CS273506B1 - Device for measuring patient's power effect on floor - Google Patents

Description

(57) Zařízení pro měření silových účinků pacienta na podlahu sestává ze dvou vedle sebe umístěných poháněných nášlapnýoh pásů, uložených na válcích (18) otočně upevněných na základním rámu (20) a spojených s hnacím motorem (19). ijad pásy je volný prostor, který tvoří zónu pro pacienta, Základní rám (20) je výkyvné uložen v rámu (23), který je propojen Sestikomponentní váhou (54) β vnějšími rámem (31), spojeným, 8¾ zdvihacím ustrojím (55). Ve všech osách zóny pro pacienta jsou umístěny snímací kamery, proti, nimž jsou vytvořeny vyhodnocovací sítě.

CS 273506 Bl

^/////777/// //////// z/ s

CS 273506 Bl

Vynález se týká zařízení pro měření silových účinků, pacienta na podlahu, a to jak v klidu, tak za pohybu při nejrůznějších režimech zatížení.

Při vyšetřování pacientů v ortopedii neexistuje dosud žádný objektivní vyhodnocovací způsob, který by umožnil zachytit statické a dynamické silové poměry pacientů s postiženými dolními končetinami nebo s protézami nebo protetickou obuví. Také vyšetření zdravých lidí, zejména sportovců, jako běžců, chodců, Bkokanů, lehkých atletů a podobně včetně vhodné obuvi, není z ortopedického hlediska možno objektivně posoudit.

Uvedene' nedostatky odstraňuje zařízení pro měření silových účinků pacienta na podlahu podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává ze dvou vedle sebe umístěných poháněných nášlapných pásů, uložených na válcích výkyvných vůči podélné ose nášlapných pásů a spojených o hnacím motorem, přičemž tyto nášlapné pásy a výkyvné válce jsou umístěny na základním rámu, uloženy v rámu, který je propojen šestlkomponentní váhou s vnějším rámem, spojeným so zdvihacím ústrojím, ve všech osách x, £ a £ zóny pro pacienta jsou umístěny snímací kamery, proti nimž jsou vytvořeny vyhodnocovací sítě, přičemž šestlkomponentní váha může s výhodou sestávat z trojice svislých vzpěr a dvojice táhel se zabudovanými snímači pro snímání sil Ρ_χ a Py, jejichž jedny konce jsou připojeny na rám a druhé konce na plošinu a šestlkomponentní váha dále sestává z táhla se zabudovaným snímačem pro snímání momentu M_z, jehož jeden konec je připojen na rám a druhý konec na vnější rám, dále šestlkomponentní váha sestává ještě z trojice šikmých táhel, směřujících do počátku 0 vzdáleného od roviny xz o hodnotu y_Q, která je rovna vzdálenosti osy táhla (40) od osy z, z dvojice dalších táhel se zabudovanými snímači pro snímání sil 3_χ a S_y, úměrných momentům a My, jejichž jedny konce jsou připojeny na plošinu a druhé konce na vložený rám a šestlkomponentní váha dále sestává z dvojice vodorovných táhel a svislého táhla se zabudovaným snímačem pro snímání síly ?_z, které jsou prvními konci připojeny k vloženému rámu a druhými konci jsou připojeny k vnějšímu rámu.

Zdvihací ústrojí může s výhodou sestávat z motoru, který je prostřednictvím hřídele a na něm umístěného kuželového soukolí připojeno na šrouby, uložených do matic, umístěných ve vnějším rámu.

Hlavní pokrok a přínos, dosažený uváděným vynálezem, jsou především v tom, že nejen objektivně vyšetřují pacienta, a tím se mohou analyzovat nejrůznější anomálie, hledat další postupy léčení a tak dále, ale umožňují vyšetření archivovat a dlouhodobě sledovat opět zcela objektivně zněny v organismu a dělat patřičná opatření. To platí pro nemocné, ale zcela obdobně při studiu výkonů špičkových sportovců lze registrované záznamy použít k nápravě chybných návyků sportovce. Jiný případ je ze zcela jiného oboru, kdy se ověřují vlivy různých tvarů obuvi na chůzi nebo běh, zvláště u sportovní obuvi, ale také u protetické i normální vycházkové a společenské obuvi. Další významný pokrok znamená zařízení pro hlubší studium blomechaniky člověka, kdy registrační záznamy spolu s monitorovanými a telerecordingem uchovaným záznamem pohybu spolu s rentgenovým vyšetřením a s výpočty za použití počítačů umožňují prohloubit dosavadní znalosti a z toho vyplývá další vývoj lékařských věd při aplikacích, zejména v ortopedii. Hlavním rysem je zde to, že lze postihnout i extrémní dynamická vyšetření, která donud nebylo vůbec možno provádět, přičemž vyšetřovaná osoba se vyšetřuje bez jakýchkoliv operativních zásahů, tedy zcela bezbolestně. Dále je možno dodat, že vyšetření zařízením podle vynálezu umožňuje další současná vyšetření, například spirometrické v izolované kabině, elektrokardiografické, popřípadě lze ve velmi náročných vyšetřeních sledovat 1 další parametry prostřednictvím snímačů, připojených na vyšetřované osobě. Takto integrované vyšetřovací centrum může mnohem komplexněji řešit základní problémy lékařských věd.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle připojených výkresů, kde na obr., 1 je v axonometrickém pohledu umístění zařízení

CS 273506 Bl pro měření silových účinků pacienta na podlahu podle vynálezu a jeho jednotlivých částí v místnosti včetnš připojení na vyhodnocovací pult, na obr. .;2 je nárys a na obr. 3 je bokorys zařízení pro měření silových účinků pacienta na podlahu podle vynálezu.

Vlastní snímací část £ zařízení podle vynálezu je zapuštěna v podlaze 2 tak, že jeho osy x, £ jsou orientovány vůči rohům místnosti v kartézských souřadnicích. Vyšetřovaný pacient 3 je umístěn na snímací části 1 tak, že prochází počátkem souřadnicových os x, jr, z, V tšchže osách jsou zaměřeny tři kamery 4, 5, jS, proti nimž na stěnách respektive na podlaze, popřípadě jinde, jsou nakresleny vyhodnocovací sítě 7, 8 a 9. Stranou od zařízení je vyhodnocovací pult 10 propojený se zařízením kabelem 11 a také s kamerami 4, 5 a 6 kabely 12, 13 a 14. Vlastní snímací část J. zařízení sestává z levého nášlapného pásu 15 a pravého nášlapného pásu 16, které lze vychýlit o úhel & a vysunout o výšku z vůči podlaze.

Levý náŠlapný pás 15 i pravý nášlapný pás 16 jsou zcela samostatné a zrcadlově symetrické podle roviny x, z. Jsou prostřednictvím výkyvných válců 18 zapínány a poháněny motorem 19. Toto vše je umístěno v základním rámu 20, který lze pomocí šnekového převodu 21 a pomocným motorem 22 natáčet na libovolný úhel & . Základní rám 20 se šnekovými převody 21 a pomocným motorem 22 je uložen v rámu 23. Nášlapné pásy 15 a 16 a výkyvné válce 18 jsou umístěny na základním rámu 20, uloženy v rámu 23, který je propojen šestikomponentní vahou 54 s vnějším rámem 31, spojeným se zdvihacím ústrojím 55, přičemž ve všech osách x, £, z zařízení.jsou umístěny snímací kamery 4, 5, a £, proti nimž jsou vytvořeny vyhodnocovací sítě 7, Θ a 9. Snímací kamery 4, 5 a 6 a šestikomponentní váha 54 jsou napojeny na vyhodnocovací pult 10.

Šestikomponentní váha 54 sestává z trojice svislých vzpěr 24, 25 a 26 a dvojice táhel 28 a 29 se zabudovanými snímači pro snímání sil Ρ_χ a P_y, jejichž jedny konce jsou připojeny na rám 23 a druhé konce na plošinu 27. Šestikomponentní váha 54 dále sestává z táhla 30 se zabudovaným snímačem pro snímání momentu M , jehož jeden konec je připojen na rám .23 a druhý konec na vnější rám 31. Šestikomponentní váha 54 sestává dále ještě z trojice šikmých táhel 33, 34 a 35, směřujících do počátku O vzdáleného od roviny xz o hodnotu y_Q, a z dvojice dalších táhel 36 a 37 se zabudovanými snímači pro sní mání sil CS_X a S_y, úměrných momentům a M^, jejichž jedny konce jsou připojeny na plo šinu 27 a druhé konce na vložený rám 32. Šestikomponentní váha 54 dále sestává z dvojice vodorovných táhel 38 a 39 a svislého táhla 40 se zabudovaným snímačem pro snímání síly P_z, které jsou prvními konci připojeny k vloženému rámu 32 a druhými konci jsou připojeny k vnějšímu rámu 31.

Zdvihací ústrojí 55 sestává z motoru 46, který je prostřednictvím hřídele 45 a na něm umístěného kuželového soukolí 44 připojeno na šrouby 43, uložené do matic 42, umístěných ve vnějším rámu 31. Vyhodnocovací pult 10 sestává ze tří monitorů 47, 48 a 49 pro zobrazení pohybu vyšetřovaného pacienta 3 kamerami 4, 5, a 6 na vyhodnocovací sítě ve směrech os x, z, z prvního ukazatele 50 pro levou stranu a z druhého ukazatele 51 pro pravou stranu pro sledování sil P , P , P_ a momentů M_, Μ , M , z prvního na*** A j £t A y Ζ» stavovaoího tlačítka 52 pro levou stranu a druhého nastavovacího tlačítka 53 pro pravou stranu pro nastavení rychlosti pásu v, sklonu pásu a výšky plošiny z, a dále z registračního zařízení 17 pro síly P_, P,_, P„ a momenty ML, M , ML z obou stran a dáa y 2 a y z le hodnoty v, aí , z pro každý z poháněčích pásů 15 a ,16 zvlášt.

Táhla mohou být k rámům připojena například prostřednictvím kloubů. Klouby jsou pro menší síly a momenty vytvořeny jako takzvané křížové planžetové nebo strunové umožňující nepatrné úhlové pohyby zcela bez vůle a tření., což jsou důležité podmínky správné funkce vah. U větších sil jsou klouby bu5 hydraulická nebo pneumatická ložiska zvláštní konstrukce prakticky také bez vůle s minimálním třením a jen výjimečně se používají speciální kuličková ložiska. Hlavní funkční podmínkou je, aby v táhlu byla rigorózně a zcela jednoznačně definována pouze osová síla, která je potom měřena přímo

CS 273506 Bl v táhlu nejrůznějšími způsoby, vesměs u moderních vah elektrickými přesnými snímači na příklad tenzometrickými, aby bylo možno dále údaje zpracovávat v počítačích anebo para lelně přímo přenášet na signalizační nebo registrační přístroje.

Vyšetřovaný pacient 3 provádí podle pokynů lékaře, který současné obsluhuje výhod nocovací pult 10 různé pohyby tak, aby stále těžiště pacienta _3 bylo v počátku souřadných os x, jr, z. Kontroluje pohyby na monitorech 47, 48 a 49 tak, aby silueta pacienta 3 byla stále v poli sítí 7, 8 a J5 umístěné za pacientem 3 a snímané současně s pacientem 3 kamerami 4, 5. a 6, které jsou umístěné v osách souřadného systému x, jr, z. Lékař nastavuje také rychlosti pásů v, jejich výšku z* a sklon <x, podle požadovaného režimu vyšetřování, což provádí na vyhodnocovacím pultu zvláš? prvním nastavovacím tlačítkem 52 pro levou stranu a druhým nastavovacím tlačítkem 53 pro pravou stranu. Aby vyšetřující lékař se nerozptyloval stále tím, že upravuje rychlosti pásu pro udržení pacien ta v příslušné poloze, je vyhodnocovací pult 10 opatřen ještě automatickou regulací rychlosti v, kdy regulační impuls získává z průměrné hodnoty momentu My, charakterizující také polohu pacienta 3 vůči rovině yz.

Po ustálení režimu pohybu spouští lékař registrační zařízení 17 a po ukončení vyšetření je vypíná. Vlastní snímání všech sil P a momentů M je prováděno dvěmi nezávislými šestikomponentními vahami 54 tak, že rozklad sil a momentů je například proveden mechanicky a snímání je již vhodnými, nejčastěji tenzometrickými snímači prováděn na příslušném táhlu, kde je již hodnota separována.

Na rámu 23 váhy je zabudován naklápšcí mechanismus s pohonem pásu sestávající z pomocného motoru 22, šnekového převodu 21, naklápějící základní rám 20, na kterém je upevněn motor 19 pohánějící prostřednictvím napínacích výkyvných válců 18 pohyblivé náalapné pásy 15 a 16, na kterém se pohybuje pacient 3, lía rám 23 tedy působí vektor síly a momentu působícího pacienta 3 a šestikomponentní váha 54 provádí jejich mechanickou eliminaci. Je to jeden z možných způsobů řešení, jiný je, že eliminace se provádí jen elektricky, což má však nevýhodu zejména při dynamických měřeních, kdy se veličiny navzájem ovlivňují a chyba měření potom značně narůstá. Proto jako příklad byl zvolen sice složitější, ale za to přesnější způsob mechanické eliminace sil a momentů.

Rám 23 přenáší moment Mz speciálně upraveným snímačem v táhlu 30, který má možnost přenést právě jen tento moment Mz do vnějšího rámu 31 a všechny ostatní síly a momenty přenáší jednak tři svislé vzpěry 24, 25 a 26, přenáší svislou sílu P_z a momenty Μ_χ, My, jednak táhlo 28 přenášející přes snímač sílu Ρ_χ a táhlo 29 přenášejícípřes snímač sílu Py do plošiny 27» Tato je ve tvaru pyramidy spojena třemi šikmými táhly 33, 34 a 35 s vloženým rámem 32, a to tak, že ve vodorovných dalších táhlech 36 a 37 jsou snímány síly δ_χ, Sy, jejichž velikost je dána vztahy Μ_χ = 5_χ , H a » = Sy , H, což je podmíněno tím, že všechna tři šikmá táhla 33, 34 a 35 musí směřovat do jediného bodu O a další táhla 36 a 37 musí být v horizontální rovině vzdálené od bodu O o vzdálenost H. Vložený, rám 32 s vnějším rámem 31 je propojen opět vodorovnými táhly 38 a 39, které přenášejí všechny vodorovné síly a momenty Μ_χ a a zbývající svislou sílu P_g přenáší svislým táhlem 40 se zabudovaným snímačem, který je možno výhodně uspořádat tak, že eliminuje táru vlastního zařízení a vysílá také již měřenou sílu P_z. Celý vnější rám je možno dálkově libovolně svisle posouvat systémem matic 42, šroubů 43, kuželových soukolí 44, hřídelem 45 a motorem 46.

Vyhodnocovací pult 10 má tři monitory 47, 48 a 49 pro zobrazení pohybu vyšetřovaného pacienta 3 kamerami 4, 5 κ 6 ve směrech os x, £, z. Dále je na panelu pro levý a pravý pás vždy soubor ukazatelů 50 a 51 pro levou stranu a pravou stranu, a to pro síly Ρ_χ, Py, P_z a momenty M*, My, M_z. Ve střední části jsou opět přístroje ukazující nastavení rychlosti pásu v, sklonu pásu λ a výšky plošiny z s příslušnými nastavovacími tlačítky 52 a 53, a to opět pro levou stranu a pravou stranu. Ve spodní části je pak vlastní registrační'zařízení 17, zaznamenávající všechny síly Pa momenty M d>.

CS 273506 Bl 4 z obou stran PKG 1 a dále hodnoty v, a> , z' pro každý pás zvláší. Před vlastním vyšetřováním je nutno všechny údaje na přístrojích umístěných na vyhodnocovacím pultu 10 vynulovat, což sa provádí elektricky, i když při montáží zařízení je postup ten, že nulovací potenciometry jsou nastaveny na bvou střední, tedy nulovou hodnotu a příslušná táhla na zařízení musí se ustavit tak, aby přenášely jen svou eliminovanou definovanou sílu. Přitom se seřizuje především i citlivost snímače na předem zvolenou lineární stupnici. Teoreticky by se elektrické nulování nemělo vůbec provádět. Kontrola citlivosti a správnosti zařízení se provádí speciálně upravenými závažími kladenými přesně na definovaná místa pohyblivých pásů. Celé vyšetřování pomocí plantárního zařízení podle vynálezu lze s výhodou doplnit současným vyšetřováním pomocí elektrokardiografu EKG, spirometrického vyšetření, a to i v isolované kabině a dalšími, například speciálními připojenými čidly na pacientovi, což vše je zapojeno na příslušné vyhodnocovací zařízení hadicemi a kabely., nejlépe připojené z pacienta na vhodně umístěný držák na stropě, a to tak, aby se silově neovlivnilo měření na zařízení.

Z uvedeného je patrno, že zařízení je využitelné především ve zdravotnictví, kde se na něm může provádět integrální prošetření pacienta při nejrůznějších podmínkách, zejména při dynamických režimech a výsledek může mnohem komplexněji přispět k objektivním závěrům, vyplývajícím z vyšetření archivovaného po řadu let.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení pro měření silových účinků pacienta na podlahu, vyznačující se tím, že sestává ze dvou vedle sebe umístěných poháněných náŠlapných pásů (15» 16), uložených na válcích (18) výkyvných vůči podélné ose nášlapných pásů (15, 16) a spojených s hnacím motorem (19), přičemž tyto nášlapné pásy (15, 16) a výkyvné válce (18) jsou umístěny na základním rámu (20), uloženy v rámu (23), který je propojen šestikomponentní váhou (54) a vnějším rámem (31), spojeným se zdvihacím ústrojím (55), ve všech osách (x, y, z) zóny pro pacienta jsou umístěny snímací kamery (4, 5, 6) proti nimž jsou vytvořeny vyhodnocovací sítě (7, 8, 9), přičemž šestikomponentní váha (54) sestává z trojice svislých vzpěr (24, 25, 26) a dvojice táhel (28,, 29) se zabudovanými snímači pro snímání sil Ρ_χ a P_y, jejichž jedny konce jsou připojeny na rám (23) a druhé konce na plošinu.(27), a šestikomponentní váha (54) dále sestává z táhla (30) se zabudovaným snímačem pro snímání momentu M , jehož, jeden konec je připojen na rám (23) a druhý konec na vnější rám (31), dále šestikomponentní váha (54) sestává ještě z trojice šikmých táhel (33, 34, 35), směřujících do počátku 0 vzdáleného od roviny (xz) o hodnotu y_Q, a z dvojice dalších táhel (36, 37) se zabudovanými snímači pro snímání sil S a S , úměrných momentům a M^., jejichž jedny konce jsou připojeny na plošinu (27) a' druhé konce na vložený rám (32), a šestikomponentní váha (54) dále sestává z dvojice vodorovných táhel (38, 39) a svislého táhla (40) se zabudovaným snímačem pro snímání síly P₂, které jsou prvními konci připojeny k vloženému rámu (32) a druhými konci jsou připojeny k vnějšímu rámu (31), přičemž hodnota y_Q je rovna vzdálenosti táhla (40) od osy (z).

   CS 273506 Bl
2. 2. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že zdvihací ústrojí (55) sestává z motoru (46), který je prostřednictvím hřídele (45) a na něm umístěného kuželo vého soukolí (44) připojeno na šrouby (43), uložených do matic (42), umístěných ve vnějším rámu (31).