×
29.05.2019
219.017.6539

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФУНКЦИИ СУСТАВОВ МЕХАНОТЕРАПИЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к медицине, в частности к механотерапевтическим аппаратом пассивного действия для восстановления функции суставов. Устройство содержит неподвижную и подвижную платформы для фиксации сегментов конечностей, связанные между собой шарнирно. Подвижная платформа соединена с электроприводом, двигатель которого подключен к системе управления, состоящей из преобразователя. Подвижная платформа соединена с электроприводом через дополнительную тягу посредством датчика сопротивления движению, а система управления дополнительно содержит датчик угла, оптимизатор угловой скорости, первый и второй триггеры Шмитта, генератор тактовых импульсов, а также логический блок, включающий коммутатор, триггер данных и логический элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ". Технический результат заключается в обеспечении восстановления без возникновения болевых ощущений у пациента, проводя реверс привода еще на стадии возникновения отрицательной мышечной реакции. 1 табл., 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, в частности к механотерапевтическим аппаратам пассивного действия для восстановления функции суставов.

Известно устройство для восстановления подвижности суставов механотерапией, описанное в книге С.П. Миронова и Г.М. Бурмаковой "Повреждения локтевого сустава при занятиях спортом" Москва, Лесар-арт, 2000 г., стр.157, принятое за прототип. Данное устройство для восстановления функции суставов содержит неподвижную и подвижную платформы для фиксации сегментов конечностей, связанные между собой шарнирно и соединенные с валом электропривода, двигатель которого подключен к системе управления, состоящей из преобразователя с раздельным управлением знака и модуля скорости. Все данные существенные признаки присутствуют и в предлагаемом способе.

Недостатком известного устройства является то, что система регулирования позволяет управлять реверсом конечностей только уже в стадии ощущения пациентом боли. Это связано с тем, что сигнал об отрицательной - неправильной реакции мышц в силу достаточно большой передаточной цепочки - от мышцы, например, больной руки, через центральную нервную систему и мозг передается обратно в мышцу здоровой руки для включения реверса, а также инерционности механизмов. Болевые ощущения, а иногда и незначительные повреждения, вызывают у пациента боязнь лечения, что значительно увеличивает сроки восстановления функции сустава.

Предлагаемым изобретением решается задача создания устройства для восстановления функции суставов с системой управления, позволяющей проводить восстановление без возникновения болевых ощущений у пациента, проводя реверс привода еще на стадии возникновения отрицательной мышечной реакции.

Для достижения названного технического результата в устройстве для восстановления функции суставов, содержащем неподвижную и подвижную платформы для фиксации сегментов конечностей, связанные между собой шарнирно, при этом подвижная платформа соединена с электроприводом, двигатель которого подключен к системе управления, состоящей из преобразователя с раздельным управлением знака и модуля скорости, подвижная платформа соединена с электроприводом через дополнительную тягу посредством датчика сопротивления движению, а система управления дополнительно содержит датчик угла, оптимизатор угловой скорости, первый и второй триггеры Шмитта, задатчик предельного объема движений по углу, задатчик предельного момента сопротивления, генератор тактовых импульсов, а также логический блок, включающий коммутатор, триггер данных и логический элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", при этом выход датчика сопротивления движению подключен к функциональному входу первого триггера Шмитта, вход управления которого соединен с выходом задатчика предельного момента сопротивления, выход датчика угла, подсоединенного к шарниру, подключен к функциональному входу второго триггера Шмитта, управляющий вход которого соединен с задатчиком предельного объема движений по углу, выходы обоих триггеров Шмитта подключены ко входам логического блока, выходом соединенного со входом преобразователя, управляющим знаком скорости вращения, а вход преобразователя, управляющий модулем скорости, соединен с выходом оптимизатора угловой скорости, входом подключенного к датчику угла.

Отличительными признаками предложенного устройства являются наличие в самом устройстве дополнительной тяги и датчика сопротивления движению, через который она (дополнительная тяга) соединена с подвижной платформой, а в системе управления - датчика угла, оптимизатора угловой скорости, первого и второго триггеров Шмитта, задатчика предельного объема движений по углу, задатчика предельного момента сопротивления, генератора тактовых импульсов, а также логического блока, включающего коммутатор, триггер данных и логический элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", при этом выход датчика сопротивления движению подключен к функциональному входу первого триггера Шмитта, вход управления которого соединен с выходом задатчика предельного момента сопротивления, выход датчика угла, подсоединенного к шарниру, подключен к функциональному входу второго триггера Шмитта, управляющий вход которого соединен с задатчиком предельного объема движений по углу, выходы обоих триггеров Шмитта подключены ко входам логического блока, выходом соединенного со входом преобразователя, управляющим знаком скорости вращения, а вход преобразователя, управляющий модулем скорости, соединен с выходом оптимизатора угловой скорости, входом подключенного к датчику угла.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными (указанными в ограничительной части формулы) достигается следующий технический результат - создано устройство для восстановления функции суставов с системой управления, позволяющей проводить восстановление без возникновения болевых ощущений у пациента, проводя реверс привода еще на стадии возникновения отрицательной мышечной реакции. При этом автоматически производится подбор скорости, при которой достигается максимальный объем движений. Кроме того, пациент, фактически задавая объем движения и область движения в суставе, обучается управлять напряжением и расслаблением мышц, за счет чего постепенно устраняется мышечная контрактура и увеличивается объем движения. Предложенное устройство позволяет осуществлять нетравмирующее воздействие на сустав, не требует специально обученного персонала и позволяет больному проводить сеансы восстановления самостоятельно.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предложенное устройство для восстановления функции суставов, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию охраноспособности "новое".

На основании сравнительного анализа предложенного устройства с известным уровнем техники по источникам научно-технической и патентной литературы можно утверждать, что между совокупностью признаков, в том числе и отличительных, и выполняемых ими функций и достигаемых целей неочевидная причинно-следственная связь. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что техническое решение не следует явным образом из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности "изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение может найти применение при восстановлении функций различных суставов с использованием механотерапевтических аппаратов пассивного действия.

Техническое решение поясняется функциональной схемой (см. чертеж).

Изображенное на схеме устройство для восстановления функции суставов содержит неподвижную 1 и подвижную 2 платформы для фиксации сегментов конечностей, связанные между собой через шарнир 3 и соединенные с валом электропривода 4, двигатель которого подключен к преобразователю 5 с раздельным управлением знака и модуля скорости, подвижная платформа 2 соединена с приводом 4 через дополнительную тягу 6 посредством датчика сопротивления движению 7, а система управления кроме преобразователя 5 дополнительно содержит датчик угла 8, оптимизатор угловой скорости 9, первый 11 и второй 10 триггеры Шмитта, задатчик предельного объема движений по углу 12, задатчик предельного момента сопротивления 13, генератор тактовых импульсов 14, а также логический блок 15, включающий коммутатор 16, триггер данных 17 и логический элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 18.

Устройство работает следующим образом.

Конечности, например, локтевого сустава закрепляют на неподвижной 1 и подвижной 2 платформах. Задаются начальные параметры - скорость движения и крайние граничные положения (данные, основанные на характере повреждения, стадии лечения, клиническом опыте и т.п.). Условно, чтобы свести задачу к двоичной логике, примем следующее: движение в сторону разгиба - логическая "1", а движение в сторону сгиба - логический "0". Устройство включается. Первый триггер Шмитта 11 преобразует сигнал с выхода датчика сопротивления движению 7 в логические сигналы "0", "1", которые соответствуют сжатию или растяжению датчика свыше установленных граничных значений (обозначенных α). Второй триггер Шмитта 10 преобразует сигнал с выхода датчика угла в логические сигналы "0" или "1", которые соответствуют "сгибу" или "разгибу" сверх установленных граничных углов (обозначенных β).

Тогда таблица истинности примет вид (см. в оконце описания),
где βi+1- знак (направление) скорости вращения на i+1-м шаге, βi- знак (направление) скорости вращения на i-м шаге.

Словами эта таблица описывается так:
а) если движение идет в сторону разгиба и при этом датчик 7 растягивается свыше установленного предельного значения, то должен произойти реверс и начало движения в сторону сгиба,
б) если движение идет в сторону разгиба и при этом датчик 7 не растягивается или даже сжимается, то движение может продолжаться в сторону разгиба до изменения состояния триггера 10 и соответствующего реверса,
в) если движение идет в сторону сгиба и при этом датчик 7 сжимается свыше установленного граничного, то происходит реверс и начало движения в сторону разгиба,
г) если движение идет в сторону сгиба и при этом датчик 7 растягивается, то движение продолжается в сторону сгиба до срабатывания триггера 10 и соответствующего реверса.

Описанная технология реализуется логическим блоком 15, состоящим из триггера данных 17, в который записываются данные из триггера 10, коммутатора 16 и логического элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 18.

Из таблицы истинности следует, что при совпадении α и βi, направление движения на i+1-м шаге меняется на обратное, а при несовпадении α и βi, направление движения сохраняется. Логический элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 18 выделяет ситуации, когда необходимо произвести смену реверса без срабатывания триггера 10 (когда углы достигают граничных). Модуль скорости изменяется оптимизатором угловой скорости 9, который реализует алгоритм последовательных приближений (аналогично регистру последовательных приближений (РПП) аналого-цифровых преобразователей). Сигнал, управляющий разрядами РПП, формируется из сигнала датчика угла 8. При этом вычисляется объем движений на i-м и на i+1-м шаге.

Δϕi = ϕmaximini;
Δϕi+1 = ϕmaxi+1mini+1.
Эти объемы движений сравниваются на компараторе Σ = Δϕi+1-Δϕi, а выход компаратора управляет разрядами РПП таким образом, что если увеличение скорости приводит к уменьшению объема движений, то разряд, приводящий к увеличению скорости, обнуляется. Если же при этом происходит увеличение объема движений, то разряд сохраняется в состоянии "1".

Реализация описанной логики управления приводит к тому, что объем движений в системе тренажер - человек самоустанавливается в зависимости от мышечной реакции на движение, которая и определяет момент сопротивления движению. Если на первом этапе после операции требуется, чтобы мышцы разгибатели и мышцы сгибатели не напрягались, то врач устанавливает предельно-низкий уровень порога срабатывания первого триггера Шмитта 11. Пациенту при этом требуется максимально расслаблять указанные мышцы, чтобы устанавливался максимальный объем движений. На первом этапе расслабление указанных мышц необходимо для исключения нагрузок на мышцы-стабилизаторы сустава.

На втором этапе допускается пациенту напрягать мышцы и за счет этого также можно увеличивать объем движений, поскольку если напряжение мышц будет по фазе совпадать с моментом двигателя 4, то момент сопротивления движению со стороны мышц перейдет в момент движения (т.е. по направлению совпадут момент двигателя 4 и момент со стороны мышц). При этом первый триггер Шмитта 11 перестанет срабатывать и реверс будет осуществляться только по командам триггера 10 (т.е. движение установится в рамках допустимых граничных углов).

Таким образом, пациент на данном тренажере, обучаясь расслаблять и напрягать мышцы, восстанавливает максимальный объем движений в суставе, не травмируя его и мышцы. При этом в процессе востановления задействуется весь механизм, отвечающий за движение, включая нервную систему.

Устройстводлявосстановленияфункциисуставов,содержащеенеподвижнуюиподвижнуюплатформыдляфиксациисегментовконечностей,связанныемеждусобойшарнирно,приэтомподвижнаяплатформасоединенасэлектроприводом,двигателькоторогоподключенксистемеуправления,состоящейизпреобразователя,отличающеесятем,чтоподвижнаяплатформасоединенасэлектроприводомчерездополнительнуютягупосредствомдатчикасопротивлениядвижению,асистемауправлениядополнительносодержитдатчикугла,оптимизаторугловойскорости,первыйивторойтриггерыШмитта,задатчикпредельногообъемадвиженийпоуглу,задатчикпредельногомоментасопротивления,генератортактовыхимпульсов,атакжелогическийблок,включающийкоммутатор,триггерданныхилогическийэлемент"исключающее"или",приэтомвыходдатчикасопротивлениядвижениюподключенкфункциональномувходупервоготриггераШмитта,входуправлениякоторогосоединенсвыходомзадатчикапредельногомоментасопротивления,выходдатчикаугла,подсоединенногокшарниру,подключенкфункциональномувходувтороготриггераШмитта,управляющийвходкоторогосоединенсзадатчикомпредельногообъемадвиженийпоуглу,выходыобоихтриггеровШмиттаподключеныковходамлогическогоблока,выходомсоединенногосовходомпреобразователя,соединеннымсвыходомоптимизатораугловойскорости,входомподключенногокдатчикуугла.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-9 из 9.
20.02.2019
№219.016.bdb6

Ветроколесо ветроэнергетической установки горизонтально-осевого типа

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к устройствам для автоматического регулирования угла поворота лопастей, и может быть использовано при создании ветроэнергетических установок. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости ветроколеса (исключении возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002235902
Дата охранного документа: 10.09.2004
29.03.2019
№219.016.ef7d

Авиационный комплекс (варианты)

Изобретение относится к топливным системам летательных аппаратов. Комплекс состоит из самолета-носителя, на узле внешней подвески которого размещен отделяемый беспилотный летательный аппарат, в полости корпуса которого расположен маршевый двигатель с возможностью его выдвижения в рабочее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002242404
Дата охранного документа: 20.12.2004
10.04.2019
№219.017.0136

Система управления летательным аппаратом

Изобретение относится к области систем управления летательными аппаратами и может быть использовано в авиационной и ракетной технике. Система содержит формирователи каналов тангажа, курса и крена, входы которых соединены с входами системы по сигналам управления, сигналам свободных гироскопов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002234725
Дата охранного документа: 20.08.2004
10.04.2019
№219.017.01a6

Ветроколесо (варианты)

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к конструкциям ветроколес с горизонтальной и вертикальной осью вращения, и может быть использовано при создании высокоэкономичных ветроэнергетических установок. Предлагаемым изобретением решается техническая задача повышения разницы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002229034
Дата охранного документа: 20.05.2004
29.05.2019
№219.017.653c

Способ восстановления функции суставов механотерапией

Изобретение относится к медицине, в частности к использованию в травматологии механотерапевтических аппаратов пассивного действия для восстановления функции суставов. Способ восстановления функции суставов включает реверсивные относительные угловые движения суставных концов в заданной области...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002214211
Дата охранного документа: 20.10.2003
29.06.2019
№219.017.9a7b

Беспилотный летательный аппарат с дополнительными сбрасываемыми навесными топливными баками

Изобретение относится к устройствам, связанным с подачей топлива к силовой установке летательного аппарата. Аппарат оснащен переливными магистралями с обратными клапанами и узлами стыковки-сброса, которые выполнены в виде цанговых замков с силовыми приводами, имеющими выступающие разжимные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002244663
Дата охранного документа: 20.01.2005
29.06.2019
№219.017.9a7e

Компрессионно-дистракционный элемент чрезкостного аппарата (варианты)

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к травматологии, к конструктивным элементам устройств для чрезкостной фиксации костных фрагментов, в том числе шарнирно дистракционных аппаратов. Изобретение обеспечивает повышение точности репозиции костных фрагментов, точности задания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002240747
Дата охранного документа: 27.11.2004
29.06.2019
№219.017.9a82

Шарнирно-дистракционный аппарат

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к травматологии, к устройствам для восстановления формы и функции суставов. Изобретение обеспечивает возможность пространственного регулирования диастаза, а также возможность совмещения оси относительного вращения ферм с биологической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002240748
Дата охранного документа: 27.11.2004
29.06.2019
№219.017.9baa

Крылатая ракета и способ ее боевого применения (варианты)

Изобретение относится к ракетному вооружению, в частности к низколетящим самонаводящимся крылатым ракетам, предназначенным для поражения надводных кораблей. Сверхзвуковая боевая ступень ракеты размещена в полости маршевой ступени, которая содержит собственные носовой обтекатель, систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002225975
Дата охранного документа: 20.03.2004
Показаны записи 1-10 из 19.
20.02.2019
№219.016.bd6f

Способ бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии (варианты)

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к области электроснабжения потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, работающей на нестабильных возобновляемых источниках энергии (ветро, гидро, фото и т. п. электрические станции). Технический результат заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002208890
Дата охранного документа: 20.07.2003
20.02.2019
№219.016.bdb6

Ветроколесо ветроэнергетической установки горизонтально-осевого типа

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к устройствам для автоматического регулирования угла поворота лопастей, и может быть использовано при создании ветроэнергетических установок. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости ветроколеса (исключении возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002235902
Дата охранного документа: 10.09.2004
11.03.2019
№219.016.d7dc

Источник вторичного электропитания

Изобретение относится к области электротехники, точнее к агрегатам резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, особенно работающей от нестабильных источников электроэнергии, мощность которых может меняться в широких пределах (ветро-, гидро-, фото- и т.п. электрические станции)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002215354
Дата охранного документа: 27.10.2003
11.03.2019
№219.016.de45

Способ удаления газа из жидкостной системы

Изобретение относится к удалению газа из рабочих магистралей сложных гидроприводов и различных жидкостных систем (топливных, масляных и др.) и может быть использовано в машиностроении, авиации, транспорте и т.д. Осуществляют прокачку магистралей рабочей жидкостью со сливом через дренажный узел...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002188692
Дата охранного документа: 10.09.2002
29.03.2019
№219.016.ef7d

Авиационный комплекс (варианты)

Изобретение относится к топливным системам летательных аппаратов. Комплекс состоит из самолета-носителя, на узле внешней подвески которого размещен отделяемый беспилотный летательный аппарат, в полости корпуса которого расположен маршевый двигатель с возможностью его выдвижения в рабочее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002242404
Дата охранного документа: 20.12.2004
10.04.2019
№219.017.0133

Источник вторичного электропитания

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к агрегатам резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, преимущественно работающей от нестабильных источников электропитания, мощность которых может меняться в широких пределах (ветро, гидро, фото и т.п. электростанции)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002234182
Дата охранного документа: 10.08.2004
10.04.2019
№219.017.0136

Система управления летательным аппаратом

Изобретение относится к области систем управления летательными аппаратами и может быть использовано в авиационной и ракетной технике. Система содержит формирователи каналов тангажа, курса и крена, входы которых соединены с входами системы по сигналам управления, сигналам свободных гироскопов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002234725
Дата охранного документа: 20.08.2004
10.04.2019
№219.017.01a6

Ветроколесо (варианты)

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к конструкциям ветроколес с горизонтальной и вертикальной осью вращения, и может быть использовано при создании высокоэкономичных ветроэнергетических установок. Предлагаемым изобретением решается техническая задача повышения разницы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002229034
Дата охранного документа: 20.05.2004
10.04.2019
№219.017.01ff

Система управления беспилотным летательным аппаратом

Изобретение относится к области систем управления беспилотными летательными аппаратами (БЛА) и может быть использовано в авиационной и ракетной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности бортовой системы управления БЛА в условиях учебно-боевых пусков, т.е. в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002212702
Дата охранного документа: 20.09.2003
29.05.2019
№219.017.63dd

Компрессионно-дистракционный элемент чрескостного аппарата

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к травматологии, к конструктивным элементам устройств для чрескостной фиксации фрагментов - аппаратов Илизарова, Волкова-Оганесяна и других. Изобретение обеспечивает получение точной и достоверной информации о компрессионных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002262319
Дата охранного документа: 20.10.2005
+ добавить свой РИД