УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАГРУЗКИ НА ЧАСТИ ТЕЛА Российский патент 1999 года по МПК A61F2/50 A61B5/22 

Изобретение касается устройства для контроля нагрузки на части тела, например, на двигательный аппарат но, с измерительным устройством для записи одного параметра нагрузки и со снабжаемым его измерительными данными, независимым от сети, переносным электронным блоком, который содержит входное устройство для ввода заданного диапазона нагрузки, в частности для индикации завышения заданного диапазона.

Терапевтическая частица разгрузка частей тела играет большую роль в ортопедии и хирургии несчастных случаев. Повреждения суставов и вызванные ушибами и растяжением связок переломы костей, повреждения связок и сухожилий, воспалительные заболевания двигательного аппарата, а также болезни износа и установка искусственных суставов и т.п. требуют подчас длящейся в течение неделей и месяцев частичной разгрузки соответствующей части тела. При этом необходимо точное поддержание диапазона частичной нагрузки с целью по возможности скорейшего восстановления. При этом следует избегать слишком высокой нагрузки, однако должна быть достигнута минимальная нагрузка, стимулирующая процесс выздоровления посредством механического раздражения. Ограниченный таким образом заданный диапазон нагрузки может использоваться в течение времени лечения.

Устройство описанного выше типа известно на рынке и описано в проспекте "EDAR-вставка с сенсором давления и акустической обработкой сигнализацией" фирмы "Харльд Хаберманн", Ортопедические технические устройства, г. Франкфурт-на-Майне. Известное, работающее от батареи устройство оснащено измерительным устройством, которое выполнено в форме вкладной подошвы с сенсором давления. Устройство выдает звуковой сигнал низкой частоты, если данные измерения лежат в определенном заранее заданном диапазоне, и звуковой сигнал высокой частоты, если заданный диапазон превышается. Тем самым пациент предупреждается звуковым сигналом высокой частоты в том случае, если при ходьбе на костылях он создает нагрузку на двигательный аппарат, которая превышает по величине предписанную врачом, и при выдаче сигнала низкой частоты информируется о том, что нагрузка является правильной.

Задачей изобретения является создание такого устройства для контроля нагрузки описанного выше типа, при которой обеспечивается возможность более эффективной проверки нагрузки пациента и, в частности, непрерывного и осуществляемого в течение длительного времени контроля нагрузки.

Это задача решается в соответствии с изобретением за счет того, что устройство оценки содержит микропроцессор и запоминающее устройство данных, что к запоминающему устройству данных могут подводиться данные измерения измерительного устройства и другие аналитические данные, которые служат для описания характеристики нагрузки, что к запоминающему устройству данных с целью установки заданного диапазона нагрузки могут подводиться заданные значения аналитических данных от устройства ввода, что электронный блок с помощью микропроцессора сравнивает многозвенную нагрузку с заданными диапазоном и записывает в память полученные таким образом сравнительные данные, и что устройство индикации выполнено для одновременной с запоминанием индикации данных и/или что записанные в память данные о характеристики нагрузки могут вызываться с помощью устройства вызова.

В случае этого устройства для оценки в распоряжении находятся не только данные измерения для измеренного параметра нагрузки, но и аналитические данные, полученные на основании анализа этих данных измерения. Последние отличаются тем преимуществом, что может достигаться более точное описание характеристики нагрузки и, следовательно, более эффективная корректировка терапии. Например, длительная перегрузка требует иной компенсирующей разгрузки, нежели менее продолжительная перегрузка. С другой стороны, из общего объема данных измерения можно извлечь важную в отношении вывода дату анализа, за счет чего достигается возможность уменьшения количества данных, которые должны быть записаны в память и сравнены в случае необходимости с соответствующим заданным диапазоном аналитических данных, по сравнению с количеством данных измерения. За счет этого уменьшаются расходы на зоны памяти и время эксплуатации микропроцессора.

С помощью устройства индикации пациент может самостоятельно наблюдать за характеристикой нагрузки, причем в качестве вспомогательного средства желательным является акустический предупредительный сигнал, который выдается при превышении заданного диапазона нагрузки. Это создает первую возможность обратной связи.

Запоминающее устройство данных записывает данные измерения или выбранную микропроцессором часть этих данных измерения и выделенные из них микропроцессором аналитические данные в качестве мгновенных или фактических величин нагрузки, в результате чего может быть рассчитано их отношение к соответствующему заданному диапазону. Он принимает также полученные таким образом сравнительные данные. Посредством вызова всех или выбранной части записанных в память данных, в частности данных измерения и аналитических данных, а также однако и сравнительных данных, можно осуществить точное документирование характеристики нагрузки пациента в течение заранее заданного периода. Это позволяет пациенту производить контроль вечером с целью соответствующего измерения своего поведения. Это соответствует второй возможно обратной связи "feed-back". Особенно благоприятным является то, что врач при обследовании пациента может произвести проверку его характеристики нагрузки и оценить ее. В результате этого улучшаются шансы выздоровления пациента. Достигается оптимальное управление процессом терапии и точная документация. В зависимости от характеристики нагрузки пациента заданный диапазон нагрузки для следующего периода может быть в большей или меньшей мере увеличен или вообще оставлен без изменения. Это соответствует третьей возможности обратной связи "feed-back". В общей сложности в результате этого создается ступенчатая система обратной связи "feed-back", которая способствует оптимальному управлению лечением.

Измеренный параметр нагрузки представляет собой в предпочтительном случае усилие нагрузки. В качестве параметра нагрузки может использоваться также и относящееся к поверхности усилие нагрузки, то есть усилие давления, растяжения, среза или изгиба. Кроме того, измеренный параметр нагрузки может представлять собой также параметр движения, в частности, скорость или ускорения, для части тела или иную физическую величину.

Выбор и конструкция измерительного устройства выбираются в зависимости от цели использования. Во многих случаях речь идет о разгрузки ноги или ее частей. В этом случае рекомендуется располагать измерительное устройство под подошвой ноги, выполненным в качестве вкладной подошвы, терапевтического ботинка или также устройства внутри или снаружи гипсовой повязки, например в выступе гипса. Такое измерительное устройство может быть выполнено с помощью двух, в основном жестких пластин, между которыми располагаются три чувствительных элемента. С помощью этих трех чувствительных элементов обеспечиваются стабильная опорная поверхность и гарантия того, что общее усилие будет распознано чувствительными элементами. При этом пластины могут образовывать вкладную подошву, в случае которой два чувствительных элемента располагаются в области пальцев, а один чувствительный элемент - в области пятки. Чувствительные элементы могут измерять усилие или давление и могут оснащаться, в частности, тензометрическими полосками. Такие вкладные подошвы могут конструироваться в качестве благоприятных в стоимости отношении изделий одноразового использования.

Измерительное устройство может быть придано также и другим частям тела, например, и другим членам тела, отличным от ноги, например внутренней поверхности руки в случае больного артрозом. Оно может быть придано суставом, костям, сухожилиям и связки. Это относится также и к искусственным суставам костям, сухожилиями, связками и их частям. При этом по меньшей мере одно измерительное устройство может быть имплантировано в тело с целью измерения нагрузки в необходимой точке. По меньшей мере одно измерительное устройство может быть размещено также между телом и поверхностью оснований или поверхностей, которые используются для положений сидя или лежа.

Кроме того, по меньшей мере одно измерительное устройство может быть расположено на протезе ноги или механическом вспомогательном средстве для ходьбы, например коленных опорах, костылях с опорой на предплечья, подмышечных костылях или приспособлении для ходьбы. При этом измеряется либо нагрузка, которая действует на соответствующую часть тела, либо нагрузка, которая направляется мимо этой части тела.

Устройство может использоваться также и в других местах, например с целью предотвращения повреждений, вызванных длительной перегрузкой в спорте, например у бегунов-марафонцев. Оно может использоваться также в качестве средства для защиты от перегрузок применительно к ранее поврежденным суставам (например, артроз), в случае которых необходимо предотвратить дальнейшее ухудшение, обусловленное перегрузкой.

С особым преимуществом аналитические данные могут рассчитываться из данных измерения при помощи микропроцессора. Эта задача может дополнительно выполняться процессором без особых трудностей.

В качестве аналитических данных во внимание принимаются многочисленные данные, которые характеризуют нагрузку. Сюда относятся, в частности, те или иные максимумы данных измерения в каждом цикле нагрузки. Из общего объема данных измерения, которые считываются микропроцессором в течение цикла нагрузки, вырабатывается одна единственная величина нагрузки, представляющая собой дату проведения анализа.

Особенно предпочтительным является случай, когда для формирования аналитических данных данные измерения могут оцениваться в совокупности с дополнительными данными. Это обуславливает получение целого ряда важных дополнительных данных о нагрузке.

В частности, в качестве аналитических данных могут определяться данные о времени действия нагрузки в течение каждого цикла нагрузки. Время действия нагрузки представляет собой наиболее существенный критерий. Если оно лежит за пределами заданного диапазона времени нагрузки, то в этом случае пациент должен внести корректировки. Превышение заданного диапазона может инициировать выработку акустического предупредительного сигнала. При этом может использоваться такой принцип, при котором электронный блок с помощью микропроцессора определяет временной интервал между превышением и занижением пороговой величины применительно к данным измерения.

В качестве аналитических данных могут использоваться также импульсные величины характеристики параметров нагрузки в зависимости от времени в течение каждого цикла нагрузки. Это может осуществляться, в частности, за счет того, что электронный блок с помощью микропроцессора определяет из следующих поочередно во времени данных измерения один интеграл поверхности. Также и эта функция может быть без труда выполнена микропроцессором. Использованные величины одновременно характеризуют механическую и временную нагрузку.

Предпочтительным является также и тот вариант, когда в качестве даты анализа используется количество циклов нагрузки в течение заранее заданного промежутка времени. В случае нагрузки на ногу это соответствует количеству шагов. С помощью заданного диапазона можно задать для пациента определенный заданный диапазон количества шагов в день. Помимо названных аналитических данных, то есть максимума величины измерения, времени действия нагрузки, импульсной величины и количества циклов в качестве аналитических данных могут использоваться также выведенные из них математические функции с или без временных величин (например, "в день").

В случае предпочтительной формы исполнения предусмотрено, что электронный блок вычисляет из данных, записанных в запоминающее устройство для данных при необходимости с использованием временных величин, с помощью микропроцессора статистические величины, которые могут отображаться с помощью устройства индикации и/или подводиться к запоминающему устройству для данных с целью их последующего вызова. С помощью этих статистических величин можно в краткой форме отобразить характеристику нагрузки пациента, которая позволяет пациенту или врачу получить общую информацию и произвести быструю оценку. Также и эта дополнительная функция может быть без труда выполнена микропроцессором.

При этом весьма целесообразно сортировать определенные в течение каждого цикла нагрузки аналитические данные по классам, из которых один класс придан заданному диапазону, по меньшей мере один класс придан лежащему выше верхнему диапазону и по меньшей мере один класс придан лежащему ниже нижнему диапазону. За счет распределения по классам может осуществляться наглядное упорядочение большого количества данных из запоминающего устройства для данных.

Особенно благоприятным является случай, когда предусмотрено в общей сложности пять классов, в то время как верхний диапазон и нижний диапазон подразделены каждый на две частичные области. Это распределение на пять классов позволяет по сравнению с использованием трех классов получить данные не только о том, часто ли пациент превышает или занижает заданный диапазон, но и о том, значительным ли было это превышение или занижение или нет.

Так, например, в качестве статистических величин, могут определяться процентные величины, которые соответствуют числам рассортированных на отдельные классы аналитических данных относительно общего количества циклов нагрузки в течение заранее заданного времени. Процентные числа могут дать ясную картину того, насколько точно пациент придерживается заданных предписаний в отношении заданного диапазона. Такая оценка рекомендуется, в частности, применительно к максимуму величины измерения, однако может использоваться также и для других аналитических данных.

В случае другой формы исполнения предусмотрено, что максимумы величины измерения отдельных циклов нагрузки в течение заранее заданного времени могут сортироваться на классы нагрузки и в качестве статических величин могут определяться соответствующие усредненные значения аналитических данных. В данном случае определенные аналитические данные, например время действия нагрузки или величина импульса, оказываются во взаимосвязи с максимумами величин измерения, что обеспечивает дальнейшие возможности оценки.

Кроме того, в качестве статических величин могут определяться усредненные значения аналитических данных из всех циклов нагрузки в течение заранее заданного времени. Также и эта усредненная величина представляет интерес для врача в процессе оценки.

Блок электропитания и запоминающего устройства для данных имеют предпочтительно емкость, то есть величину, которая достаточна для эксплуатации в течение более чем одной недели. Емкость должна иметь такую величину, чтобы была обеспечена возможность записи в память характеристики нагрузки в ее основных чертах между двумя визитами к врачу. Во избежание потери данных запоминающее устройство для данных должно быть также защищено от пропадания питающего напряжения.

В предпочтительном случае устройство индикации содержит смотровое окно или дисплей. Пациент может оптически считывать состояние нагрузки, что означает существенно более высокую точность по сравнению с выдачей акустического сигнала.

На дисплее могут отображаться также вызванные данные, которые были записаны в память. Это позволяет пациенту и врачу определять в конце каждого дня или при повторном визите характеристику нагрузки пациента без знания компьютерного языка и без использования специального аппаратного обеспечения.

В случае дальнейшего исполнения электронный блок может подключаться к печатающему устройству с целью распечатки вызванных данных характеристики нагрузки. Для вывода данных на печать также нет необходимости в знаниях в области электронной обработки данных.

Устройство ввода и/или устройство вызова могут содержать устройство для приема предварительного изготовленного носителя программы. В качестве носителя программы может использоваться, например, стираемое программируемое ПЗУ заданного диапазона или вызова запоминающего устройства.

Вместо этого устройство ввода и/или устройство считывания может быть выполнено также в форме клавиатуры. Посредством нажатия некоторых клавиш производится ввод величин или инициируется процесс вызова.

Кроме того, перед электронным блоком может быть включен переносной измерительный усилитель, предназначенный для обеспечения возможности обработки в электронном блоке также и низких данных измерения, если к началу лечения предусмотрен более низкий заданный диапазон нагрузки.

Кроме того, благоприятным является случай, когда микропроцессор содержит калибровочную подпрограмму, с помощью которой может осуществляться калибровка измерительного устройства. За счет использования микропроцессора, устройства ввода и устройства индикации можно проверить, осуществляет ли каждый чувствительный элемент передачу правильной величины измерения и, если нет, произвести корректировку этой ошибки с помощью корректировочного коэффициента при оценке величины измерения.

Применительно к уровню техники в соседней области индикации профиля давления нагруженной ноги известна измерительная система, которая также содержит оснащенные чувствительными элементами вкладные подошвы в различных размерах ботинка, однако оснащена большим количеством чувствительных элементов для измерения распределения давления, для оценки которого необходимы большие расходы на аппаратное и программное обеспечение. Эта измерительная система предполагает необходимость значения техники электронной обработки данных и сконструирована для оснащения практической лаборатории ортопеда или специалиста по изготовлению ортопедической обуви.

Изобретение поясняется ниже более подробно на основании изображенных на чертежах предпочтительных примеров исполнения.

Фиг. 1 показывает пациента со смонтированным устройством в соответствии с изобретением.

Фиг. 2 показывает электронный блок в наглядном представлении.

Фиг. 3 показывает вид сверху на измерительное устройство в форме вкладной подошвы одноразового использования.

Фиг. 4 показывает блок-схему соответствующего изобретению устройства.

Фиг. 5 показывает диаграмму времени и нагрузки.

Устройство по фиг. 1-3 состоит из измерительного устройства в форме вкладной подошвы 1, измерительного усилителя 2, а также электронного блока 3. Из вкладной подошвы 1 выведен кабель 4 со штепсельным разъемом 5, который имеет именно такую длину, которая позволяет соединить измерительное устройство 1 с измерительным усилителем 2, который подключен в области лодыжки. От него проходит кабель 6 со штепсельным разъемом 7 к электронному блоку 3, который целесообразно транспортируется с помощью транспортировочного ремня 8 на груди пациента.

Изображенный на фиг. 2 электронный блок 3 содержит не изображенные в данном случае более подробно микропроцессор, систему индикации и запоминающее устройство для данных. К системе индикации наряду с акустическим устройством индикации (например, акустический пьезоэлемент) относится устройство 9 оптической индикации с расположенным на передней стенке смотровым окном. Электронный блок 3 оснащен устройством 10 ввода, который оснащен щелью, через которую может вводиться предварительно изготовленный носитель программы, например стираемое программируемое ПЗУ заданного диапазона. Кроме того, электронный блок 3 оснащен клавиатурой 11, которая предусмотрена для ввода или вызова других данных.

Изображенная на фиг. 3 вкладная подошва состоит в основном из двух соединенных между собой с краевых сторон пластин, между которыми в области пальцев расположены два чувствительных элемента 12, 13 регистрации усилия, а также в области пятки - один чувствительный элемент 14 регистрации усилия, оснащенные тензометрическими полосками. Чувствительные элементы соединены с помощью кабеля с многополюсным штепсельным разъемом 5, через который осуществляется не только дальнейшая передача данных измерения, но и подвод необходимого напряжения от электронного блока 3 или измерительного усилителя 2, которые оснащены батареями. За счет этого и вследствие использования несложных и недорогих чувствительных элементов вкладная подошва 1 сконструирована в качестве изделия одноразового использования.

Блок-схема по фиг. 4 в основном соответствует изображению на фиг. 1-3. Измерительный усилитель 102 расположен в составе электронного блока 103, а не отдельно от него, так что либо электронный блок может быть расположен на голеностопном суставе, либо необходимо использовать кабель 4 с большей длиной. Измерительное устройство 101 содержит исключительно один чувствительный элемент 112 регистрации давления. Последний имплантирован между двумя лежащими одна над другой частями искусственного сустава или между двумя частями вспомогательного приспособления для ходьбы. Для прочих частей используются те же ссылочные обозначения, что и ранее.

Электронный блок 103 содержит помимо выполненного в качестве клавиатуры устройства 11 ввода и оптического устройства 9 индикации дополнительно акустическое устройство 15 индикации и устройство 16 оценки. Последнее содержит измерительный усилитель 102, аналого-цифровой преобразователь 17 и микропроцессор 18 с запоминающим устройством 19 для данных и программным запоминающим устройством 20. В программном запоминающем устройстве записаны программы для всех рабочих процессов, управление которыми осуществляется с помощью микропроцессора. К микропроцессору 18 подключено устройство 21 сопряжения ввода-вывода. Через это устройство сопряжения может осуществляться, например, подключение печатающего устройства для вызова записанных в память данных или внешнего устройства ввода для ввода команд и данных.

Фиг. 5 показывает диаграмму нагрузки в зависимости от времени с кривой, образованной данными К измерения. В качестве примера в зависимости от времени t изображено усилие F нагрузки, которое было принято измерительным устройством 1. Посредством жестко заданных предельных величин F₁, F₂ заранее задан заданный диапазон S нагрузки. Выше располагается верхняя зона, которая посредством предельной величины F₃ подразделена на одну ближнюю верхнюю зону 01 и одну дальнюю верхнюю зону 02. Ниже располагается нижняя зона, которая посредством предельной величины F₄ разделена на одну ближнюю нижнюю зону V1 и одну дальнюю нижнюю зону V2. Следующая пороговая величина F₅ предусмотрена вблизи нулевой линии. Названные предельные величины могут вводиться с помощью устройства 11 ввода в устройство 16 оценки. При этом ввод облегчается в том случае, если существует фиксированное соотношение, например,
F₂ = 0,8, F₃ = 1,5, F₄ = 0,5, F₂ и F₅ = 0,1 F₁.

В этом случае необходимо ввести лишь величину F₁.

Кривая данных К измерения, получаемая посредством суммирования выходных величин чувствительных элементов 12, 13, 14, имеет непрерывное прохождение. Она считывается в течение заданного микропроцессором 18 временного такта; полученный выбор данных измерения преобразуется в аналого-цифровом преобразователе 17 в цифровую форму и подводится к запоминающему устройству 19 для данных. Из этих данных измерения с помощью микропроцессора 18 рассчитываются дальнейшие аналитические данные. Подведенные к запоминающему устройству для данных данные изменения не нуждаются в длительном запоминании в нем. Длительность запоминания зависит от того, как долго они необходимы для оценки или индикации.

Фиг. 5 показывает три возможности расчета аналитических данных.

а) Определяется максимум величин измерения, так что возникают отдельные максимумы М1, М2, М3 и т.д. в качестве аналитических данных.

б) Определяются величины времени, в течение которого данные измерения превышают или занижают пороговую величину F₅. Определенные таким образом интервалы d могут использоваться в качестве следующих аналитических данных.

c) Поверхность ниже кривой К интегрируется в течение времени d нагрузки. Возникают импульсные величины A в качестве следующих аналитических данных.

d) В течение заранее заданного времени, например в течение дня, осуществляется подсчет циклов нагрузки. Этот процесс осуществляется на основании определения того, как часто была превышена или занижена пороговая величина F₅. Количество циклов нагрузки представляет собой следующего дату анализа.

В результате этого характеристика нагрузки описывается не только кривой величин K измерения, но и также выведенными аналитическими данными.

Оценка этой нагрузки поясняется более подробно на фиг. 5 в совокупности с примером a). Первый максимум M1 располагается в заданной зоне S, второй максимум M2 располагается в ближней верхней зоне 01, а третий максимум М3 располагается в дальней нижней зоне V2. В случае максимума М2 инициируется акустическое устройство 15 индикации и выдается акустический предупредительный сигнал, поскольку был превышен заданный диапазон S.

Названные зоны S, 01, 02, V1, V2 образуют классы нагрузок. Для последующей оценки достаточно определить для каждого максимума, к какому классу нагрузки они относятся. При этом нет необходимости в точном определении максимума. Достаточно определения того, какая предельная величина с F₁ по F₅ была превышена последней. И сам этот вывод может быть еще более упрощен с помощью статистических величин, которые указывают, сколько максимумов внутри заданного периода приходится на отдельные классы или какой процент отдельных циклов нагрузки относится к отдельным классам. Это позволяет получить краткую редакцию характеристики нагрузки для заранее заданного периода.

Аналогичным образом может осуществляться оценка также и других аналитических данных посредством сравнения с заданным диапазоном аналитических данных и соответствующими верхними и нижними зонами. При этом возможны такие сопряжения, в случае которых указывается, какую среднюю величину имеют соответствующие аналитические данные внутри отдельных классов нагрузки.

Если речь идет о количестве циклов нагрузки в день, то в этом случае соответствующая мгновенная величина нагрузки достигается только в конце периода, так что сравнение с заданным диапазоном осуществляется только в этот момент времени.

Выработанные измерительным устройством 1 данные измерения и выведенные из них аналитические данные могут при желании одновременно с запоминанием в запоминающем устройстве 19 для данных также отображаться с помощью оптического устройства 9 индикации. Таким образом могут отображаться также те или иные сравнительные данные, в результате чего пациент в любой момент времени знает, может ли он увеличить нагрузку или нет и в каком объеме это возможно.

После периода нагрузки электронный блок 3 доставляется к врачу, который с помощью вызывного устройства, например клавиатуры 11, может вывести записанные в память данные характеристики нагрузки на устройство 9 индикации или печатающее устройство. На основании документирования характеристики нагрузки врач может произвести благоприятную корректировку заданных диапазонов нагрузки для следующего периода. В частности, он может вновь задать заданные диапазоны для упомянутых выше аналитических данных таким образом, который в наилучшей степени соответствует циклу лечения.

В случае одного примера исполнения был произведен ввод описанных одной верхней величиной и одной нижней величиной заданных диапазонов для максимума усилия нагрузки, количества циклов нагрузки в день (количества шагов) и общего количества энергии в день, которое представлено суммой всех импульсных величин, а также описанного лишь верхней величиной заданного диапазона для максимальной длительности нагрузки (длительность шага). В случае длительности, которая обуславливает превышение заданных диапазонов для усилия нагрузки и длительности шага, выдается акустический предупредительный сигнал.

Посредством нажатия кнопки на клавиатуре 11 пациент может в любой момент времени отобразить на оптическом устройстве 9 индикации мгновенное усилие нагрузки, введенные врачом заданные диапазоны нагрузки в частности, для усилия нагрузки и количества шагов), среднюю величину максимумов нагрузки для сегодняшнего дня и сегодняшнее количество шагов. При проверке, которая выполняется на следующий день, он может вызвать нагрузки, которые относятся ко вчерашнему дню и представлены количеством превышений и максимальной величиной (в качестве отклонения от заданной величины в процентах), а также вызвать количество шагов за вчерашний день, которое представлено количеством шагов и отклонением в процентах.

Помимо введенных заданных диапазонов врач может вызвать посредством короткого вызова количество дней, прошедших с момента последнего визита пациента, среднюю величину максимумов усилия нагрузки, а также три максимальные отдельные нагрузки. Кроме того, может указываться дополнительно максимальное и минимальное количество циклов нагрузки в день и максимальное и минимальное усилие усредненной нагрузки в день. В соответствии с этим в процессе специального опроса можно дополнительно запросить информацию о том, какой процент циклов нагрузки характеризовался максимальной величиной М1, М2, М3 в отдельных классах нагрузки, какую величину имела средняя длительность d всех циклов нагрузки и циклов нагрузки в отдельных классах нагрузки, и насколько большой была средняя величина общей энергии (представленная суммой импульсных величин) в день в течение промежутка времени, протекающего до следующего визита к врачу, а также какую величину составил процент общей энергии, приходящейся на отдельные классы нагрузки. Эти данные дают врачу хорошую информацию о характеристике нагрузки.

В соответствии с этим можно констатировать, что из данных измерения можно выработать измерительные данные, которые соответствуют размеру, длительности, величине импульсов и количеству отдельных нагрузок, а также могут рассчитываться в качестве выведенных математических функций из одной, двух или трех этих величин и в качестве функций этих измеренных и/или выведенных величин в зависимости от времени (например, "в день"), причем эти величины могут поступать в запоминающее устройство 19 для данных, а также подводиться к устройству 9 индикации. Для определенных нагрузок, которые могут быть описаны данными измерениями или аналитическими данными, существуют диапазоны заданных данных значений, которые должны задаваться с помощью устройства 10 или 11 ввода. Фактические величины этих нагрузок (мгновенная нагрузка) сравниваются с помощью микропроцессора с введенными заданными диапазонами. Сравнительные данные также подводятся к запоминающему устройству 19 для данных и могут подводиться в реальном масштабе времени также к устройствам 9, 15 индикации. Статические величины рассчитываются из записанных в память фактических величин, записанных в память сравнительных данных, и других временных параметров, например количества дней, с помощью микропроцессора 18. Также и эти статистические величины могут подводиться в реальном масштабе времени как к устройствам 9, 15 индикации, так и к запоминающему устройству 19 для данных. При определенной комбинации заданного диапазона, фактических величин, временных величин и статических величин в акустическом устройстве 15 индикации вырабатывается акустический сигнал одного или нескольких типов, а оптическое устройство 9 индикации отображает определенные данные.

Размер батареи или аккумулятора, а также размер запоминающего устройства 19 для данных выбраны таким образом, что электронный блок 103 может использоваться на протяжении одной, двух или более недель, в результате чего может записываться в память общая характеристика нагрузки для промежутка времени между двумя обращениями к врачу. При этом конструкция запоминающего устройства для данных или дополнительная батарея обеспечивают защиту данных и дальнейшую работу часов.

Для калибровки измерительного устройства с помощью клавиатуры 11 производится переключение на калибровочную подпрограмму. После этого каждый из отдельных чувствительных элементов 12, 13, 14 регистрации усилия нагружается стандартным усилием. Эта операция может быть выполнена, например, за счет того, что чувствительный элемент нагружается имеющим малую поверхность нажимным телом таким образом, что расположенные ниже весы выводят на индикацию определенную заданную величину. Если эта величина не воспроизводится в устройстве 9 индикации, то индикацию необходимо изменять посредством нажатия клавиш до тех пор, пока не будет достигнуто отображение заданной величины. В результате этого обеспечивается учет также и всех других данных измерения соответствующего чувствительного элемента с помощью корректировочного звена, работа которого учитывается микропроцессором.

В примерах исполнения измерительное устройство 1 через кабель 4, 6 соединено с электронным блоком 3. Вместо этого в состав измерительного устройства могут входить также передатчик, а в состав электронного блока - приемник для беспроволочной передачи данных измерения.

Для реализации схемы используются обычные модули. Например, были использованы следующие конструктивные элементы:
чувствительные элементы 12, 13, 14 регистрации усилия: чувствительные элементы с тензометрическими полосками, тип 125 GF со спецификацией SK-06-125 GF-20C, производство фирмы "Medsurement Group";
аналого-цифровой преобразователь 17: MAX 134, производство фирмы "Maxim";.

микрокомпьютер с микропроцессором 18, запоминающее устройство 19 для данных и программное запоминающее устройство 20: типа DS 5000, производство фирмы "Dallas Semiconductors".

Устройство для контроля нагрузки на части тела содержит измерительное устройство для приема параметра нагрузки и электронный блок. Последний содержит устройство ввода для ввода заданного диапазона нагрузки, устройство оценки и устройство индикации, кроме того, микропроцессор и запоминающее устройство для данных. К последнему могут подводиться данные измерения и выработанные из них аналитические данные, а также данные заданного диапазона. С помощью микропроцессора рассчитывается отношение мгновенной нагрузки к заданному диапазону, выработанные таким образом сравнительные данные также записываются в память. Из записанных в память данных и при необходимости временных параметров могут рассчитываться и запоминаться статистические величины. С помощью устройства индикации одновременно с запоминанием может производиться вывод на индикацию. Записанные в память данные характеристики нагрузки могут вызываться с помощью устройства вызова. Это обеспечивает возможность улучшенной проверки характеристики нагрузки. 27 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для контроля нагрузки на части тела, например, двигательного аппарата ног, с измерительным устройством для приема одного параметра нагрузки и со снабжаемым его данными, независимым от сети, переносным электронным блоком, который содержит устройство ввода данных для ввода заданного диапазона нагрузки, устройство оценки и устройство индикации, в частности, для индикации повышения заданного диапазона, отличающееся тем, что устройство 16 оценки включает микропроцессор 18 и запоминающее устройство (ЗУ) 19 данных, связанное с измерительным устройством 1,101 для подвода измеренных данных (К) к упомянутому запоминающему устройству (ЗУ) и следующих служащих для описания характеристики нагрузки аналитических данных М1, М2, М3, d, A, что запоминающее устройство данных (ЗУ) связано с устройством 10,11 для передачи заданных значений F₁, F₂ аналитических данных от последнего к ЗУ, что электронный блок 3 включает в себя микропроцессор для сравнения мгновенной нагрузки с заданным диапазоном и запоминания полученных сравнительных данных, и что устройство 9, 15 индикации выполнено с возможностью одновременного запоминания данных индикации и/или с возможностью вызова записанных в память данных о характеристике нагрузки посредством устройства вызова 11. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительное устройство 1, 101 выполнено в виде динамометрического устройства. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительное устройство 1, 101 выполнено в виде динамометрического устройства для поверхностных (плоскостных усилий нагрузки. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительное устройство 1, 101 выполнено в виде устройства измерения количества движений. 5. Устройство по одному из пп.1 - 4, отличающееся тем, что измерительное устройство 1 выполнено в виде вкладной подошвы, терапевтического ботинка или части фиксированной повязки. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что измерительное устройство 1 образовано двумя, по существу, жесткими пластинами, между которыми расположены три чувствительных элемента 12, 13, 14. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что пластины образуют вкладную подошву, у которой два чувствительных элемента 13, 12 расположены в области пальцев, а один чувствительный элемент 14 - в области пятки. 8. Устройство по одному из пп.1 - 4, отличающееся тем, что по меньшей мере одно измерительное устройство выполнено в виде имплантата. 9. Устройство по одному из пп.1 - 4, отличающееся тем, что по меньшей мере одно измерительное устройство выполнено в виде части протеза или механического вспомогательного средства для ходьбы. 10. Устройство по одному из пп.1 - 9, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью расчета аналитических данных М1, М2, М3, d, A из данных измерений. 11. Устройство по одному из пп.1 - 10, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью определения в качестве аналитических данных М1, М2, М3 соответствующих максимумов данных измерения в каждом цикле нагрузки. 12. Устройство по одному из пп.1 - 10, отличающееся тем, что электронный блок выполнен с возможностью оценки данных измерения в совокупности с временными величинами для формирования аналитических величин. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью определения соответствующего времени нагрузки в каждом цикле нагрузки в качестве аналитических данных d. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью определения временного интервала d между превышением и занижением пороговой величины на базе данных 4 измерения. 15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью определения импульсных величин кривой параметров нагрузки и времени в каждом цикле нагрузки в качестве аналитических данных А. 16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью определения количества циклов нагрузки в течение заранее заданного интервала времени в качестве даты анализа. 17. Устройство по одному из пп.1 - 16, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью расчета посредством микропроцессора 18 из записанных данных в запоминающем устройстве (ЗУ) 19 статистических величин, отображаемых посредством устройства 9 индикации и/или для последующего вызова подвода к запоминающему устройству (ЗУ) 19 данных. 18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью сортировки определенных в каждом цикле нагрузки аналитических данных на классы, из которых один класс придан заданному диапазону S, по меньшей мере, один класс придан расположенному выше верхнему диапазону 01, 02 и по меньшей мере один класс придан расположенному выше верхнему диапазону 01, 02 и по меньшей мере один класс придан расположенному ниже нижнему диапазону U₁, U₂. 19. Устройство по п.17 или 18, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью определения в качестве статистических величин процентных чисел, соответствующих числам рассортированных на отдельные классы аналитических данных относительно общего количества циклов нагрузки в течение заранее заданного времени. 20. Устройство по одному из пп.17 - 19, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью сортировки максимумов М1, М2, М3 величин измерения отдельных циклов нагрузки в течение заранее заданного времени на классы нагрузки и определения в качестве статистических величин, соответствующих средних величин аналитических данных М1, М2, М3, d, A. 21. Устройство по одному из пп.17 - 20, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью определения в качестве статистических величин средних величин аналитических данных М1, М2, М3, d, A из всех циклов нагрузки в течение заранее заданного времени. 22. Устройство по одному из пп.1 - 21, отличающееся тем, что блок электропитания и запоминающее устройство 19 данных включает емкость, рассчитанную для эксплуатации в течение более чем одной недели. 23. Устройство по одному из пп.1 - 22, отличающееся тем, что устройство 9 индикации содержит смотровое окно. 24. Устройство по п. 23, отличающееся тем, что устройство индикации 9 связано с запоминающим устройством (ЗУ) данных. 25. Устройство по одному из пп.1 - 24, отличающееся тем, что электронный блок 3, 103 снабжен соединением для печатающего устройства (АЦПУ). 26. Устройство по одному из пп.1 - 25, отличающееся тем, что устройство ввода данных и/или устройство вызова содержит ввод 10 для предварительного изготовленного носителя программы (информации). 27. Устройство по одному из пп.1 - 26, отличающееся тем, что устройство ввода и/или устройство вызова образованы клавиатурой 11. 28. Устройство по одному из пп.1 - 27, отличающееся тем, что электронный блок 3 выполнен с возможностью записи калибровочной подпрограммы для калибровки измерительного устройства посредством микропроцессора 18.