |
De Santis et al. | A simple object for elderly vitality monitoring: The smart insole | |
US20090030349A1 (en) | Angular Displacement Sensor for Joints And Associated System and Methods | |
US20200155362A1 (en) | Self-monitoring compression supports | |
CN205388810U (en) | Human vital sign and gesture detection pants | |
US20220273465A1 (en) | Spacer device for the control of ailments or infections | |
Zizoua et al. | Wireless foot plantar pressure measurement instrument for medical diagnostic | |
CN219048996U (en) | Joint interface measuring device and system | |
CN209807250U (en) | Stress monitoring sock shoe for rehabilitation of lower limb fracture patient | |
RU2819515C2 (en) | Sensor layer for determining temperature profiles on surface of skin, means for positioning sensor layer on surface of skin, method of making sensory layer positioning agent on surface of skin and method of determining relative temperature difference on skin surface | |
US20210255694A1 (en) | Methods of and systems for estimating a topography of at least two parts of a body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20201215 |