Устройство для определения шагоскоростных характеристик человека

Устройство для определения шагоскоростных характеристик человека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для определения скоростных характеристик ходьбы.

Известно устройство для подографии, содержащее датчик опоры, выполненный в виде диэлектрического основания, с нанесенным на его горизонтальную поверхность проводящим покрытием, генератор фиксированной частоты, согласующий усилитель, приемник и регистратор.

(Авт. Свид. СССР №1405815, М. кл. A61B 5/10, G08B 13/10, 1986).

Недостатком известного устройства являются низкая информативность и сложность подсчета результатов характеристик.

Наиболее близким техническим решением является устройство для определения скоростно-силовых характеристик человека, содержащее блок индикации, выполненный на семисегментных многоразрядных индикаторах, блок сигнализации, силоизмерительный блок с тензодатчиками, выполненный в виде микроконтроллера, блок передачи информации в виде переносного блока памяти или радиоканала, блок задания в виде клавиатуры на кнопочных элементах и компьютер, причем первый вход определения скоростно-силовых характеристик соединен с входом блока передачи информации, выход которого соединен с компьютером, второй и третий выходы блока определения скоростно-силовых характеристик соединены соответственно с входами блоков сигнализации и индикации.

(Патент РФ №2218962, М. кл. А63В 24/00, А63В 5/00, 2002).

Недостатком известного устройства являются низкая информативность устройства, а использование в силоизмерительном блоке тензодатчиков приводит к низкой точности измерения параметров в процессе эксплуатации из-за остаточной деформации.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение информативности и точности оценки скоростных характеристик ходьбы человека.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для определения шагоскоростных характеристик человека, содержащем измерительный блок, блок сигнализации, блок индикации, блок определения скоростных характеристик и компьютер, новым является то, что в него введены блок печати и блок питания постоянного напряжения 12-15 В, который соединен с первым входом измерительного блока, выполненным в виде сегментов из фольгированного стеклотекстолита, каждый длиной 800 мм и шириной 550 мм, соединенных между собой разъемами, на поверхности блока расположены 64 датчика, каждый из которых состоит из пары проводников шириной 5 мм, выполненных с возможностью их замыкания при ходьбе человека прикрепленными к его подошвам замыкающими элементами, при этом один проводник является общим контактом и вместе с другим подключен к блоку питания постоянного напряжения 12-15 В, между проводниками выполнен зазор в 1 мм, а диаметры замыкающих элементов, прикрепляемых к подошвам человека, равны 10 мм, измерительный блок соединен с первым входом блока определения скоростных характеристик,

блок определения скоростных характеристик выполнен на адаптере в виде последовательно соединенных узла оптронной развязки, блоков памяти и управляющей логики и контроллера, выход блока определения скоростных характеристик соединен с первым входом компьютера, первый выход компьютера соединен со вторым входом блока определения скоростных характеристик, выход блока задания соединен со вторым входом компьютера, второй выход компьютера соединен с входом блока индикации, третий выход компьютера соединен с входом блока сигнализации, четвертый выход компьютера соединен с входом блока печати.

Блок питания осуществляет подачу напряжения постоянного тока в измерительный блок, на котором посредством двух замыкающих элементов, прикрепленных к подошвам обуви человека, происходят периодические замыкания датчиков в процессе ходьбы. Блок определения скоростных характеристик проводит сканирование положения замкнутых контактов датчиков на сегментах измерительного блока, по которому в данный момент времени двигается человек, а также осуществляет запоминание результатов, сканирование, первичную их обработку и передачу в компьютер, в котором происходит окончательная обработка результатов с последующей выдачей их в блоки индикации, звуковой сигнализации и печати.

Предлагаемая функциональная структура устройства позволяет точно определять скоростные характеристики ходьбы человека, которые определяются программным способом, записанным в компьютере.

Сканирование положения замкнутых замыкающими элементами контактов датчиков человека на сегментах измерительного блока, по которому в данный момент он двигается, определяется посредством программы, записанной в контроллере.

Предлагаемое устройство для определения скоростных характеристик человека поясняется чертежами где:

на фиг.1 - схема устройства для определения скоростных характеристик человека;

на фиг.2 - схема измерительного блока;

на фиг.3 - схема замыкания проводников датчика замыкающим элементом.

Устройство состоит из блока питания 1, соединенного с измерительным блоком 2, выполненным в виде сегментов 3 из фольгированного стеклотекстолита, соединенных между собой разъемами 4, на поверхности сегмента 3 расположены датчики 5 в количестве 64 штук, каждый из которых состоит из пары проводников, выполненных с возможностью их замыкания при ходьбе человека прикрепленными к его подошвам замыкающими элементами, при этом один проводник является общим контактом и вместе с другим подключен к блоку питания постоянного напряжения 12-15 В.

С измерительным блоком 2 соединен блок определения скоростных характеристик 9, который соединен с первым входом и первым выходом компьютера 10, второй вход которого соединен с выходом блока задания 11, второй, третий и четвертый выходы компьютера 10 соединены, соответственно, с входами блока индикации 12 (монитор), блока звуковой сигнализации 13 (звуковая колонка) и блоком печати 14 (принтер).

Блок питания 1 предназначен для электропитания измерительного блока 2 постоянным напряжением 12-15 В.

Измерительный блок 2 предназначен для определения следующих параметров ходьбы человека:

- длина шага (геометрическая разница между замыкающими элементами на подошвах обуви человека), в см;

- время, затраченное на шаг, с;

- повторяемость шага (частотное распределение различных длин шагов), количество шагов одной длины;

- скорость движения человека, см/сек.

Измерительный блок 2 состоит из одинаковых сегментов 3, количество которых не регламентируется. Сегменты 3 соединены между собой разъемами 4. Каждый сегмент 3 выполнен из фольгированного стеклотекстолита с параллельно расположенными на его поверхности проводниками - датчиками 5 положения подошв человека. Общее количество проводников 5 сегмента 3 равно 128 штук, количество датчиков 5 в сегменте 3 равно 64 штукам. Каждый датчик 5 состоит из пары проводников, один из которых является общим контактом 6, а со второго проводника 7 подается сигнал замыкания в виде постоянного напряжения 12-15 В в блок определения скоростных характеристик 9.

Блок определения скоростных характеристик 9 выполнен на адаптере PC 1-1754, который содержит узел оптронной развязки, блок памяти, блок управляющей логики и контроллер, соединенные между собой электропроводниками.

Компьютер 10 предназначен для окончательного определения скоростных характеристик человека и последующего вывода их в блоки индикации 12, звуковой сигнализации 13 и печати 14.

Блок задания 11 представляет собой клавиатуру компьютера 10 и предназначен для задания компьютеру 10 на выполнение работ по определению скоростных характеристик человека.

Блоки индикации 12, звуковой сигнализации 13 и печати 14 представляют, соответственно, монитор, звуковую колонку и принтер компьютера.

Блок сигнализации 13 предназначен для выработки звуковых сигналов при выполнении шаговых тестов человека в измерительном блоке 2. Блок сигнализации 13 может работать в 2-х режимах: в режиме квитирования, при котором каждый шаг испытуемого человека сопровождается коротким звуковым сигналом, сигнализирующим о том, что зафиксировано касание одного из замыкающих элементов 8, присоединенных к подошве, к датчикам 5 сегмента 3; в режиме без квитирования, при котором задается и выдается определение частоты звукового сигнала, к которому должен стремиться человек в своем шаговом движении по сегментам 3.

Блок печати 14 предназначен для распечатки результатов определения скоростных характеристик человека.

Устройство работает следующим образом.

При ходьбе человека с прикрепленными к подошвам замыкающими элементами 8 по поверхности сегментов 3 измерительного блока 2 происходит периодическое замыкание контактов 6 с проводником 7 датчиков 5, в результате чего положительный сигнал постоянного напряжения блока питания 1 через шины проводников поступает в блок определения скоростных характеристик 9, порядковые номера замкнутых при ходьбе человека датчиков 5 в реальном времени передаются далее из блока определения скоростных характеристик 9 в компьютер 10, которые предварительно были приведены в рабочее состояние через блок задания 11 для окончательного определения длины шага, времени на шаг, скорости движения программой компьютера 10 и последующего вывода результатов в блоки индикации 12, звуковой сигнализации 13 и печати 14.

Технический результат заключается в том, что устройство применяют для определения оптимальных скоростных характеристик человека, необходимых для темпоритмовой коррекции ходьбы при болезни Паркинсона. Одним из основных проявлений болезни Паркинсона является нарушение ходьбы - резкое снижение длины шага, ходьбы мелкими шажками, шаркающая походка. Устройство позволяет, тестируя пациента, подобрать оптимальный ритм ходьбы, при котором отмечается наибольшее увеличение длины шага и, соответственно, требуется меньшее количество лекарственных препаратов, необходимых для лечения пациентов. Преимущество данного устройства заключается в следующем:

- скоростные характеристики определяются в режиме реального времени при анализе каждого шага ходьбы;

- малый вес и объем замыкающих элементов и возможность их прикрепления к привычной для пациента подошве обуви позволяет избежать их влияния на процесс ходьбы;

- электрическая схема устройства делает его безопасным для человека за счет применения низкого напряжения 12-15 В.

Устройство перспективно в медицине при исследовании и лечении заболеваний нервной системы, сопровождающихся нарушением ходьбы, для решения диагностических и экспертных задач, также отслеживания объективной динамики скоростных характеристик в процессе лечения и, соответственно, своевременной коррекции терапии.

Устройство для определения скоростных характеристик человека, содержащее измерительный блок, блок индикации, блок сигнализации, блок задания, блок определения скоростных характеристик и компьютер, отличающееся тем, что в него введены блок печати и блок питания постоянного напряжения 12÷15 В, который соединен с входом измерительного блока, выполненным в виде сегментов из фольгированного стеклотекстолита, каждый длиной 800 мм и шириной 550 мм, соединенных между собой разъемами, на поверхности сегмента расположены 64 датчика, каждый из которых состоит из пары проводников шириной по 5 мм, выполненных с возможностью их замыкания при ходьбе человека прикрепленными к его подошвам замыкающими элементами, при этом один проводник является общим контактом и вместе с другим подключен к блоку питания постоянного напряжения 12-15 В, между проводниками выполнен зазор в 1 мм, а диаметры замыкающих элементов, прикрепляемых к подошвам обуви человека, равны 10 мм, измерительный блок соединен с первым входом блока определения скоростных характеристик, блок определения скоростных характеристик выполнен на адаптере в виде последовательно соединенных узла оптронной развязки, блоков памяти и управляющей логики и контроллера, выход блока определения скоростных характеристик соединен с первым входом компьютера, первый выход компьютера соединен со вторым выходом блока определения скоростных характеристик, выход блока задания соединен со вторым входом компьютера, второй выход компьютера соединен с входом блока индикации, третий выход компьютера соединен с входом блока сигнализации, четвертый выход компьютера соединен с входом блока печати.