Устройство для определения распределения давления по опорной поверхности стопы

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для определения распределения давления под нагруженными участками частей тела человека. Технический результат изобретения состоит в повышении точности определения распределения давления. Результат достигается тем, что устройство содержит опорное прозрачное основание, источник света, расположенный под основанием, нижнюю эластичную светопроницаемую мембрану, расположенную над основанием, верхнюю эластичную мембрану, расположенную на нижней мембране. Обе мембраны имеют рифления, выполненные в виде рядов параллельных профильных полос, направленных к основанию и перекрещивающихся между собой. Между основанием и нижней мембраной, а также между нижней мембраной и верхней мембраной помещена светонепроницаемая жидкость. Устройство может содержать лист светопрозрачного материала, размещенный между мембранами, при этом светонепроницаемая жидкость между основанием и нижней мембраной отсутствует, а профильные полосы обеих мембран обращены навстречу друг другу. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для определения распределения давления под нагруженными участками частей тела человека, и может быть использовано для исследования состояния стоп человека.

Известно устройство для определения распределения давления (патент США №3850034, кл. 73-172, опубл. 1974), содержащее прозрачное основание и опорную пластину, расположенную на прозрачном основании. Опорная пластина имеет множество отверстий, где находятся подпружиненные штырьки, нижняя часть которых снабжена эластичными заостренными выступами, направленными на основание. Кроме того, устройство содержит источник света, расположенный в торце основания, и зеркала, расположенного под основанием. Когда нет нагрузки, штырьки не контактируют своими эластичными концами с прозрачным основанием, и на зеркале нет никакого изображения. При прикладывании нагрузки штырьки надавливают эластичными выступами на основание и деформируются, причем степень деформации пропорциональна прикладываемой нагрузки. Свет от источника света, проходя сквозь прозрачное основание, отражается от деформированных выступов и падает на зеркало, формируя изображение распределения давления. Недостатком устройства является низкая разрешающая способность, которая зависит от количества штырьков на единицу площади. Причиной этого недостатка является технологическая сложность обеспечения высокой плотности размещения штырьков.

Известно устройство для определения давления (патент США №2325490, опубл. 1942), содержащее прозрачное основание, эластичный светоотражающий материал, расположенный на основании, источник света, расположенный в торце основания. На эластичном светоотражающем материале расположена эластичная пластина, нижняя часть которой выполнена в виде выступов заостренной формы и направленных на основание. Устройство содержит также зеркало, установленное под углом 45° под основанием.

Устройство работает следующим образом. Обследуемый встает на эластичную пластину, при этом выступы надавливают на эластичный светоотражающий материал и деформируются, формируя отражательные зоны на светоотражающем материале, площадь которых пропорциональна прикладываемой нагрузке. Свет от источника, проходя сквозь прозрачное основание, отражается от светоотражающего материала и падает на зеркало, формируя изображение распределения давления. Общим недостатком вышеуказанных устройств является то, что количество отраженного света, участвующего в формировании изображения, зависит не только от степени деформации выступов, но и от расстояния до источника света. Этот недостаток обусловлен тем, что световое излучение значительно теряет свою силу, проходя сквозь прозрачное основание.

Известно устройство для индикации состояния стопы (патент США №2480361, кл. 128-779, опубл. 1949), содержащее опорное прозрачное основание, эластичную мембрану, закрепленную на основании, образованная при этом герметичная полость заполнена цветной жидкостью и соединена с жидкостным поршневым насосом. Источник света, расположенный под основанием и систему зеркал, обеспечивающих визуальное наблюдение получаемого изображения. Устройство работает следующим образом. Пациент встает на мембрану, в местах контакта мембраны с основанием жидкость вытесняется и возникает изображение опорной поверхности стопы на обратной стороне основания. Далее, приводят в действие насос, посредством которого увеличивают давление в полости между основанием и мембраной, что приводит к постепенному подъему мембраны и соответственно частей поверхности стопы, нагрузка на которые меньше, чем давление жидкости в полости. Таким образом, изменяя давление жидкости можно получить серию изображений опорной поверхности стопы с различной нагрузкой и выявить максимально нагруженные участки. Недостатком устройства является невозможность одномоментного определения участков стопы с различной нагрузкой. Кроме того, при подъеме мембраны тело пациента постепенно становится все более неустойчивым, что сможет приводить к ошибочным результатам.

Наиболее близким к предлагаемому устройству, которое принято за прототип, является устройство для динамического видимого определения распределения давления по опорной поверхности стопы (заявка Германии №2.517.008, кл. А61В 5/10, опубл. 1975), включающее опорное прозрачное основание, эластичную пластину, выполненную из светоотражающего материала и расположенную на основании, источник света, размещенный в торце основания, а также средство для регистрации изображения.

На поверхности эластичной пластины, обращенной к основанию, имеются рифления, выполненные в виде рядов профильных полос. Пациент становится на эластичную пластину, при этом часть профильных полос, находящихся под нагрузкой, расплющиваются об опорное основание, образуя строчки светоотражающих контактных пятен, ширина которых пропорциональна прикладываемой нагрузки. Свет от источника света, пройдя сквозь толщу прозрачного основания, отражается от контактных пятен, формируя, таким образом, строчное изображение распределения давления, которое затем фиксируется средством регистрации изображения. Недостатком устройства является невысокая точность определения распределения давления по опорной поверхности стопы. Этот недостаток обусловлен малой зависимостью изменения размеров контактных пятен (ширины) от прикладываемой нагрузки. Кроме того, получаемое изображение имеет строчную структуру, что затрудняет правильно определить конфигурацию участков стопы с различным давлением.

Предлагаемой группой изобретений решается задача получения изображения распределения давления по опорной поверхности стопы, которое может быть использовано при исследовании состояния стоп, при подборе обуви, при изготовлении индивидуальных стелек-супинаторов, а также для более точной установки различного вида вкладных элементов.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении группы изображений, является увеличение точности определения распределения давления по опорной поверхности стопы.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство по первому варианту содержит опорное прозрачное основание, нижнюю эластичную мембрану, расположенную над основанием, которая имеет рифления, выполненные в виде ряда параллельных профильных полос, обращенных к основанию, источник света, расположенный под основанием. Особенность заключается в том, что в устройство дополнительно введена верхняя эластичная мембрана, расположенная на нижней мембране и имеющая рифления, выполненные в виде ряда параллельных профильных полос, обращенных к нижней мембране, причем профильные полосы верхней и нижней мембран расположены под углом относительно друг друга. Нижняя мембрана выполнена из светопроницаемого материала, между основанием и нижней мембраной, а также между нижней и верхней мембранами помещена светонепроницаемая жидкость, причем цвета светонепроницаемых жидкостей, помещенных между основанием и нижней мембраной, между нижней и верхней мембраной, а также цвет материала верхней мембраны могут быть различными. Устройство по второму варианту дополнительно снабжено листом светопрозрачного материала, размещенного между нижней и верхней мембранами, при этом светонепроницаемая жидкость между нижней мембраной и основанием отсутствует, а профильные полосы нижней и верхней мембран обращены навстречу друг другу. Кроме того, устройство по обоим вариантам может быть снабжено средством для регистрации изображения, а профильные полосы обоих мембран могут иметь в своем поперечном сечении полуовал.

Благодаря этим особенностям при работе устройства по первому варианту, когда пациент становится на верхнюю мембрану, происходит деформация (расплющивание) профильных полос верхней и нижней мембраны в местах их скрещивания с образованием нижних контактных пятен (между нижней мембраной и основанием) и несколько меньших верхних контактных пятен (между верхней мембраной и нижней мембраной), имеющих крестообразную форму, которая изменяется в продольном и поперечном направлениях в зависимости от прикладываемой нагрузки. Свет от источника, пройдя через нижние и верхние контактные пятна, ограниченные по краям светонепроницаемой жидкостью, отражается от верхней мембраны, образуя изображение распределения давления по опорной поверхности стопы, состоящее из верхних контактных пятен, размер которых зависит от степени деформации профильных полос как нижней мембраны, так и верхней, чем обеспечивается повышенная точность определения давления. При использовании жидкости различных цветов к изображению верхних контактных пятен добавляется изображение части нижних контактных пятен, что несет дополнительную информацию о распределении давления. При работе устройства по второму варианту, когда пациент встает на верхнюю мембрану, в перекрестиях между профильными полосами нижней и верхней мембран происходит их взаимная деформация с образованием крестообразных контактных пятен, при этом светонепроницаемая жидкость беспрепятственно вытесняется из зон контактов благодаря листу светопрозрачного материала. Свет от источника, пройдя через контактные пятна, попадает на верхнюю мембрану и отражается от нее, образуя изображение распределения давления, состоящее из контактных пятен на фоне слоя светонепроницаемой жидкости, размеры которых находятся в зависимости от деформации профильных полос как нижней мембраны, так и верхней, чем обеспечивается повышенная точность определения распределения давления по опорной поверхности стопы. Кроме того, полученное изображение по обоим вариантам имеет растровую структуру, что способствует правильно определить конфигурацию зон с различным давлением.

На фиг.1 изображен общий вид устройства по первому варианту в диагональном разрезе. На фиг.2 изображен общий вид устройства по второму варианту с частичным разрезом. На фиг.3 изображен увеличенный фрагмент устройства по второму варианту, поясняющий образование контактных пятен. На фиг.4 изображен увеличенный фрагмент устройства по первому варианту, поясняющий образование нижних и верхних контактных пятен.

Устройство для определения распределения давления по опорной поверхности стопы (фиг.1) в обоих вариантах содержит прозрачное опорное основание 1, выполненное, например, из стекла толщиной 10 мм, нижнюю эластичную светопроницаемую мембрану 2, выполненную например, из прозрачной силиконовой резины толщиной 1,5 мм и расположенную на основании 1. Верхнюю эластичную мембрану 3, выполненную, например, из силиконовой резины толщиной 1,5 мм и расположенную на нижней мембране 2. Источник света 4, размещенный под основанием 1, в качестве которого может быть применена, например, лампа дневного света. На нижней мембране 2 и верхней мембране 3 имеются рифления, выполненные в виде рядов параллельных профильных полос 5, которые расположены под углом относительно друг друга. Между нижней мембраной 2 и верхней мембраной 3 помещена светонепроницаемая жидкость 6, выполненная, например, из смеси масла и пигментного наполнителя. Далее, согласно первому варианту светонепроницаемая жидкость 6 размещена также между основанием 1 и нижней мембраной 2, а профильные полосы 5 верхней и нижней мембран 3 и 2 обращены к основанию 1. Кроме того, цвет светонепроницаемой жидкости 6, размещенной между основанием 1 и нижней мембраной , может быть, например, белый, размещенной между нижней мембраной 2 и верхней мембраной 3 может быть, например, зеленый, а цвет материала верхней мембраны 3 может быть, например, красный. По второму варианту (фиг.2) устройство дополнительно снабжено листом светопрозрачного материала 7, выполненного, например, из листа прозрачного поливинилхлорида толщиной 0,2 мм, который размещен между нижней мембраной 2 и верхней мембраной 3, при этом профильные полосы 5 обеих мембран направлены навстречу друг другу. Кроме того, устройство по обоим вариантам снабжено средством регистрации изображения 8, в качестве которого может быть использована, например, фотокамера, а поперечное сечение профильных полос 5 верхней и нижней мембран 3 и 2 может быть выполнено в виде полуовала. Устройство по первому варианту работает следующим образом. Пациент встает на верхнюю мембрану 3, возникающее при этом давление деформирует (расплющивает) профильные полосы нижней мембраны 2 об опорное основание 1, а профильные полосы 5 верхней мембраны 3 об нижнюю мембрану 2. В перекрестьях между профильными полосами 5 обеих мембран 2 и 3 светонепроницаемая жидкость вытесняется, и возникают нижние контактные пятна 9 (фиг.4) между нижней мембраной 2 и основанием 1, а также верхние контактные пятна 10 между нижней мембраной 2 и верхней мембраной 3. Свет от источника света 4, пройдя сквозь опорное основание 1 через нижние контактные пятна 9, сквозь нижнюю мембрану 2 и через верхние контактные пятна 10 попадает на верхнюю мембрану 3, от которой затем отражается, формируя таким образом изображение распределения давления, состоящее из верхних контактных пятен, окруженных светонепроницаемой жидкостью 6, размер которых пропорционален приложенной нагрузке. При использовании светонепроницаемой жидкости 6 различных цветов изображение верхних контактных пятен 10 дополняется изображением части нижних контактных пятен 9, которые получаются несколько больше верхних контактных пятен 10, при этом отражение света происходит не только от верхней мембраны, но и от части слоя светонепроницаемой жидкости 6, размещенной между нижней мембраной 2 и верхней мембраной 3.

Устройство по второму варианту работает почти также. Пациент встает на верхнюю мембрану 3, возникающее при этом давление деформирует (расплющивает) профильные полосы 5 обеих мембран 2 и 3 об лист светопрозрачного материала 7. В перекрестиях между профильными полосами 5 верхней и нижней мембран 3 и 2 светонепроницаемая жидкость 6 вытесняется и образуются контактные пятна 11 (фиг.3). Свет от источника света 4, пройдя сквозь опорное основание 1, нижнюю мембрану 2, лист светопрозрачного материала 7 и через контактные пятна 11, попадает на верхнюю мембрану 3, от которой затем отражается, формируя, таким образом, изображение распределения давления, состоящее из контактных пятен 11 на фоне светонепроницаемой жидкости 6. Полученное изображение по обоим вариантам может быть зафиксировано при помощи средства регистрации изображения 8 и использовано для исследования состояния стоп при подборе стелек-супинаторов, для точной установки корректирующих вкладных элементов.

1. Устройство для определения распределения давления по опорной поверхности стопы, включающее опорное прозрачное основание, нижнюю эластичную мембрану, расположенную над основанием и имеющую рифления, выполненные в виде ряда параллельных профильных полос, обращенных к основанию, источник света, расположенный под основанием, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введена верхняя мембрана, расположенная на нижней мембране и имеющая при этом рифления, выполненные в виде ряда параллельных профильных полос, обращенных к нижней мембране и перекрещивающихся под углом с профильными полосами нижней мембраны, верхняя мембрана выполнена из эластичного материала, нижняя из светопроницаемого, между основанием и нижней мембраной, а также между нижней мембраной и верхней мембраной помещена светонепроницаемая жидкость.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под основанием расположено средство для регистрации изображения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цвет светонепроницаемой жидкости, размещенной между нижней мембраной и основанием, цвет светонепроницаемой жидкости, размещенной между нижней мембраной и верхней мембраной, а также цвет материала верхней мембраны различные.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что профильные полосы нижней и верхней мембран имеют в своем поперечном сечении полуовал.

5. Устройство для определения распределения давления по опорной поверхности стопы, включающее опорное прозрачное основание, нижнюю эластичную мембрану, расположенную над основанием, имеющую рифления, выполненные в виде ряда параллельных профильных полос, источник света, расположенный под основанием, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены верхняя мембрана, расположенная на нижней мембране, лист светопрозрачного материала, размещенный между мембранами, при этом на верхней мембране имеются рифления, выполненные в виде ряда параллельных профильных полос, перекрещивающихся под углом с профильными полосами нижней мембраны, причем профильные полосы обеих мембран обращены навстречу друг другу, верхняя мембрана выполнена из эластичного материала, нижняя из светопроницаемого, а между мембранами помещена светонепроницаемая жидкость.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что под основанием расположено средство для регистрации изображения.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что профильные полосы нижней и верхней мембран имеют в своем поперечном сечении полуовал.