RU222339U1 - Устройство для анализа движений нижних конечностей человека - Google Patents
Устройство для анализа движений нижних конечностей человека Download PDFInfo
- Publication number
- RU222339U1 RU222339U1 RU2023128699U RU2023128699U RU222339U1 RU 222339 U1 RU222339 U1 RU 222339U1 RU 2023128699 U RU2023128699 U RU 2023128699U RU 2023128699 U RU2023128699 U RU 2023128699U RU 222339 U1 RU222339 U1 RU 222339U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- clothing
- person
- battery
- recording
- movements
- Prior art date
Links
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 title claims abstract description 17
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 title description 6
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000037023 motor activity Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 abstract description 3
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 35
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 27
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 11
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 description 9
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 208000019430 Motor disease Diseases 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 4
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 208000016285 Movement disease Diseases 0.000 description 2
- 208000007542 Paresis Diseases 0.000 description 2
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 description 2
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- 208000012661 Dyskinesia Diseases 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 208000015592 Involuntary movements Diseases 0.000 description 1
- 208000034819 Mobility Limitation Diseases 0.000 description 1
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 1
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 1
- 208000037849 arterial hypertension Diseases 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 1
- 206010019465 hemiparesis Diseases 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004118 muscle contraction Effects 0.000 description 1
- 230000017311 musculoskeletal movement, spinal reflex action Effects 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 210000002832 shoulder Anatomy 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к диагностическим устройствам, предназначенным для регистрации и анализа двигательной активности. Устройство может быть использовано в медицине для выявления нарушений двигательной активности нижних конечностей человека или в спорте для контроля правильности выполнения упражнений. Корпус устройства выполнен из двух крепежных элементов, соединенных между собой посредством шарнирного соединения с возможностью изменения угла между ними в двух ортогональных плоскостях. Указанные крепежные элементы выполнены из прочного материала, при этом с одной стороны на них закреплена текстильная застежка для фиксации устройства на одежде в области суставов нижних конечностей человека. На нижнем крепежном элементе размещен акселерометр для регистрации абсолютного наклона звена устройства относительно вертикали, магнитный датчик с возможностью одновременной фиксации момента крепления устройства к одежде и активации работы устройства, а также корпус для размещения микроконтроллера, модуля беспроводной связи с внешней ЭВМ и модуля энергообеспечения с встроенной аккумуляторной батареей и возможностью контроля заряда. Два датчика для регистрации относительных угловых перемещений крепежных элементов в ортогональных плоскостях выполнены в виде магнитных энкодеров и размещены на шарнирных соединениях каждого крепежного элемента. Акселерометр, магнитный датчик, магнитные энкодеры и модуль энергообеспечения с встроенной аккумуляторной батареей и возможностью контроля заряда соединены с микроконтроллером, который в свою очередь соединен с модулем беспроводной связи с внешней ЭВМ. Предложенное устройство простой конструкции, совместимое с повседневной одеждой, позволяет осуществлять сбор и анализ информации о движениях в нижних конечностях человека с регистрацией выявленных отклонений от нормы.
Description
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к диагностическим устройствам, предназначенным для регистрации и анализа двигательной активности нижних конечностей человека, может быть использована в медицине для выявления нарушений двигательной активности нижних конечностей человека или в спорте для контроля правильности выполнения упражнений.
Под двигательными нарушениями подразумеваются нарушения функции движений конечностей человека, развивающиеся вследствие заболевания и предполагающие изменение объема (амплитуды) движения в суставе, скорости и частоты выполнения движения, наличие, нехарактерных для здорового человека двигательных феноменов (тремор, непроизвольные движения).
Известно устройство «Умная одежда с инерциальными датчиками, датчиками растяжения и электромиографическими датчиками для захвата движений человека» (патент: US 20200163621А1, дата публикации 28.05.2020). Предложенное устройство состоит из носимой текстильной одежды, инерциальных датчиков, датчиков растяжения, электромиографического датчика, процессора для обработки данных. Данные о перемещении инерциальных датчиков, изменении натяжения в датчике натяжения и электромагнитной энергии исходящей при мышечных сокращениях передаются на процессор, который осуществляет анализ данных с датчиков для получения информации о движении тела. Недостатками являются необходимость плотного прилегания датчиков к телу из-за использования электромиографических датчиков, т.к. иначе будет слабый сигнал, а постоянная фиксация элементов комплекса к одежде ведет к высокому риску их повреждения при чистке одежды.
Известно изобретение «Метод и система для анализа и обучения спортивным движениям в спорте» (патент:US9770658B2, дата публикации: 26.09.2017). Предложенное устройство состоит из наборов инерциальных датчиков, размещенных в кармашках нательных приспособлений в виде жилета, поясного ремня, перчатки. Указанные беспроводные инерционные датчики, собирающие информацию о положении объекта в пространстве, могут использовать многоуровневую топологию внутри корпуса датчика, при этом батарея находится рядом и ее форма соответствует нижней части корпуса, а сенсорные элементы и электронные схемы расположены над батареей внутри корпуса. Датчики тщательно позиционируются с использованием носимых нательных приспособлений, чтобы гарантировать, что данные датчиков будут точно отражать движения тела.
Во время выполнения спортивного движения собираются данные с датчиков и видеосигналы с камеры; затем данные датчиков анализируются путем обработки данных датчика в данные о движении, представляющие заранее определенные выбранные параметры осуществления заранее определенных выбранных компонентов спортивного движения, которые могут быть достигнуты или отнесены к конкретным или отличительным аспектам движения сегментов тела, таким как нога, бедро, плечо, шея, голова, рука и кисть. Результаты анализа представляются в форме, которая включает в себя компьютерное отображение в реальном времени нескольких выбираемых конфигураций, одна из которых включает в себя составную синхронизированную комбинацию видеосигнала в виде видеодисплея, многоцветного, трехмерную анимацию, представляющую движение по крайней мере одного сегмента тела с цветовой кодировкой, созданного на основе данных о движении, и временной график нескольких выбранных параметров осуществления движения. Для повышения эффективности возможно использование видеоаппаратуры. Собранная информация конвертируется в список данных, описывающих движение и анимацию. Полученные результаты сравниваются с заранее записанными в базу данных эталонами стандартных упражнений. Недостатком является ограничение по использованию - только спортивная направленность, а именно для занятий гольфом; громоздкость датчиков делает их неудобными при длительном использовании; отсутствуют тензодатчики.
Известно устройство «Умная одежда для захвата движений человека в амбулаторных условиях» (патент: US20160338644Al, дата публикации: 24.11.2016). Согласно описанию устройство состоит фиксирующегося на области сустава корпуса в виде текстильной части одежды, в которую вшиты датчики, выполненные в виде спиральных гнущихся или растягивающихся проводников электромагнитной энергии, которые охватывают одежду в области сустава конечности, передатчик электромагнитной энергии - излучатель, приемник электромагнитной энергии. При этом сгибание или растяжение датчиков приводит к изменениям в потоке электромагнитной энергии от излучателя к приемнику. Также устройство включает контроллер для обработки данных, который измеряет изменения в потоке энергии для измерения движения в суставе и встроенный источник питания. Недостатком данного устройства является необходимость наличия отдельной схемы размещения спиральных проводников для каждого сустава, кроме того, проводники фиксируются к элементу одежды на постоянной основе и в связи с этим растет риск повреждения проводников при чистке и уходе за текстильной части одежды.
Общим недостатком перечисленных устройств является сложность их конструкции, необходимость в постоянной фиксации к одежде, что соответственно ведет к риску повреждения при чистке и уходе за одеждой, кроме того все предложенные устройства не разрабатывались специально для применения в медицинских целях и соответственно не обладают полным набором необходимых характеристик для использования в медицине.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение спектра устройств для регистрации и анализа двигательных нарушений в нижних конечностях человека.
Технический результат состоит в реализации поставленной задачи за счет разработки заявленного устройства, имеющего простую в производстве конструкцию совместимую в применении с повседневной одеждой, что не требует приобретения специальной одежды для пользователя, и при этом позволяет осуществлять сбор и анализ информации о движениях в нижних конечностях человека с регистрацией выявленных отклонений от нормы.
Поставленная задача решается посредством предложенного устройства для анализа движений нижних конечностей человека, фиксирующегося в области сустава и содержащего датчики, контроллер и источник питания, в который внесены следующие новые признаки
- корпус устройства выполнен из двух крепежных элементов, соединенных между собой посредством шарнирного соединения с возможностью изменения угла между ними в двух ортогональных плоскостях;
- крепежные элементы выполнены из прочного материала, при этом с одной стороны на них закреплена текстильная застежка для фиксации устройства на одежде в области в области суставов нижних конечностей человека, например, тазобедренного или коленного сустава;
- на нижнем крепежном элементе размещен акселерометр для регистрации абсолютного наклона звена устройства относительно вертикали, магнитный датчик с возможностью одновременной фиксации момента крепления устройства к одежде и активации работы устройства, а также корпус для размещения микроконтроллера, модуля беспроводной связи с внешней ЭВМ и модуля энергообеспечения с встроенной аккумуляторной батареей и возможностью контроля заряда;
- два датчика для регистрации относительных угловых перемещений крепежных элементов в ортогональных плоскостях выполнены в виде магнитных энкодеров и размещены на шарнирных соединениях каждого крепежного элемента;
- акселерометр, магнитный датчик, магнитные энкодеры и модуль энергообеспечения с встроенной аккумуляторной батареей и возможностью контроля заряда соединены с микроконтроллером, который в свою очередь соединен с модулем беспроводной связи с внешней ЭВМ.
Заявленное устройство соответствует уровню новизны, так как из уровня техники неизвестно устройство для удаленного цифрового мониторинга двигательных функций нижних конечностей человека, имеющего совокупность существенных признаков, представленных в независимом пункте формулы полезной модели.
Заявленное устройство и его принцип действия иллюстрируются на следующих фигурах:
Фиг. 1 - структурная схема устройства анализа движений нижних конечностей человека.
Фиг. 2 - корпус устройства анализа движений нижних конечностей человека, движений нижних конечностей человека, конечностей человека для тазобедренного и коленного сустава:2 а - вид сбоку, 2 б - вид сверху.
Фиг.3 - Схема расчета длины шага, где А - пятка исследуемой ноги в конечном положении у человека без ограничений подвижности в коленном суставе, B - тазобедренный сустав, С - пятка исследуемой ноги в стартовом положении у человека без ограничений подвижности в коленном суставе, D - коленный сустав исследуемой ноги в стартовом положении, E - коленный сустав исследуемой ноги в конечном положении, F - пятка исследуемой ноги в стартовом положении у человека c ограничением разгибания в коленном суставе, G - пятка исследуемой ноги в конечном положении у человека c ограничением разгибания в коленном суставе, I - точка касания плоскости поверхности опоры перпендикуляром, проведенным из точки, соответствующей расположению коленного сустава исследуемой ноги в стартовом положении, H - точка касания плоскости поверхности опоры перпендикуляром, проведенным из точки, соответствующей расположению коленного сустава исследуемой ноги в конечном положении.
На структурной схеме (фиг.1), показаны взаимосвязи между основными функциональными частями устройства, содержащего микроконтроллер 1 для сбора и предварительной обработки информации с двух магнитных энкодеров 2 и 3 для регистрации относительных угловых перемещений крепежных элементов в ортогональных плоскостях, акселерометра 4 для регистрации абсолютного наклона звена устройства относительно вертикали, магнитного датчика 5 для регистрации факта крепления устройства к одежде, модуля 6 Bluetooth BLE интерфейса, предназначенного для связи с внешней ЭВМ и модуля 7 энергообеспечения с контролем заряда.
На фигуре 2а и 2б приведен пример конструкции устройства, которое может быть использовано для тазобедренного и коленного суставов, где 8 и 9 - крепежные элементы, выполненные из прочного материала, 10 и 11 - шарнирные соединения, позволяющие менять углы в двух ортогональных плоскостях, регистрируемыми соответствующими датчиками - магнитными энкодерами 2 и 3. Нижний крепежный элемент 9 имеет в своем составе корпус 12 для размещения основных компонентов устройства регистрации кинематических характеристик, в том числе микроконтроллер 1, модуль 6 Bluetooth BLE интерфейса, предназначенного для связи с внешней ЭВМ модуль 7 энергообеспечения с контролем заряда,. Кроме того, на крепежном элементе 9 расположены акселерометр 4 и магнитный датчик 5. При этом с одной стороны на крепежных элементах 8 и 9 закреплена текстильная застежка 13 для фиксации устройства на одежде.
Известно, что для оценки характеристик ходьбы рекомендуется использовать следующие референсные показатели:
Источник: Гиткина Л.С., Смычек В.Б., Рябцева Т.Д., Чапко И.Я., Власова С.В., Сильченко В.С. Количественная оценка двигательных нарушений и ограничений жизнедеятельности у больных после мозгового инсульта, черепно-мозговой травмы. Инструкция по применению. 2003 г. http://med.by/methods/pdf/33-0203.pdf.
Однако в случае наличия двигательных нарушений наблюдаются отклонения от этих референсных значений. Изучение указанных отклонений и контроль динамики восстановления после лечения двигательных нарушений в области коленного и бедренного суставов может быть реализовано посредством предлагаемого устройства.
Сбор информации, характеризующей движения, осуществляется после установки заявленного устройства на одежду в области исследуемого сустава.
Используя данные об угловых перемещениях крепежных элементов, соответствующих угловым перемещениям конечностей, полученные от магнитных энкодеров 2 и 3, акселерометра 4, а также заранее рассчитанные данные о геометрической длине сопряженных с обследуемым суставом сегментов конечности, которые для каждого пациента измеряются индивидуально перед первым использованием, контроллер устройства рассчитывает характеристики ходьбы пациента, такие как длина, темп ходьбы, длительность двойного шага, длительность опоры конечности, длительность переноса конечности, которые позволяют определить: скорость и плавность выполнения движения в суставе; наличие патологических движений в суставе или конечности; биомеханические характеристики ходьбы с возможностью присвоения функционального класса при выявлении нарушений и описания объема движений в исследуемом суставе.
Расчет длины шага производится с использованием приведенной на фиг.3 схемы следующим образом:
В качестве момента начала отсчета взято пяточное касание земли или опоры выносимой вперед исследуемой ногой обозначенное как точка С - стартовое положение. При этом в норме нога разогнута в коленном суставе, угол - 180°.
В качестве конечного момента отсчета одного шага взят момент отрыва пятки исследуемой ноги от опоры обозначенное как точка А - конечное положение, при этом нога также разогнута в коленном суставе до угла 180°, ось продольно проходящая через исследуемую ногу наиболее приближена к состоянию, параллельному направлению действия силы тяжести, то есть перпендикулярна плоскости опоры.
Поскольку, пусть нога и состоит из нескольких подвижных сегментов - бедро, голень - как в стартовом, так и в конечном положениях коленный сустав выпрямлен до 180°, в обоих случаях нога будет оцениваться как единая прямая линия, начинающаяся от тазобедренного сустава и заканчивающаяся пяткой.
Таким образом, совместив на одном изображении ногу в стартовой и конечной позициях можно получить равнобедренный треугольник, стороны которого буду равны длине ноги, а основание - длине шага.
Угол, противолежащий основанию будет равен углу, на который нога в стартовом положении будет отклонена от направления действия силы тяжести. Этот угол будет зарегистрирован при помощи закрепленного на устройстве акселерометрического датчика 4.
Зная длину сторон данного треугольника и угол между ними можно вычислить основание по формуле: b=2a cosα, где b - основание треугольника, а - сторона треугольника, α - угол у основания треугольника.
Встроенный в устройство микроконтроллер 1 автоматически отсчитывает время, затрачиваемое на выполнение шага. Полученные данные позволяют определить скоростные и частотные характеристики шага используя стандартные отношения пройденного расстояния и затраченного на его преодоление времени.
Расчет длины шага при невозможности полного разгибания в коленном суставе требует провести ряд дополнительных вычислений. На фигуре 3 представлен пример того как изменится длина шага человека, у которого не до конца разгибается колено. При этом, колено в т.D, разгибается до такой степени, что когда он наступает максимально выпрямленной ногой на поверхность опоры, то есть нога оказывается в стартовом положении, обозначенное как точка F точка касания пяткой земли будет располагаться спереди от точки I касания плоскости поверхности перпендикуляром, проведенным из точки D, соответствующей расположению коленного сустава. В качестве конечного момента отсчета одного шага в этом случае взято положение пятки исследуемой ноги, обозначенное как точка G - конечное положение, при этом ось EH, продольно проходящая через исследуемую ногу наиболее приближена к состоянию, параллельному направлению действия силы тяжести, то есть перпендикулярна плоскости опоры.
Длины бедра и голени изначально известны и не изменяются в процессе ходьбы, следовательно: AE = CD = DF = EG, а BE = BD.
Также известны следующие углы: АВС - объем движения в тазобедренном суставе, определяемый акселерометрическим датчиком, BDF = BEG - угол максимального разгибания в коленном суставе, также определяемый магнитными энкодерами.
АС - плоскость опоры и длина шага здорового человека
DIH = EHI = 90°, так как DI и EH - специально проведенные к плоскости опоры перпендикуляры.
Расстояние ED по сути представляет путь, который во время шага преодолеет коленный сустав ноги. Для вычисления длины шага к этому расстоянию следует добавить путь, который преодолеет пятка, так как в стартовом положении ноги она располагается перед коленом, а в конечном положении она расположена позади колена.
Таким образом, длина шага человека с ограничением разгибания в коленном суставе будет равна сумме GH + ED + IF, длины которых вычисляются с использованием стандартных правил Евклидовой геометрии и теоремы косинусов в частности.
Конкретные примеры работы предложенного устройства.
Пример 1.
Пациент А, мужчина, 59 лет, страдает артериальной гипертензией, перенес острое нарушение мозгового кровообращения с правосторонним гемипарезом до 3 балов по шкале выраженности пареза в руке и ноге. После выписки из нейрососудистого отделения ему рекомендовано продолжить лечение амбулаторно по месту жительства. В течение двух лет у него сохраняется реабилитационный потенциал для восстановления нарушенной двигательной функции. Несмотря на то, что на приеме врач отмечает достаточное восстановление силы в конечности, пациент продолжает испытывать затруднения при ходьбе. Пациент обратился в реабилитационный центр, где после осмотра мультидисциплинарной бригадой, получил рекомендации, ему выдано 2 устройства для оценки движений тазобедренного и коленного суставов на правой ноге. Используя в качестве ЭВМ свой смартфон с заранее установленным программным обеспечением, пациент проходит регистрацию (ФИО, диагноз, длины конечностей). Врач фиксирует к пришитой на одежду пациента текстильной застежке одно устройство посредством текстильной застежки 13 в зоне тазобедренного сустава правой ноги, второе устройство - в зоне коленного сустава правой ноги. Устройства посредством магнитного датчика 5 активируются в момент сцепления с одеждой. Посредством Bluetooth интерфейса 6 с низким энергопотреблением от магнитных энкодеров 2 и 3 через микроконтроллер 1 каждое устройство передает данные на смартфон пациента. После первого дня непрерывного мониторинга пациент передаёт врачу углубленную характеристику двигательной активности пациента в быту в графической форме. Так, было отмечено наличие увеличения длительности двойного шага, уменьшение длительности периода опоры пораженной конечности с компенсаторным увеличением этого показателя на здоровой ноге, уменьшение амплитуд движения в суставах. Полученная информация позволила разработать индивидуализированный план реабилитационных занятий с пациентом. Последующее применение устройства пациентом в быту и во время самостоятельного выполнения упражнений позволяет сократить число очных визитов в клинику, так как пациенту предоставляются рекомендации на основе объективных данных, собираемых устройством. Повышается эффективность реабилитационного процесса, так как реабилитолог получает возможность выявлять и корректировать ошибки в выполняемых пациентом заданиях и облегчается выявление наиболее трудных для пациента точек реабилитационного процесса, а пациенту становится удобнее задействовать принципы обратной связи при самостоятельном анализе ходьбы.
Пример 2
Пациент Г, 50 лет, увлекся бегом. Обратился к врачу в связи с болезненными ощущениями в левом коленном суставе, усиливающимися после нагрузок. Пациент был не согласен с рекомендацией врача прекратить заниматься бегом из-за выраженности артрита. Пациенту было предложено использование устройства для регистрации нарушения движений в коленном суставе. Врач фиксирует к пришитой на одежду пациента текстильной застежке одно устройство посредством текстильной застежки 13 в зоне коленного сустава левой ноги, второе устройство - в зоне коленного сустава правой ноги. Устройства посредством магнитного датчика 5 активируются в момент сцепления с одеждой. Посредством Bluetooth интерфейса 6 с низким энергопотреблением от магнитных энкодеров 2 и 3 через микроконтроллер 1 устройства передают данные на смартфон пациента Г. Представленный врачу результат суточного мониторинга показал наличие ограничения подвижности до 50% в коленном суставе левой ноги по сравнению с подвижностью коленного сустава на правой ноге. Эта информация дала врачу дополнительную возможность для того, чтобы в доступной и понятной пациенту форме объяснить ему прогноз заболевания в зависимости от изменения образа жизни пациента. В дальнейшем устройство может применяться только на левой ноге для контроля правильности самостоятельного выполнения пациентом упражнений в процессе реабилитации.
Следовательно, поставленная задача решена и технический результат достигнут. Предложенное устройство простой конструкции, совместимое с повседневной одеждой, позволяет осуществлять сбор и анализ информации о движениях в нижних конечностях человека с регистрацией выявленных отклонений от нормы.
Claims (1)
- Устройство для анализа движений нижних конечностей человека, содержащее датчики, контроллер и источник питания, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен из двух крепежных элементов, соединенных между собой посредством шарнирного соединения с возможностью изменения угла между ними в двух ортогональных плоскостях; указанные крепежные элементы выполнены из прочного материала, при этом с одной стороны на каждом крепежном элементе закреплена текстильная застёжка для фиксации устройства на одежде в области суставов нижних конечностей человека; на нижнем крепежном элементе размещен акселерометр для регистрации абсолютного наклона звена устройства относительно вертикали, магнитный датчик с возможностью одновременной фиксации момента крепления устройства к одежде и активации работы устройства, а также корпус для размещения микроконтроллера, модуля беспроводной связи с внешней ЭВМ и модуля энергообеспечения с встроенной аккумуляторной батареей и возможностью контроля заряда; два датчика для регистрации относительных угловых перемещений крепежных элементов в ортогональных плоскостях выполнены в виде магнитных энкодеров и размещены на шарнирных соединениях каждого крепежного элемента; при этом акселерометр, магнитный датчик, магнитные энкодеры и модуль энергообеспечения с встроенной аккумуляторной батареей и возможностью контроля заряда соединены с микроконтроллером, который в свою очередь соединен с модулем беспроводной связи с внешней ЭВМ.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU222339U1 true RU222339U1 (ru) | 2023-12-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506165A (ja) * | 1999-05-27 | 2003-02-18 | スミス アンド ネフュー ピーエルシー | リハビリテーション装置 |
| CN106344026A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-01-25 | 苏州坦特拉自动化科技有限公司 | 基于imu的便捷式人体关节参数估计方法 |
| CN108836346A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-11-20 | 大连理工大学 | 一种基于惯性传感器的人体步态分析方法和系统 |
| RU2018130204A (ru) * | 2018-08-20 | 2020-02-20 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) | Способ анализа нарушений походки у пациентов с заболеваниями нервной системы |
| RU2795658C1 (ru) * | 2022-10-04 | 2023-05-05 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Университет Иннополис" | Устройство и способ для диагностики тазобедренных суставов |
| US11803241B2 (en) * | 2019-06-21 | 2023-10-31 | Rehabilitation Institute Of Chicago | Wearable joint tracking device with muscle activity and methods thereof |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506165A (ja) * | 1999-05-27 | 2003-02-18 | スミス アンド ネフュー ピーエルシー | リハビリテーション装置 |
| CN106344026A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-01-25 | 苏州坦特拉自动化科技有限公司 | 基于imu的便捷式人体关节参数估计方法 |
| CN108836346A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-11-20 | 大连理工大学 | 一种基于惯性传感器的人体步态分析方法和系统 |
| RU2018130204A (ru) * | 2018-08-20 | 2020-02-20 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова" Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) | Способ анализа нарушений походки у пациентов с заболеваниями нервной системы |
| US11803241B2 (en) * | 2019-06-21 | 2023-10-31 | Rehabilitation Institute Of Chicago | Wearable joint tracking device with muscle activity and methods thereof |
| RU2795658C1 (ru) * | 2022-10-04 | 2023-05-05 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Университет Иннополис" | Устройство и способ для диагностики тазобедренных суставов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sardini et al. | Wireless wearable T-shirt for posture monitoring during rehabilitation exercises | |
| Wong et al. | Clinical applications of sensors for human posture and movement analysis: a review | |
| US10335080B2 (en) | Biomechanical activity monitoring | |
| Lee et al. | Portable activity monitoring system for temporal parameters of gait cycles | |
| KR101307250B1 (ko) | 피검자의 트래머데이터 측정장치 | |
| US20220287651A1 (en) | Method and system for analyzing biomechanical activity and exposure to a biomechanical risk factor on a human subject in a context of physical activity | |
| Sardini et al. | Smart vest for posture monitoring in rehabilitation exercises | |
| US20200315497A1 (en) | Electronic equipment for the treatment and care of living beings | |
| Berner et al. | Kinematics and temporospatial parameters during gait from inertial motion capture in adults with and without HIV: a validity and reliability study | |
| CN115802939A (zh) | 运动分析方法和装置 | |
| RU222339U1 (ru) | Устройство для анализа движений нижних конечностей человека | |
| Jabri et al. | Automatic ML-based vestibular gait classification: examining the effects of IMU placement and gait task selection | |
| Junior et al. | Use of wearable inertial sensors for the assessment of spatiotemporal gait variables in children: A systematic review | |
| Tsukamoto et al. | Diagnostic accuracy of the mobile assessment of varus thrust using nine-axis inertial measurement units | |
| KR20190011864A (ko) | 재활보조장치를 이용한 재활운동 관리방법 | |
| CN115989393A (zh) | 测量方法和设备 | |
| Abe et al. | Relationship Between the Results of Arm Swing Data From the OpenPose-Based Gait Analysis System and MDS-UPDRS Scores | |
| KR101343506B1 (ko) | 피검자의 운동장애 진단을 위한 생체역학적 파라미터 추출장치 | |
| Chen | Gait feature extraction from inertial body sensor networks for medical applications | |
| Zhu et al. | Wearable Motion Analysis System for Thoracic Spine Mobility with Inertial Sensors | |
| Parisi et al. | Low-complexity inertial sensor-based characterization of the UPDRS score in the gait task of parkinsonians | |
| Jayaraman et al. | Smartwatch as a kinaesthetic system for shoulder function assessment | |
| TWI784815B (zh) | 腰部慣性感測裝置的步態平衡指標推算系統 | |
| Akbari et al. | Validation of a new model-free signal processing method for gait feature extraction using inertial measurement units to diagnose and quantify the severity of Parkinson's disease | |
| Rekant et al. | Validation of Inertial Measurement Unit-Based Motion Capture with a Single Calibration File for Assessing Gait in Healthy Young Adults |