RO123261B1 - Sistem de monitorizare a încărcării progresive a membrului inferior în recuperarea posttraumatică - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un sistem de monitorizare a încărcării progresive a membrului inferior şi măsurare a forţei de apăsare la nivelul tălpii, în cadrul unui proces de recuperare posttraumatică, ce este alcătuit dintr-o reţea de camere elastice (CE1, CE2, CE3), situate la nivelul tălpii membrului inferior, sub trei zone anatomice de apăsare maximă a tălpii pacientului, camere care comunică printr-o tubulatură (T) cuplată la un traductor de presiune (SP) ce sesizează valoarea de presiune maximă curentă, şi o transmisie la un bloc de măsurare şi control (BM), unde este convertită în valoare numerică de un circuit convertor (A/D), apoi este transformată într-o valoare de forţă, prin intermediul unui algoritm de calibrare, implementat pe o unitate de procesare (Microcontroller) a blocului de măsurare, şi comparată cu valorile de prag memorate în memoria blocului de măsurare (BM), un avertizor (AAL) generând semnale luminoase şi acustice atunci când valoare maximă a forţei măsurate pe uninterval de timp programat depăşeşte valoarea de prag prestabilită, valorile diferiţilor parametri (T, F, FP, D), memorate în memoria nevolatilă a unităţii de procesare (Microcontroller), fiind citite sau modificate printr-o comunicare fără fir cu blocul de măsurare (BM), prin intermediul unei interfeţe (IR) implementate printr-un bloc Transceiver (RF), alimentarea sistemului de monitorizare realizându-se prin componente proprii blocului de alimentare (A), un acumulator (ACC) şiun încărcător (Î).

Description

RO 123261 Β1

Invenția se referă la un sistem de monitorizare a încărcării membrului inferior prin măsurarea forței de apăsare la nivelul tălpii, în vederea evitării unei încărcări exagerate în cazul pacienților care sunt în cadrul unui proces de recuperare posttraumatică.

Este cunoscută din brevetul RO 99626 o instalație de măsurare în mod continuu a mărimii și frecvenței forței de lovire în cazul antrenamentelor la boxeri, în vederea prelucrării statistice pe calculator, instalație alcătuită dintr-o placă pe care este montată perna de lovire, placă solidară cu o ramă prinsă de o ramă intermediară pe care sunt fixate niște traductoare magnetoelastice montate în punte, pretensionate între o placă de bază, o ramă simetrică și o placă intermediară, prin intermediul unor arcuri cu disc.

Documentul US 2007/0010721 se referă la un sistem medical senzorial conectat la internei wireless, având în alcătuire niște aparate de măsură senzoriale cu posibilitatea de conectare la internet, alcătuite, fiecare, dintr-o unitate de procesare ce are în compunere o miniunitate de comandă, un sistem de memorie, o memorie flush și un display LCD pentru procesarea datelor referitoare la semnele vitale, o unitate senzorială activă multimod, pentru recepția, măsurarea și procesarea datelor referitoare la semnele vitale, utilizând circuite integrate pe baza frecvențelor radio, o unitate de comunicație wireless, sistemul medical având în compunere și un sistem de monitorizare a stării individuale de sănătate conectat la internet, un sistem medical de monitorizare conectat la internet și un sistem software cu o miniunitate de comandă pentru comunicarea cu sistemele de monitorizare medicale.

Se mai cunosc sisteme pentru măsurarea forței de apăsare la nivelul tălpii, care folosesc mărci tensometrice sau alte tipuri de traductoare rezistive sensibile la forță.

Pentru cazul monitorizării încărcării membrului inferior, valoarea de interes este valoarea maximă de apăsare. Datorită distribuției variabile în timp a acestei forțe pentru mișcările normale de pășire sau sprijin, precum și datorită distribuției spațiale neuniforme a acestei forte la nivelul tălpii, implementarea unui sistem bazat pe traductoare de forță ar necesita măsurarea simultană în mai multe puncte la nivelul tălpii.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție constă în măsurarea presiunii sub trei zone anatomice de apăsare maximă ale tălpii, printr-un senzor de presiune și conversia acestei valori de presiune într-o valoare de forță.

Această problemă este rezolvată printr-un sistem de monitorizare a încărcării progresive a membrului inferior și măsurare a forței de apăsare la nivelul tălpii, în cadrul unui proces de recuperare posttraumatică, alcătuit dintr-o rețea de camere elastice situate la nivelul tălpii membrului inferior, sub trei zone anatomice de apăsare maximă a tălpii pacientului, camere care comunică printr-o tubulatură cuplată la un traductor de presiune care sesizează valoarea de presiune maximă curentă și o transmite la un bloc de măsurare și control, unde este convertită în valoare numerică de un circuit convertor, apoi este transformată într-o valoare de forță prin intermediul unui algoritm de calibrare implementat pe o unitate de procesare a blocului de măsurare și comparată cu valoarile de prag memorate în memoria blocului de măsurare, un avertizor generând semnale luminoase și acustice atunci când valoarea maximă a forței măsurate pe un interval de timp programat depășește valoarea de prag prestabilită, valorile diferiților parametri memorate în memoria nevolatilă a unității de procesare fiind citite sau modificate printr-o comunicare fără fir cu blocul de măsurare prin intermediul unei interfețe implementate printr-un blocTransceiver, alimentarea sistemului de monitorizare realizându-se prin componente proprii, un acumulator și un încărcător.

Avantajele pe care le prezintă sistemul de monitorizare conform invenției constau în:

- folosirea unui singur traductor de presiune;

- avertizarea acustică și luminoasă a purtătorului asupra conformității forței de apăsare dezvoltată în timpul mersului cu valorile prescrise de medic, transmiterea datelor se realizează fără fir;

- transmiterea energiei necesare încărcării acumulatorului se realizează fără fir.

RO 123261 Β1 în cele ce urmează, se prezintă un exemplu de realizare a sistemului de monitorizare 1 conform invenției, în legătură și cu fig. 1...5, care reprezintă:

-fig. 1, schema de amplasare a componentelor sistemului încorporat în talpa unui 3 pantof;

- fig. 2, schema bloc a sistemului;5

- fig. 3, ciclul de măsurare și alarmare realizat de blocul de măsurare;

- fig. 4, transmisia valorilor măsurate de blocul de măsurare prin interfața radio;7

- fig. 5, exemplu de implementare cu detalierea blocurilor încărcător și Avertizor acustic și luminos.9

Sistemul de monitorizare potrivit invenției este încorporat în talpa unui pantof. Sistemul este construit dintr-o rețea de camere elastice CE1, CE2 și CE3, care comunică 11 între ele printr-o tubulatură T, la care este cuplat un traductor de presiune SP, valoarea sesizată de traductorul de presiune SP este întotdeauna valoarea maximă curentă, datorită 13 echilibrării presiunii din cele trei camere flexibile. Monitorizarea forței maxime de apăsare a membrului inferior, folosind traductorul de presiune SP și conversia acestei valori într-o 15 valoare de forță, se face pe baza unui algoritm de calibrare.

Sistemul de monitorizare este constituit, așa cum se observă din fig. 2 în care este 17 prezentată schema bloc, în jurul unui bloc de măsurare și control BM, dotat cu un circuit Convertor A/D, o interfață radio IR implementată printr-un bloc Transceiver RF, o memorie 19 nevolatilă pentru date de calibrare și valori de prag păstrată în memoria blocului Microcontroller, precum și cu un avertizor acustic și luminos AAL. Alimentarea tuturor 21 subsistemelor se face prin blocul de alimentare A, care constă dintr-un acumulator ACC și un bloc încărcător î. 23

Blocul încărcător î conține un circuit electronic cu funcțiile de control al încărcării, monitorizare curent consumat și control al transferului de energie prin cuplaj inductiv cu un 25 dispozitiv de încărcare extern Dl, așa cum se observă din fig. 5.

Informația provenită sub forma unui semnal electric analogic de la traductorul de 27 presiune SP este convertită într-o valoare numerică prin circuitul Convertor A/D, transformată într-o valoare de forță prin intermediul unui algoritm implementat pe unitatea de procesare 29 Microcontroller și comparată cu valori de prag memorate în memoria blocului de măsurare BM. în cazul în care valoarea maximă a forței F_max, măsurată pe un interval de timp 31 programabil T_mas, cu o frecvență de eșantionare programabilă F_s, depășește valoarea de prag curentă F_p, blocul de măsurare și control BM generează către blocul avertizor acustic 33 și luminos AAL semnalele de comandă a unui traductor acustic și a unui traductor luminos.

Invenția prezintă avantajul că, prin utilizarea rețelei de camere elastice CE1, CE2 și 35 CE3, care comunică prin tubulatura T la care este cuplat și traductorul de presiune SP, valoarea sesizată de traductorul de presiune SP este întotdeauna valoarea maximă curentă, 37 datorită echilibrării presiunii din cele trei camere flexibile.

Funcționarea sistemului este controlată printr-o listă de parametri programabil i: timp 39 măsurare T_mas, frecvență de eșantionare programabil F_s, valoarea de prag F_p, parametru de decimare D, care sunt memorați într-o tabelă de valori păstrată în memoria nevolatilă a 41 blocului Microcontroller.

Valorile curente ale acestor parametri pot fi citite sau modificate prin comunicarea 43 fără fir cu blocul de măsură BM prin intermediul interfeței IR. De asemenea, valorile măsurate pot fi transmise continuu spre alte sisteme la o frecvență F_s/D, unde D este 45 parametrul de decimare.

RO 123261 Β1

Deoarece transmisia continuă duce la creșterea consumului de curent din acumulatorul ACC, blocul Microcontrollerinactivează această funcție atunci când în tabela de valori pentru parametri, valoarea corespunzătoare lui D este 0.

Prin prelucrarea valorilor rezultate din monitorizarea curentului consumat de baterie 5 furnizate de blocul încărcător î, blocul Microcontroller detectează iminența unei situații de epuizare a acumulatorului ACC și generează prin blocul avertizor acustic și luminos AAL o 7 secvență specifică de avertizare a utilizatorului.

Claims (1)

1. Revendicare 1

   Sistem de monitorizare a încărcării progresive a membrului inferior și măsurare a 3 forței de apăsare la nivelul tălpii, în cadrul unui proces de recuperare posttraumatică, caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-o rețea de camere elastice (CEI, CE2, CE3) 5 situate la nivelul tălpii membrului inferior, sub trei zone anatomice de apăsare maximă a tălpii pacientului, camere care comunică printr-o tubulatură (T) cuplată la un traductor de presiune 7 (SP) care sesizează valoarea de presiune maximă curentă și o transmite la un bloc de măsurare și control (BM), unde este convertită în valoare numerică de un circuit convertor 9 (A/D), apoi este transformată într-o valoare de forță prin intermediul unui algoritm de calibrare implementat pe o unitate de procesare (Microcontroller) a blocului de măsurare 11 și comparată cu valorile de prag memorate in memoria blocului de măsurare (BM), un avertizor (AAL) generând semnale luminoase și acustice atunci când valoarea maximă a 13 forței măsurate pe un interval de timp programat depășește valoarea de prag prestabilită, valorile a diferiți parametri (T_mas, F_s, FP, D) memorate în memoria nevolatilă a unității de 15 procesare (Microcontroller) fiind citite sau modificate printr-o comunicare fără fir cu blocul de măsurare (BM) prin intermediul unei interfețe (IR) implementate printr-un blocTransceiver 17 (RF), alimentarea sistemului de monitorizare realizându-se prin componente proprii blocului de alimentare (A), un acumulator (ACC) și un încărcător (î). 19