RU2506069C2 - Walk simulator with feedback system - Google Patents
Walk simulator with feedback system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2506069C2 RU2506069C2 RU2012108156/14A RU2012108156A RU2506069C2 RU 2506069 C2 RU2506069 C2 RU 2506069C2 RU 2012108156/14 A RU2012108156/14 A RU 2012108156/14A RU 2012108156 A RU2012108156 A RU 2012108156A RU 2506069 C2 RU2506069 C2 RU 2506069C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- pneumatic
- receiver
- walk
- pneumatic chambers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rehabilitation Tools (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицинского приборостроения, в частности к аппаратно-программным комплексам, и может использоваться в тех областях медицины, где необходимо предупредить или лечить нарушение локомоции (биомеханики ходьбы и бега). Обычно, такие нарушения возникают у пациентов, длительно не осуществляющих опору на ноги. Это может быть больной в состоянии длительного постельного режима или космонавт в условиях невесомости. Такое состояние может быть также у неврологических больных, больных с травмой нижних конечностей. Также данное изобретение может использоваться в спорте - для повышения эффективности моторной тренировки и в профилактических целях - у людей пожилого возраста и у лиц, ведущих малоподвижный образ жизни.The invention relates to the field of medical instrumentation, in particular to hardware and software systems, and can be used in those areas of medicine where it is necessary to prevent or treat a violation of locomotion (biomechanics of walking and running). Usually, such disorders occur in patients who do not support their legs for a long time. This may be a patient in a state of prolonged bed rest or an astronaut in zero gravity. This condition can also be in neurological patients, patients with lower limb trauma. Also, this invention can be used in sports - to increase the effectiveness of motor training and for preventive purposes - in the elderly and in people with a sedentary lifestyle.
Предлагаемое устройство может применяться в научно-исследовательских, лечебных, реабилитационных, профилактических и спортивных учреждениях здравоохранения, а также в домашних условиях с целью профилактики и восстановления двигательной функции человека.The proposed device can be used in research, medical, rehabilitation, prophylactic and sports healthcare institutions, as well as at home with the aim of preventing and restoring the motor function of a person.
Данное устройство предназначено для моделирования опорных реакций с использованием принципа пневмомеханического давления на соответствующие опорные зоны стоп с помощью специальных пневмокамер в режимах имитации реальной ходьбы с регистрацией ответных реакций человека - частоты сердечных сокращений (ЧСС), артериального давления (АД), частоты дыхательных движений (ЧДД), температуры тела, влажности кожи.This device is designed to simulate support reactions using the principle of pneumomechanical pressure on the corresponding support zones of the feet with the help of special pneumatic chambers in imitation modes of real walking with registration of human responses - heart rate (HR), blood pressure (BP), respiratory rate (NPV) ), body temperature, skin moisture.
Устройство для имитации ходьбы снабжено системой обратной связи. Специальное оборудование, представляющее собой комплекс соответствующих датчиков, синхронизировано с программой управления устройства, что позволяет во время процедуры отслеживать состояние пациента - АД, ЧСС, ЧДД, температуру тела, влажность кожи. Это оборудование в одном из вариантов исполнения надевается на руку пациента, на дисплее устройства задаются предельно допустимые значения АД, температуры тела, ЧСС, при превышении которых имитация ходьбы автоматически прекращается. Можно задавать любые параметры АД, ЧСС, температуры, которые могут быть достигнуты в процессе процедуры, тем самым создается возможность дифференцировать тренировочные программы с учетом индивидуальных особенностей пациента.The device for simulating walking is equipped with a feedback system. Special equipment, which is a set of appropriate sensors, is synchronized with the device’s control program, which allows you to monitor the patient’s condition during the procedure - blood pressure, heart rate, NPV, body temperature, skin moisture. In one embodiment, this equipment is worn on the patient’s hand, the maximum permissible values of blood pressure, body temperature, heart rate are set on the device’s display, after which the imitation of walking automatically stops. You can set any parameters of blood pressure, heart rate, temperature that can be achieved during the procedure, thereby creating the opportunity to differentiate training programs taking into account the individual characteristics of the patient.
Устройство, воздействуя на пациента путем стимуляции опорных зон стоп, формирует мощный афферентный поток, который оказывает регулирующее действие на структуры центральной нервной системы (ЦНС), контролирующие движения, тем самым стимулируя процессы нейропластичности. За счет применения предлагаемого устройства может осуществляться ранняя активизация больных, особенно тех, кому по функциональному состоянию проведение активных реабилитационных мероприятий затруднено, также может повышаться эффективность спортивных тренировок и осуществляться профилактика двигательных нарушений у пожилых людей и лиц, ведущих малоподвижный образ жизни.The device, acting on the patient by stimulating the supporting zones of the feet, forms a powerful afferent flow, which has a regulatory effect on the structures of the central nervous system (CNS), which control movements, thereby stimulating the processes of neuroplasticity. Due to the use of the proposed device, early activation of patients can be carried out, especially for those who are in difficulty in the implementation of active rehabilitation measures, the effectiveness of sports training and the prevention of motor disorders in the elderly and people with a sedentary lifestyle can also be increased.
Снятие опорных нагрузок на стопы человека при длительном постельном режиме (больной человек) или в условиях невесомости (космонавт), а также при малоподвижном образе жизни (пожилые люди) сопровождается рядом нежелательных изменений в морфологии и в системе управления движениями ног. Изменения касаются сенсорного аппарата стопы, мышечного аппарата голени, костной структуры; происходят изменения в системе регуляции позы человека.The removal of supporting loads on the feet of a person during prolonged bed rest (sick person) or in conditions of weightlessness (astronaut), as well as during a sedentary lifestyle (elderly people) is accompanied by a number of undesirable changes in morphology and in the control system for leg movements. Changes relate to the sensory apparatus of the foot, the muscular apparatus of the lower leg, and bone structure; there are changes in the system of regulation of the human posture.
"Сенсорный голод", возникающий в указанных условиях, обусловливает отсутствие начального звена рефлекторной дуги, лежащей в основе управления движениями. Отсутствие восходящей импульсации от механорецепторов ступни создает условия для неблагоприятных изменений в системе локомоций."Sensory hunger", arising under these conditions, determines the absence of the initial link of the reflex arc, which underlies the control of movements. The lack of upward impulse from the mechanoreceptors of the foot creates the conditions for adverse changes in the locomotion system.
Профилактике этих изменений и должно служить предлагаемое техническое решение.The proposed technical solution should serve to prevent these changes.
Устройство для имитации ходьбы с системой обратной связи предназначено для:A device for simulating walking with a feedback system is designed for:
- реабилитации моторных нарушений, связанных со снижением или длительным отсутствием опорных нагрузок;- rehabilitation of motor disorders associated with a decrease or prolonged absence of support loads;
- моделирования сенсорного образа ходьбы в режиме естественной, закрепленной в эволюции циклограммы, ходьбы;- modeling of the sensory image of walking in the mode of natural, fixed in the evolution of the cyclogram, walking;
- моделирования сенсорного образа ходьбы, активизируя рефлекторные механизмы шага, в частности, активизацию спинального генератора ходьбы, и моторные центры более высокой организации;- modeling the sensory image of walking, activating the reflex mechanisms of the step, in particular, the activation of the spinal walking generator, and motor centers of a higher organization;
- комплексного лечения в неврологии и в реабилитации.- comprehensive treatment in neurology and rehabilitation.
Уровень техникиState of the art
Известно "Устройство для реабилитации опорно-двигательного аппарата в условиях невесомости" (патент RU 2148981), действие которого на организм обусловлено раздражением рецепторных зон подошвы человека пневмомеханическим давлением, создаваемым в импульсном режиме.It is known "Device for the rehabilitation of the musculoskeletal system in zero gravity" (patent RU 2148981), the effect of which on the body is due to irritation of the receptor zones of the sole of a person by pneumomechanical pressure created in a pulsed mode.
Однако известное устройство может быть использовано только индивидуально, например у космонавтов, его использование весьма затруднительно в клинических условиях при большом количестве пациентов ввиду нижеследующего.However, the known device can be used only individually, for example with astronauts, its use is very difficult in clinical conditions with a large number of patients due to the following.
Для осуществления локального давления на анатомически характерные зоны ступней в устройстве имеются два пневмоботинка, снабженных пневмомодулями. "Пневмоботинки" имеют определенный размер, "пневмомодули" располагаются в них жестко в определенных местах, соответствующих зонам скопления фатер-пачиниевых телец на подошве ступни, под размер которой сделан пневмоботинок. Устройство должно быть выполнено с учетом индивидуальных особенностей анатомии стопы каждого пациента (прежде всего, учитываются размеры по длине и ширине, а также возможные деформации, характерные для ряда заболеваний).To implement local pressure on the anatomically characteristic zones of the feet, the device has two pneumatic boots equipped with pneumatic modules. "Pnevmobotinki" have a certain size, "pnevmomoduli" are located rigidly in them in certain places corresponding to zones of accumulation of Vater-pachinium bodies on the sole of the foot, the size of which is made pnevmobotinok. The device should be made taking into account the individual characteristics of the anatomy of the foot of each patient (first of all, dimensions along the length and width, as well as possible deformations characteristic of a number of diseases are taken into account).
Манжеты обжатия в известном устройстве создают раздражение механорецепторов на тыле стопы, которые не имеют никакого отношения к организации реакции опоры и формирования рефлекторной дуги, лежащей в основе управления локомоциями.Compression cuffs in the known device create irritation of mechanoreceptors on the back of the foot, which have nothing to do with the organization of the reaction of the support and the formation of the reflex arc that underlies the control of locomotion.
Дело в том, что манжеты обжатия, служащие для плотного "притяга" пневмомодулей к подошве, работают в такт подачи давления в пневмомодули, воздействующие на механорецепторы подошвы, т.е. импульсные механические воздействия устройство осуществляет на ступню как снизу, так и сверху. Таким образом, происходит обжатие ступни почти целиком, а так как площадь соприкосновения с телом у манжет обжатия больше, чем у пневмомодулей, то ощущение давления сверху выражено сильнее, чем давление на подошвы. Такое обжатие приводит к созданию нефизиологичного, ненужного механического давления на конечность, вызывающего негативную эмоциональную реакцию пациента.The fact is that the compression cuffs, which serve to tightly "pull" the pneumatic modules to the sole, work in step with the pressure supply to the pneumatic modules acting on the sole mechanoreceptors, i.e. The device carries out pulsed mechanical effects on the foot both from below and from above. Thus, the compression of the foot occurs almost entirely, and since the area of contact with the body of the compression cuffs is larger than that of the pneumatic modules, the feeling of pressure from above is more pronounced than the pressure on the soles. Such compression leads to the creation of non-physiological, unnecessary mechanical pressure on the limb, causing a negative emotional reaction of the patient.
Также неоправдана конструктивная сложность известного устройства за счет наличия 3 пневмомодулей (1 - в пяточной зоне и 2 - в носковой части ботинка (латеральный и медиальный).Also, the structural complexity of the known device is not justified due to the presence of 3 pneumatic modules (1 in the heel zone and 2 in the forefoot of the boot (lateral and medial).
Каждый пневмомодуль имеет собственную систему обслуживания (отдельную воздушную линию, клапан, представительство в микропроцессоре). Однако известно, что анатомическое расположение фатер-пачиниевых телец в плюсневой зоне стопы выглядит как два пятна (медиальное и латеральное), функционального различия между этими скоплениями рецепторов нет. Такое расположение телец фатер-пачини обусловлено анатомией стопы: в этих местах давление от опоры сильнее, ввиду наличия бугров на подошве стопы.Each pneumatic module has its own service system (separate overhead line, valve, representation in the microprocessor). However, it is known that the anatomical location of the Vater-Pacinium bodies in the metatarsal zone of the foot looks like two spots (medial and lateral), there is no functional difference between these clusters of receptors. This arrangement of the bodies of the Vater-Pacini is due to the anatomy of the foot: in these places the pressure from the support is stronger, due to the presence of bumps on the sole of the foot.
При осуществлении контактов с опорой эти образования раздражаются (возбуждаются) практически одновременно. Поэтому нагрузочные элементы в передней части ботинка могут быть объединены в один, что существенно упрощает конструкцию и повышает ее надежность.When making contacts with the support, these formations are irritated (excited) almost simultaneously. Therefore, the load elements in the front of the boot can be combined into one, which greatly simplifies the design and increases its reliability.
Наличие в известном устройстве вредного или бесполезного для адаптации рецепторов минимального давления также может относиться к недостаткам устройства.The presence in the known device harmful or useless for adaptation of the receptors of minimum pressure may also be related to the disadvantages of the device.
"Дежурное" минимальное давление в пневмомодулях (в это время осуществляется соединение их с ресивером минимального давления) нарушает точность имитации фактора давления и, с этой точки зрения, минимальное давление может рассматриваться как вредное (условия для адаптации рецепторов) или, по крайней мере, как бесполезное.The “standby” minimum pressure in the pneumatic modules (at this time they are connected to the receiver of the minimum pressure) violates the accuracy of the simulation of the pressure factor and, from this point of view, the minimum pressure can be considered harmful (conditions for adaptation of the receptors) or, at least, as useless.
Наличие в известном устройстве второго ресивера обусловливает его конструктивную сложность. Устройство имеет два ресивера и два уровня давлений - минимальный и максимальный. Назначением устройства является имитация физических факторов воздействия на подошву стопы человека, характерных для локомоций в условиях гравитации. Однако давление на зоны расположения фатер-пачиниевых телец при ходьбе и беге возникает лишь в фазы контакта с опорой, в остальное время давление равно 0. Сброс давления должен происходить до атмосферного. Следовательно, наличие ресивера минимального давления является физиологически неоправданным.The presence in the known device of the second receiver determines its structural complexity. The device has two receivers and two pressure levels - minimum and maximum. The purpose of the device is to simulate physical factors affecting the sole of a person’s foot, characteristic of locomotion under gravity. However, pressure on the zones of the location of the Vater-Pacinium bodies during walking and running occurs only in the phase of contact with the support, the rest of the time the pressure is 0. The pressure must be released to atmospheric pressure. Therefore, the presence of a minimum pressure receiver is physiologically unjustified.
Расположение пневмомодулей в корпусе стельки известного устройства ограничивает ход камеры (мембраны), из-за чего ощущения давления снижены.The location of the pneumatic modules in the insole of the known device limits the course of the chamber (membrane), due to which pressure sensations are reduced.
Частично, указанные недостатки устранены в известном устройстве (RU 2330640 - аналог) для профилактики и лечения нарушений локомоций, включающем два ботинка, каждый из которых содержит средство создания давления на рефлексогенные зоны в виде пневмомодулей, состоящих из пневмокамеры, источника давления, представляющего собой компрессор с электродвигателем, соединенным через ресивер, снабженный датчиком давления и регулирующими клапанами, с каждой пневмокамерой.In part, these disadvantages are eliminated in the known device (RU 2330640 - analogue) for the prevention and treatment of locomotion disorders, including two shoes, each of which contains a means of creating pressure on reflexogenic zones in the form of pneumatic modules, consisting of a pneumatic chamber, a pressure source, which is a compressor with an electric motor connected through a receiver equipped with a pressure sensor and control valves to each pneumatic chamber.
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции, неудобство в эксплуатации, недостаточный эффект воздействия. В известном устройстве пневмокамеры крепятся липучкой на стельку и вставляются в обувь пациента, что не способствует надежности получения хороших результатов при стимуляции опорных зон.The disadvantages of the known device include the complexity of the design, inconvenience in operation, insufficient effect of exposure. In the known device, pneumatic chambers are fastened with Velcro on the insole and inserted into the patient’s shoes, which does not contribute to the reliability of obtaining good results when stimulating support zones.
Наиболее близким аналогом является устройство для имитации ходьбы с системой обратной связи, содержащее контрольно-измерительный модуль с датчиками для измерения параметров физиологического состояния пациента и компьютер с программным обеспечением (US 6666831, 23.12.2003). Однако известное устройство не обеспечивает полного контакта со стопой пациента, вследствие чего для достижения необходимого эффекта требуется выполнение длительной и изнурительной для пациента процедуры.The closest analogue is a device for simulating walking with a feedback system, containing a control and measuring module with sensors for measuring the physiological state of the patient and a computer with software (US 6666831, 12/23/2003). However, the known device does not provide full contact with the foot of the patient, as a result of which a long and exhausting procedure for the patient is required to achieve the desired effect.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей данного изобретения является создание устройства для имитации ходьбы с системой обратной связи, позволяющего эффективно лечить нарушение локомоции у пациентов, в т.ч. с длительным обездвиживанием, и удобного в использовании.The objective of the invention is to provide a device for simulating walking with a feedback system that allows you to effectively treat a violation of locomotion in patients, including with prolonged immobilization, and convenient to use.
Достигаемым техническим результатом является адекватное моделирование сенсорного образа ходьбы в режиме физиологической ходьбы и потенциирование рефлекторных механизмов шага, в частности, активизация моторных центров спинальной и более высокой организации еще на стадии постельной иммобилизации пациентов.Achievable technical result is adequate modeling of the sensory image of walking in the physiological walking mode and potentiation of the reflex step mechanisms, in particular, activation of the motor centers of spinal and higher organization even at the stage of bed immobilization of patients.
Адекватное моделирование опорных реакций обеспечивается использованием принципа пневмомеханического давления на соответствующие опорные зоны стопы пациента с помощью пневмокамер. Действующим фактором имитатора опорной нагрузки подошвенного является механическая стимуляция пяточных и плюсневых зон стоп. Только на подошве расположены рецепторы глубокой чувствительности, которые реагируют на давление. Эти тельца имеют прямые проекции в кору головного мозга, в зоны, которые отвечают за ходьбу. Таким образом, стимуляция этих рецепторов приводит к активации нейронов коры голоного мозга, а те, в свою очередь, по нисходящим путям активируют двигательную активность.Adequate modeling of support reactions is ensured by the use of the principle of pneumomechanical pressure on the corresponding support zones of the patient's foot using pneumatic chambers. The active factor in simulating the plantar support is mechanical stimulation of the heel and metatarsal zones of the feet. Only on the sole are deep-sensitivity receptors that respond to pressure. These bodies have direct projections into the cerebral cortex, into the zones that are responsible for walking. Thus, the stimulation of these receptors leads to the activation of neurons of the cortex of the naked brain, and those, in turn, activate motor activity along the descending paths.
Причем именно комбинированное использование ортезов с пневмокамерами, позволяет оптимизировать данное воздействие на стопы. Это обеспечивается конструкцией ортеза, которая позволяет добиться приемлемой фиксации на ноге при одновременном исключении избыточного давления на передний свод стопы, что в свою очередь, как следствие, приводит к исключению риска появления болевого синдрома, натирания, психологического дискомфорта. Кроме того, перечисленные эффекты благодаря использованию обратной связи, позволяют подобрать индивидуально оптимизированный режим имитации ходьбы.Moreover, it is the combined use of orthoses with pneumatic chambers that optimizes this effect on the feet. This is ensured by the construction of the orthosis, which allows for acceptable fixation on the foot while eliminating excess pressure on the anterior arch of the foot, which in turn, as a result, eliminates the risk of pain, rubbing, and psychological discomfort. In addition, these effects due to the use of feedback, allow you to choose an individually optimized mode of walking simulation.
Разработанное устройство для имитации ходьбы с системой обратной связи содержит микропроцессорный блок управления, пару обуви со стельками и пневмокамерами, соединенными с компрессором через пневмоклапаны и ресивер, снабженный датчиком давления, регулирующий клапан, контрольно-измерительный модуль с датчиками для измерения параметров физиологического состояния пациента, модуль ввода указанных параметров и компьютер с программным обеспечением. Пара обуви представляет собой пару ортезов. В каждом ортезе закреплена стелька с встроенными в нее двумя пневмокамерами, при этом регулирующий клапан размещен на ресивере и напрямую соединен с микропроцессорным блоком управления, а устройство выполнено, в том числе, с возможностью одновременного повышения давления во всех пневмокамерах.The developed device for simulating walking with a feedback system contains a microprocessor control unit, a pair of shoes with insoles and pneumatic chambers connected to the compressor through pneumatic valves and a receiver equipped with a pressure sensor, a control valve, a control and measurement module with sensors for measuring parameters of the physiological state of the patient, a module entering the specified parameters and a computer with software. A pair of shoes is a pair of orthoses. In each orthosis, an insole with two pneumatic chambers built into it is fixed, while the control valve is located on the receiver and directly connected to the microprocessor control unit, and the device is made, including, with the possibility of simultaneous increase in pressure in all pneumatic chambers.
В предпочтительных вариантах устройство содержит монитор, ресивер оснащен аварийным клапаном, а пневмокамеры имеют бугристую поверхность.In preferred embodiments, the device includes a monitor, the receiver is equipped with an emergency valve, and pneumatic chambers have a rough surface.
Размер камер должен быть зависим от размера стопы, и, поэтому, предлагаемые ортезы по данному изобретению соответствуют анатомо-физиологическому состоянию стопы, в том числе, в зависимости от возраста. Стандартные камеры не позволяют учитывать анатомическое строение стопы в соответствии с возрастом и полностью исключают использование имитации ходьбы у детей до 3-х лет.The size of the chambers should be dependent on the size of the foot, and, therefore, the proposed orthoses according to this invention correspond to the anatomical and physiological state of the foot, including, depending on age. Standard cameras do not allow to take into account the anatomical structure of the foot in accordance with age and completely exclude the use of imitation of walking in children under 3 years old.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная схема устройства.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a functional diagram of a device.
Устройство содержит клавиатуру (1), модуль ввода параметров (2), дисплей (3), светодиоды (4), компьютер с программным обеспечением (5), блок управления (6), модуль питания (7), компрессор (8), пневмоклапаны (9), пневмокамеры (10), ресивер (11), пневмопровод для оперативного подключения пневмокамер (12), пневмопроводы (13), бугристую поверхность пневмокамер (14), регулирующий клапан (15), контрольно-измерительный модуль (16), датчики контрольно-измерительного модуля (17), монитор (18), аварийный клапан (19), пневмоортезы (20), пневмовводы (21), стельки (22), динамик (23).The device comprises a keyboard (1), a parameter input module (2), a display (3), LEDs (4), a computer with software (5), a control unit (6), a power module (7), a compressor (8), pneumatic valves (9), pneumatic chambers (10), receiver (11), pneumatic conduit for quick connection of pneumatic chambers (12), pneumatic pipelines (13), tuberous surface of pneumatic chambers (14), control valve (15), control and measuring module (16), sensors instrumentation module (17), monitor (18), emergency valve (19), pneumatic cutters (20), pneumatic inlets (21), insoles (22), speaker (23).
Представленное устройство работает следующим образом.The presented device operates as follows.
При помощи клавиатуры (1) через модуль ввода параметров (2) набирается программа воздействия на пациента в данном сеансе: величина давления в пневмокамерах; необходимый режим, например стандартный режим цикла - "ходьба-1" (75 шагов/мин), "ходьба-2" (120 шагов/мин), бег (150 шагов/мин); время цикла и другое. Заданный режим отражается на дисплее (3) модуля ввода (2) и контролируется светодиодами (4). Включается кнопка "старт" клавиатуры (1). Запускается программа компьютера (5), обеспечивающая слаженную работу всех модулей устройства.Using the keyboard (1), through the parameter input module (2), the patient exposure program is dialed in this session: pressure value in pneumatic chambers; the necessary mode, for example, the standard cycle mode - "walking-1" (75 steps / min), "walking-2" (120 steps / min), running (150 steps / min); cycle time and more. The set mode is reflected on the display (3) of the input module (2) and is controlled by LEDs (4). The start button of the keyboard is turned on (1). The computer program (5) starts, ensuring the coordinated operation of all the device modules.
Компьютерная программа (5) дает задание микропроцессорному блоку управления (6), который, в свою очередь, подает сигнал модулю питания (7). Модуль питания (7) после этого включает компрессор (8) и пневмоклапаны (9), причем дальнейшее включение и выключение по заданной схеме работы происходит автоматически.The computer program (5) gives the task to the microprocessor control unit (6), which, in turn, sends a signal to the power module (7). The power module (7) then turns on the compressor (8) and pneumatic valves (9), and further switching on and off according to the set operation scheme occurs automatically.
Подача воздуха в пневмокамеры (10) осуществляется из ресивера (11) с помощью пневмоклапанов (9), работающих в режиме давление/стравливание через пневмопроводы (12). Пневмопровод (12) для оперативного подключения пневмокамер снабжен цанговым зажимом или аналогичным.Air is supplied to the pneumatic chambers (10) from the receiver (11) using pneumatic valves (9) operating in the pressure / bleed mode through pneumatic pipelines (12). The pneumatic line (12) for quick connection of pneumatic chambers is equipped with a collet clamp or similar.
Через пневмопроводы (13) воздух поступает непосредственно в пневмокамеры (10), причем для более плотного прилегания к стопе пневмокамеры имеют бугристую поверхность (14).Through pneumatic pipelines (13), air enters directly into the pneumatic chambers (10), and for a more snug fit to the foot, the pneumatic chambers have a tuberous surface (14).
Формирование циклограмм управления пневмоклапанами (9) осуществляется через буферные схемы блока управления (6) независимо для каждой зоны стимуляции.The formation of pneumatic valve control cyclograms (9) is carried out through the buffer circuits of the control unit (6) independently for each stimulation zone.
Для воздействия на стопы пациента воздух под давлением поступает в пневмокамеры (10) через пневмоклапаны (9) из ресивера (11). Давление в ресивере (11) поддерживается системой автоматического управления следующим образом: давление в ресивере измеряется с помощью датчика давления и передается в блок управления (6), где переводится в цифровую форму и сравнивается с заданным значением. Если давление в ресивере ниже заданного, следует включение компрессора (8). По достижении заданного давления компрессор отключается.To influence the patient's feet, air under pressure enters the pneumatic chambers (10) through pneumatic valves (9) from the receiver (11). The pressure in the receiver (11) is supported by the automatic control system as follows: the pressure in the receiver is measured using a pressure sensor and transmitted to the control unit (6), where it is digitized and compared with the set value. If the pressure in the receiver is lower than the set value, the compressor (8) must be turned on. When the set pressure is reached, the compressor switches off.
Когда давление в ресивере (11) поднимается до верхней допустимой границы, открывается регулирующий клапан (15) и давление понижается до нижней границы, клапан (15) закрывается. Работающий компрессор (8) доводит давление в ресивере (11) до верхней разрешенной границы и цикл регулирования повторяется.When the pressure in the receiver (11) rises to the upper permissible limit, the control valve (15) opens and the pressure drops to the lower limit, the valve (15) closes. A running compressor (8) brings the pressure in the receiver (11) to the upper permitted limit and the control cycle is repeated.
Обслуживающий персонал на протяжении всего сеанса отслеживает информацию по дисплею (3): в том числе, название режима, факт срабатывания каждого клапана (дублируется вспыхиванием светодиодов (4), заданное и текущее давление в ресивере (11), заданное время цикла, оставшееся время цикла.Throughout the session, the maintenance staff monitors information on the display (3): including the name of the mode, the fact of the operation of each valve (duplicated by the flashing of LEDs (4), the set and current pressure in the receiver (11), the set cycle time, and the remaining cycle time .
Во время всего сеанса происходит контроль за состоянием пациента. К телу пациента перед началом сеанса подключаются датчики (17) контрольно-измерительного модуля (16), который может быть встроен в конструкцию устройства либо работать автономно. Датчики (17) контрольно-измерительного модуля (16) могут измерять различные параметры физиологического состояния пациента, в том числе, артериальное давление (АД), частоту дыхательных движений (ЧДД), частоту сердечных сокращений (ЧСС), температуру, влажность кожи. Результаты измерений отображаются на мониторе (18).During the entire session, the patient is monitored. Before the start of the session, sensors (17) of the control and measuring module (16) are connected to the patient’s body, which can be built into the device’s structure or work autonomously. Sensors (17) of the control and measuring module (16) can measure various parameters of the physiological state of the patient, including blood pressure (BP), respiratory rate (NPV), heart rate (HR), temperature, and skin moisture. The measurement results are displayed on the monitor (18).
При критических значениях параметров физиологического состояния пациента может происходить визуальное - через монитор (18), светодиоды (4), дисплей (3) и/или звуковое - через динамик (23) оповещение персонала.At critical values of the parameters of the physiological state of the patient, a visual alert can occur through the monitor (18), LEDs (4), display (3) and / or sound through the speaker (23).
Получаемые данные физиологических параметров позволяют:The obtained data of physiological parameters allow:
- блокировать дальнейшую работу устройства,- block further operation of the device,
- изменить величину давления в пневмокамерах.- change the pressure in the pneumatic chambers.
В системе действуют два контура пневмобезопасности:The system has two pneumatic safety circuits:
- если система отключения компрессора заблокирована, то блок управления по достижении давления более 0,75 кгс/см2 (75 кПа) реализует режим «Прокачка», стравливая воздух (и конденсат) из ресивера с помощью клапана (15);- if the compressor shutdown system is blocked, then the control unit, upon reaching a pressure of more than 0.75 kgf / cm 2 (75 kPa), implements the “Pumping” mode, bleeding air (and condensate) from the receiver using the valve (15);
- если произойдет отказ системы управления, то по достижении давления в ресивере более 0,75 кгс/см2 (75 кПа) сработает аварийный клапан (19).- if the control system fails, then when the pressure in the receiver reaches more than 0.75 kgf / cm 2 (75 kPa), the emergency valve (19) will operate.
Ортезы (20) со встроенными пневмокамерами (10) с бугристой поверхностью (14) изготовлены из нетоксичных материалов. Пневмовводы (21) расположены на внешней боковой стороне стельки (22).Orthoses (20) with integrated pneumatic chambers (10) with a tuberous surface (14) are made of non-toxic materials. Pneumatic inlets (21) are located on the outer side of the insole (22).
По истечении назначенного времени (до 1 часа) происходит автоматическая остановка работы устройства. После этого пациент освобождается от элементов устройства и проходит осмотр зон воздействия.After the appointed time (up to 1 hour), the device stops automatically. After that, the patient is freed from the elements of the device and undergoes examination of the exposure zones.
Claims (5)
микропроцессорный блок управления (МПБУ),
модуль ввода параметров, выполненный с возможностью выбора режима воздействия;
компьютер с программным обеспечением, выполненным с возможностью управления МПБУ и с возможностью задавать предельно допустимые значения физиологических параметров, при превышении которых осуществляется оповещение или имитация ходьбы автоматически прекращается,
ортезы со стельками, содержащими встроенные пневмокамеры, в которые поступает воздух под давлением через пневмоклапаны из ресивера, снабженного датчиком давления и регулирующим клапаном, и соединенного с компрессором,
при этом МПБУ выполнен с возможностью получения данных с датчика давления, на основании которых регулируется давление в пневмокамерах.1. A device for simulating walking with a feedback system, comprising a control and measuring module with sensors for measuring physiological parameters, data about which are transmitted to a computer with software, characterized in that the device further comprises:
microprocessor control unit (MPBU),
a parameter input module configured to select an exposure mode;
a computer with software that is capable of controlling the MPBU and with the ability to set the maximum permissible values of physiological parameters, when exceeded, a notification is made or walking simulation is automatically stopped,
orthoses with insoles containing built-in pneumatic chambers into which air under pressure enters through pneumatic valves from a receiver equipped with a pressure sensor and a control valve and connected to a compressor,
however, the MPBU is configured to receive data from a pressure sensor, based on which the pressure in the pneumatic chambers is regulated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012108156/14A RU2506069C2 (en) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | Walk simulator with feedback system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012108156/14A RU2506069C2 (en) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | Walk simulator with feedback system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012108156A RU2012108156A (en) | 2013-09-10 |
| RU2506069C2 true RU2506069C2 (en) | 2014-02-10 |
Family
ID=49164604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012108156/14A RU2506069C2 (en) | 2012-03-05 | 2012-03-05 | Walk simulator with feedback system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2506069C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621120C2 (en) * | 2015-08-25 | 2017-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет" | Method for planovalgus foot deformity correction, and device for its implementation |
| RU2809515C2 (en) * | 2022-04-01 | 2023-12-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр медицинской реабилитации и курортологии Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ФНКЦ МРиК ФМБА России) | Hardware and software complex for treatment of postural and gait disorders |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991011156A1 (en) * | 1990-01-29 | 1991-08-08 | Michael Kendall | Orthotic shoe device |
| US6155976A (en) * | 1997-03-14 | 2000-12-05 | Nims, Inc. | Reciprocating movement platform for shifting subject to and fro in headwards-footwards direction |
| EP0920295B1 (en) * | 1996-07-15 | 2002-03-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Massaging apparatus having two rollers and a suction chamber |
| US6666831B1 (en) * | 1999-08-20 | 2003-12-23 | The Regents Of The University Of California | Method, apparatus and system for automation of body weight support training (bwst) of biped locomotion over a treadmill using a programmable stepper device (psd) operating like an exoskeleton drive system from a fixed base |
| US6689075B2 (en) * | 2000-08-25 | 2004-02-10 | Healthsouth Corporation | Powered gait orthosis and method of utilizing same |
| RU61549U1 (en) * | 2006-07-20 | 2007-03-10 | Региональный Благотворительный Фонд "Реабилитация Ребенка. Центр Г.Н. Романова" | Ankle orthosis |
| RU2330640C1 (en) * | 2005-04-12 | 2008-08-10 | Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук | Device for prevention and treatment of locomotion disorders (versions) |
| US20100004566A1 (en) * | 2008-01-11 | 2010-01-07 | Esoles, L,L.C. | Intelligent orthotic insoles |
| US7771371B2 (en) * | 2004-08-11 | 2010-08-10 | Andante Medical Devices Ltd | Sports shoe with sensing and control |
-
2012
- 2012-03-05 RU RU2012108156/14A patent/RU2506069C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991011156A1 (en) * | 1990-01-29 | 1991-08-08 | Michael Kendall | Orthotic shoe device |
| EP0920295B1 (en) * | 1996-07-15 | 2002-03-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Massaging apparatus having two rollers and a suction chamber |
| US6155976A (en) * | 1997-03-14 | 2000-12-05 | Nims, Inc. | Reciprocating movement platform for shifting subject to and fro in headwards-footwards direction |
| US6666831B1 (en) * | 1999-08-20 | 2003-12-23 | The Regents Of The University Of California | Method, apparatus and system for automation of body weight support training (bwst) of biped locomotion over a treadmill using a programmable stepper device (psd) operating like an exoskeleton drive system from a fixed base |
| US6689075B2 (en) * | 2000-08-25 | 2004-02-10 | Healthsouth Corporation | Powered gait orthosis and method of utilizing same |
| US7771371B2 (en) * | 2004-08-11 | 2010-08-10 | Andante Medical Devices Ltd | Sports shoe with sensing and control |
| RU2330640C1 (en) * | 2005-04-12 | 2008-08-10 | Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук | Device for prevention and treatment of locomotion disorders (versions) |
| RU61549U1 (en) * | 2006-07-20 | 2007-03-10 | Региональный Благотворительный Фонд "Реабилитация Ребенка. Центр Г.Н. Романова" | Ankle orthosis |
| US20100004566A1 (en) * | 2008-01-11 | 2010-01-07 | Esoles, L,L.C. | Intelligent orthotic insoles |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621120C2 (en) * | 2015-08-25 | 2017-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет" | Method for planovalgus foot deformity correction, and device for its implementation |
| RU2809515C2 (en) * | 2022-04-01 | 2023-12-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр медицинской реабилитации и курортологии Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ФНКЦ МРиК ФМБА России) | Hardware and software complex for treatment of postural and gait disorders |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012108156A (en) | 2013-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11998509B2 (en) | Support device | |
| US20080167580A1 (en) | Rehabilitation System | |
| Gazzani et al. | WARD: a pneumatic system for body weight relief in gait rehabilitation | |
| JP2013539714A (en) | Apparatus, system, and method for increasing fluid flow in a body vessel | |
| AU2013217805B2 (en) | Device for rebalancing the pelvis and training method associated therewith | |
| US20080097263A1 (en) | Device for mechanical stimulation of the foot support areas | |
| CN108883273B (en) | Wearable non-invasive device and method for enhancing venous return of lower limbs of subject | |
| JP2005169052A (en) | Auxiliary apparatus for supporting body weight of patient with disease in lower limb such as lumber part, hip joint, knee ligament or the like, having function of assisting the patient to support body weight, mitigating pain in lesion, and following movement of lower limb without excluding human original posture control function | |
| RU2330640C1 (en) | Device for prevention and treatment of locomotion disorders (versions) | |
| WO2006110058A1 (en) | Device for preventing and treating locomotion disorders | |
| RU2506069C2 (en) | Walk simulator with feedback system | |
| US20120041333A1 (en) | Apparatus for stimulating a reflexology point on a foot of a subject | |
| KR102065278B1 (en) | Sensory stimulatiing apparatus for low extremity disorder | |
| WO2017134429A1 (en) | Support device | |
| RU2816055C1 (en) | Foot load control device | |
| GB2426930A (en) | Re-usable fracture cast for ankle injuries | |
| RU2809515C2 (en) | Hardware and software complex for treatment of postural and gait disorders | |
| Kondo et al. | Evaluation of the relationship between the static measurement of transverse arch flexibility of the forefoot and gait parameters in healthy subjects | |
| RU2158122C2 (en) | Method for stretching shorter lower extremity | |
| Agrawal | Easy ways to offload diabetic foot ulcer in rural setup | |
| RU2539401C1 (en) | Method for correction of postural and ambulation disorders accompanying infantile cerebral paralysis | |
| Kim | The effects of the angles of the knee and heel-off on the muscle activity during a bridge exercise | |
| KR101796568B1 (en) | Leg pillow for physical therapy | |
| KR101143722B1 (en) | Gait assistance device for a hemiplegia | |
| Edelstein | Preprosthetic and nonprosthetic management of older patients |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180306 |