тренажер-корректор осанки

область техники

изобретение относится к медицинской технике, а именно используемой в травматологии и ортопедии, нейрохирургии, а также невропатологии, предназначено для сигнализации об изменении положения позвоночника человека в сагиттальной или фронтальной плоскостях и может быть использовано для тренировки с целью выработки навыка правильной осанки, профилактики и коррекции функциональных нарушений осанки, лечения ортопедических заболеваний.

предшествующий уровень техники

заболевания позвоночника занимают 2-3 место среди заболеваний, являющихся причиной инвалидизации больных с

заболеваниями костно-мышечной системы. частота значимых деформаций позвоночника составляет до 5 %.

известен тренажер-корректор осанки, содержащий средство контроля положения корпуса тела, включающее последовательно соединенные чувствительный элемент, блок питания и сигнализатор, расположенный на одежде, RU 2081646 Cl. в тренажере-корректоре осанки чувствительный элемент закреплен на одежде в зоне изгиба спины, а сигнализатор подключен к чувствительному элементу. одним их основных недостатков этого тренажера-корректора осанки является значительная вероятность «лoжнoгo» срабатывания из-за давления на чувствительный элемент. помимо этого тренажер-корректор сигнализирует только о деформации в сагиттальной плоскости и не оповещает о величине деформации. известно также устройство, позволяющее контролировать и корректировать правильность осанки; устройство содержит корпус, чувствительный элемент, включающий гибкую трубку с проходящим внутри нее эластичным шнуром, прикрепленным верхним концом к верхней части корпуса, а нижним - к нижнему концу гибкой трубки и фиксатору крепления к поясу; также имеется индикатор (сигнализатор) с выключателем, состоящим из подвижного и неподвижного электропроводящих элементов

(контактов); к корпусу прикреплена шейная лямка, RU 2103955 Cl .

пациент принимает правильную осанку и устанавливает такую длину шейной лямки, чтобы подвижный электропроводящий элемент не касался неподвижных электропроводящих элементов. когда пациент сутулится и при этом переходит в положение

гиперкифоза, растяжение эластичного шнура уменьшается, и подвижный электропроводящий элемент замыкает неподвижные электропроводящие элементы, при этом срабатывает сигнализатор. если пациент примет правильную осанку, увеличивается растяжение эластичного шнура, подвижный электропроводящий элемент размыкает неподвижные электропроводящие элементы и выключает сигнализатор. таким образом осуществляется биологическая обратная связь между человеком и устройством, благодаря чему пациент может контролировать правильность осанки, тренировать соответствующие мышцы спины и таким образом корректировать осанку.

данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

недостатками прототипа являются следующие обстоятельства.

сигнализатор срабатывает при растяжении эластичного шнура, вызванном изгибом любого участка позвоночника при наклоне вперед. таким образом, контроль осанки в требуемой зоне позвоночника при ее нарушениях, связанных с усилением кифоза, невозможен.

при наклонах назад устройство вообще не срабатывает; также оно не срабатывает и при вытягивании вперед поясничной области позвоночника в случае нарушения осанки, вызванного усилением лордоза. кроме того, устройство не позволяет контролировать нарушения осанки, связанные с изгибом позвоночника во фронтальной плоскости при сколиозе.

кроме того, недостатком прототипа является то, что устройство дает информацию только о двух состояниях позвоночника в положениях: контакты замкнуты и контакты разомкнуты; какая-либо информация о промежуточных положениях позвоночника в процессе его изгиба устройством не обеспечивается.

раскрытие изобретения

задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности контроля правильности осанки, ее коррекции путем тренировки при нарушениях, связанных с патологическими изгибами позвоночника в строго определенных его отделах, как в сагиттальной, так и во фронтальной плоскостях, а также обеспечение возможности контроля при этом промежуточных положений позвоночника.

согласно изобретению в тренажере-корректоре осанки, содержащем чувствительный элемент, индикатор и средство закрепления элементов тренажера-корректора на туловище пациента, чувствительный элемент укреплен на упругой подложке, выполненной с возможностью фиксации на туловище пациента, при этом тренажер-корректор снабжен блоком управления, вход которого соединен с выходом чувствительного элемента, а выход соединен со входом индикатора; на упругой подложке могут быть укреплены один или более дополнительных чувствительных элементов; тренажер-корректор может быть снабжен одной или более дополнительными упругими подложками, при этом

дополнительные чувствительные элементы укреплены на дополнительных упругих подложках; в качестве материала упругой подложки может быть использован полиэтилен или пенополиэтилен, или полипропилен, или пенополипропилен, или полиуретан, или пенополиуретан, или полиэтилентерефталат, или поликарбонат, или тефлон, или полистирол, или силикон, или поливинилхлорид; в качестве чувствительного элемента может быть использован тензодатчик или пьезодатчик, или фотоэлемент, или оптоволоконный датчик, или индукционный датчик; индикатор может содержать элементы светового и/или звукового и/или тактильного оповещения; в качестве средства закрепления элементов тренажера на туловище пациента могут быть использованы пояса и/или ремни, и/или шнуры, и/или лента велкро, и/или наплечные лямки, и/или механические замки; блок управления может содержать элемент памяти; модуль упругости материала упругой подложки может составлять от 100 до 1500 н/мм ; блок управления может быть соединен с чувствительным элементом и индикатором посредством беспроводной связи. заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные настоящему изобретению, что позволяет, по мнению заявителя, сделать вывод о его соответствии критерию «нoвизнa» (N).

реализация отличительных признаков изобретения обеспечивает важные новые свойства объекта, которые состоят в обеспечении возможности контроля строго определенных отделов позвоночника при изгибах в любой плоскости; кроме того,

обеспечивается контроль промежуточных состояний позвоночника в процессе его изгиба.

таким образом, принципиально увеличивается эффективность устройства при контроле состояния позвоночника, коррекции осанки пациента и осуществляемых для этого с помощью устройства тренировок.

заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. указанные новые свойства объекта обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изoбpeтaтeльcкий уровень)) (IS).

краткое описание чертежей

в дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примеров его осуществления со ссылками на чертежи, на которых представлены: на фиг.1 - блок-схема устройства; на фиг. 2 - продольные сечения упругой подложки с чувствительным элементом при разной степени изгиба позвоночника; на фиг. 3 - вариант исполнения тренажера-корректора для поясничного и переходного отделов позвоночника; устройство закреплено на туловище пациента, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, что и на фиг. 3, вид а;

на фиг. 5 - вариант исполнения тренажера-корректора для поясничного, переходного и грудного отделов позвоночника; на упругой подложке укреплен дополнительный чувствительный элемент, вид сбоку; на фиг. 6 - то же, что и на фиг. 5, вид б; на фиг. 7 - вариант с двумя (боковыми) дополнительными упругими подложками, на каждой из которых укреплен чувствительный элемент, вид сбоку; на фиг. 8 - то же, что и на фиг. 7, вид в; на фиг. 9 - вариант с закреплением устройства на специальной одежде, вид сбоку; на фиг. 10 - то же, что и на фиг. 9, вид г.

лучший вариант осуществления изобретения

тренажер-корректор осанки содержит чувствительный элемент 1, укрепленный на упругой подложке 2. в конкретном примере в качестве чувствительного элемента 1 использован тензодатчик. возможно также использование и других датчиков: пьезокристаллических, оптоволоконных, индукционных, фотоэлементов и др. упругая подложка 2 выполнена из полиэтилена, возможно ее выполнение из пенополиэтилена, полипропилена, пенополипропилена, полиуретана, пенополиуретана, полиэтилентерефталата, поликарбоната, тефлона, полистирола, силикона, поливинилхлорида и т.п. в вариантах по фиг. 3 - 4 элементы тренажера-корректора закреплены на туловище пациента с помощью корсета 3, в вариантах по фиг. 5 - 8 для этого

использованы пояса 4 и наплечные лямки 5, возможно использование ремней, шнуров, ленты велкро, механических замков и т.п. возможно также использование специальной одежды, например, жилета 6, фиг. 9, 10. в конкретном примере модуль упругости упругой подложки 2 составляет 500 н/мм . при значениях упругости модуля менее 100 н/мм нерационально возрастает толщина упругой подложки, а при значениях более 1500 н/мм упругость подложки становится чрезмерной. тренажер-корректор содержит блок 7 управления. в рассматриваемом примере этот блок состоит из усилителя сигнала чувствительного элемента, аналогово-цифрового преобразователя (ацп), процессора, в частности, ADSP2105, элемента памяти, в частности 24LC256, усилителя выходного сигнала и средства для включения-выключения индикатора 8. вход блока 7 управления соединен с выходом чувствительного элемента 1, а выход блока 7 соединен с индикатором 8. питание устройства в конкретном примере осуществляется от аккумуляторной батареи (на чертежах не показано). в варианте по фиг. 5, 6 на упругой подложке укреплен дополнительный чувствительный элемент 9.

тренажер-корректор в варианте по фиг. 7, 8 снабжен двумя дополнительными упругими подложками 10 и 11 с дополнительными чувствительными элементами 12 и 13. индикатор 8 в конкретном примере содержит элемент светового оповещения - светодиод 14, звукового оповещения - зуммер 15, тактильного оповещения — вибратор 16.

соединение блока 7 управления с чувствительным элементом 1 и индикатором 8 возможно как с помощью электрических проводов, так и посредством беспроводной связи.

тренажер-корректор может использоваться в сочетании со средством электростимуляции мышц спины.

устройство работает следующим образом.

упругую подложку 2 с расположенным на ней чувствительным элементом 1 закрепляют на туловище пациента. при этом следует установить упругую подложку так, чтобы чувствительный элемент находился в предполагаемой зоне мобильной деформации параллельно позвоночнику. в блоке 7 управления устанавливают диапазон амплитуды движения позвоночника, соответствующий нормальному положению для пациента. в этом диапазоне блок 7 управления не выдает сигнал на индикатор 8, что соответствует правильному положению позвоночника пациента. в случае, когда пациент нарушает правильное положение осанки (например, сутулится), чувствительный элемент 1 воспринимает это изменение и передает соответствующий сигнал в блок 7 управления. если значение этого сигнала превышает пороговое значение, предварительно установленное в блоке 7 управления, последний выдает сигнал на индикатор 8, при этом формируется звуковой сигнал посредством зуммера 15 и световой сигнал посредством свето диода 14. в случае, когда пациент продолжает оставаться в неправильном положении или еще больше усиливает его, что определяется на блоке 7 управления, сигнал, подаваемый на индикатор 8 изменяется, к звуковому сигналу добавляется вибросигнал от вибратора 16 и

усиливается звуковой сигнал. в случае разгибания позвоночника пациента блок 7 управления обрабатывает изменения на чувствительном элементе 1, сравнивает их с предварительно установленными и информирует пациента об изменении посредством индикатора 8. установка в блоке 7 диапазонов, определяющих нежелательные положения позвоночника, может выполняться на блоке 7 управления вручную или посредством электронной вычислительной машины.

в случае необходимости регистрировать изменения в различных отделах позвоночника (например, в грудном и поясничном отделах), на упругую подложку 2 устанавливают дополнительный чувствительный элемент 9 в проекции задействованного отдела позвоночника. настройка блока 7 управления в этом случае может проводиться для каждого отдела позвоночника отдельно.

в случае, когда у пациента дополнительно имеется деформация во фронтальной плоскости (сколиоз), устанавливаются дополнительные упругие подложки 10, 11 с дополнительными чувствительными элементами 12, 13. дополнительные упругие подложки 10, 11 с дополнительными чувствительными элементами 12, 13 устанавливаются на боковой или заднебоковой поверхности туловища в области деформации; возможна также их установка на противоположной (контралатеральной) стороне туловища. амплитуда движения позвоночника в сагиттальной и фронтальной плоскостях детектируется дополнительными чувствительными элементами, расположенными в соответствующей плоскости.

для проведения мониторинга за положением позвоночника пациента в блоке 7 управления установлены элементы памяти, что позволяет сохранять информацию для оценки эффективности мероприятий, направленных на восстановление правильной осанки пациента, и своевременно проводить их корректировку.

промышленная применимость

для реализации изобретения используются известные материалы и обычное заводское оборудование, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию промышленная применимость)) (IA).