УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ И ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ЭКЗОСКЕЛЕТА-КОСТЮМА Российский патент 2024 года по МПК A61B5/11 A61B5/01 A61B5/313 A61B5/389 

Изобретение относится к области медицины труда, а именно - к средствам испытаний экзоскелетов-костюмов.

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-костюма.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей средств испытаний экзоскелетов-костюмов.

Решение технической задачи достигается за счет того, что устройство для мониторинга состояния и физической работоспособности пользователя экзоскелета-костюма состоит из корпуса, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами и оборудованного креплением к одежде пользователя экзоскелета, внутри которого расположены: аккумуляторный блок питания, соединенный с разъемом для подзарядки от сети электропитания, выполненным заподлицо с поверхностью корпуса, индикатор исправности системы, выполненный заподлицо с поверхностью корпуса, накопитель с энергонезависимой памятью, соединенный с разъемом для чтения и записи информации, выполненным заподлицо с поверхностью корпуса, блок беспроводного интерфейса, и микропроцессор, причем: индикатор исправности системы и микропроцессор подключены к аккумуляторному блоку питания, индикатор исправности системы, 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 шее пользователя экзоскелета; с двумя датчиками температуры кожи, двумя инерциальными датчиками, шестью миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления вокруг груди пользователя экзоскелета; с двумя датчиками температуры кожи, двумя инерциальными датчиками, шестью миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления вокруг талии пользователя экзоскелета; причем микропроцессор выполнен с возможностью получения информации с датчиков температуры кожи, инерциальных датчиков, выполненных с возможностью определения углов сгибаний суставов и изменений положения тела пользователя экзоскелета, электродов для регистрации электрокардиограммы, миографических датчиков, датчиков сатурации крови.

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

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;

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

Функционирование заявляемого изобретения заключается в том, что:

1) перед началом испытаний экзоскелета на шею, грудь и талию надевают и закрепляют эластичные браслеты с застежкой-липучкой, в которые встроены соединенные с микропроцессором:

датчики температуры кожи (во всех браслетах по одному, кроме тех, которые закрепляются на груди и на талии - там два таких датчика для измерений со стороны живота и спины),

инерциальные датчики (во всех браслетах по одному, кроме тех, которые закрепляются на груди и на талии - там два таких датчика для измерений со стороны живота и спины),

тремя (в браслетах, которые закрепляются на груди и на талии - шестью) 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 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 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-костюма.

Тем самым достигается технический результат, который заключается в обеспечении возможности мониторинга состояния и работоспособности пользователя экзоскелета-костюма.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам испытаний экзоскелетов-костюмов. Устройство для мониторинга состояния и физической работоспособности пользователя экзоскелета-костюма состоит из корпуса, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами и оборудованного креплением к одежде пользователя экзоскелета, внутри которого расположены: аккумуляторный блок питания, соединенный с разъемом для подзарядки от сети электропитания, выполненным заподлицо с поверхностью корпуса, индикатор исправности системы, выполненный заподлицо с поверхностью корпуса, накопитель с энергонезависимой памятью, соединенный с разъемом для чтения и записи информации, выполненным заподлицо с поверхностью корпуса, блок беспроводного интерфейса, и микропроцессор. Индикатор исправности системы и микропроцессор подключены к аккумуляторному блоку питания, индикатор исправности системы, накопитель с энергонезависимой памятью и блок беспроводного интерфейса подключены к микропроцессору. Микропроцессор соединен: с датчиком температуры кожи, инерциальным датчиком, тремя миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления на шее пользователя экзоскелета; с двумя датчиками температуры кожи, двумя инерциальными датчиками, шестью миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления вокруг груди пользователя экзоскелета; с двумя датчиками температуры кожи, двумя инерциальными датчиками, шестью миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления вокруг талии пользователя экзоскелета. Микропроцессор выполнен с возможностью получения информации с датчиков температуры кожи, инерциальных датчиков, выполненных с возможностью определения углов сгибаний суставов и изменений положения тела пользователя экзоскелета, электродов для регистрации электрокардиограммы, миографических датчиков, датчиков сатурации крови. Техническим результатом является обеспечение возможности мониторинга состояния и работоспособности пользователя экзоскелета-костюма.

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

аккумуляторный блок питания, соединенный с разъемом для подзарядки от сети электропитания, выполненным заподлицо с поверхностью корпуса, индикатор исправности системы, выполненный заподлицо с поверхностью корпуса, накопитель с энергонезависимой памятью, соединенный с разъемом для чтения и записи информации, выполненным заподлицо с поверхностью корпуса, блок беспроводного интерфейса, и микропроцессор, причем: индикатор исправности системы и микропроцессор подключены к аккумуляторному блоку питания, индикатор исправности системы, 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 шее пользователя экзоскелета;

с двумя датчиками температуры кожи, двумя инерциальными датчиками, шестью миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления вокруг груди пользователя экзоскелета;

с двумя датчиками температуры кожи, двумя инерциальными датчиками, шестью миографическими датчиками, встроенными в эластичный браслет с застежкой-липучкой для закрепления вокруг талии пользователя экзоскелета; причем микропроцессор выполнен с возможностью получения информации с датчиков температуры кожи, инерциальных датчиков, выполненных с возможностью определения углов сгибаний суставов и изменений положения тела пользователя экзоскелета, электродов для регистрации электрокардиограммы, миографических датчиков, датчиков сатурации крови.