УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ И ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ЭКЗОСКЕЛЕТА НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ Российский патент 2023 года по МПК A61B5/01 A61B5/11 A61B5/296 A61B5/28 

Изобретение относится к области медицины труда, а именно к средствам испытаний экзоскелетов нижних конечностей.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ персонального постоянного наблюдения (мониторинга) состояния человека, система для его осуществления и способ измерения параметров, отражающих его состояние (патент на изобретение RU №2354289), при котором с помощью измерительного датчика, установленного на поверхности тела пациента, проводят измерение генерируемых датчиком электрических сигналов пульсовой волны, параметры которых отражают составляющие внутренней энергии организма, которые представляют при обработке в виде матрицы, содержащей сравнительные последовательности элементов, полученных в результате сравнения энергий составляющих сигнала измеряемой пульсовой волны между собой и/или с энергиями составляющих сигнала эталонной пульсовой волны для постановки диагноза, отличающийся тем, что при измерении дополнительно отражают динамику изменения матрицы в форме матрицы разности значений сравнительных последовательностей элементов, включенных в матрицу по результатам измерения до корректирующего воздействия на организм и в матрицу по результатам измерения после такого корректирующего воздействия. Недостатком этого технического решения является невозможность мониторинга состояния и работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей средств испытаний экзоскелетов нижних конечностей.

Решение технической задачи достигается за счет того, что устройство для мониторинга состояния и физической работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей состоит из корпуса, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами и оборудованного креплением к одежде пользователя, внутри которого расположены: аккумуляторный блок питания, соединенный с разъемом для подзарядки от сети электропитания, выполненным заподлицо поверхности корпуса, индикатор исправности устройства, выполненный заподлицо поверхности корпуса, накопитель с энергонезависимой памятью, соединенный с разъемом для чтения и записи информации, выполненным заподлицо поверхности корпуса, блок беспроводного интерфейса, и микропроцессор, причем: индикатор исправности устройства и микропроцессор подключены к аккумуляторному блоку питания, индикатор исправности устройства, накопитель с энергонезависимой памятью и блок беспроводного интерфейса подключены к микропроцессору - а микропроцессор соединен: с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левом бедре пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правом бедре пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, электродом для регистрации электрокардиограммы, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левой голени пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, электродом для регистрации электрокардиограммы, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правой голени пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левой стопе пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правой стопе пользователя экзоскелета; причем микропроцессор выполнен с возможностью получения информации с датчиков температуры кожи, инерциальных датчиков, электродов для регистрации электрокардиограммы, миографических датчиков.

Технический результат, достигаемый указанной совокупностью признаков, заключается в обеспечении возможности мониторинга состояния и работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей.

Компоненты заявляемого устройства известны из уровня техники:

крепление к одежде пользователя может быть выполнено по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2413339;

аккумуляторный блок питания может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель RU №198597;

индикатор исправности может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель RU №8776;

накопитель с энергонезависимой памятью может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2533308;

блок беспроводного интерфейса может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2415500;

микропроцессор может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2666458;

эластичный браслет с застежкой-липучкой может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2684092;

датчик температуры кожи может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2489690;

инерциальный датчик может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2258937;

электрод для регистрации электрокардиограммы может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2523356;

миографический датчик может быть выполнен по техническому решению, изложенному в патенте на изобретение RU №2140765.

Функционирование заявляемой полезной модели заключается в том, что:

1) перед началом испытаний экзоскелета на бедра, голени и стопы надевают и закрепляют эластичные браслеты с застежкой-липучкой, в которые встроены соединенные с микропроцессором:

датчики температуры кожи (во всех браслетах по одному),

инерциальные датчики (во всех браслетах по одному),

электроды для регистрации электрокардиограммы (только в браслетах, закрепляемых на голенях),

тремя миографическими датчиками.

Эластичные браслеты с застежкой-липучкой надевают и закрепляют так, чтобы придать датчикам физиологически рациональное положение - то есть, чтобы датчики были расположены в ключевых, наиболее важных, точках тела).

Индикатор исправности, управляемый микропроцессором, позволяет контролировать исправность заявленного устройства.

2) Пользователь экзоскелета выполняет задания в соответствии с программной и методикой испытаний.

При выполнении испытаний, в том числе, заданий, в течение всего времени либо в заранее заданные моменты времени:

фиксируется температура температуры кожи во всех информативных точках,

с помощью инерциальных датчиков определяются углы сгибаний суставов и изменения положения тела испытателей - пользователей экзоскелетов;

фиксируется электрокардиограмма;

фиксируется биоэлектрическая активность мышц.

3) На основании зарегистрированных значений рассчитываются оценки состояния и работоспособности пользователя экзоскелета - например, по методикам, изложенным в:

Герегей A.M. Научное обоснование современных методов физиолого-эргономической оценки промышленных экзоскелетов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. М.: НИИ МТ, 2020. 161 с.;

Гридин Л.А., Ихалайнен А.А., Богомолов А.В., Ковтун А.Л., Кукушкин Ю.А. Методы исследования и фармакологической коррекции физической работоспособности человека. М: Медицина, 2007. 104 с.

Загрядский В.П., Самуйлло З.К. Методы исследования в физиологии труда. Л.: ВМедА, 1991. 110 с.;

Методы исследований в психологии и физиологии труда / Под ред. А.А. Благинина. СПб: ЛГУ, 2012. 251 с.

Ушаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надежность деятельности человека. М.: Наука, 2008. 317 с.

4) Рассчитанные оценки и первичная информация может передаваться через блок беспроводного интерфейса или накапливаться в накопителе с энергонезависимой памятью. Анализируя рассчитанные оценки, осуществляют мониторинг состояния и работоспособности пользователя экзоскелета.

Тем самым достигается технический результат, который заключается в обеспечении возможности мониторинга состояния и физической работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей.

Изобретение относится к области медицины труда, а именно к средствам испытаний экзоскелетов нижних конечностей. Предложено устройство для мониторинга состояния и физической работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей, которое состоит из корпуса, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами и оборудованного креплением к одежде пользователя, внутри которого расположены: аккумуляторный блок питания, соединенный с разъемом для подзарядки от сети электропитания, выполненным заподлицо поверхности корпуса, индикатор исправности устройства, выполненный заподлицо поверхности корпуса, накопитель с энергонезависимой памятью, соединенный с разъемом для чтения и записи информации, выполненным заподлицо поверхности корпуса, блок беспроводного интерфейса, и микропроцессор, причем: индикатор исправности устройства и микропроцессор подключены к аккумуляторному блоку питания, индикатор исправности устройства, накопитель с энергонезависимой памятью и блок беспроводного интерфейса подключены к микропроцессору - а микропроцессор соединен: с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левом бедре пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правом бедре пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, электродом для регистрации электрокардиограммы, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левой голени пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, электродом для регистрации электрокардиограммы, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правой голени пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левой стопе пользователя экзоскелета; с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правой стопе пользователя экзоскелета; причем микропроцессор выполнен: с возможностью получения и обработки информации с датчиков температуры кожи, инерциальных датчиков, электродов для регистрации электрокардиограммы, миографических датчиков и расчета на основании этой информации оценок состояния и физической работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей. Изобретение обеспечивает возможность мониторинга состояния и работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей.

Устройство для мониторинга состояния и физической работоспособности пользователя экзоскелета нижних конечностей, состоящее из корпуса, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами и оборудованного креплением к одежде пользователя, внутри которого расположены:

аккумуляторный блок питания, соединенный с разъемом для подзарядки от сети электропитания, выполненным заподлицо поверхности корпуса, индикатор исправности устройства, выполненный заподлицо поверхности корпуса, накопитель с энергонезависимой памятью, соединенный с разъемом для чтения и записи информации, выполненным заподлицо поверхности корпуса, блок беспроводного интерфейса, и микропроцессор,

причем:

индикатор исправности устройства и микропроцессор подключены к аккумуляторному блоку питания,

индикатор исправности устройства, накопитель с энергонезависимой памятью и блок беспроводного интерфейса подключены к микропроцессору -

а микропроцессор соединен:

с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левом бедре пользователя экзоскелета;

с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правом бедре пользователя экзоскелета;

с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, электродом для регистрации электрокардиограммы, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левой голени пользователя экзоскелета;

с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, электродом для регистрации электрокардиограммы, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правой голени пользователя экзоскелета;

с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на левой стопе пользователя экзоскелета;

с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на правой стопе пользователя экзоскелета;

причем микропроцессор выполнен с возможностью получения информации с датчиков температуры кожи, инерциальных датчиков, электродов для регистрации электрокардиограммы, миографических датчиков.