RU38280U1 - Информационно-измерительная система для изучения двигательных функций человека - Google Patents
Информационно-измерительная система для изучения двигательных функций человека Download PDFInfo
- Publication number
- RU38280U1 RU38280U1 RU2004101830/20U RU2004101830U RU38280U1 RU 38280 U1 RU38280 U1 RU 38280U1 RU 2004101830/20 U RU2004101830/20 U RU 2004101830/20U RU 2004101830 U RU2004101830 U RU 2004101830U RU 38280 U1 RU38280 U1 RU 38280U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- recording device
- study
- photodetectors
- information
- patient
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
Информационно-измерительная система для изучения двигательных
функций человека
Полезная модель относится к области спортивной и реабилитационной медицины и может быть использована для контроля состояния отдельных элементов опорно-двигательного аппарата человека в процессе спортивных тренировок или реабилитационных мероприятий.
Оценка эффективности спортивных тренировок (с возможным выявлением усталостных явлений в мышцах), а также контроль состояния опорно-двигательного аппарата (суставов, нервно-мышечных тканей) в тфоцессе реабилитационных процедур, проводимых после каких-либо повреждений (переломов, растяжений, ушибов и т.д.), обычно проводится с помош;ью специальных тестов для пациента по выполнению определенных физических упражнений.
Измерительные устройства или системы для реализации таких тестов, как правило, включают в себя один или несколько датчиков для измерения параметров движения (обычно это перемеш;ение части тела (угловое или линейное), скорость или (и) ускорение, сила, время выполнения упражнения или удержание какого-либо параметра, количество повторов упражнения), а также какие-либо вычислительные и регистрирующие устройства.
Так, например, в наиболее простом ввде такая система может включать в себя плоский лист - хранитель изображения, на котором с помопхью специального пишзщего устройства, соединенного с исследуемой частью тела пациента, наносятся метки до начала и после окончания движения.
, I ;Й h Xi i.. iit v jJii--;ji ifc ilfc--1 i
ЩРРрр(1Ш
1ШРЩШшШрЩшШйШШШШ
МПК7 A61B5/103 Затем полученное изображение подвергается анализу Заявка на изобретение
РФ № 97100008, А61В5/103, опубл. 1999.02.10. Очевидно, что такая система отличается простотой и низкой стоимостью реализации, но она далека от совершенства в смысле удобства ее применения, информативности получаемых данных, автоматизации выполнения теста и обработки данных.
Существует много других более проговодительных систем для исследования двигательных функций, которые имеют в своем составе элементы, жестко пршфепляемые к исследуемым частям тела и осуществляющие механическую передачу движений к угломерным устройствам. Так, в устройстве Пат. РФ № 2215467, А61В5/103 опубл. 2003.11.10 такое угломерное устройство вьшолнено в виде шкалы или указателя, щарнирно связанного с элементами, перемещаемыми вместе с исследуемой конечностью.
В другой системе Пат. РФ № 2113170, А61В5/103, опубл. 1998.06.20, кроме угломерного устройства, используется также динамометр, также механически связанный с исследуемой конечностью, что повьппает информативность получаемых данных.
Некоторые системы способны оценивать не только амплитудно-силовые характеристики движений, но и оценивать время реакции на воздействия, рассчитьшать скоростные параметры движений, что также повыщает информативность данных и расширяет информационные возможности системы. К таким относится, например, система Пат. РФ № 2146494,
tjai4i
2 A61B5/103, опубл. 2000.03.20, содержащая угломерные потенциометрические
датчики, жестко связанные с исследуемой частью тела, вычислительное устройство и сигнал-раздражитель, реакция на действие которого оценивается системой.
Однако недостатком описанных систем является то, что они стесняют движения пациента из-за жесткого способа их крепления.
Система Пат. США № 6428490, А61В005/00, НКИ 600/595, опубл. August 6, 2002 на базе гониометрических (угломерных) датчиков резистивного типа рассредоточена на теле пациента. Электрические сигналы с каждого датчика собщ)аются и обрабатываются процессором, который крепится на теле в одежде пациента. Такая система меньше стесняет движения: пациент «отвязан от внешних устройств. Но проблема решена не полностью, т.к. установка датчиков довольно сложна.
Полностью освободить пациента от контакта с механическими датчиками МОГ5ПГ только системы, осуш;ествляюш;ие бесконтактную, например, оптическую, регистрацию движений.
Такие системы известны. Они могут быть реализованы на основе фотографической записи движений, кино- или видеозаписи Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений. - М: Просвеш;ение, 1989, гл.З.
Преимупсества таких систем очевидны: полное отсутствие контакта с пациентом, зшиверсальность применения, больпше возможности по обработке полученной информации.
M)
3 Наиболее близкой по конструктивным и фзшкциональным признакам к
предлагаемой системе является информационно-измерительная система для изучения движения спортивного снаряда Пат. США № 6616543, A63F009/24, ЬЖИ 348/453, опубл. September 9, 2003, содержащая осветитель, видеокамеру в качестве регистрирующего устройства, выход которой подсоединен к компьютеру, а также отражатель, закрепленный на изучаемом объекте.
Работа системы заключается в записи видеокамерой движения объекта, который посредством отражателя отражает излучение от осветителя и формирует яркую контрастнзтю метку на общем фоне, а также в последующей вычислительной обработке компьютером видеоизображения и расчете интересующих параметров движения.
Такая система может быть использована для изучения движения как спортивных снарядов, так и частей тела человека.
Недостатком данной системы является то, что аппаратура для видеозаписи (она должна быть высокоскоростной) является довольно сложной и дорогостоящей, также как сложной и дорогостоящей являются средства анализа полученных видеоизображений.
Кроме того, к недостаткам можно отнести и необходимость размещения на объекте исследования специального отражателя, от которого зависит надежность получаемого результата. регистрирующего устройства в виде расположенных по полуокружности
фотощ)иемников и контроллера, обрабатывающего их сигналы.
Задача решается тем, что в известной системе, содержащей осветитель и регистрирующее устройство, связанное с компьютером, в отличие от прототипа, регистрирующее устройство включает в себя контроллер, связанный с компьютером, и подключенные к нему фотоприемники, причем фотоприемники и контроллер размещены в плоском прямоугольном корпусе с возможностью установки его на любую из боковых граней, а осветитель расположен на расстоянии 1-3 м от рабочей поверхности корпуса регистрирующего устройства, на которой по полуокружности радиусом 25..30
см с шагом 2..5° расположены фотоприемники.
Предлагаемая система с пациентом показаны на фиг. 1. Осветитель 1 расположен на расстоянии 1-3 м от рабочей поверхности корпуса регистрирующего устройства 2. Каждый из фотоприемников 3, расположенных на рабочей поверхности корпуса регистрирующего устройства по полуокр)гжности радиусом 25..30 см с шагом 2..5 , подключен к контроллеру 4, выход которого связан с компьютером 5.
Пациент 6 располагается между осветителем 1 и регистрирующим устройством 2 так, чтобы ось вращения исследуемого сустава пациента была перпендикулярна рабочей поверхности регистрирующего устройства и проходила через центр полуокружности, по которой расположены фотоприемники 3. Плоскость движения исследуемой конечности должна быть параллельна рабочей поверхности регистрирующего устройства и должна
5
отстоять от нее на 5..20 см. Конечность пациента может быть нагружена грузом 7 нзвестной массы т.
Система работает следующим образом.
После запуска специальной программы компьютера 5 последний вырабатывает короткий звуковой сигнал, после которого пациент 6 должен выполнить определенное упражнение один или несколько раз в течение заданного времени Т. Например, может выполняться серия поднятий и опусканий груза 7 вытянутой рукой на максимально возможную высоту. При перемещении конечности меняется угол а ее отклонения от вертикали. При этом перемещается и ее тень по рабочей поверхности корпуса регистрирующего устройства 2. При этом динамически будет меняться состояние соответствующих фотоприемников 3. Контроллер 4 периодически через короткие интервалы времени At производит запись состояний фотощ)иемш1ков в свою внутреннюю память в течение времени Т. Затем производится передача накопленного массива в компьютер 5, где производится его обработка и выдача на экран графика зависимости угла а от времени t.
Дополнительная обработка полученных данных сводится к расчету и выдаче характеристик:
-угловой скорости как функции времени,
-углового ускорения как функции времени, 6 По полученным числовым результатам и видам графиков делается
вывод о состоянии исследуемой конечности.
При смене правой конечности на левую (или наоборот) необходимо перевернуть корпус регистрирющего устройства 2 с нижней его грани на верхнюю (или наоборот).
При установке регистрирз ощего устройства на длинную боковую грань, ближайшую к центру полуокружности установки фотоприемников, пациент может выполнять движения в положении лежа.
Регистрирующее устройство 2 должно быть установлено на необходимую высоту так, чтобы ось вращения сустава проходила через центр полуокрз жности установки фотоприемников.
Регистрирующее устройство 2 может быть применено для исследования движений плечевых, локтевых, коленных и тазобедренных суставов, а также сгибаний-расгибаний туловища. Для изучения движений коленных суставов пациент может находиться в положении сидя на стуле.
Описанная система может быть реализована на основе достз пных и дещевых элементов. Так, осветителем 1 может являться любой электрический светильник с достаточно пшрокой диаграммой направленности, - такой, чтобы освещались одновременно все фотоприемники 3. Сами фотоприемники 3 могут быть выполнены на базе фотодиодов, например, типа ФД256.
)W
1 Микроконтроллер 4 может быть выполнен на базе современных
одноплатных микрокомпьютеров или микроконтроллеров. Например, авторы использовали дешевый микроконтроллер ICOP6052V производства Тайваня.
По сравнению с прототипом предлагаемая система обладает на 1-2 порядка меньшей стоимостью, а следовательно, доступна для массового потребителя.
По сравнению с многими другими аналогами система обладает следуюшдми полезными свойствами:
-бесконтактностью измерений,
-портативностью и мобильностью (вся система в сборе 5 еш;ается в 2 чемодана),
-простотой эксплуатации,
-универсальностью применения (может бьтть использована для изучения движений разных частей тела),
-широкими возможностями по совершенствованию проводимых тестов и диагностики, что связано лишь с переработкой программного обеспечения.
juomiof
8
Claims (1)
- Информационно-измерительная система для изучения двигательных функций человека, содержащая осветитель и регистрирующее устройство, связанное с компьютером, отличающаяся тем, что регистрирующее устройство включает в себя контроллер, связанный с компьютером, и подключенные к нему фотоприемники, причем фотоприемники и контроллер размещены в плоском прямоугольном корпусе с возможностью установки его на любую из боковых граней, а осветитель расположен на расстоянии 1-3 м от рабочей поверхности корпуса регистрирующего устройства, на которой по полуокружности радиусом 25 - 30 см с шагом 2 - 5° расположены фотоприемники.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101830/20U RU38280U1 (ru) | 2004-01-22 | 2004-01-22 | Информационно-измерительная система для изучения двигательных функций человека |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101830/20U RU38280U1 (ru) | 2004-01-22 | 2004-01-22 | Информационно-измерительная система для изучения двигательных функций человека |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU38280U1 true RU38280U1 (ru) | 2004-06-10 |
Family
ID=36389573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004101830/20U RU38280U1 (ru) | 2004-01-22 | 2004-01-22 | Информационно-измерительная система для изучения двигательных функций человека |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU38280U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517766C2 (ru) * | 2009-02-06 | 2014-05-27 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Устройство определения движения тела |
RU2748271C1 (ru) * | 2020-07-02 | 2021-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "МОТУС" | Устройство для определения жесткости связочного аппарата надколенника и способ его применения |
-
2004
- 2004-01-22 RU RU2004101830/20U patent/RU38280U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517766C2 (ru) * | 2009-02-06 | 2014-05-27 | Омрон Хэлткэа Ко., Лтд. | Устройство определения движения тела |
RU2748271C1 (ru) * | 2020-07-02 | 2021-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "МОТУС" | Устройство для определения жесткости связочного аппарата надколенника и способ его применения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Godinho et al. | A systematic review of the characteristics and validity of monitoring technologies to assess Parkinson’s disease | |
Smeragliuolo et al. | Validation of the Leap Motion Controller using markered motion capture technology | |
Friedman et al. | The manumeter: a wearable device for monitoring daily use of the wrist and fingers | |
Galán-Mercant et al. | Reliability and criterion-related validity with a smartphone used in timed-up-and-go test | |
Setuain et al. | Vertical jumping biomechanical evaluation through the use of an inertial sensor-based technology | |
KR102010898B1 (ko) | 관성센서를 이용한 보행 분석 시스템 및 방법 | |
Choo et al. | Validation of the Perception Neuron system for full-body motion capture | |
US20130310711A1 (en) | Joint motion measuring apparatus and measuring method thereof | |
KR20080102466A (ko) | 운동, 균형 및 보행측정방법 및 치료시스템 | |
US20140257143A1 (en) | Systems And Methods For Monitoring Hand And Wrist Movement | |
CN110974242B (zh) | 一种用于可穿戴式设备的步态异常程度评价方法及该设备 | |
Lim et al. | A low cost wearable optical-based goniometer for human joint monitoring | |
Cimolin et al. | Computation of spatio-temporal parameters in level walking using a single inertial system in lean and obese adolescents | |
US20170181689A1 (en) | System and Method for Measuring the Muscle Tone | |
Roepstorff et al. | Reliable and clinically applicable gait event classification using upper body motion in walking and trotting horses | |
CN108338790A (zh) | 步态分析及跌倒评估系统 | |
Seylan et al. | Estimation of ground reaction forces using low-cost instrumented forearm crutches | |
Shani et al. | Validity of the microsoft kinect system in assessment of compensatory stepping behavior during standing and treadmill walking | |
WO2004084725A1 (en) | Motion analysis system and method | |
Manupibul et al. | Integration of force and IMU sensors for developing low-cost portable gait measurement system in lower extremities | |
Özsoy et al. | Reliability and agreement of Azure Kinect and Kinect v2 depth sensors in the shoulder joint range of motion estimation | |
WO2010111596A1 (en) | Intrinsic hand strength measurement device | |
Pires et al. | Activities of daily living with motion: A dataset with accelerometer, magnetometer and gyroscope data from mobile devices | |
RU38280U1 (ru) | Информационно-измерительная система для изучения двигательных функций человека | |
Sun et al. | Predicting fingertip forces by imaging coloration changes in the fingernail and surrounding skin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20050123 |