PL248523B1

PL248523B1 - Device for measuring elbow joint flexion

Info

Publication number: PL248523B1
Application number: PL447710A
Authority: PL
Inventors: Marta Żyłka; Marzena Adamczyk; Wojciech Żyłka; Karol Kościuk
Original assignee: Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza; Rehaklinika Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Univ Rzeszowski
Priority date: 2024-02-06
Filing date: 2024-02-06
Publication date: 2025-12-22
Also published as: PL447710A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie do pomiaru zgięcia stawu łokciowego. Urządzenie charakteryzuje się tym, że stabilizator ramienny (1) jest połączony ze stabilizatorem przedramiennym (2) za pomocą taśmy (6), która na jednym swoim końcu jest połączona z jednym z tych stabilizatorów (1, 2), zaś na drugim końcu jest nawinięta na zwijacz sprężynowy (7), który jest połączony z pozostałym ze stabilizatorów (1, 2), przy czym do taśmy podłączony jest czujnik siły, który jest podłączony do mikrokomputera (8) połączonego z jednym ze stabilizatorów (1, 2).The subject of the application is a device for measuring elbow joint flexion. The device is characterized in that the shoulder stabilizer (1) is connected to the forearm stabilizer (2) by means of a tape (6), which is connected at one end to one of these stabilizers (1, 2), and at the other end is wound on a spring coiler (7), which is connected to the other stabilizer (1, 2), wherein a force sensor is connected to the tape, which is connected to a microcomputer (8) connected to one of the stabilizers (1, 2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru zgięcia stawu łokciowego, zwłaszcza podczas wykonywania ćwiczeń rehabilitacyjnych, szczególnie w warunkach domowych.The subject of the invention is a device for measuring elbow joint flexion, especially during rehabilitation exercises, especially at home.

Obecnie do pomiaru zakresu ruchu stawu łokciowego najczęściej stosowane są goniometry mechaniczne w postaci kątomierza z dwoma ramionami. Goniometry mechaniczne charakteryzują się ograniczoną precyzją uzależnioną od doświadczenia i wiedzy użytkownika. Zmierzone wartości mogą różnić się zarówno w pomiarach dokonanych przez różnych użytkowników jak również w pomiarach dokonanych w odstępach czasu przez tego samego użytkownika.Currently, mechanical goniometers, in the form of a two-arm protractor, are most commonly used to measure elbow range of motion. Mechanical goniometers are characterized by limited precision, dependent on the user's experience and knowledge. Measured values may vary both between measurements made by different users and between measurements made at intervals by the same user.

Pacjenci, u których zdiagnozowano zaburzenie neurologiczne w wielu przypadkach mają ograniczenia w funkcjonowaniu kończyny górnej. Wiąże się to z utratą siły mięśniowej i w konsekwencji zmniejszeniem zakresu ruchu w stawie łokciowym. Proces rehabilitacji ma za zadanie odbudowę utraconych lub zaburzonych ruchów. Kontrolowanie zakresu ruchu stawu łokciowego przez fizjoterapeutę podczas wizyt jest niewystarczające.Patients diagnosed with a neurological disorder often experience limited upper limb function. This is associated with loss of muscle strength and, consequently, reduced range of motion in the elbow joint. The rehabilitation process aims to restore lost or impaired range of motion. Monitoring elbow range of motion by a physiotherapist during visits is insufficient.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego PL 439347 A1 znany jest goniometr elektroniczny oraz sposób pomiaru kąta zgięcia łokcia. Goniometr elektroniczny jest zakładany na kończynę górną, mocowany do niej za pomocą opasek elastycznych. Urządzenie posiada co najmniej dwie jednostki pomiarowe wyposażone w akcelerometry trójosiowe oraz jednostkę obliczeniową połączoną i nterfejsem komunikacyjnym z jednostkami pomiarowymi oraz z jednostką nadrzędną. Goniometr posiada dwa sztywne podłużniki, jeden podłużnik zamocowany na ramieniu i drugi podłużnik zamocowany na przedramieniu. Jednostki pomiarowe są przymocowane do podłużników bezprzemieszczeniowo względem nich. Pierwszy podłużnik jest wsparty na elementach anatomicznych ramienia: nadkłykciu przyśrodkowym i nadkłykciu bocznym oraz dopasowany do nich kształtowo. Drugi podłużnik jest wsparty na elementach anatomicznych przedram ienia: wyrostku łokciowym i wyrostku rylcowatym kości łokciowej oraz dopasowany do nich kształtowo.Polish application description PL 439347 A1 describes an electronic goniometer and a method for measuring elbow flexion angle. The electronic goniometer is worn on the upper limb and attached to it with elastic bands. The device has at least two measuring units equipped with triaxial accelerometers and a computing unit connected to the measuring units and a master unit via a communication interface. The goniometer has two rigid longitudinal elements: one mounted on the upper arm and the other mounted on the forearm. The measuring units are attached to the longitudinal elements so that they cannot move relative to them. The first longitudinal element is supported on, and conformably fitted to, anatomical elements of the upper arm: the medial epicondyle and the lateral epicondyle. The second longitudinal element is supported on, and conformably fitted to, anatomical elements of the forearm: the olecranon and the styloid process of the ulna.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 7661309 B2 znane jest urządzenie do pomiaru kąta zgięcia stawu łokciowego, zawierające korpus z powierzchnią styku, która styka się z ciałem człowieka, goniometr połączony z korpusem, przystosowany do pomiaru położenia kątowego części ciała, gdy styka się ona z powierzchnią styku korpusu; czujnik siły; układ sterowania połączony z obudową. Zastosowany goniometr ma dwa ramiona połączone ze sobą przegubem zawierającym potencjometr.US patent US 7661309 B2 discloses a device for measuring the elbow joint flexion angle, comprising a body with a contact surface that contacts the human body, a goniometer connected to the body, adapted to measure the angular position of a body part when it contacts the body's contact surface; a force sensor; and a control system connected to the housing. The goniometer has two arms connected to each other by a joint containing a potentiometer.

W znanych ze stanu techniki rozwiązaniach nie jest możliwy precyzyjny pomiar kąta zgięcia stawu łokciowego, ewentualnie montaż urządzeń wymaga wysokiej dokładności, przez co nie są one w pełni przystosowane do stosowania w domu pacjenta przez personel nie posiadający odpowiednich kwalifikacji, a co za tym idzie nie w pełni pozwalają na obserwację jakościową oraz ilościową zadanego procesu rehabilitacyjnego w warunkach domowych. Znane rozwiązania koncentrują się zazwyczaj wyłącznie na pomiarze kąta zgięcia stawu łokciowego, co daje nie pełną informację o postępach terapii, szczególnie podczas samodzielnego wykonywania zadanych ćwiczeń.State-of-the-art solutions do not allow for precise measurement of elbow flexion angle, or the devices require high accuracy for installation. Therefore, they are not fully suitable for use in a patient's home by unqualified personnel. Consequently, they do not fully allow for qualitative and quantitative observation of the rehabilitation process in a home setting. Known solutions typically focus solely on measuring elbow flexion angle, which provides incomplete information about therapy progress, especially during independent performance of the exercises.

Urządzenie do pomiaru kąta zgięcia stawu łokciowego, zawierające mikrokomputer, podłużny stabilizator ramienny oraz podłużny stabilizator przedramienny, połączone ze sobą przegubem zawierającym potencjometr, znamienne tym, że stabilizator ramienny jest połączony ze stabilizatorem przedramiennym za pomocą taśmy, która na jednym swoim końcu jest połączona z jednym z tych stabilizatorów, zaś na drugim końcu jest nawinięta na zwijacz sprężynowy, który jest połączony z pozostałym ze stabilizatorów, przy czym do taśmy podłączony jest czujnik siły, który jest podłączony do mikrokomputera połączonego z jednym ze stabilizatorów.A device for measuring the flexion angle of an elbow joint, comprising a microcomputer, a longitudinal shoulder stabilizer and a longitudinal forearm stabilizer, connected to each other by a joint containing a potentiometer, characterized in that the shoulder stabilizer is connected to the forearm stabilizer by means of a band which is connected at one end to one of the stabilizers and at the other end is wound on a spring coiler which is connected to the other of the stabilizers, wherein a force sensor is connected to the band which is connected to a microcomputer connected to one of the stabilizers.

Korzystnie stabilizator ramienny jest w postaci kształtownika o łukowym zmiennym przekroju poprzecznym, a stabilizator przedramienny również jest w postaci kształtownika o łukowym zmiennym przekroju poprzecznym.Preferably, the shoulder stabilizer is in the form of a shape with an arc-shaped variable cross-section, and the forearm stabilizer is also in the form of a shape with an arc-shaped variable cross-section.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli połączenie stabilizatora ramiennego ze stabilizatorem przedramiennym jest za pośrednictwem dwóch przegubów, z których każdy zwiera potencjometr, a ponadto jeden z tych przegubów jest połączony ze stabilizatorami od strony jednych z ich bocznych krawędzi, a drugi od strony ich drugich bocznych krawędzi.Further advantages are obtained if the shoulder stabilizer is connected to the forearm stabilizer via two joints, each of which includes a potentiometer, and one of these joints is connected to the stabilizers at one of their lateral edges and the other at their other lateral edges.

Urządzenie według wynalazku pozwala na pomiar kąta zgięcia stawu łokciowego - ruch zgięcia i wyprostu - pozwalający na kontrolowanie poprawności wykonywania ćwiczeń przez pacjenta w domu, a także śledzenie postępów terapii. Urządzenie umożliwia pomiar siły pracy mięśni - potencjałów mięśniowych - podczas wykonywania ćwiczeń, przy czym zastosowany pomiar siły pozytywnie wpływa również na pomiar kąta zgięcia podczas danego powtórzenia. Rozwiązanie pozwala na jakościową oraz ilościową ocenę zadanego procesu rehabilitacyjnego pozwalając na określenie kąta zgięcia podczas każdego z powtórzeń przy jednoczesnym pomiarze siły. Wynalazek jest przystosowany do stosowania w warunkach domowych. Stosowanie urządzenia jest szczególnie korzystne przy rehabilitacji pacjentów u których zdiagnozowano zaburzenia neurologiczne, skutkujące ograniczeniem w funkcjonowaniu kończyny górnej.The device, according to the invention, allows for the measurement of elbow flexion angle – the flexion and extension movement – allowing for the monitoring of the patient's exercise performance at home and monitoring therapy progress. The device enables the measurement of muscle strength – muscle potential – during exercise, with the applied force measurement also positively influencing the measurement of flexion angle during a given repetition. This solution allows for the qualitative and quantitative assessment of the given rehabilitation process, allowing for the determination of the flexion angle during each repetition while simultaneously measuring strength. The invention is suitable for use at home. Using the device is particularly beneficial in the rehabilitation of patients diagnosed with neurological disorders resulting in limited upper limb function.

Urządzenie do pomiaru kąta zgięcia stawu łokciowego, zostało bliżej wyjaśnione w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym na fig. 1 przedstawiono urządzenie w widoku z boku; fig. 2 - w widoku z góry, fig. 3 - w widoku z tyłu.The device for measuring the elbow joint flexion angle is explained in more detail in the example embodiment shown in the drawing, where Fig. 1 shows the device in a side view; Fig. 2 - in a top view, Fig. 3 - in a back view.

Urządzenie do pomiaru kąta zgięcia stawu łokciowego, w przykładzie wykonania, zawiera podłużny stabilizator ramienny 1 oraz podłużny stabilizator przedramienny 2. Stabilizatory 1,2 mają zmienny łukowy przekrój poprzeczny, przez co każdy z nich zawiera powierzchnię wklęsłą, stanowiącą jego powierzchnię zewnętrzną przeznaczoną do kontaktu z kończyną, a także powierzchnię wypukłą stanowiącą jego powierzchnię zewnętrzną. Stabilizator ramienny 1 jest połączony ze stabilizatorem przedramiennym 2 za pomocą dwóch przegubów 3, usytuowanych po stronie przeciwległych krawędzi bocznych tych stabilizatorów 1,2. Każdy z przegubów 3 zawiera potencjometr 4 obrotowy, którego ślizgacz jest sprzężony mechanicznie z jednym ze stabilizatorów 1, 2 a obudowa jest sprzężona z drugim ze stabilizatorów 1,2, za pośrednictwem ramion 5. Urządzenie zawiera taśmę 6, której jeden koniec jest połączony ze stabilizatorem przedramiennym 2, na jego zewnętrznej powierzchni, a drugi koniec jest połączony ze zwijaczem sprężynowym 7, który jest połączony ze stabilizatorem ramiennym 1 na jego zewnętrznej powierzchni. Do zwijacza sprężynowego 7, podłączony jest czujnik siły, który podłączony jest do mikrokomputera 8, połączonego z zewnętrzną powierzchnią stabilizatora ramiennego. Zarówno stabilizator ramienny 1 jak i stabilizator przedramienny 2 zawierają od strony każdej ze swoich dłuższych krawędzi, podłużne otwory 9, w których zamocowane są opaski mocujące 10, do mocowania stabilizatora ramiennego 1 oraz przedramiennego 2, odpowiednio na ramieniu oraz przedramieniu.The device for measuring the elbow joint flexion angle, in an example embodiment, comprises a longitudinal shoulder stabilizer 1 and a longitudinal forearm stabilizer 2. The stabilizers 1, 2 have a variable arcuate cross-section, whereby each of them comprises a concave surface constituting its outer surface intended for contact with the limb, as well as a convex surface constituting its outer surface. The shoulder stabilizer 1 is connected to the forearm stabilizer 2 by means of two joints 3, located on the side of opposite lateral edges of these stabilizers 1, 2. Each of the joints 3 comprises a rotary potentiometer 4, the slider of which is mechanically coupled to one of the stabilizers 1, 2, and the housing is coupled to the other of the stabilizers 1, 2, via arms 5. The device comprises a band 6, one end of which is connected to the forearm stabilizer 2 on its outer surface, and the other end is connected to a spring coiler 7, which is connected to the shoulder stabilizer 1 on its outer surface. A force sensor is connected to the spring coiler 7, which is connected to a microcomputer 8, connected to the outer surface of the shoulder stabilizer. Both the shoulder stabilizer 1 and the forearm stabilizer 2 comprise, on each of their longer edges, elongated holes 9 in which fastening bands 10 are mounted for fastening the shoulder stabilizer 1 and the forearm stabilizer 2 to the shoulder and forearm, respectively.

Claims

1. A device for measuring the elbow joint flexion angle, comprising a microcomputer, a longitudinal shoulder stabilizer and a longitudinal forearm stabilizer, connected to each other by a joint containing a potentiometer, characterized in that the shoulder stabilizer (1) is connected to the forearm stabilizer (2) by means of a tape (6) which is connected at one end to one of these stabilizers (1, 2) and at the other end is wound on a spring coiler (7) which is connected to the other of the stabilizers (1, 2), wherein a force sensor is connected to the tape and is connected to a microcomputer (8) connected to one of the stabilizers (1, 2).

2. A device according to claim 1, characterized in that the shoulder stabilizer (1) is in the form of a profile with an arc-shaped variable cross-section, and the forearm stabilizer (2) is also in the form of a profile with an arc-shaped variable cross-section.

3. A device according to claim 1 or 2, characterized in that the shoulder stabilizer (1) is connected to the forearm stabilizer (2) by means of two joints (3), each of which comprises a potentiometer (4), and furthermore one of these joints (3) is connected to the stabilizers (1, 2) from one of their side edges and the other from the other side edges.