СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОМ БЕЗ ПОМОЩИ РУК (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОМ БЕЗ ПОМОЩИ РУК Российский патент 2009 года по МПК A61F4/00 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для людей с параличами верхних и нижних конечностей, а также для людей, род занятий которых ограничивает использование рук.

Люди с параличами верхних и нижних конечностей (тетраплегией) не могут выполнять никаких действий руками. При высоком поражении спинного мозга перестают функционировать скелетные мышцы. Функционируют лишь группы челюстно-лицевых мышц и языка, так как они иннервируются черепными нервами.

Известны способы и устройства дистанционного управления компьютером без помощи рук (WO 03/013402 А1, 20.02.2003; RU 2245692 С2, 10.02.2005; RU 2269325 C1, 10.02.2006; RU 2312639 C1, 20.12.2007).

Известен способ дистанционного управления компьютером без помощи рук, включающий, как и заявленный, размещение в ротовой полости человека устройства для дистанционного управления компьютером и управление последнего воздействием на упомянутое устройство челюстно-лицевыми мышцами и мышцами языка (WO 2004/084775 А1, 07.10.2004 - прототип).

Недостатком известного способа управления является то, что устройство необходимо погружать в ротовую полость для использования и извлекать оттуда после использования, что требует посторонней помощи или применения специальных устройств доставки. Таким образом, технический результат заключается в повышении эффективности предлагаемого способа (варианты) при дистанционном управлении компьютером.

Из того же источника информации (WO 2004/084775 А1, 07.10.2004 - прототип) известно также и устройство для дистанционного управления компьютером без помощи рук, содержащее, как и заявленное, координатное приспособление и блок обработки и радиопередачи сигналов, включающий электрически связанные источник электропитания, воспринимающую сигналы часть блока, электронную часть блока и приемопередатчик.

Однако устройство, известное из WO 2004/084775, нуждается в гигиеническом и техническом обслуживании. Наряду с этим известное устройство принимает команды посредством механического воздействия на него, что снижает надежность и долговечность эксплуатации.

Таким образом, в части устройства техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик.

В первом варианте заявленного технического решения (способа) указанный технический результат достигается тем, что в способе дистанционного управления компьютером без помощи рук, включающем размещение в ротовой полости человека устройства для дистанционного управления компьютером и управление последним воздействием на упомянутое устройство челюстно-лицевыми мышцами и мышцами языка, согласно изобретению делают компьютерную томографию костей черепа и определяют размеры и кривизну свода твердого неба. Согласно полученным данным устанавливают место проведения операции и подбирают устройство, соответствующее размерам твердого неба. Затем производят оперативное вмешательство, во время которого через носовой ход рассекают послойно слизистую и подслизистую оболочки носовой полости над твердым небом и отслаивают их от надкостницы по линии предполагаемого рассечения надкостницы. После этого дугообразно рассекают надкостницу выпуклой стороной дуги кпереди. Отслаивают кортикальный слой от губчатой кости и загибают дугообразный лоскут, состоящий из слизистого, подслизистого слоев, надкостницы и кортикального слоя, кзади. Затем в губчатом слое небной кости формируют углубление, по форме и размеру соответствующее корпусу блока обработки и радиопередачи сигналов устройства с зондами. По бокам углубления делают отверстия для зондов с меньшим диаметром, чем диаметр зондов. На следующем этапе операции в сформированное углубление погружают корпус блока обработки и радиопередачи сигналов устройства. Потом в отверстия, сформированные в слое губчатой кости, внедряют левый и правый зонды. Проверяют работоспособность блока обработки и радиопередачи сигналов устройства. В случае нормального функционирования заканчивают операцию, а именно пространство между корпусом и стенками углубления заполняют остатками костной ткани, полученной при формировании углубления. После этого возвращают на место дугообразный лоскут и фиксируют его к кости. Далее сшивают слизистую оболочку по линии разреза. Затем на нижней поверхности языка делают разрез и в мышечный массив кончика языка помещают координатное приспособление устройства, задающее координаты, определяющие функционирование компьютера.

Во втором варианте заявленного технического решения (способа) указанный технический результат достигается тем, что в способе дистанционного управления компьютером без помощи рук, включающем размещение в ротовой полости человека устройства для дистанционного управления компьютером и управление последним воздействием на упомянутое устройство челюстно-лицевыми мышцами и мышцами языка, согласно изобретению делают компьютерную томографию костей черепа и определяют размеры и кривизну свода твердого неба. Согласно полученным данным устанавливают место проведения операции и подбирают устройство, соответствующее размерам твердого неба. Затем производят оперативное вмешательство, во время которого на твердом небе со стороны ротовой полости рассекают послойно слизистую и подслизистую оболочки носовой полости над твердым небом и отслаивают их от надкостницы по линии предполагаемого рассечения надкостницы. После этого дугообразно рассекают надкостницу выпуклой стороной дуги кпереди. Отслаивают кортикальный слой от губчатой кости и загибают дугообразный лоскут, состоящий из слизистого, подслизистого слоев, надкостницы и кортикального слоя, кзади. Затем в губчатом слое небной кости формируют углубление, по форме и размеру соответствующее корпусу блока обработки и радиопередачи сигналов устройства с зондами. По бокам углубления делают отверстия для зондов с меньшим диаметром, чем диаметр зондов. На следующем этапе операции в сформированное углубление погружают корпус блока обработки и радиопередачи сигналов устройства. Потом в отверстия, сформированные в слое губчатой кости, внедряют левый и правый зонды. Проверяют работоспособность блока обработки и радиопередачи сигналов устройства. В случае нормального функционирования заканчивают операцию, а именно пространство между корпусом и стенками углубления заполняют остатками костной ткани, полученной при формировании углубления. После этого возвращают на место дугообразный лоскут и фиксируют его к кости. Далее сшивают слизистую оболочку по линии разреза. Затем на нижней поверхности языка делают разрез и в мышечный массив кончика языка помещают координатное приспособление устройства, задающее координаты, определяющие функционирование компьютера.

В части устройства указанный технический результат (улучшение эксплуатационных характеристик) достигается тем, что в устройстве для дистанционного управления компьютером без помощи рук, содержащем координатное приспособление и блок обработки и радиопередачи сигналов, включающий электрически связанные источник электропитания, воспринимающую сигналы часть блока, электронную часть блока и приемопередатчик, согласно изобретению блок обработки и радиопередачи сигналов снабжен блоком зарядки источника электропитания и заключен в жесткий герметичный корпус, выполненный из биологически инертного и проницаемого для электромагнитных волн материала. Воспринимающая сигналы часть блока выполнена в форме вогнутого планшета, за которым расположена ортогональная сетка проводников. Блок обработки и радиопередачи сигналов имеет также левый и правый зонды, расположенные вне корпуса блока. Каждый зонд состоит из корпуса зонда с расположенным внутри датчиком, электрически связанным с электронной частью блока. Координатное приспособление состоит из корпуса приспособления, выполненного из биологически инертного и проницаемого для электромагнитных волн материала. Внутри корпуса приспособления размещены электрически связанные генератор импульсов, элемент электропитания и модуль зарядки элемента электропитания.

Кроме того, предусмотрено, что датчик зонда может быть выполнен пьезокристаллическим.

На фиг.1 показано размещение устройства для дистанционного управления компьютером без помощи рук в ротовой полости человека.

На фиг.2 показано размещение блока обработки и радиопередачи сигналов в ротовой полости человека (вид в плане).

На фиг.3 представлена принципиальная схема устройства для дистанционного управления компьютером без помощи рук.

Предложенный способ дистанционного управления компьютером без помощи рук (варианты) осуществляется следующим образом.

В подготовительный период делают компьютерную томографию костей черепа, в частности костей твердого неба (1) (фиг.1) с целью определения размеров и кривизны свода твердого неба. Согласно полученным данным определяют место проведения операции и подбирают устройство, соответствующее размерам. Затем производят оперативное вмешательство, во время которого через носовой ход рассекают послойно слизистую и подслизистую оболочки (2) носовой полости над твердым небом, отслаивают их от надкостницы (3) по линии (4) (фиг.2) предполагаемого рассечения надкостницы. После этого дугообразно рассекают надкостницу (выпуклой стороной дуги кпереди), отслаивают кортикальный слой (5) (фиг.1) от губчатой кости (6) (фиг.1) и загибают дугообразный лоскут (7) (фиг.2), состоящий из слизистого, подслизистого слоев, надкостницы и кортикального слоя, кзади. Затем в губчатом слое (6) (фиг.1) небной кости формируют углубление (8) (фиг.1), по форме и размеру соответствующее корпусу блока обработки и радиопередачи сигналов (9) устройства. По бокам углубления делают отверстия (10) (фиг.2) для зондов с меньшим диаметром, чем диаметр зондов. На следующем этапе операции в сформированное углубление (8) погружают (имплантируют) корпус блока обработки и радиопередачи сигналов устройства плоскостью планшета книзу, а широкой частью корпуса впереди (к передней части челюсти), после чего в отверстия (10) (фиг.2), сформированные в слое губчатой кости, внедряют левый и правый зонды. Проверяют работоспособность устройства. При нормальном функционировании заканчивают операцию, а именно пространство между устройством и стенками углубления заполняют остатками костной ткани, полученной при формировании углубления. Затем возвращают на место дугообразный лоскут и фиксируют его к кости, после чего сшивают слизистую оболочку по линии разреза. Затем на нижней поверхности языка (фиг.1) делают небольшой разрез и в мышечный массив кончика языка помещают имплантат - координатное приспособление (11) устройства (электронную указку). После заживления ран устройство готово к применению.

При невозможности проведения оперативного вмешательства через носовой ход (ввиду анатомических особенностей строения скелета) ее производят таким же образом через рот - на твердом небе со стороны ротовой полости (второй вариант предложенного способа).

Более предпочтительным является первый вариант, так как отсутствие раневой поверхности со стороны ротовой полости позволяет использовать устройство сразу после операции.

Устройство для дистанционного управления компьютером без помощи рук состоит из координатного приспособления (11) и блока обработки и радиопередачи сигналов (9), который включает в себя электрически связанные источник электропитания (12), воспринимающую сигналы часть блока (13), электронную часть (14) блока (9) и приемопередатчик (15). Блок обработки и радиопередачи сигналов (9) снабжен блоком зарядки (16) источника электропитания (12) и заключен в жесткий герметичный корпус (17), выполненный из биологически инертного и проницаемого для электромагнитных волн материала. Воспринимающая сигналы часть блока (13) выполнена в форме вогнутого планшета (18), за которым расположена ортогональная сетка проводников (19). Блок обработки и радиопередачи сигналов (9) имеет также левый и правый зонды (20, 21), расположенные вне корпуса блока (9). Каждый зонд (20, 21) состоит из корпуса зонда с расположенным внутри датчиком, электрически связанным через провод с электронной частью (14) блока (9). Координатное приспособление (11) состоит из корпуса (22), выполненного из биологически инертного и проницаемого для электромагнитных волн материала. Внутри корпуса приспособления размещены электрически связанные генератор импульсов (23), элемент электропитания (24) и модуль зарядки (25) элемента электропитания. Устройство может быть снабжено внешним модулем дистанционной зарядки (26) (фиг.1) источника электропитания (12). Возможность беспроводной передачи электрической энергии известна из опубликованной заявки RU 2006106621 А, 27.08.2006 (патент RU 2341229 С2, 20.12.2008).

Датчик зонда может быть выполнен пьезокристаллическим. Компьютер также снабжен приемопередатчиком для образования канала двухсторонней связи устройства с компьютером.

Устройство для дистанционного управления компьютером без помощи рук работает следующим образом.

Корпус (17) блока обработки и радиопередачи сигналов (9) внедряют (имплантируют) в организм человека готовым к применению и находящимся в режиме "состояние ожидания". Для активизации устройства пользователь должен ввести условный код методом - либо поочередного касания (постукивания) зубами нижней челюсти слева, справа и посредине о зубы верхней челюсти (заранее предустановленная функция, которая после активизации может быть изменена пользователем), либо произнести кодовое слово. После активизации (включения) устройства вогнутая плоскость планшета (18) становится восприимчивой к сигналам, посылаемым координатным приспособлением (11) (электронной указкой). При этом электронная указка (координатное приспособление) посылает импульсы по ортогональной сетке проводников (19), расположенной под вогнутой плоскостью планшета (18). Получив два таких сигнала, электронная часть (14) передает их через приемопередатчик (15) устройства на приемопередатчик компьютера. Компьютер переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению указателя на планшете. При перемещении языка с координатным приспособлением (11) (электронной указкой) относительно вогнутой плоскости планшета (18) перемещается и точка на экране в соответствующем направлении. Для выполнения функции левой или правой кнопки мыши производят касание зубами нижней челюсти о зубы верхней челюсти слева или справа соответственно. При этом посредством костной (механической) проводимости удар (касание) передается на датчики зондов (20,21), внедренные в кость. Датчики зондов могут быть выполнены пьезокристаллическими. Физические свойства пьезокристалла, позволяют преобразовывать механические воздействия на него в электрические сигналы, далее через провода электрический сигнал поступает в электронную часть (14) блока (9) устройства, который интерпретирует сигнал как команду и через приемопередатчик (15) отсылает в компьютер. Для выполнения функции "прокрутка" смыкают передние зубы и, не размыкая их, перемещают нижние зубы кзади или кпереди. Механические колебания, возникающие при трении, передаются через костную ткань на зонды (20, 21), внедренные в кость, которые, в свою очередь, электрически передают сигнал через провода в электронную часть (14) блока (9) устройства, и через приемопередатчик отсылается команда в компьютер. В программе компьютера команда интерпретируется как "прокрутка". Аналогичным образом выполняется функция подачи речевых команд. При подаче голосовой команды звуковые колебания вызывают колебания костей черепа, которые воспринимаются зондами, которые, в свою очередь, преобразуют механические колебания в электрический сигнал, который через провода передается в электронную часть (14) блока (9) и через приемопередатчик по каналу связи отсылает команду в компьютер. В компьютере сигнал интерпретируется и исполняется как та или иная команда в зависимости от вложенной в него программы распознавания речевых сигналов. Функция обратной связи "компьютер - человек" осуществляется через зонды. Благодаря физическим свойствам пьезокристалла преобразовывать электрические импульсы, подаваемые на него, в механические колебания, сигналы, генерируемые в компьютере, через его приемопередатчик передаются на приемопередатчик устройства, далее по проводам на левый и правый зонды. Возникающие в зондах колебания через кости черепа механически передаются на звуковоспринимающий орган внутреннего уха человека. Для выключения устройства (приведения в режим ожидания) либо произносят кодовое слово, либо в определенной последовательности поочередно касаются (постукивают) зубами нижней челюсти слева, справа и посредине о зубы верхней челюсти (заранее предустановленная функция, которая после активизации может быть изменена пользователем).

Для подзарядки элемента электропитания (24) координатного приспособления (11) и блока зарядки (16) источника электропитания (12) блока обработки и радиопередачи сигналов (9) устройства в носовую полость помещают внешний модуль дистанционной зарядки (26) на время, необходимое для этого. Внешний модуль дистанционной зарядки (26) можно размещать и в ротовой полости у твердого неба.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для людей с параличами верхних и нижних конечностей, делают компьютерную томографию костей черепа и определяют размеры и кривизну свода твердого неба. Способ заключается в том, что делают компьютерную томографию костей черепа и определяют размеры и кривизну свода твердого неба. Согласно полученным данным устанавливают место проведения операции и подбирают устройство, соответствующее размерам твердого неба. Затем производят оперативное вмешательство, во время которого через носовой ход рассекают послойно слизистую и подслизистую оболочки носовой полости над твердым небом и отслаивают их от надкостницы по линии предполагаемого рассечения надкостницы. После этого дугообразно рассекают надкостницу выпуклой стороной дуги кпереди. Отслаивают кортикальный слой от губчатой кости и загибают дугообразный лоскут, состоящий из слизистого, подслизистого слоев, надкостницы и кортикального слоя, кзади. Затем в губчатом слое небной кости формируют углубление, по форме и размеру соответствующее корпусу блока обработки и радиопередачи сигналов устройства с зондами. По бокам углубления делают отверстия для зондов, причем их диаметр должен быть несколько меньше диаметра самих зондов. Затем в сформированное углубление погружают корпус блока обработки и радиопередачи сигналов устройства. В отверстия, сформированные в слое губчатой кости, внедряют левый и правый зонды. Проверяют работоспособность блока обработки и радиопередачи сигналов устройства. В случае нормального функционирования заканчивают операцию, а именно пространство между корпусом и стенками углубления заполняют остатками костной ткани, полученной при формировании углубления. Затем возвращают на место дугообразный лоскут и фиксируют его к кости, сшивают слизистую оболочку по линии разреза. На нижней поверхности языка делают разрез и в мышечный массив кончика языка помещают координатное приспособление устройства, задающее координаты, определяющие функционирование компьютера. При невозможности проведения оперативного вмешательства через носовой ход (ввиду анатомических особенностей строения скелета) ее производят таким же образом через рот - на твердом небе со стороны ротовой полости (второй вариант предложенного способа). Приведено выполнение устройства для дистанционного управления компьютером без помощи рук. Оно содержит координатное приспособление и блок обработки и радиопередачи сигналов, включающий электрически связанные источник электропитания, воспринимающую сигналы часть блока, электронную часть блока и приемопередатчик и снабженный блоком зарядки источника электропитания, который заключен в жесткий герметичный корпус, выполненный из биологически инертного и проницаемого для электромагнитных волн материала. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ дистанционного управления компьютером без помощи рук, включающий размещение в ротовой полости человека устройства для дистанционного управления компьютером и управление последним воздействием на упомянутое устройство челюстно-лицевыми мышцами и мышцами языка, отличающийся тем, что делают компьютерную томографию костей черепа и определяют размеры и кривизну свода твердого неба, согласно полученным данным устанавливают место проведения операции и подбирают устройство, соответствующее по размерам твердому небу, затем производят оперативное вмешательство, во время которого через носовой ход рассекают послойно слизистую и подслизистую оболочки носовой полости над твердым небом и отслаивают их от надкостницы по линии предполагаемого рассечения надкостницы, после этого дугообразно рассекают надкостницу выпуклой стороной дуги кпереди, отслаивают кортикальный слой от губчатой кости и загибают дугообразный лоскут, состоящий из слизистого, подслизистого слоев, надкостницы и кортикального слоя, кзади, затем в губчатом слое небной кости формируют углубление, по форме и размеру соответствующее корпусу блока обработки и радиопередачи сигналов устройства с зондами, по бокам углубления делают отверстия для зондов с меньшим диаметром, чем диаметр зондов, на следующем этапе операции в сформированное углубление погружают корпус блока обработки и радиопередачи сигналов устройства, потом в отверстия, сформированные в слое губчатой кости, внедряют левый и правый зонды, проверяют работоспособность блока обработки и радиопередачи сигналов устройства, в случае нормального функционирования заканчивают операцию, а именно: пространство между корпусом и стенками углубления заполняют остатками костной ткани, полученной при формировании углубления, после этого возвращают на место дугообразный лоскут и фиксируют его к кости, далее сшивают слизистую оболочку по линии разреза, затем на нижней поверхности языка делают разрез и в мышечный массив кончика языка помещают координатное приспособление устройства, задающее координаты, определяющие функционирование компьютера.

2. Способ дистанционного управления компьютером без помощи рук, включающий размещение в ротовой полости человека устройства для дистанционного управления компьютером и управление последним воздействием на упомянутое устройство челюстно-лицевыми мышцами и мышцами языка, отличающийся тем, что делают компьютерную томографию костей черепа и определяют размеры и кривизну свода твердого неба, согласно полученным данным устанавливают место проведения операции и подбирают устройство, соответствующее по размерам твердому небу, затем производят оперативное вмешательство, во время которого на твердом небе со стороны ротовой полости рассекают послойно слизистую и подслизистую оболочки и отслаивают их от надкостницы по линии предполагаемого рассечения надкостницы, после этого дугообразно рассекают надкостницу выпуклой стороной дуги кпереди, отслаивают кортикальный слой от губчатой кости и загибают дугообразный лоскут, состоящий из слизистого, подслизистого слоев, надкостницы и кортикального слоя, кзади, затем в губчатом слое небной кости формируют углубление, по форме и размеру соответствующее корпусу блока обработки и радиопередачи сигналов устройства с зондами, по бокам углубления делают отверстия для зондов с меньшим диаметром, чем диаметр зондов, на следующем этапе операции в сформированное углубление погружают корпус блока обработки и радиопередачи сигналов устройства, потом в отверстия, сформированные в слое губчатой кости, внедряют левый и правый зонды, проверяют работоспособность блока обработки и радиопередачи сигналов устройства, в случае нормального функционирования заканчивают операцию, а именно: пространство между корпусом и стенками углубления заполняют остатками костной ткани, полученной при формировании углубления, после этого возвращают на место дугообразный лоскут и фиксируют его к кости, далее сшивают слизистую оболочку по линии разреза, затем на нижней поверхности языка делают разрез и в мышечный массив кончика языка помещают координатное приспособление устройства, задающее координаты, определяющие функционирование компьютера.

3. Устройство для дистанционного управления компьютером без помощи рук, содержащее координатное приспособление и блок обработки и радиопередачи сигналов, включающий электрически связанные источник электропитания, воспринимающую сигналы часть блока, электронную часть блока и приемопередатчик, отличающееся тем, что блок обработки и радиопередачи сигналов снабжен блоком зарядки источника электропитания и заключен в жесткий герметичный корпус, выполненный из биологически инертного и проницаемого для электромагнитных волн материала, воспринимающая сигналы часть блока выполнена в форме вогнутого планшета, за которым расположена ортогональная сетка проводников, блок обработки и радиопередачи сигналов имеет также левый и правый зонды, расположенные вне корпуса блока, каждый зонд состоит из корпуса зонда с расположенным внутри датчиком, электрически связанным с электронной частью блока, координатное приспособление состоит из корпуса приспособления, выполненного из биологически инертного и проницаемого для электромагнитных волн материала, внутри корпуса приспособления размещены электрически связанные генератор импульсов, элемент электропитания и модуль зарядки элемента электропитания.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что датчик зонда выполнен пьезокристаллическим.