УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ЧЕЛОВЕКА НА ПОДОШВЕННЫЕ ПОВЕРХНОСТИ СТОП

Техническое решение относится к области медицины, в частности к реабилитологии и может быть использовано в комплексной оценке результатов реабилитационных мероприятий у больных с последствиями геморрагического инсульта или с ампутационными культями нижних конечностей после протезирования, а так же их мониторинге.
Эффективность реабилитационных мероприятий пациентов перенесших инсульт в восстановительный период или с ампутационными культями нижних конечностей после протезирования зависит от того насколько нам удалось приблизить их статодинамику к нормальным ее значениям. Одним из важнейших критериев характеризующих статодинамику является равномерное распределение массы тела человека на подошвенные поверхности стоп. Таким образом, разработка устройства для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп у пациентов со статодинамическими нарушениями безусловно актуальна.
Известен аналог «Устройство взвешивания и распределения веса тела человека по опорным поверхностям (зонам)» [4]. Оно предназначено для измерения распределения веса тела человека по опорным поверхностям (зонам) стоп, рук, седалища при проведении диагностики (исследования) расстройств опорно-двигательного аппарата, снижения мышечного тонуса, нарушений вертикальной устойчивости.
«Устройство взвешивания и распределения веса тела человека по опорным поверхностям (зонам)» состоит из: грузоприемной платформы с тремя весовыми опорами устанавливаемыми на пол. Верхняя поверхность грузоподъемной платформы снабжена датчиком опорной поверхности тела человека.
Работает устройство следующим образом. На грузоподъемную площадку устройства накладывается бумага с координатной сеткой, поверх которой накладывается копировальная бумага. На верх копировальной бумаги становится пациент. В местах контакта стопы с грузоподъемной площадкой копировальная бумага прижимается к координатной бумаге и оставляет след. Вес тела пациента распределяется между датчиками веса, которые прогибаются пропорционально нагрузке. При прогибе спиральной калибровочной пружины поршень с подвижным цилиндрическим электродом смещается вверх относительно неподвижного цилиндрического электрода. В результате емкость обратной связи генератора увеличивается, и частота генератора уменьшается. Возможна другая установка цилиндров, когда при сжатии пружины подвижный цилиндр будет выходить из неподвижного, и частота колебаний генератора будет увеличиваться. Триггеры преобразуют нелинейные колебания генераторов в прямоугольные колебания и передают их на регистры с последовательными входами, которые управляются калиброванными по времени импульсами, и записывают пропорциональное частоте поступающего сигнала число импульсов, которое считывается с их выходов по окончании импульса, и устанавливаются нули. Мультиплексор поочередно считывает получаемую информацию и вводит в цифровое вычислительное устройство, где производится вычисление центра тяжести по показаниям датчиков, и его координаты выводятся на дисплей или монитор. Полученные координаты оператор наносит на координационную бумагу пациента. Таким образом, мы получаем документ в виде отпечатка стоп с указанием координат центра тяжести и веса.
Для автоматического получения документа применяется устройство, снабженное датчиком положения опорных поверхностей тела человека в виде цветного текстового сканера, располагаемого под прочной стеклянной грузоподъемной площадкой. При нагружении грузоподъемной площадки исследуемым человеком опоры прогибаются и расстояние между диэлектрическими втулками уменьшается. Электроды емкостного датчика сближаются. В результате изменяется частота генератора. Возможно применение емкостного датчика перемещения в виде вогнутой пластины, сложенной вдвое, и одной плоской пластины. Такой датчик обладает большей емкостью благодаря удвоенной перемещающейся поверхности. Работает такое устройство в сочетании с ПК, на мониторе которого мы получаем цветное изображение стоп обследуемого человека с координатами центра тяжести и веса обследуемого. Обработка данных осуществляется как и в первом случае, но данные выводятся на мониторе на изображении стоп пациента, полученного на сканере. Кроме того, данное устройство позволяет определить распределение веса и на других опорных поверхностях человеческого тела, например кисти рук и седалища.
Недостатками данного устройства является, высокая стоимость, техническая сложность, необходимость наличия специально обученного специалиста, громоздкость и не мобильность, что существенно затрудняет его широкое применение. Другим важным недостатком данного аналога является то, что датчик находится выше поверхности, на которой перед началом исследования стоит обследуемый и ему необходимо поднять ногу на достаточную высоту для того, чтобы встать на него. Для людей недавно перенесших инсульт или впервые одевших новый протез с выраженными статодинамическими нарушениями это зачастую очень затруднительно или вообще не возможно.
Известен аналог «Система диагностики опорно-двигательной функции человека» [3]. Она предназначена для диагностики и коррекции опорно-двигательной функции человека, обучения правильной ходьбе, а также для определения способности человека и оценки состояния его в процессе тренировки.
«Система диагностики опорно-двигательной функции человека» состоит из: устройства отображения, датчиков измерения давления под правой и левой стопой, блоков фильтров, блоков формирования истинных значений давления под правой и левой стопами соответственно, блока определения коэффициента симметрии ходьбы, устройства определения диагностических критериев ходьбы, двух блоков вычитания, двух блоков запоминания степени начального поджатая датчика без нагрузки правой и левой стоп, блока выделения некорректных шагов, блока запоминания анкетных и идентификационных данных пациента, блока выбора рациональных значений диагностических критериев, блока формирования перечня патологий опорно-двигательной функции пациента, блока выделения некорректных шагов, блока выбора рациональных значений диагностических критериев, блока анкетных и идентификационных данных пациента, блока формирования перечня патологий опорно-двигательной функции пациента.
Система работает следующим образом. Перед исследованием в обувь пациента вкладывают матричные измерительные элементы, выполненные в виде стелек с тензодатчиками для измерения давления.
Пациенту предлагается выполнить серию локомоторных актов, например пройтись. Количество шагов может быть различным. Рекомендуется 6-15 шагов (левая-правая нога). Датчики и воспринимают давление под стопами пациента, вырабатывая пропорциональный аналоговый сигнал. Далее сигнал поступает в блок фильтров, где из этого сигнала удаляются составляющие помехи, затем сигнал поступает в блоки БФИЗД, где аналоговый сигнал преобразуется путем его нормирования в сигнал, соответствующий истинному значению давления в датчиках на момент считывания с них информации. Сигнал, соответствующий истинному значению давления, поступает на один из входов блоков вычитания, в котором происходит вычитание из него значений давлений, соответствующих степени начального поджатая датчиков давления (стелек) без нагрузки их весом пациента, формируемых и запомненных в блоках (для левой и правой ноги, в положении сидя, сняв ноги с опоры). В итоге получается истинное значение силы давления подошвенных поверхностей стоп пациента на поверхность.
Недостатками данного аналога является, высокая стоимость, техническая сложность, необходимость наличия специально обученного специалиста, громоздкость и не мобильность, что существенно затрудняет его широкое применение.
Известен аналог «Устройство для измерения давления по опорной поверхности» [2].
Устройство выполнено в виде вкладной стельки со сквозными отверстиями по всей поверхности. Устройство снабжено датчиками, состоящими из токопроводящего материала оболочки и обкладок. Токопроводящий материал заключен в оболочку из упругого материала. Обкладки датчика выполнены из пружинной стали. Датчики выполнены в форме усеченных конусов. Данное устройство должно присоединяться к ПЭВМ.
Недостатками данного аналога является высокая стоимость, техническая сложность и необходимость наличия специально обученного специалиста, что затрудняет его широкое применение.
В качестве прототипа нами выбрано устройство «Электронные напольные весы» [1]. Оно состоит из: грузоприемной платформы, весового терминала с дисплеем, элемента электропитания.
Устройство работает следующим образом. В начале, на включенные весы устанавливается одна нога - включается индексация. Затем человек встает на весы двумя ногами и спокойно стоит несколько секунд, на индикаторе появляются значения суммарного давления массы человека подошвенными поверхностями стоп на взвешивающую поверхность весов.
Недостатком прототипа является невозможность определения как распределяется давление массы человека между подошвенными поверхностями стоп на плоскость, на которой он стоит. Другим важным недостатком прототипа является то, что поверхность платформы для взвешивания находится выше поверхности, на которой перед началом исследования стоит обследуемый и ему необходимо поднять ногу на достаточную высоту для того, чтобы встать на него. Для людей с выраженными статодинамическими нарушениями, недавно перенесшими инсульт или впервые одевших новый протез это зачастую очень затруднительно или вообще не возможно.
Задачей технического решения является определение распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп даже у пациентов с выраженными статодинамическими нарушениями после перенесенного геморрагического инсульта или с ампутационными культями нижних конечностей после протезирования.
Поставленная задача решается благодаря тому, что «Устройство для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп» содержащее: напольные электрические весы, отличается тем, что имеет платформу носитель с двумя углублениями для напольных электрических весов и площадкой для стояния пациента перед исследованием, а двое напольных электронных весов расположены в ней так, что верхние поверхности грузоприемных платформ весов и верхняя поверхность платформы носителя находятся на одном уровне.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно верхняя поверхность грузоприемных платформ весов находится на одном уровне с верхней поверхностью платформы носителя, что позволяет, пациенту при переходе с площадки для стояния пациента перед исследованием на поверхности грузоприемных платформ весов не поднимать свои нижние конечности.
Техническое решение позволяет, определять распределение массы человека на подошвенные поверхности стоп и использовать полученные значения в комплексной оценке результатов реабилитационных мероприятий и их мониторинге даже у тех пациентов с последствиями геморрагического инсульта или с ампутационными культями нижних конечностей после протезирования, у которых имеются выраженные статодинамические нарушения.
Техническая сущность предложенного технического решения поясняются чертежом, на котором:
Фиг. 1. Вид «Устройства для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп» спереди.
Фиг. 2. Вид «Устройства для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп» сверху.
Фиг. 3. Вид «Устройства для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп» сбоку.
Предложенное «Устройство для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп» состоит из: платформы носителя с углублениями для весов и площадкой для стояния пациента перед исследованием - 1, двух напольных электрических весов, помещенных в углубления платформы носителя - 2.
Описанное выше техническое решение «Устройство для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп» осуществляется следующим образом:
1. Обследуемый находится в положении стоя на ногах.
2. Обследуемый сам или при помощи посторонних помощников встает на площадку платформы носителя для стояния пациента перед исследованием.
3. Обследуемый сам встает на верхние поверхности грузоприемных платформ напольных электрических весов.
4. Обследуемый в течение 5-10 секунд спокойно стоит на верхних поверхностях грузоприемных платформ напольных электрических весов.
5. Фиксируются значения индикаторов весов, которые соответствуют реальному распределению массы человека на подошвенные поверхности стоп.
Технико-экономическое обоснование:
При применении предлагаемого нами технического решения «Устройство для определения распределения массы человека на подошвенные поверхности стоп» за счет расположения верхних поверхностей грузоприемных платформ весов на одном уровне с верхней поверхностью платформы носителя, имеется возможность определять распределение массы человека на подошвенные поверхности стоп даже у пациентов с выраженными статодинамическими нарушениями после перенесенного геморрагического инсульта или с ампутационными культями нижних конечностей после протезирования, что позволяет более объективно оценивать результаты реабилитационных мероприятий, а так же в случае необходимости обосновано осуществлять их своевременную коррекцию, что безусловно приводит к сокращению сроков и улучшению результатов реабилитации данных категорий больных.
Источники информации
1. Весы напольные Polaris PWS 1832DG Orchid [Электронный ресурс] // Сайт polar.ru - POLARIS [2006-2013] - Режим доступа: http://www.polar.ru/catalog/scales/polaris-pws-1832dg-orchid/ свободный. - Загл. с экрана. (11.12.2013).
2. Пат. 1701255 СССР. Устройство для измерения давления по опорной поверхности / Александоров С.П., Паршина О.В., Погосян Г.А. - заявители, патентообладатель Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промышленности; заявл. 16.05.1989; опубл. 30.12.1991.
3. Пат. 2116046 Российская Федерация. Система диагностики опорно-двигательной функции человека / Смирнова Л.М., Климов В.А., Машинистова О.Ю., Калинина Л.Н., Муленков Б.А., Термосесов А.М., Четвериков Е.Н. - заявители, патентообладатели Смирнова Л.М., Климов В.А., Машинистова О.Ю., Калинина Л.Н., Муленков Б.А., Термосесов А.М., Четвериков Е.Н.; заявл. 04.12.1996; опубл. 27.07.1998.
4. Пат. 2247337 Российская Федерация. Устройство взвешивания и распределения веса тела человека по опорным поверхностям (зонам) / Лебеденко И.С., Лебеденко Ю.И., Лукашин А.Ю. - заявители, патентообладатель Тульский государственный университет; заявл. 14.07.2003; опубл. 27.02.2005.