SK1702023U1 - Sensor system for monitoring pressure inside the prosthetic socket - Google Patents
Sensor system for monitoring pressure inside the prosthetic socket Download PDFInfo
- Publication number
- SK1702023U1 SK1702023U1 SK170-2023U SK1702023U SK1702023U1 SK 1702023 U1 SK1702023 U1 SK 1702023U1 SK 1702023 U SK1702023 U SK 1702023U SK 1702023 U1 SK1702023 U1 SK 1702023U1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- pressure
- sensor system
- prosthetic bed
- monitoring
- pressure inside
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 206010003694 Atrophy Diseases 0.000 description 1
- 230000037444 atrophy Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
Abstract
Description
Oblasť technikyThe field of technology
Technické riešenie sa týka senzorického systému na monitorovanie tlaku v kritických miestach protetického lôžka, ktoré je určené na pripojenie náhrady amputovanej končatiny. Technické riešenie spadá do oblasti biomedicínskeho inžinierstva a zdravotných pomôcok.The technical solution concerns a sensory system for monitoring pressure in critical places of the prosthetic bed, which is intended for connecting a replacement of an amputated limb. The technical solution falls into the field of biomedical engineering and medical devices.
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
Protetické lôžko je najdôležitejšou časťou protézy, pretože zabezpečuje optimálny transfer pohybu z reziduálnej končatiny na zvyšok protézy a udržiava optimálny fyziologický stav kýpťa, rovnováhu medzi stabilitou a komfortom, rovnováhu medzi hmotnosťou a zaťažením, poskytuje adhéziu, distribúciu tlaku a prenosu zaťaženia, eliminuje koncentráciu tlaku a odľahčuje citlivé miesta. V súčasnosti sa odoberanie mier na návrh lôžka vykonáva ručne, vytvára sa pozitív kýpťa sadrovaním a pacient čaká na protézu aj niekoľko týždňov až mesiacov, počas ktorých jeho kýpeť atrofuje a zároveň v ňom prebiehajú objemové a tvarové zmeny. Pri návrhu a výrobe individuálnych lôžok sa nezohľadňujú špecifické požiadavky pacienta, namiesto toho sú založené na subjektívnych skúsenostiach a schopnostiach ortopedického technika, ktoré často vedú k nevyhovujúcemu vybaveniu a vyhotoveniu pre pacienta.The prosthetic bed is the most important part of the prosthesis because it ensures the optimal transfer of movement from the residual limb to the rest of the prosthesis and maintains the optimal physiological state of the femur, the balance between stability and comfort, the balance between weight and load, provides adhesion, distribution of pressure and load transfer, eliminates pressure concentration and relieves sensitive areas. At present, taking measurements for the design of the bed is done manually, a positive of the shin is created by plastering, and the patient waits for a prosthesis for several weeks to months, during which his shin atrophies and at the same time changes in volume and shape take place in it. In the design and production of individual beds, the specific requirements of the patient are not taken into account, instead they are based on the subjective experience and skills of the orthopedic technician, which often lead to inadequate equipment and execution for the patient.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Podstatou technického riešenia je návrh senzorického systému na monitorovanie tlaku v kritických miestach protetického lôžka, ktoré je určené na pripojenie náhrady amputovanej končatiny. Jedná sa o personalizované lôžko protézy dolnej končatiny navrhované pomocou digitálneho modelovania na virtuálny pozitív kýpťa, vyrábané je z bio kompatibilného polyméru pomocou technológie polymérovej aditívnej výroby. Dizajn protetického lôžka je modifikovaný tak, aby na vnútorný povrch boli aplikovateľné tlakové snímače senzorického systému. Tlak je snímaný prostredníctvom vzduchových balónikov rôzneho tvaru a veľkosti. Vzduchové balóniky sú integrované do konštrukcie protetického lôžka na vybrané zaťažiteľné a nezaťažiteľné miesta. Vzduchové balóniky sú prostredníctvom systému hadičiek pripojené ku komunikačnej jednotke. Sústava vzduchových balónikov a hadičiek predstavuje hermeticky uzavretý systém. Komunikačná jednotka sa skladá zo štyroch hlavných súčasti: sústava senzorov tlaku, mikrokontrolér, modul pre bezdrôtovú komunikáciu a zdroj elektrickej energie vo forme batérie. Sústava senzorov tlaku je pripojená cez sériové komunikačné rozhranie k mikrokontroléru, ktorý sekvenčne zbiera údaje zo všetkých pripojených tlakových senzorov. Mikrokontrolér slúži na zber digitálnych vzoriek hodnôt meraného tlaku a zabezpečuje ich následné preposielanie do PC, prenosného počítača, tabletu alebo smartfónu prostredníctvom bezdrôtového komunikačného modulu. Mikrokontrolér, sústava senzorov tlaku a bezdrôtový komunikačný modul sa vyznačujú nízkou spotrebou elektrickej energie, čo výrazným spôsobom predlžuje výdrž batérie, ktorá slúži ako zdroj elektrickej energie pre celý senzorický systém. Súčasťou systému je aj obvod manažmentu nabíjania batérie, ktorý umožňuje dobíjanie batérie externým zdrojom elektrického napätia.The essence of the technical solution is the design of a sensor system for monitoring the pressure in critical places of the prosthetic bed, which is intended for connecting the replacement of an amputated limb. It is a personalized lower limb prosthesis bed designed using digital modeling for a virtual positive of the shin, produced from bio-compatible polymer using polymer additive manufacturing technology. The design of the prosthetic bed is modified so that pressure sensors of the sensory system can be applied to the inner surface. The pressure is sensed through air balloons of different shapes and sizes. Air balloons are integrated into the structure of the prosthetic bed in selected loadable and non-loadable places. The air balloons are connected to the communication unit through a system of tubes. The system of air balloons and tubes represents a hermetically sealed system. The communication unit consists of four main components: a system of pressure sensors, a microcontroller, a module for wireless communication and a source of electrical energy in the form of a battery. The system of pressure sensors is connected via a serial communication interface to the microcontroller, which sequentially collects data from all connected pressure sensors. The microcontroller is used to collect digital samples of measured pressure values and ensures their subsequent forwarding to a PC, laptop, tablet or smartphone via a wireless communication module. The microcontroller, the system of pressure sensors and the wireless communication module are characterized by low power consumption, which significantly extends the life of the battery, which serves as a source of power for the entire sensor system. The system also includes a battery charging management circuit, which enables the battery to be recharged by an external source of electrical voltage.
Je výhodné, že senzorický systém na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka obsahuje vlastný zdroj elektrickej energie (batériu) a modul na bezdrôtový prenos meraných údajov, čo umožňuje voľný a priestorovo neobmedzený pohyb vyšetrovaného subjektu.It is advantageous that the sensor system for monitoring the pressure inside the prosthetic bed contains its own source of electrical energy (battery) and a module for wireless transmission of measured data, which enables free and spatially unrestricted movement of the examined subject.
Senzorický systém na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka, podľa technického riešenia, umožňuje jednoduché a spoľahlivé meranie tlaku a tlakových zmien vnútri protetického lôžka bez ovplyvnenia komfortu vyšetrovaného subjektu. Významnou výhodou technického riešenia je dlhá pohotovostná a prevádzková doba meracieho zariadenia vďaka použitiu elektronických komponentov s nízkou spotrebou elektrickej energie.The sensor system for monitoring the pressure inside the prosthetic bed, according to the technical solution, enables simple and reliable measurement of pressure and pressure changes inside the prosthetic bed without affecting the comfort of the examined subject. A significant advantage of the technical solution is the long standby and operating time of the measuring device due to the use of electronic components with low electricity consumption.
Senzorický systém na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka slúži na zber digitalizovaných vzoriek tlaku, ktoré sú určené na ďalšie spracovanie a analýzu.The sensor system for monitoring the pressure inside the prosthetic bed serves to collect digitized pressure samples that are intended for further processing and analysis.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings
Na obr. 1 je zachytená bloková schéma senzorického systému na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka.In fig. 1 is a captured block diagram of a sensor system for monitoring pressure inside a prosthetic bed.
SK 170-2023 U1SK 170-2023 U1
Príklady uskutočneniaImplementation examples
Tento príklad sa týka základného variantu senzorického systému na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka podľa technického riešenia, ktoré je zobrazené na obr. 1. Zapojenie všetkých elektronických prvkov je realizované na obojstrannej doske plošných spojov (DPS) a všetky súčiastky sú v prevedení povrchovej montáže (SMD), kvôli minimalizácii rozmerov konštrukčného riešenia. Komunikačná jednotka má podobu malého a ľahkého zariadenia, ktoré sa obopína prostredníctvom gumeného pásu okolo protetického lôžka alebo končatiny.This example refers to the basic variant of the sensor system for monitoring the pressure inside the prosthetic bed according to the technical solution shown in fig. 1. All electronic elements are connected on a double-sided printed circuit board (DPS) and all components are surface mounted (SMD), due to the minimization of the dimensions of the design solution. The communication unit takes the form of a small and light device that is wrapped around the prosthetic bed or limb by means of a rubber band.
Protetické lôžko, modifikované na aplikáciu systému tlakových senzorov, je navrhované na virtuálny pozitív pacienta získaný pomocou technológie 3D skenovania. Tvar protetického lôžka je navrhnutý personalizovane na konkrétneho pacienta v 3D modelovacom softvéri, vhodnom na návrh protetických a ortotických pomôcok a zariadení. Dizajn protetického lôžka je modifikovaný tak, aby na vnútorný povrch boli aplikovateľné tlakové snímače senzorického systému. Modifikácia lôžka spočíva vo vytvorení prehlbenín na vnútornom povrchu lôžka, na zaťažiteľných a nezaťažiteľných miestach, do ktorých sú osadené vzduchové balóniky slúžiace na snímanie tlaku vnútri lôžka. Silikónové hadičky, ktorými sú vzduchové balóniky napájané na vstup sústavy tlakových senzorov, sú vedené skrz stenu lôžka cez otvory rovnakého priemeru, vytvorené na okraji jednotlivých prehĺbenín. Model modifikovaného protetického lôžka je vyrábaný z polyméru, vhodného na kontakt s pokožkou, prostredníctvom technológie aditívnej výroby.The prosthetic bed, modified to apply the pressure sensor system, is designed on a virtual positive of the patient obtained using 3D scanning technology. The shape of the prosthetic bed is designed personalized for a specific patient in 3D modeling software, suitable for the design of prosthetic and orthotic aids and devices. The design of the prosthetic bed is modified so that pressure sensors of the sensory system can be applied to the inner surface. The modification of the bed consists in the creation of depressions on the inner surface of the bed, in loadable and non-loadable places, in which air balloons are inserted for sensing the pressure inside the bed. Silicone tubes, which are used to feed the air balloons to the input of the pressure sensor system, are led through the wall of the bed through holes of the same diameter, created on the edge of individual depressions. The model of the modified prosthetic bed is made of polymer, suitable for contact with the skin, through additive manufacturing technology.
Sústava 1 vzduchových balónikov požadovaných veľkostí a tvarov je vyrobená zo silikónových vrstiev. Sústava 1 vzduchových balónikov je integrovaná do konštrukcie protetického lôžka a silikónovými hadičkami, ktoré sú vedené po vonkajšej strane lôžka, je pripojená na vstup sústavy 2 tlakových senzorov. Mikrokontrolér 3 pomocou sériového komunikačného rozhrania získava digitálne vzorky zo sústavy 2 tlakových senzorov. Digitálne vzorky sú pomocou mikrokontroléra 3 preposielané cez sériové komunikačné rozhranie do bezdrôtového komunikačného modulu 4. Bezdrôtový komunikačný modul 4 odosiela údaje o tlaku vnútri protetického lôžka do externého zariadenia (PC, notebook, tablet alebo smartfón) na zobrazenie v reálnom čase a/alebo uloženie pre neskoršiu analýzu. Všetky elektronické súčasti senzorického systému na monitorovanie tlaku sú napájané z jedného zdroja 5 elektrického napätia, výhodne batérie. Kvôli použitiu elektronických komponentov s nízkou energetickou náročnosťou je možné dosiahnuť dlhú prevádzkovú dobu senzorického systému, čo umožňuje použiť zdroj 5 elektrického napätia s nižšou kapacitou, a tým pádom celkovo nižšou hmotnosťou celého elektronického zariadenia. Súčasťou systému je aj obvod 6 manažmentu nabíjania zdroja, ktorý umožňuje jednoduché nabíjanie zdroja 5 elektrického napätia z externého zdroja elektrického napätia bez nutnosti výmeny alebo vyberania zdroja 5 elektrického napätia.A set of 1 air balloons of the required sizes and shapes is made of silicone layers. System 1 of air balloons is integrated into the structure of the prosthetic bed and is connected to the input of system 2 of pressure sensors with silicone tubes that are guided along the outside of the bed. Microcontroller 3 receives digital samples from a set of 2 pressure sensors using a serial communication interface. The digital samples are forwarded via the serial communication interface to the wireless communication module 4 using the microcontroller 3. The wireless communication module 4 sends the pressure data inside the prosthetic bed to an external device (PC, laptop, tablet or smartphone) for real-time display and/or storage for later analysis. All electronic components of the pressure monitoring sensor system are powered by a single source of electrical voltage, preferably a battery. Due to the use of electronic components with a low energy demand, it is possible to achieve a long operating time of the sensory system, which makes it possible to use a power source 5 with a lower capacity, and thus a lower overall weight of the entire electronic device. The system also includes a source charging management circuit 6, which enables easy charging of the source 5 of electrical voltage from an external source of electrical voltage without the need to replace or remove the source of electrical voltage 5.
Údaje nasnímané pomocou senzorického systému na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka sú použité odborníkmi v oblasti protetiky na posúdenie kvality a komfortu navrhnutého skúšobného lôžka, na základe ktorého sa vytvorí definitívne lôžko.The data captured by the sensor system for monitoring the pressure inside the prosthetic bed is used by prosthodontists to assess the quality and comfort of the designed trial bed, on the basis of which the final bed will be created.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
Senzorický systém na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka je určený na pripojenie k osobnému počítaču, tabletu alebo smartfónu a slúži na meranie tlaku v kritických miestach protetického lôžka, ktoré je určené na pripojenie náhrady amputovanej končatiny. Senzorický systém na monitorovanie tlaku vnútri protetického lôžka obsahuje vlastný zdroj elektrickej energie a umožňuje bezdrôtový prenos nameraných údajov, čo ho radí do kategórie nositeľných zariadení.The sensor system for monitoring the pressure inside the prosthetic bed is designed to be connected to a personal computer, tablet or smartphone and serves to measure the pressure in critical places of the prosthetic bed, which is intended for connecting the replacement of the amputated limb. The sensor system for monitoring the pressure inside the prosthetic bed contains its own source of electrical energy and enables wireless transmission of measured data, which puts it in the category of wearable devices.
SK 170-2023 U1SK 170-2023 U1
Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags
- sústava vzduchových balónikov- a system of air balloons
- sústava tlakových senzorov- system of pressure sensors
3 - mikrokontrolér3 - microcontroller
- bezdrôtový komunikačný modul- wireless communication module
- zdroj elektrického napätia- source of electrical voltage
- obvod manažmentu nabíjania zdroja- source charge management circuit
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK170-2023U SK1702023U1 (en) | 2023-10-12 | 2023-10-12 | Sensor system for monitoring pressure inside the prosthetic socket |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK170-2023U SK1702023U1 (en) | 2023-10-12 | 2023-10-12 | Sensor system for monitoring pressure inside the prosthetic socket |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK1702023U1 true SK1702023U1 (en) | 2024-02-14 |
Family
ID=89853222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK170-2023U SK1702023U1 (en) | 2023-10-12 | 2023-10-12 | Sensor system for monitoring pressure inside the prosthetic socket |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK1702023U1 (en) |
-
2023
- 2023-10-12 SK SK170-2023U patent/SK1702023U1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3185757B1 (en) | Elastic sensor | |
Teague et al. | A wearable, multimodal sensing system to monitor knee joint health | |
US20160331563A1 (en) | Prosthetic device with socket pressure monitoring capability and systems and methods for making custom prosthetics | |
US20220395229A1 (en) | Physiological sensor footwear insert system and method of manufacture | |
US20060155173A1 (en) | Arrangement for monitoring of a patient | |
US20180098865A1 (en) | Prosthetic socket fit sensor | |
CN107242907A (en) | Knee joint unicondylar pressure measuring device and system | |
CN107669260A (en) | A kind of SMD dynamic electrocardiogram recording instrument | |
CN107397614B (en) | Lower artificial limb with parameter monitoring function | |
SK1702023U1 (en) | Sensor system for monitoring pressure inside the prosthetic socket | |
Rahman et al. | Design and packaging of a custom single-lead electrocardiogram (ECG) sensor embedded with wireless transmission | |
CN207532395U (en) | A kind of device for monitoring telotism data | |
CN208228941U (en) | A kind of mood sensing system and wearable device | |
CN105832448A (en) | Intelligent knee joint tibia platform test pad module | |
US10980647B2 (en) | Knee ligament balancer | |
Hubl et al. | Embedding of wearable electronics into smart sensor insole | |
CN207545078U (en) | A kind of a variety of physical sign parameters monitoring devices of human body | |
CN108937917A (en) | A kind of wearable ECG collection device and its acquisition method based on single lead | |
Bodini et al. | Low-power wireless system to monitor tongue strength against the palate | |
CN205924046U (en) | Soft tissue measuring force device | |
CN109044573B (en) | Wearable bone stress real-time monitoring system | |
CN209899704U (en) | Orthopedic support | |
Park et al. | A wireless and wearable body-pressure-monitoring system for the prevention of pressure-induced skin injuries | |
Crivello | Flexible sensor for measurement of skin pressure and temperature for the prevention of pressure Ulcers | |
CN107647940A (en) | Tibial plateau pad |