RU2819983C1 - Аппарат для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью - Google Patents
Аппарат для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2819983C1 RU2819983C1 RU2023122969A RU2023122969A RU2819983C1 RU 2819983 C1 RU2819983 C1 RU 2819983C1 RU 2023122969 A RU2023122969 A RU 2023122969A RU 2023122969 A RU2023122969 A RU 2023122969A RU 2819983 C1 RU2819983 C1 RU 2819983C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- connector
- masticatory muscles
- biofeedback
- usb
- electromyographic
- Prior art date
Links
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 210000003784 masticatory muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 37
- 238000002567 electromyography Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 14
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 5
- 241001661355 Synapsis Species 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 4
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 3
- 230000001055 chewing effect Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 210000004513 dentition Anatomy 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 3
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 3
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 206010061274 Malocclusion Diseases 0.000 description 2
- 206010036105 Polyneuropathy Diseases 0.000 description 2
- 206010044038 Tooth erosion Diseases 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 2
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 2
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 2
- 208000028169 periodontal disease Diseases 0.000 description 2
- 230000007824 polyneuropathy Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 210000001738 temporomandibular joint Anatomy 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027109 Headache disease Diseases 0.000 description 1
- 206010021118 Hypotonia Diseases 0.000 description 1
- 206010049816 Muscle tightness Diseases 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000556 agonist Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000003042 antagnostic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005557 antagonist Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013479 data entry Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 210000000256 facial nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 210000001847 jaw Anatomy 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 230000004118 muscle contraction Effects 0.000 description 1
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003239 periodontal effect Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 101150087606 smi1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001584 soft palate Anatomy 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к медицинской технике. Аппарат для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью, определения силы сокращения жевательных мышц и биоэлектрической активности жевательных мышц включает электронный гнатодинамометр, электромиограф и прибор для реализации тренинга. Аппарат содержит два гибких тонкопленочных датчика давления размещения в полости рта и тензорезистивные датчики для размещения в полости рта, а также два самоклеящихся электрода для проведения электромиографии жевательных мышц с токопроводящим гелем и переходником-кнопкой. Кроме того, аппарат содержит цифровые дисплеи, управляющее устройство с микроконтроллером, линейный понижающий регулятор напряжения с выходом 5 В, модуля питания, USB порт, USB кабель, разъем USB Туре-В, причем микроконтроллер содержит 54 цифровых входа/выхода, 16 аналоговых входов, 4 аппаратных приемопередатчика для реализации последовательных интерфейсов, кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания и разъем ICSP. Модуль питания представляет собой стабилизатор постоянного напряжения с двумя выходами и содержит две включенные последовательно микросхемы с защитой от перегрузки по току и перегрева. Достигается мгновенная обработка, передача и хранение данных исследований в электронном виде посредством объединенных в одном комплексе нескольких приборов. 7 ил.
Description
Предлагаемое нами изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения тренинга с электромиографической биологической обратной связью и гнатодинамометрической биологической обратной связью, измерения усилий жевательных мышц, биоэлектрической активности жевательных мышц и тренировки жевательных мышц и зубочелюстной системы, может быть использовано в хирургической, терапевтической, ортопедической стоматологии и ортодонтии, как для научных исследований, так и в клинической практике. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТРЕНИРОВКИ С ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЧЕСКОЙ И ГНАТОДИНАМОМЕТРИЧЕСКОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ СОКРАЩЕНИЯ ЖЕВАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ И БИОПОТЕНЦИАЛОВ МЫШЦ (далее АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и Г ДМ), отличается тем, что в его составе есть два цифровых табло для визуализации показаний гнатодинамометрии и проведения тренинга гнатодинамометрической биологической обратной связью, также есть цветная LED шкала, для проведения тренинга с электромиографической биологической обратной связью и отображения биопотенциалов жевательных мышц. Особенность нашего аппарата в том, что можно проводить одновременно диагностику с обеих сторон (справа и слева), проверять симметричность силы сокращения жевательных мышц и симметричность показателей электромиографии жевательных мышц. Сила сокращения жевательных мышц измеряется в ньютонах (Н) для удобства расчетов.
Известен электронный гнатодинамометр Визир [1] с автономным питанием от аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 9,6 В, состоящий из тензометрического датчика и функциональных узлов, снабжен цифровой индексацией результатов измерений силы в ньютонах. Недостатком этого прибора является то, что полученный результат фиксируется на шкале прибора, данные не сохраняются. Величина выносливости тканей пародонта к предельной вертикальной нагрузке выражается в ньютонах (Н).
Известен электрогнатодинамометр ГДМ-1000, выполненный в виде настольного прибора, устанавливаемого на стол врача-стоматолога. Гнатодинамометр состоит из тензометрического датчика, функциональных узлов, расположенных на трех печатных платах, и батареи аккумуляторов. На задней стенке гнатодинамометра расположена вилка разъема для подключения зарядного устройства, которое питается от сети 50 Гц 220 В. На правой боковой стенке гнатодинамометра расположен держатель, в который помещают датчик. Основной частью датчика является упругий элемент в виде двойной балки равного сопротивления. На свободных концах балки размещены наку сочные площадки, которые помещаются между антогонирующими участками зубного ряда и воспринимают силу воздействия челюстно-лицевого мышечного аппарата на датчик. Гнатодинамометр обеспечивает всего два режима измерения силы: режим измерения текущего значения и режим с фиксацией максимального значения (100-1000 Н с дискретностью показаний 10 Н). Пределы допускаемой относительной погрешности гнатодинамометра ±10%. Условия эксплуатации при температуре от +10 до +40 [2]. Недостатком считается измерения в ньютонах, массивность прибора и то, что прибор устанавливается стационарно.
Известно устройство для определения давления зубов, включающее тензометрический датчик, расположенный между двойной балкой равного сопротивления, на свободных концах которой размещены накусочные площадки, функциональные узлы, источник электропитания, отличающееся тем, что двойные балки присоединены к ручке, сигнал с тензометрического датчика MLB13 поступает в функциональные узлы, состоящие из модуля ввода сигналов MB 110-2224.1ТД, панели оператора СМИ1, преобразователя интерфейсов АС4 и персонального компьютера ПК, имеющего USB-порт, накусочные площадки выполнены из жесткой кожи или пластика. Ручка выполнена из полой титановой трубки. Предложенное устройство позволяет получить новый технический результат - мгновенно обрабатывать, передавать и хранить данные исследований в электронном виде, профилактировать травмы зубочелюстной системы при исследовании [2]. Недостатком устройства является его громоздкость, низкая функциональность, применение тензометрического датчика, также устройство нельзя использовать для измерения биоэлектрической активности жевательных мышц, тренировки жевательных мышц и зубочелюстной системы, проведения тренинга с биологической обратной связью.
Известен элекромиограф стоматологический с биологической обратной связью «Синапсис». Адаптивный электромиограф позволяет провести исследование биоэлектрической активности мышц, а также нервов лица, можно оценить реципрокную регуляцию и функциональные взаимоотношения симметричных антагонистов, агонистов и синергистов при движении нижней челюсти. Помимо исследования, Синопсис поможет контролировать эффективность проводимого лечения, и в случае необходимости скорректировать его [3]. Элекромиограф стоматологический с биологической обратной связью «Синапсис» весьма громоздкий, производится ограниченными партиями, не настраивается под конкретные задачи врача-стоматолога, не имеет в своем составе 2 цифровых дисплея с демонстрацией в режиме реального времени жевательного давления (силы сокращения жевательных мышц) и уровень биоэлектрической активности жевательных мышц, не имеет в своем составе цифрового гнатодинамометра с тензорезистивными датчиками, «Синапсис» нельзя использовать пациентам самостоятельно для тренировок и нормализации работы зубочелюстной системы, не имеет в своем составе цветной LED шкалы, для проведения тренинга с электромиографической биологической обратной связью и отображения биопотенциалов жевательных мышц.
Известен «Программно - аппаратный комплекс для тренировки мышц, с применением электромиографии, гнатодинамометрии и методики биологической обратной связи». ПАК ГЭМБОС включает в состав: электронный гнатодинамометр, электромиограф и прибор для реализации биологической обратной связи. В состав комплекса входят: тензорезистивные датчики, помещенные в разработанные нами силиконовые чехлы-кнопки, управляющее устройство (Atmega Mega 2560), Микроконтроллер ATmega2560, разъем ICSP, линейный понижающий регулятор напряжения LD1117S50CTR с выходом 5 вольт, датчик мышечного сигнала, модуль питания Breadboard Power Supply MB 102, тензорезистивные датчики, 2 аналоговых дисплея, USB порт, USB кабель, датчик мышечного сигнала, разъем USB Туре-В, разъем ICSP. Недостатком данного комплекса является наличие очень хрупких датчиков, которые не приспособлены для использовании в полости рта, кроме того не имеет в своем составе цветной LED шкалы, для проведения тренинга с электромиографической биологической обратной связью и отображения биопотенциалов жевательных мышц.
Цель создания нами изобретения: создать изобретение, которую можно было бы использовать для тренировки жевательных мышц и лечения различных патологий зубочелюстной системы, для проведения безлекарственной терапии за счет реализации собственных сил организма человека, возможность использовать в клинике для диагностики и лечения различных патологий челюстно-лицевой области, таких как заболевания височно-нижнечелюстного сустава, нарушения в работе жевательных мышц, при дефектах зубных рядов, патологической стираемости зубов, заболеваниях пародонта, аномалиях прикуса, полинейропатии лица, а так же для проведения измерения силы сокращения жевательных мышц, биоэлектрической активности жевательных мышц, для проведения тренинга с электромиографической биологической обратной связью (ЭМГ - БОС) и гнатодинамометрической обратной связью (ГДМ БОС). Данную полезную можно будет использовать в хирургической, терапевтической, ортопедической стоматологии и ортодонтии, для тренировок и нормализации работы жевательного аппарата, что может значительно облегчить жизнь стоматологическим пациентам и сократить период лечения и реабилитации. Кроме того данный аппарат должен быть понятен и безопасен как для взрослых, так и для детей.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый нами «АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТРЕНИРОВКИ С
ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЧЕСКОЙ И ГНАТОДИНАМОМЕТРИЧЕСКОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ СОКРАЩЕНИЯ ЖЕВАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ И БИОПОТЕНЦИАЛОВ МЫШЦ» (далее АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ), может использоваться для проведения тренинга с электромиографической биологической обратной связью и гнатодинамометрической биологической обратной связью, измерения усилий жевательных мышц, биоэлектрической активности жевательных мышц и тренировки жевательных мышц и зубочелюстной системы, может быть использована в хирургической, терапевтической, ортопедической стоматологии и ортодонтии, как для научных исследований, так и в клинической практике. Предлагаемое нами изобретение можно использовать в клинике для диагностики и лечения различных патологий челюстно-лицевой области, при заболеваниях височно-нижнечелюстного сустава, нарушения в работе жевательных мышц, при дефектах зубных рядов, патологической стираемости зубов, заболеваниях пародонта, аномалиях прикуса, полинейропатии лица, а так же для проведения измерения силы сокращения жевательных мышц, биоэлектрической активности жевательных мышц, для проведения тренинга с электромиографической биологической обратной связью (ЭМГ - БОС) и гнатодинамометрической обратной связью (ГДМ БОС). Данную полезную можно будет использовать в хирургической, терапевтической, ортопедической стоматологии и ортодонтии, для тренировок и нормализации работы жевательного аппарата, что может значительно облегчить жизнь стоматологическим пациентам и сократить период лечения и реабилитации. Кроме того данный аппарат понятен и безопасен как для взрослых, так и для детей.
Предлагаемое нами изобретение позволяет получить новый технический результат - мгновенно обрабатывать, передавать и хранить данные исследований в электронном виде.
Новизной в предлагаемого нами изобретения является не только схема и внутреннее наполнение основного блока прибора, но и использование особых тензорезистивных датчиков (фиг.1) для считывания силы сжатия челюстей пациента, объединение в одном комплексе нескольких приборов, таких как электронный гнатодинамометр, электромиограф, аппарат для проведения электромиографической и гнатодимамометрической биологической обратной связи.
Фиг. 1. изображены тонкопленочные датчики давления «Аппарата для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью, определения силы сокращения жевательных мышц и биопотенциалов мышц (АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ)». С помощью данных датчиков в разработанном нами аппарате проводится гнатодинамометрия.
АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ включает электронный гнатодинамометр, электромиограф и прибор для реализации электромиографической и гнатодимамометрической биологической обратной связи, состоящий из: модуля с дисплеем, 24-битного прибора для взвешивания, электронных весов, управляющего устройства (Atmega Mega 2560), микроконтроллера ATmega2560, разъема ICSP, линейного понижающего регулятора напряжения LD1117S50CTR с выходом 5 вольт, датчика мышечного сигнала, модуля питания Breadboard Power Supply MB 102, тензорезистивных датчиков, двух аналоговых дисплев, USB порта, USB кабеля, разъема USB Туре-В, разъема ICSP, модуля усилителя изгиба деформации, модуля датчика взвешивания Y3, гибкого датчика давления в тонкой пленке - 2 шт. Внешний вид АППАРАТА ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ представлен на фиг.1.
На фиг.2. представлен внешний вид «Аппарата для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью, определения силы сокращения жевательных мышц и биопотенциалов мышц (АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ)».
Изобретение проста в использовании после подключения к сети, калибровки и введения данных, на дисплее для пациента отображаются числовые значения силы сжатия мышц и/или данные биоэлектрической активности мышц в режиме реального времени для проведения терапии с биологической обратной связью (БОС - терапия). Изобретение может быть подключена к локальному компьютеру и/или смартфону для передачи изображения на монитор врача. Кроме того данные дублируются на монитор врача и на LED шкалу электромиографии и цифровые дисплеи гнатодинамометрии.
В состав АППАРАТа ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ включен гибкий тонкопленочный датчик давления.
Характеристика:
1. Датчик давления: с широким диапазоном 0-100 кг, высокое сопротивление датчика, предотвращение повреждения за счет тонкой пленки.
2. Быстрые ответы: поддерживает статическое и динамическое измерение давления, датчик силы обеспечивает высокую чувствительность и быструю реакцию.
3. Простота установки: поставляется с компактным размером и легким весом, датчик изгиба может быть быстро установлен в течение нескольких минут.
Датчик давления в тонкой пленке
Модель: DF9-16-20kg
Емкость: прибл. Вес: 0 ~ 20 кг/0 ~ 44,09 фунтов
Точка отклика: ≤700 г
Повторяемость: <±4.1% (50% нагрузки)
Точность: ±2.5%
Долговечность: > 1000000 раз.
Начальное сопротивление: >100МΩ без нагрузки
Время отклика: <1 мс
Время восстановления: <15 мс
Электромагнитные помехи EMI: не генерируется.
Модуль датчика изгиба деформатора Y3 10 шт., модуль усилителя взвешивания, отправить программную информацию компонентный профиль ModelBF3 50-3АА/1.5 АА коэффициент чувствительности: 2 предел деформации: 2% сетчатый провод: longxwide2x3.5MM Размер основания: longxThe ширина 5x4.5 мм Основной материал: Модифицированная фенольная подложка. Сопротивление материала проволоки сетки: 350 Ом срок службы усталости: >10000000 раз поток: Обычный припой канифоли принцип работы тензодатчика сопротивления основан на деформационном эффекте, произведенном механической деформацией, А именно роль проводников или полупроводниковых материалов во внешней силе, когда значение сопротивления меняется, это явление называется «деформационный эффект». Тензодатчик прикреплен к измеряемому объекту, так что он Согнут вместе с напряжением измеряемого объекта.
На фиг.3 представлен вид изнутри «Аппарата для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью, определения силы сокращения жевательных мышц и биопотенциалов мышц (АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ)». Видно плату управления на платформе Arduino Mega, блок питания, разъемы для подключения к персональному компьютеру, датчик мышечного сигнала и тд.
Аппаратная часть. Для управления аппаратом в данной полезной модели используется платформа Arduino Mega 2560 (фиг.2, 3) - это устройство на основе микроконтроллера ATmega2560 (datasheet). В его состав входит все необходимое для удобной работы с микроконтроллером: 54 цифровых входа/выхода (из которых 15 могут использоваться в качестве ШИМ-выходов), 16 аналоговых входов, 4 UART (аппаратных приемопередатчика для реализации последовательных интерфейсов), кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания, разъем ICSP для внутрисхемного программирования и кнопка сброса. Для начала работы с устройством достаточно просто подать питание от AC/DC-адаптера или батарейки, либо подключить его к компьютеру посредством USB-кабеля. Arduino Mega совместим с большинством плат расширения, разработанных для Arduino Duemilanove и Diecimila.
Датчик мышечного сигнала. Датчик мышцы - это прибор, который позволяет считывать электромиограмму мышечных сокращений. В процессе работы (сокращения) в мышце происходит перераспределения ионов калия и натрия, что приводит к изменению электрического потенциала на поверхности кожи. Электромиограмма и есть результат регистрации данных изменений. Для снятия биопотенциала мышц мы использовали датчик Grove - EMG Detector - это мост, соединяющий тело человека и электронику, датчик собирает маленький сигнал от мышц, затем обрабатывается с 2-кратным усилением и подается на Arduino. Вы можете использовать этот сигнал в своей системе управления. В режиме ожидания выходное напряжение составляет 1.5 В. При обнаружении мышечной активности выходной сигнал повышается, до максимального уровня 3.3 В. Вы можете использовать этот датчик в устройствах с питанием 3.3 В или 5 В.
Модуль питания Breadboard Power Supply MB 102 АППАРАТа ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ (фиг.4). Модуль представляет собой стабилизатор постоянного напряжения. Имеет два выхода. Формирует одновременно два выходных фиксированных напряжения на каждом выходе по Вашему выбору. Для обозначения типа устройства используются наименования MB 102 или MB-V2, на плате применяется маркировка 545043. Мы предлагаем на нашем сайте версию 2.0 стабилизатора MB 102. Конструкция устройства обеспечивает легкую установку на макетную плату Arduino EIC-102 для монтажа без пайки или Arduino EIC-402. Размеры макетной платы 165 × 55 мм. Можно применить модуль питания Breadboard Power Supply MB 102 для снабжения электропитанием прибора, который питается от USB порта. Стабилизацию напряжений выполняют две микросхемы, включенные последовательно: AMS1117-5.0 и AMS1117-3.3 Микросхемы имеют защиту от перегрузки по току и перегрева. При отключении стабилизатора 5 В стабилизатор 3,3 В прекращает работу. Для индикации включения на плате установлен светодиод, питающийся напряжением 5 В, там же имеется нажимной тумблер включения.
При установке модуля стабилизатора на макетную плату Arduino аккуратно соблюдайте полярность подачи питания. Правильная установка модуля возможна только с одной стороны, но из-за совпадения отверстий можно ошибочно поставить стабилизатор на другую сторону макетной платы. На выступах платы модуля возле контактных площадок штырей соединителей обращенных вниз нанесена маркировка "+" и Установить надо так, чтобы знак "+" соответствовал красной полосе, а "-" синей. Так модуль питания MB 102 обеспечивает одновременную подачу энергии на верхнюю и нижнюю пары шин питания макетной платы Arduino. Благодаря перемычкам, находящимся возле выступов платы можно глядя на маркировку задать напряжение, подаваемое на каждую пару проводников питания. Установка перемычки на два средних проводника отключает питание в коммутируемых линиях. Если на обоих выходах перемычками выбрано отключение, то светодиод не будет светиться. Ближе к середине платы стабилизатора расположена вилка из восьми контактов. Устанавливать на нее перемычки нельзя. Вилка обеспечивает подключение жгута проводов питания устройств, расположенных вне макетной платы. На контактах питания USB соединителя, имеющего тип А, напряжение 5 В для снабжения питанием соответствующих приборов через USB кабель. Напряжение на стабилизатор подается через круглый соединитель. Для этого используется штекер DJK-02A, его контактная часть имеет размеры диаметр 2,1 × 5,1 мм, центральный контакт - плюс. Для предотвращения неполадок в случае ошибки полярности в этом разъеме далее входная цепь модуля содержит диод.
Схема работы АППАРАТа ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ
1) Управляющее устройство Ардуино Mega 2560
2) Стабилизацию напряжения выполняет AMS1117-5.0
3) Для снятия биопотенциала мышц мы использовали датчик Grove EMG Detector
4) Вывод информации для пациента используем модуль ТМ1637
5) Измерение гнатодинамометрии использовали прецизионный резистивный тензодатчик BF350. Полученные измерения выводятся на монитор врача.
Методика получения данных при помощи АППАРАТа ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ.
Для работы необходимо правильно подключить датчики. Это не сложно, для датчиков биопотенциалов есть соответствующий разъем.
Первым этапом исследования является подключение электродов (1 и 2 электрод), для проведения электромиографии. С целью улучшения электропроводимости необходимо использовать самоклеящиеся электроды с токопроводящим гелем и переходником - кнопкой. Электроды в нашем случае размещаются на лице в зоне проекции мышц и на шее для заземления (фиг.4, 5). На фиг.4 и 5 изображено расположение электродов на лице для проведения ЭМГ и ЭМГ-БОС с использованием «Аппарата для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью, определения силы сокращения жевательных мышц и биопотенциалов мышц (АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ' и ГДМ)».
Так же их можно использовать для измерения биопотенциалов других мышц поверхности тела и соответственно этому размещать электроды. При помощи монитора врача можно наблюдать изменение биопотенциала. Для получения результата пациент расслабляет и напрягает жевательные мышцы. На графике отображается изменение состояния. Так же информация выводится на LED панель на корпусе прибора. Для регулирования сигнала используется регулятор напряжения с диапазоном 0-20 В.
Вторым этапом определение силы сокращения жевательных мышц - гнатодинамометрия. Для этого необходимы датчики давления с широким диапазоном 0-100 кг, высокое сопротивление датчика, предотвращение повреждения за счет тонкой пленки. Данные датчики устойчивы к действию слюны. Для определения силы сокращения жевательных мышц датчики помещают в полость рта и просят пациента сомкнуть зубы с максимальным усилием (фиг.6, 7), при этом на экране персонального компьютера и/или смартфона отображается график мышечного усилия, так же цифровые значения мышечного усилия дублируются на цифровых дисплеях в режиме реального времени. На фиг.5 и 6 изображено проведение гнатодинамотрии с использованием «Аппарата для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью, определения силы сокращения жевательных мышц и биопотенциалов мышц (АППАРАТ ЭМГ-БОС и ГДМ-БОС, ЭМГ и ГДМ)», расположение датчиков давления в полости рта.
Третий этап - проведение БОС - терапии. Возможны два варианта БОС - терапии: ЭМГ - БОС и ГДМ - БОС.
Для проведения ЭМГ - БОС электроды в нашем случае размещаются на лице в зоне проекции мышц и на шее для заземления (фиг.4, 5). Так же их можно использовать для измерения биопотенциалов других мышц поверхности тела и соответственно этому размещать электроды. Для получения результата пациент расслабляет и напрягает жевательные мышцы. Информация выводится на LED панель на корпусе прибора. Для регулирования сигнала используется регулятор напряжениях диапазоном 0-20 В. Пациент может наблюдать за изменением показателей электромиографии и самостоятельно их изменять за счет напряжения или расслабления мышц, добиваясь нужных значений, в этом и заключается принцип биологической обратной связи.
Для проведения ГДМ - БОС для проведения тренинга тензорезистивные датчики помещают в полость рта и просят пациента сомкнуть зубы с максимальным усилием (фиг.6, 7), при этом на экране персонального компьютера и/или смартфона отображается график мышечного усилия, так же цифровые значения мышечного усилия дублируются на цифровых дисплеях в режиме реального времени. Пациент может наблюдать за изменением показателей гнатодинамометрии и самостоятельно их изменять за счет сжатия зубов с большей или меньшей силой, добиваясь нужных значений, в этом и заключается принцип биологической обратной связи. Кроме того отличается тем, что все исследования можно проводить одновременно.
Список используемой литературы:
1. Образование, наука и практика в стоматологии, М., 2004, Изд. МГМСУ, - с. 93-95.
2. RU 5523 U11997.12.16 Герасимова Л.П. ЭЛЕКТРОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМИОГРАФИИ И ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ МЫШЦ МЯГКОГО НЕБА И ЯЗЫКА.
3. RU 2496447 C12013.10.27 Яцук А.В., Сиволапов К.А. «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ЗУБОВ», патентообладатель «Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Новокузнецкий государственный институт усовершенствования врачей" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации».
4. МИОГРАФ «СИНАПСИС» СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ООО НМФ «НЕЙРОТЕХ» // [Электронный ресурс]. URL: https://neurotech.ru/stomatology/myograph_synapsis_dental (05.02.2022).
5. Headache Classification Committee of the International Headache Society (IHS): The International Classification of Headache Disorders, 3rd ed. (beta version) // Cephalalgia. - 2013. -№33. - P. 629-808.
6. Табеева Г.Р. Головная боль: руководство для врачей. - М.: ГЭОТАР -Медиа, 2014. - 288 с.
7. Есин О.Р., Наприенко М.В., Есин Р.Г. Головная боль напряжения. Практическое руководство. Казань: НИЦ УДП РТ, 2010. 68 с.
8. Есин О.Р., Наприенко М.В., Есин Р.Г.Современные принципы лечения головной боли напряжения (обзор) // Медицинский альманах - 2011. - №1(14) - С.121-125.
9. Алексеев В.В., Подчуфарова Е.В., Черненко О.А. Хроническая ежедневная головная боль: сочетание атипичного синдрома SUNCT, цервикогенной головной боли и головной боли напряжения // Неврологический журнал. - 2001. - №6. - С.31-37.
10. Медведева Л.А., Авакян Г.Н., Загорулько О.И., Гнездилов А.В. Применение блокад и рефлексотерапии в комплексном лечении головных болей напряжения // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2010. - №2. - С. 29 -32.
11. Фергюсон Л.У. Лечение миофасциальной боли. Клиническое руководство / Л.У. Фергюсон, Р. Гервин; Пер. с англ.; Под общ. ред. Цыкунова М.Б., Еремушкина М.А. - М.: МЕДпресс-информ, 2008. - 544 с. ил.
12. Шток В.Н. Головная боль. - М.: Медицина, 1988. - 304 с.
Claims (1)
- Аппарат для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью, для определения силы сокращения жевательных мышц и биоэлектрической активности жевательных мышц, отличающийся тем, что включает электронный гнатодинамометр, электромиограф и прибор для реализации тренинга с электромиографической биологической обратной связью и гнатодинамометрической биологической обратной связью, содержащий два гибких тонкопленочных датчика давления, выполненных с возможностью размещения в полости рта, тензорезистивные датчики, выполненные с возможностью размещения в полости рта, два самоклеящихся электрода для проведения электромиографии жевательных мышц с токопроводящим гелем и переходником-кнопкой, цифровые дисплеи, управляющее устройство с микроконтроллером, линейный понижающий регулятор напряжения с выходом 5 В, модуля питания, USB порт, USB кабель, разъем USB Туре-В, причем микроконтроллер содержит 54 цифровых входа/выхода, 16 аналоговых входов, 4 аппаратных приемопередатчика для реализации последовательных интерфейсов, кварцевый резонатор на 16 МГц, разъем USB, разъем питания и разъем ICSP, а модуль питания представляет собой стабилизатор постоянного напряжения с двумя выходами, выполненный с возможностью формирования одновременно двух выходных фиксированных напряжений на каждом выходе и содержащий две включенные последовательно микросхемы с защитой от перегрузки по току и перегрева.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2819983C1 true RU2819983C1 (ru) | 2024-05-28 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2511927C2 (de) * | 1975-03-19 | 1984-08-30 | Dieter Dipl.-Phys. 7400 Tübingen Lukas | Meldeeinrichtung, in der aus der elektrischen Muskelaktivität eines Kaumuskels ein Meldesignal erzeugt wird |
| WO2008104982A2 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Stimpulse Ltd. | Control of the intake of undesired substances |
| CN202982321U (zh) * | 2012-12-28 | 2013-06-12 | 郑州人民医院 | 一种康复训练器 |
| RU2504330C2 (ru) * | 2011-03-24 | 2014-01-20 | Магомед Хабибович Магомедов | Устройство слежения за жевательными движениями (варианты) и наушник |
| JP6562454B2 (ja) * | 2014-11-10 | 2019-08-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 咀嚼感覚フィードバック装置 |
| KR102199230B1 (ko) * | 2018-10-10 | 2021-01-07 | 인제대학교 산학협력단 | 센서가 내장되는 씹기운동수단 |
| CN215503013U (zh) * | 2021-09-15 | 2022-01-14 | 陕西省人民医院 | 一种老年吞咽障碍患者的多功能康复训练器 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2511927C2 (de) * | 1975-03-19 | 1984-08-30 | Dieter Dipl.-Phys. 7400 Tübingen Lukas | Meldeeinrichtung, in der aus der elektrischen Muskelaktivität eines Kaumuskels ein Meldesignal erzeugt wird |
| WO2008104982A2 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Stimpulse Ltd. | Control of the intake of undesired substances |
| RU2504330C2 (ru) * | 2011-03-24 | 2014-01-20 | Магомед Хабибович Магомедов | Устройство слежения за жевательными движениями (варианты) и наушник |
| CN202982321U (zh) * | 2012-12-28 | 2013-06-12 | 郑州人民医院 | 一种康复训练器 |
| JP6562454B2 (ja) * | 2014-11-10 | 2019-08-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 咀嚼感覚フィードバック装置 |
| KR102199230B1 (ko) * | 2018-10-10 | 2021-01-07 | 인제대학교 산학협력단 | 센서가 내장되는 씹기운동수단 |
| CN215503013U (zh) * | 2021-09-15 | 2022-01-14 | 陕西省人民医院 | 一种老年吞咽障碍患者的多功能康复训练器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| De Boever et al. | Functional occlusal forces: an investigation by telemetry | |
| US5513651A (en) | Integrated movement analyzing system | |
| Bakke et al. | Clinical significance of isometric bite force versus electrical activity in temporal and masseter muscles | |
| Castroflorio et al. | Reproducibility of surface EMG variables in isometric sub-maximal contractions of jaw elevator muscles | |
| US8568312B2 (en) | Electro diagnostic functional assessment unit (EFA-3) | |
| Prum et al. | Jaw muscle EMG-activity and static loading of the mandible | |
| Hatzikotoulas et al. | Central and peripheral fatigability in boys and men during maximal contraction | |
| Yoshida et al. | The effect of tooth loss on body balance control among community-dwelling elderly persons. | |
| Testa et al. | A validation study of a new instrument for low cost bite force measurement | |
| WO1997013454A1 (en) | An integrated movement analyzing system | |
| WO2000036977A1 (en) | Apparatus and method for relating pain and activity of a patient | |
| Santana-Mora et al. | Muscular activity during isometric incisal biting | |
| WO2020078486A1 (en) | A device for measuring muscle strength, a method for determining muscle function, a method for testing the muscle performance of athletes, a method for testing preparations for the treatment and prevention of sarcopenia and use thereof | |
| Evans et al. | Controlled manual loading of body tissues: towards the next generation of pressure algometer | |
| Sasaki et al. | Effect of teeth clenching on isometric and isokinetic strength of ankle plantar flexion | |
| RU2819983C1 (ru) | Аппарат для проведения тренировки с электромиографической и гнатодинамометрической биологической обратной связью | |
| Jung et al. | Can the subject reliably reproduce maximum voluntary contraction of temporalis and masseter muscles in surface EMG? | |
| Bernstein et al. | The effect of voluntary activity on the masseteric silent period duration | |
| Yousefzadeh et al. | Cephalometric and electromyographic study of patients of East African ethnicity with and without anterior open bite | |
| Amid et al. | Clinical evaluation of a new device to measure maximum bite force | |
| Levoska et al. | Reliability of a simple method of measuring isometric neck muscle force | |
| Prasad et al. | Effect of electrode characteristics on electromyographic activity of the masseter muscle | |
| Heasman et al. | Detection of fatigue in the isometric electrical activation of paralyzed hand muscles of persons with tetraplegia | |
| JPH0670899A (ja) | 神経筋トレーニングシステム | |
| Diaz-Saez et al. | Validity and intra rater reliability of a new device for tongue force measurement |