Пристрій для оцінки динамічних характеристик ходьби людини

Пристрій для оцінки динамічних характеристик ходьби людини, що включає тензометричну доріжку, блок збору інформації, блок реєстрації та блок живлення, який відрізняється тим, що додатково встановлені блок перетворення інтерфейсів і комп'ютер, а тензометрична доріжка виконана у вигляді шести динамометричних платформ, на кожній з яких встановлені по чотири тензодатчики вертикальної реакції опори, по чотири тензодатчики подовжньої реакції опори та по чотири тензодатчики поперечної реакції опори, всі датчики підключені на входи блока керованих підсилювачів, кожен з яких встановлений на відповідній динамометричній платформі, підсилювачі через блоки збору інформації і перетворення інтерфейсів з'єднані з комп'ютером. Винахід відноситься до медичної техніки, зокрема до ортопедії та протезування і може бути використаний для оцінки динамічних і кінематичних характеристик ходьби пацієнтів з порушенням опорно-рухового апарату і для оцінки результатів протезування інвалідів. Відома система діагностики опорно-рухової функції людини [по патенту RU №2116046, А61В5/05, A61F2/76], яка включає пристрій відображення (монітор), датчики виміру тиску під правою і лівою стопами, блоки фільтрів, блоки формування точних значень тиску під правою і лівою стопами відповідно, блоки пам'яті патології опорно-рухового апарату та анкетних даних пацієнта, блок визначення коефіцієнта симетрії ходьби, блок визначення діагностичних критеріїв ходьби. Недоліками її являється те, що датчики тиску повинні бути вставлені між стопою і взуттям, тобто вкладені замість устілки, що не завжди можливо в протезуванні, тому, що штучні стопи підбираються точно для взуття, та не мають достатньо місця для встановлення вимірювальних датчиків, Крім того відсутність датчиків виміру подовжньої і поперечної складової реакції опори при ходьбі обмежує повноту оцінки динаміки і кінематики ходьби людини. Відома силометрична платформа [по патенту RU №2185094, А61В5/103], яка складається із силовимірювальної плити, опори і датчиків опорних реакцій. Датчики опорних реакцій виконані у вигляді паралелограмів, які з можливістю згинання встановлені в консолях периферійних ребер жорсткості силосприймальної плити, кінцями опираються на опори через сферичні шайби. Пристрій дозволяє підвищити точність при динамічному вимірі координат центра сил тиску, знизити вагові характеристики платформи та спростити конструкцію. Недоліками його є неможливість автоматизованої обробки даних отриманих у результаті обстеження. Так само до недоліків можна віднести те, що даний пристрій дозволяє вимірювати тільки (19) UA (11) 78439 (13) C2 (21) a200509249 (22) 03.10.2005 (24) 15.03.2007 (46) 15.03.2007, Бюл. № 3, 2007 р. (72) Салєєва Антоніна Денисівна, Качер Володимир Семенович, Ковалько Микола Тимофійович, Гадяцький Олександр Володимирович, Зав'ялов Андрій Володимирович, Роман Любов Костянтинівна, Василенко Ірина Миколаївна, Малиняк Мирослав Іванович, Рибка Євген Васильович (73) УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ПРОТЕЗУВАННЯ, ПРОТЕЗОБУДУВАННЯ ТА ВІДНОВЛЕННЯ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ (56) DE 3534713, 1987 EP 0160129, 1985 RU 2116046, 1998 SU 1026766, 1983 SU 904664, 1982 3 78439 4 вертикальний компонент опорних реакцій. чотири тензодатчика (12, 13, 14, 15) подовжньої Відомий також пристрій для оцінки динамічних реакції опори та по чотири тензодатчика (16, 17, характеристик ходьби людини [в оригіналі "Уст18, 19) поперечної реакції опори, всі тензодатчики ройство для подографии" по а.с. SU №904664, підключені на входи блоку 20 керованих підсилю1982р.], який включає струмопровідну доріжку, вачів, сполучених з блоком 21 збору інформації. виконану із струмопровідних смуг, закріплених на Блок 21 збору інформації підключено до блоку 22 основі, виконаній із діелектричного матеріалу. перетворення інтерфейсів, з'єднаним з персонаСтрумопровідні смуги сполучені в три секції та льним комп'ютером 23. Живлення пристрою здійсчерез резистори з'єднані з електронними ключами, нюється від блоку живлення, який розташовано в виходи яких приєднані до блоку реєстрації. блоку 22 перетворення інтерфейсів. Пристрій дозволяє при ході пацієнта по струПристрій використовують наступним чином. мопровідній доріжці без взуття забезпечити одноНа підготовчому етапі виконується запуск прочасну реєстрацію часових параметрів доторкання грамного забезпечення. Після чого виконується та відриву стопи від доріжки та визначати триваініціація СОМ-порту і читання початкових значень лість одноопорних та двоопорних періодів кроку тензодатчиків (8-19) із усіх платформ (2-7), так при ходьбі. званих «нулів» датчиків. Пристрій готовий до роЦей пристрій прийнято за прототип. боти. Пацієнта спочатку встановлюють на динаНедоліки його полягають в невисокій точності мометричні платформи (2-7) для виміру його ваги. пристрою через невисоку точність елементної баПотім в режимі звичної ходи пацієнт проходить по зи, що при обстеженні інвалідів на протезах має тензометричній 1 доріжці кілька разів. При цьому велике значення для оцінки якості протезування. зусилля від ваги його тіла, прикладене до кожного Крім того результати, одержані на цьому пристрої, з тензодатчиків (8-19), з частотою 100Гц перетвопотребують ручної обробки та значних затрат чарюється в напругу, пропорційну зусиллю, що песу. редається в блок 20 керованих підсилювачів, сигТехнічною задачею винаходу є підвищення нали з якого надходять у блок 21 збору функціональності вимірювального пристрою, авінформації, де вони перетворюються в цифровий томатизація накопичення та обробки інформаційкод, фільтруються від перешкод і передаються в них показників для оцінки динамічних та кінематистандарті RS-485 у блок 22 перетворення інтерчних характеристик ходьби пацієнтів. фейсів. Блок 22 перетворення інтерфейсів переЦя задача вирішена таким чином, що в придає значення коду кожного датчика в стандарті строї для оцінки динамічних характеристик ходьби RS-232 на вхід послідовного Сома-порту персоналюдини, який включає тензометричну (в прототипі льного комп'ютера 23. Контролер, розташований у струмопровідну) доріжку, блок збору інформації (в блоці 21 збору інформації, керує роботою блоку 20 прототипі електронні ключі), блок реєстрації, відкерованих підсилювачів, встановлюючи «нулі» при мінністю є те, що в ньому встановлені блок перевключенні пристрою, таким чином, компенсуючи творення інтерфейсів і комп'ютер, а тензометричзсув «н улів» і залишкові деформації тензодатчиків. на доріжка виконана у вигляді шести Використовуючи отримані дані автоматично продинамометричних платформ, на кожній з яких водиться розрахунок трьох компонент реакції оповстановлені по чотири тензодатчика вертикальної ри (вертикальна, продольна, поперечна) для кожреакції опори, по чотири тензодатчика подовжньої ної кінцівки та час від початку виміру до поточного реакції опори та по чотири тензодатчики поперемоменту. Після цих вимірів проводиться розрахучної реакції опори, всі датчики підключені на входи нок динамічних і кінематичних характеристик хоблоку керованих підсилювачів, кожен з яких встадьби пацієнта: швидкість, довжина і тривалість новлений на відповідній динамометричний платкроку для кожної кінцівки та подвійного кроку, пеформі, підсилювачі через блоки збору інформації і ріод переносу та опори кожної з кінцівок та ін. перетворення інтерфейсів з'єднані з комп'ютером. В УкрРДІпротезування виготовлений дослідТаке рішення дозволяє в автоматичному рений зразок пристрою для оцінки динамічних харакжимі проводити вимір динамічних параметрів хотеристик ходьби людини, з використанням якого дьби людини, використовуючи інформацію про проведені обстеження пацієнтів з порушенням силові, часові і просторові параметри, отримані опорно-рухового апарату людини, по результатам одночасно від двох кінцівок з найменшими витраяких визначались показники для діагностики, крім тами часу. того проводилась оцінка результатів інвалідів з Суть винаходу пояснюється кресленнями, на дефектами нижніх кінцівок. З допомогою пристрою яких зображено: структурна схема пристрою та проведено обстеження 20 пацієнтів клініки. структурна схема однієї з шести динамометричних Таким чином, пристрій дозволяє в автоматичплатформ. ному режимі оцінити динамічні і кінематичні харакПристрій для оцінки динамічних характеристик теристики ходьби пацієнта, які можна використоходьби людини виконано у вигляді тензометричної вувати для діагностики ходьби при патологічних доріжки 1, що складається із шести аналогічних змінах опорно-рухового апарату людини, а також динамометричних платформ 2-7. На кожній з шесдля оцінки результатів протезування інвалідів з ти платформ (2-7) встановлені по чотири тензодаампутаціями кінцівок. тчика (8, 9, 10, 11) вертикальної реакції опори, по 5 Комп’ютерна в ерстка Т.Чепелева 78439 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601