Способ отработки навыков физической деятельности живого существа


 


Владельцы патента RU 2495619:

Общество с ограниченной ответственностью "АКТУАЛЬНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ ПОСТАВКИ" (RU)

Изобретение относится к медицине, спорту, медицинской и спортивной технике и может быть использовано для тренировки спортсменов, реабилитации людей с заболеваниями или травмами опорно-двигательного аппарата. Создают эталонную модель движения органа, посредством которого осуществляется соответствующая физическая деятельность живого существа. Регистрируют исполненное движение этого органа, определяют параметры этого движения и определяют отклонения движения органа от эталонной модели движения для учета этого отклонения при отработке навыков физической деятельности. При этом отклонения движения этого органа, которые учитывают при отработке навыков физической деятельности, являются прогнозируемыми. Их определяют на основе сравнения эталонной модели движения указанного органа с моделью прогнозируемого движения этого органа, полученной с помощью нейронечеткой системы, для которой входными данными являются параметры исполненного движения. Способ обеспечивает сокращение времени отработки или овладения навыками заданной физической деятельности.

 

Изобретение относится к области медицины и спорта, а именно медицинской и спортивной технике, и может быть использовано для тренировки спортсменов или реабилитации людей с заболеваниями или травмами опорно-двигательного аппарата.

Следуя павловской теории физиологии, все действия осуществляются на уровне простой рефлекторной дуги: раздражение - рецептор - чувствительный нейрон - сегмент спинного мозга - двигательный нейрон - исполнительный орган - это путь прохождения нервного импульса. Рефлекторную дугу контролируют вышележащие отделы центральной нервной системы (ЦНС). Различают безусловные, врожденные рефлексы, которые «вшиты» в структуру центральной нервной системы. И условные, вновь созданные, которые основаны на «проторении» нервных связей по Павлову. Эти «проторения» или «энграммы» по Бернштейну хранятся в памяти человека в виде связей между нейронами, образующими естественные нейронные сети коры головного мозга. В теории Бернштейна речь уже идет о построении сложного действия или навыка. Двигательный стереотип - это определенная программа, которая работает, следуя четкому алгоритму. Например: перемещение центра тяжести приводит к сокращению икроножной мышцы; результат - восстановление положения тела. Но обязательным условием для перемещения центра тяжести требуется определенная работа мозга, которая запускает эту двигательную программу для реализации. Перед запуском двигательной программы у человека, по существу, возникает образ того результата, который и есть окончание работы двигательной программы. Мыслим и, соответственно, управляем движениями мы посредством образов, чаще всего, зрительными, которые мы создаем на основе своего двигательного опыта (Бернштейн Н.А. Очерки о физиологии движений и физиологии активности. - М.: 1966. ↑ Н.А. Бернштейн «О ловкости и ее развитии», М., 1954.) (1), (2). Образное мышление - мышление в виде образов путем их создания, формирования, поддержки, передачи, оперирования, видоизменения с помощью мыслительных процессов. Оно входит как существенный компонент во все без исключения виды человеческой деятельности, реализуется с помощью механизма представления, передает знание не об отдельных изолированных сторонах (свойствах) реальной действительности, а формирует целостную мысленную картину отдельного участка действительности.

Известен способ отработки навыков физической деятельности, при котором создают эталонную модель движения органа, посредством которого осуществляется соответствующая физическая деятельность живого существа, регистрируют исполненное движение указанного органа, определяют параметры этого движения и определяют отклонения движения органа от эталонной модели его движения, для учета этого отклонения при отработке навыков физической деятельности (патент Украины UA 20874, опубл. 07.10.1997) (3). В данном способе навык какой-либо физической деятельности отрабатывается на основе восприятия исполненных движений органа, при осуществлении живым существом, например, человеком, указанной физической деятельности.

Задачей заявляемого изобретения является создание такого способа отработки навыков физической деятельности, при котором производится формирование и предъявление человеку, отрабатывающему навыки физической деятельности таких образцовых двигательных образов пациенту до начала выполнения движения, использование которых для воздействия на подсознание приведет к достижению технического результата, заключающегося в сокращении времени отработки или овладевания навыками заданной физической деятельности.

Технический результат достигается тем, что в способе отработки навыков физической деятельности, при котором создают эталонную модель движения органа, посредством которого осуществляется соответствующая физическая деятельность живого существа, регистрируют исполненное движение указанного органа, определяют параметры этого движения и определяют отклонения движения органа от эталонной модели его движения, для учета этого отклонения при отработке навыков физической деятельности, отклонения движения указанного органа, которые учитывают при отработке навыков физической деятельности являются прогнозируемыми и определяются по модели прогнозируемого движения указанного органа, полученной с помощью нейро-нечеткой системы, для которой входными данными являются параметры исполненного движения.

Поясним характер реализации способа и получение технического результата следующим образом.

Будущий двигательный образ у нас присутствует всегда, т.е. перед началом любого движения люди, по существу, представляют его конечный результат в виде образа, скорее всего зрительного. При видеосъемке и передачи изображения, например движения человека, на монитор, перед его глазами демонстрируется результат в прошлом, т.е. то, что произошло. На основании сравнения с ожидаемым образом в сознании в процессе овладевания навыками физическое леятельности делают поправку в движение, если оно является циклическим. Для удобства назовем это пассивным воздействием на сознание. Определение «пассивный» здесь означает, что ваше сознание воспринимает картинку и дальше обрабатывает его самостоятельно.

Введем понятие «активный сигнал» для ситуации, когда испытуемому представляют иллюзию того движения, которого еще нет, т.е., смоделированный образ будущего движения, «обманывая» таким образом, наше сознание.

Для того, чтобы этот прием действительно обеспечивал высокую эффективность обучения навыкам физической деятельности по смоделированному образу будущего движения, необходимо создание такой модели, которая действительно соответствует физическим особенностям данного человека.

Одним из наиболее перспективных в рассматриваемом контексте является направление с использованием нейро-нечетких моделей (ННМ) как «наилучших аппроксиматоров» (Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzy TECH. СПб.: БХВ-Петербург, 2003) (4). Они обладают целым рядом свойств, привлекательных для решения задач управления. К ним можно отнести, в частности, следующие свойства: - нейронные сети могут самообучаться любым функциям при достаточно большом объеме информации и правильном выборе самой нейронной модели. В отличие от традиционных методов и систем оптимального и адаптивного управления, это свойство избавляет от необходимости использовать соответствующие сложные математические модели.

Процедура построения прогностической модели с помощью пакета инженерных расчетов Matlab достаточно подробно описана в литературе (см. указанный выше источник).

С помощью нейро-нечеткого комплекса мы имеем возможность с большой точностью прогнозировать (что, собственно, и есть функция искусственной нейронной сети) поведение какой-либо системы во времени. Вначале происходит обучение нейронной сети. В этом случае идет пассивное воздействие (см. выше). Испытуемому задается шаблон циклического движения и по результатам, предъявляемым на экране перед его глазами, он делает коррекцию (обычная система с биологической обратной связью). После обучения система может предсказывать движения испытуемого и в этом случае происходит незаметный для испытуемого переход на активное воздействие, то есть отработка навыка физической деятельности с помощью иллюзорного (будущего) результата, а именно: по модели прогнозируемого движения органа человеческого тела в процессе осуществления физической деятельности, полученной с помощью нейро-нечеткой системы, для которой входными данными являются параметры исполненного движения.

Основным недостатком искусственных нейронных сетей является невозможность получить «знания», которые получились в результате обучения сети, т.к. они распределены по всем элементам сети и отдельно друг от друга не несут никакой смысловой нагрузки. Также недостатком нейронных сетей является отсутствие возможности объяснить выходной результат.

Этого недостатка лишены системы управления с нечеткой логикой,

в которых начальные данные и база знаний системы вводится априорно экспертом или полученные статистически.

Предметом нечеткой логики является построение моделей приближенных рассуждений человека и использование их в компьютерных системах.

Характеристикой нечеткого множества выступает функция принадлежности. Существует свыше десятка типовых форм кривых для задания функций принадлежности. Наибольшее распространение получили: треугольная, трапецеидальная и гауссова функции принадлежности.

Основой для проведения операции нечеткого логического вывода является база правил, содержащая нечеткие высказывания в форме "Если-то" и функции принадлежности для соответствующих лингвистических термов. При этом должны соблюдаться следующие условия:

1. Существует хотя бы одно правило для каждого лингвистического терма выходной переменной.

2. Для любого терма входной переменной имеется хотя бы одно правило, в котором этот терм используется в качестве предпосылки (левая часть правила).

В противном случае имеет место неполная база нечетких правил.

Пусть в базе правил имеется m правил вида:

R1: ЕСЛИ x1 - это А11 … И … хn это A1n, ТО у - это В1

R1: ЕСЛИ x1 - это Аi1 … И … хn это Ain, ТО у - это В1

Rm: ЕСЛИ x1 - это Аi1 … И … хn это Amn, ТО у - это Вm, где xk, k=1..n - входные переменные; у - выходная переменная; Aik - заданные нечеткие множества с функциями принадлежности.

Результатом нечеткого вывода является четкое значение переменной у* на основе заданных четких значений xk, k=1..n

Психологи полагают, что на 90% наше поведение, привычки, образ жизни обусловлены подсознательными реакциями и убеждениями, а сознанием - только на 10.

В процессе осуществления физической деятельности (физические упражнения, ручной труд, игра на музыкальных инструментах и т.п.) органы человеческого тела совершают разнообразные движения. Можно считать, что человек тогда овладел соответствующими навыками, когда соответствующие движения органов, посредством которых человек осуществляет тот или иной вид физической деятельности, соответствуют некоему принятому или разработанному эталону (эталонной модели). В соответствии с предлагаемым способом отработки навыков физической деятельности испытуемого предварительно определяют характерные особенности выполнения им заданного движения по регистрируемым параметрам, с которыми сравнивают текущие действительные значения параметра в процессе сеанса отработки навыка физической деятельности, преобразуемые в эффективные сенсорные (зрительные) сигналы, предъявляемые испытуемому для управления, в удобной символической форме изображения для контроля степени отклонения параметра от модельного значения, по которой осуществляют дифференцированную оценку неполноценности двигательного параметра и в зависимости от этого изменяют предъявляемую пациенту траекторию движения.

Способ обеспечивает отработку навыков физической деятельности, в котором могло бы производится формирование и предъявление человеку, отрабатывающему навыки физической деятельности таких образцовых двигательных образов пациенту до начала выполнения движения, использование которых для воздействия на подсознание приводит к сокращению времени отработки или овладевания навыками заданной физической деятельности.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Бернштейн Н.А. Очерки о физиологии движений и физиологии активности. - М.: 1966.

2. Бернштейн Н.А. «О ловкости и ее развитии». - М., 1954.

3. Патент Украины UA 20874, опубл. 07.10.1997 (прототип).

4. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzy TECH. - СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

Способ отработки навыков физической деятельности, при котором создают эталонную модель движения органа, посредством которого осуществляется соответствующая физическая деятельность живого существа, регистрируют исполненное движение указанного органа, определяют параметры этого движения и определяют отклонения движения органа от эталонной модели движения для учета этого отклонения при отработке навыков физической деятельности, отличающийся тем, что отклонения движения указанного органа, которые учитывают при отработке навыков физической деятельности, являются прогнозируемыми и определяются на основе сравнения эталонной модели движения указанного органа с моделью прогнозируемого движения указанного органа, полученной с помощью нейронечеткой системы, для которой входными данными являются параметры исполненного движения.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к медицине, реабилитации, в частности, пациентов с парезом руки. Руку пациента размещают и фиксируют в устройстве в виде сенсорной перчатки, располагают и фиксируют относительно устройства чувствительные и токопроводящие элементы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в медицине при измерении физиологических параметров человека, в частности количества глюкозы в крови с использованием неинвазивных методов, а также для идентификации людей при измерении биометрических параметров, в частности рисунка складок руки при ее сжатии.

Изобретение относится к медицинской технике. .

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при биомеханических исследованиях, в спорте, в нейрофизиологических исследованиях для проведения ранней диагностики заболеваний различных функциональных систем человека, а также при оценке профессиональной пригодности.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к области биометрии. .
Изобретение относится к медицине, а именно к биомеханике суставов. .

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для регулярного мониторинга движения человеческого тела, в частности младенца. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования движения тела человека. В первом варианте устройство выполнено с возможностью установки на голове пользователя в области его височной и/или жевательной мускулатуры и включает датчик Холла, по меньшей мере, один постоянный магнит, установленные с возможностью взаимного смещения в упруго деформируемом корпусе, и блок управления и обработки информации. Во втором варианте устройство снабжено упругой дужкой, посредством которой упруго деформируемый корпус прижимается к голове пользователя. Наушник для слежения за жевательными движениями помимо датчика Холла, по меньшей мере, одного постоянного магнита, установленных в упруго деформируемом корпусе с возможностью взаимного смещения при его упругой деформации, содержит блок управления и обработки информации, соединенный с динамиком. Использование изобретения позволяет повысить качество фильтрации механических колебаний, вызванных жевательными движениями, на фоне других колебаний. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, педиатрии, нейрохирургии, а также невропатологии, и предназначена для осуществления коррекции и профилактики функциональных нарушений осанки путем информирования пользователя о недопустимом изменении положения его позвоночника в сагиттальной или фронтальной плоскости с целью выработать у пользователя навык правильной осанки, тем самым способствуют лечению ортопедических заболеваний и мобильных деформаций позвоночника. Интерактивное устройство коррекции осанки человека содержит по крайней мере один оптический датчик деформации, связанный через каналы связи с системой управления и обработки информации и системой индикации результатов обработки информации, и систему крепления, предназначенную для закрепления компонентов устройства на человеке. Оптический датчик деформации выполнен гибким в виде продольной пластинки. Длина датчика составляет величину не менее чем протяженность трех смежных позвонков на контролируемом участке позвоночника человека, но не более чем протяженность однонаправленного изгиба туловища или позвоночника человека. Ширина оптического датчика деформации меньше ширины межлопаточного пространства. Способ коррекции осанки заключается в том, что на пациенте закрепляют элементы интерактивного устройства коррекции осанки человека. В системе управления и обработки информации выполняют установку предельно допустимых значений изгиба позвоночника. Выбирают вид сигнала оповещения. Затем производится регистрация значений изгиба позвоночника при помощи оптического датчика деформации, сравниваются зарегистрированные значения изгиба позвоночника с предельно допустимыми значениями и в случае превышения зарегистрированных значений изгибов позвоночника сверх предельно допустимых значений формируется и подается сигнал оповещения. При закреплении элементов интерактивного устройства коррекции осанки человека оптический датчик деформации устанавливают на месте контролируемого отдела позвоночника и прижимают к нему, при этом плоскость коррекции оцениваемого изгиба позвоночника человека должна быть перпендикулярна к срединной поверхности пластины оптического датчика деформации. Регистрация значений изгиба позвоночника, выполняемая одним датчиком деформации, должна осуществляться на участке протяженностью не менее, чем протяженность трех смежных позвонков на контролируемом участке, но не более, чем протяженность однонаправленного изгиба. Технический результат заключается в повышении удобства эксплуатации, увеличении точности измерений и надежности работы устройства с целью увеличения лечебного эффекта, направленного на эффективную тренировку пациента для профилактики и лечения неправильной осанки, а также сагиттальной и/или фронтальной мобильной деформации позвоночника. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу и системе, обеспечивающим определение возраста пользователя в сети по данным большого объема. Техническим результатом является обеспечение возможности точной фильтрации пользователей сети по возрасту. Предложенный способ содержит следующие этапы: получение базовых данных о возрасте пользователя и задание начального веса для каждого типа этих данных; получение веса возраста пользователя в каждом типе базовых данных о возрасте в соответствии с начальным весом и степенью схожести возраста пользователя в разных типах этих данных; поиск в базовых данных о возрасте возраста с наибольшим весом и оценка возраста пользователя по возрасту с наибольшим весом. Предложенные способ и система позволяют увеличить точность определения возраста пользователя. 2 н. и 12 з. п. ф-лы. 6 ил, 1 табл.

Группа изобретений относится к областям биометрии, электроники, медицины и психологии и может быть использовано для получения психофизиологической информации о живых объектах и измерения, контроля и коррекции психофизиологического состояния человека. Предложенные варианты способа получения психофизиологической информации заключаются в том, что измеряют сигналы о микроперемещениях головы человека, производят их обработку, включающую в себя преобразование количественных параметров пространственного и временного распределения движения головы в информационно-статистические параметры. Затем получают информацию о психофизиологическом состоянии живого объекта на основании преобразования указанных информационно-статистических параметров в приведенные количественные характеристики психофизиологического состояния по определенным математическим формулам. Изобретения решают задачу объективного, надежного и точного количественного определения выраженности таких психоэмоциональных параметров, как стресс, тревожность, ложь, уровень совместимости с другим объектом за счет использовавания точных физических характеристик, определяемых при анализе траектории микродвижений головы как проявлений вестибулярно-эмоционального рефлекса. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицине, судебной медицине и предназначено для идентификации личности неопознанных трупов и их фрагментов. Изобретение также может быть использовано при необходимости прижизненной идентификации человека в случае изменения внешности. При наличии прижизненной рентгеновской компьютерной томограммы, включающей соответствующий костный фрагмент черепа, проводят компьютерную томографию посмертного образца без использования аутопсии. Сравнение проводят в цифровом формате. Устанавливают идентичность личности человека на основании идентичности плотности костной ткани и индивидуальных особенностей структуры кости. Для проведения исследования используют челюстно-лицевой томограф «RayscanSymphony М», программу «Xelix Dental». При этом костный фрагмент представляет собой следующий фрагмент костных образований: ячейки сосцевидного отростка, турецкое седло, височно-нижнечелюстной сустав. Способ позволяет расширить перечень костных фрагментов, достаточных для идентификации личности, обеспечивает высокую точность идентификации - до 99% по единственному имеющемуся костному фрагменту («пазлу») из указанных, снижение искажения формы сигнала и лучевой нагрузки, хорошую контрастность, четкость снимков, удобство и надежность при сохранении информации. 4 ил.

Изобретение относится к медицине. Портативное устройство для бесконтактной выборочной проверки жизненных показателей пациента содержит: датчик расстояния для последовательного обнаружения изменений расстояния во времени относительно грудной клетки пациента, калькулятор частоты дыхания для определения дыхательной активности на основе обнаруженных изменений расстояния во времени. Кроме того, устройство содержит две ручки, приспособленные для того, чтобы пациент держал устройство обеими руками так, чтобы датчик расстояния был направлен на грудную клетку пациента. Причем ручки содержат электроды для регистрации ЭКГ. При этом устройство содержит оптический датчик для измерения методом фотоплетизмографии, который расположен так, чтобы когда держат устройство, палец пациента автоматически ложился на оптический датчик. Изобретение позволяет повысить удобство и простоту выборочной проверки дыхательного акта пациента за счет обеспечения направления датчика расстояния на грудь пациента обеими руками. 13 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам и способам определения равновесия при движении тела. Устройство содержит блок получения сигнала, связанного с движением тела, блок определения равновесия при движении тела и блок вывода результата. Блок получения сигнала получает сигнал при прикреплении его к живому организму. Блок определения равновесия содержит средство получения информации для распознавания одного единичного шага из сигнала, связанного с движением тела, и получения информации о каждой отдельной ноге живого организма, средство определения равновесия при движении тела и блок определения, который определяет, указывает ли сигнал, связанный с движением тела, на ходьбу. Определение равновесия при движении тела посредством блока определения равновесия при движении тела выполняется, когда определено, что ходьба имеет место. В другом варианте устройство включает переносной датчик определения движения тела, прикрепляемый к живому организму, блок подсчета шагов из сигнала, связанного с движением тела, блок определения равновесия, блок отображения, блок хранения количества шагов, блок подачи электропитания. Устройство также содержит машиночитаемый носитель, хранящий программу для выполнения способа. Способы содержат этапы работы элементов устройств. Использование группы изобретений позволяет определять равновесие при движении тела за счет отклонения при тренировке для каждой ноги и не требует присутствия датчика давления. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности к функциональной диагностике и диагностике в онкологии, и может быть использовано для скрининг-диагностики рака простаты. Способ заключается в получении видеоизображения головы пациента, преобразовании его в виброизображение и в оценке 10 параметров виброизображения Т1-Т10 с помощью системы «Vibrаimage 7.5» производства компании «ЭЛСИС» с последующим расчетом критерия диагностики: K = ∑ 1 6 ( V i − V n ) , где: К - критерий диагностики рака простаты, Vi - измеренное значение вариабельности параметра, Vn - статистически установленная норма параметра, при этом в качестве шести параметров используют Т1, Т2, Т5, Т6, Т7, Т8 и при отрицательном значении К устанавливают риск рака простаты. Способ обеспечивает неинвазивную, бесконтактную диагностику заболевания. 3 ил.

Группа изобретений относится к медицине. Респираторный монитор содержит первый датчик, выполненный с возможностью генерирования сигнала мониторинга респираторно-связанных движений, указывающего на респираторно-связанные движения; второй датчик, выполненный с возможностью генерирования сигнала мониторинга шумов, указывающего на респираторно-связанные шумы; а также синтезатор сигналов, выполненный с возможностью синтеза сигнала респираторного монитора на основе сигнала мониторинга респираторно-связанных движений и сигнала мониторинга респираторно-связанных шумов. Датчик для использования при мониторинге дыхания содержит акселерометр и магнетометр, совместно определяющие единый датчик, выполненный с возможностью крепления к осуществляющему дыхание объекту так, чтобы перемещаться в качестве блока, реагирующего на респираторно-связанные движения осуществляющего дыхание объекта. Группа изобретений позволяет повысить устойчивость к перемещениям или изменению положения объекта, подвергаемого мониторингу. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к медицине. Способ получения биологической информации осуществляют с помощью системы получения биологической информации. При этом вызванную движением тела вибрацию регистрируют с помощью устройства измерения объема упражнений и получают данные вибрации. Получают вес и процент жира с помощью измерителя веса и процента жира. Производят расчет с помощью средства вычисления данных результата упражнений на основании данных веса и процента жира до начала упражнений и по окончании упражнений и данных вибрации при выполнении упражнений. Причем указанный расчет производят с учетом получения поправочного коэффициента на израсходованные калории на основании данных веса и процента жира до начала упражнений, данных веса и процента жира по окончании упражнений и данных вибрации. Применение группы изобретений позволит повысить точность расчета результата упражнений. 2 н. и 4 з. п. ф-лы, 10 ил., 3 табл.
Наверх