Манекен-тренажер позвоночника компьютеризированный

Манекен-тренажер позвоночника компьютеризированный

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к восстановительной медицине и направлено на обучение медицинского персонала технике проведения силовых ручных воздействий на грудном и поясничном отделах позвоночника.

Известен способ восстановления структурных и функциональных нарушений в тканях человека путем импульсного ручного воздействия на грудной и поясничный отдел позвоночника (патент №2410072). В указанном патенте импульсные воздействия определены хиропрактическими толчками. Автором этого патента высказано предположение о том, что силовой импульс воздействия на участки позвоночника вызывает одиночные волны звукового диапазона, которые распространяются вдоль позвоночника. Эти волны способствуют снятию зажимов больного органа и устраняют ограничение движения. В указанном патенте приведены примеры эффективного применения таких процедур. К настоящему времени проведены сотни тысяч таких процедур доктора Ю.И. Колягина с явно выраженным положительным результатом.

Положительные результаты применения рассмотренной методики, освоенной опытным врачом, поставили задачу ее распространения. Для этой цели необходимо было произвести измерение параметров силовых импульсов, генерируемых опытным доктором-хиропрактиком, запомнить эти параметры и считать их эталонными при обучении медицинского персонала указанной методике восстановления структурных и функциональных нарушений в тканях человека.

Предложенный манекен-тренажер и направлен на измерение параметров силового импульса-эталона и на измерение таких импульсов, воспроизводимых обучающим персоналом. Сличение импульсов, воспроизводимых учениками, с импульсом-эталоном заданным опытным врачом позволяет корректировать задающие воздействия учеников.

Манекены-тренажеры компьютеризированные для обучения медицинского персонала различным методикам восстановления функций организма известны. Например, для обучения восстановления сердечной деятельности человека после инфаркта предлагается компьютеризированный тренажер-манекен МВ-001, UN/CPR 600S и другие манекены-тренажеры (см., например, www.spb.-maneken.ru).

Указанные выше тренажеры могут здесь рассматриваться как аналоги предложенному манекену-тренажеру. Все компьютеризированные манекены-тренажеры имеют в своем составе определенный набор чувствительных элементов, усилители сигналов с этих элементов, устройства преобразования аналоговых сигналов с выхода усилителей в цифровой код, устройства ввода цифровой информации через стандартный порт в компьютер и соответствующее программное обеспечение. Программное обеспечение должно обеспечить первичную обработку сигналов с чувствительных элементов, представить информацию в графическом виде и провести сличение информации, принятой за эталонную, с информацией, полученной при воздействии на манекен учеником. Предлагаемый манекен-тренажер в составе также содержит перечисленные устройства. Однако набор чувствительных элементов существенно другой. Также предлагаемый манекен-тренажер отличается функциональными характеристиками. Если известные тренажеры направлены на обучение методам оказания экстренной помощи, то предложенный тренажер применяется для обучения методике восстановления структурных и функциональных изменений в тканях человека путем генерации силовых импульсов на позвоночник. Общими функциональными характеристиками аналогов и предлагаемого тренажера являются: обучение с возможностью отслеживать на мониторе действия, проводимые преподавателем и самообучение путем сличения сигналов, воспроизводимых обучаемым с сигналами-эталонами.

На рис. 1 и 2 представлен схематически предлагаемый тренажер, а на рис. 3 изображена схема соединений чувствительных элементов с компьютером.

На рис. 1 и 2 обозначены 1 - муляжи позвонков, число которых равно 16. Каждый из муляжей позвонков закреплен на стойке 2 через упругую балку 3, на которой размещена мостовая тензометрическая схема 4. Стойки 2 жестко закреплены на общем основании 5. Стойки выполнены разной длины так, что муляжи позвонков имитируют поясничный, грудной и шейный участки позвоночника. Вход каждой из 16 мостовых тензометрических схем подключен к источнику питания постоянного тока 6, а выходы мостовых схем соединены с входами инструментальных усилителей 7. Выходы инструментальных усилителей 7 подключены к входам аналого-цифровых преобразователей 8, которые через устройство ввода связаны со стандартным портом компьютера 9.

Установка муляжей позвонков на тензометрированной балке, которая совместно с электрической схемой выполняет роль датчика силового импульса, позволяет определить параметры этого импульса: амплитуду импульса F_max, фронт нарастания τ_ф и фронт спада импульса τ_S. Муляжи позвонков покрыты мягкой тканью, поверхность ткани закрыта материалом, имитирующим кожу человека. Покрытие муляжей позвонков на рисунках не указано. Силовой толчок, который осуществляет опытный врач на рассмотренном тренажере, генерирует импульс с параметрами: F_max=(3-15) кГ, τ_S=τ_ф=(0,04-0,05) сек. Силовой удар имеет амплитуду силы, достигающей значения в15 кгс, при длительности фронта от 0,005 сек до 0,05 сек. Силовое длительное воздействие также может достигать 15 кгс. Минимальная сила постоянного давления может составлять 1 кгс. Площадь, на которую действует сила, составляет 0,5-150 см² и определяется участком рук, используемых при воздействии. При этом отмечается хорошая повторяемость параметров силовых воздействий. Следует отметить при этом, что эквивалентный гармонический сигнал толчкового импульса лежит в диапазоне от 20 до 25 Гц, а ударного импульса доходит до 100 Гц. Эти данные указывают на тот факт, что генерируется при этом одиночная волна - солитон звукового диапазона. Симметрия импульса (равенство длительностей фронта и спада импульса) указывает на отсутствие гистерезиса упругой балки и на отсутствие остаточной деформации балки. При воздействии на позвоночник отсутствие остаточной деформации также является важным фактором. Освоение приема выполнения требуемого толчка позволит исключить остаточную деформацию позвоночника при дозированной амплитуде импульса. Изменяя жесткость упругой балки, можно имитировать различные патологии участков позвоночника и для различных патологий набрать банк физических параметров эталонных импульсов.

Таким образом, работа на предложенном тренажере-манекене позвоночника сводится к нажатию руками обучаемого на муляж позвонка и сличение полученного при этом импульса с импульсом, который принят за эталонный. Практическое применение предложенного тренажера показало существенное отличие воздействий обучаемых от силовых толчков, которые осуществляет опытный специалист в области хиропрактики. Однако в процессе самообучения отмечается постепенное приближение параметров рассмотренных выше импульсов, что указывает на эффективность тренажера.

Благодаря отличительным признакам предложенного тренажера от его аналогов удалось создать тренажер, имеющий совершенно новые функциональные характеристики.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предложенный прибор, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности «новое». Техническое решение в предложенном тренажере не следует явным образом из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности «изобретательский уровень».

Компьютеризированный тренажер для обучения технике проведения силовых ручных воздействий на грудном и поясничном отделах позвоночника, содержащий муляжи позвонков и чувствительные элементы для регистрации силового воздействия, в качестве которых использованы упругие балки одинаковой длины с размещенными на них тензорезисторами, муляжи позвонков жестко закреплены на упругих балках, которые жестко закреплены на стойках разной длины, при этом длины стоек выбраны так, что муляжи позвонков образуют муляж позвоночника, тензорезисторы на упругих балках соединены в тензорезисторные мостовые схемы, входы которых подключены к выходу источника питания постоянного тока, а выходы соединены со входами инструментального усилителя, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с компьютером, а компьютер имеет возможность регистрировать импульсы силового воздействия на муляжи позвонков, сравнивать их с запомненными эталонными импульсами, осуществленными специалистом, и выводить на монитор для отслеживания обучаемых.