ТРЕМОМЕТР Российский патент 1998 года по МПК A61B5/11 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к устройствам для биомеханических исследований и может найти применение в лечебно-профилактических учреждениях неврологического профиля, в лабораториях психологии и физиологии труда, в спортивной медицине, в функциональной диагностике для измерения и регистрации тремора конечностей пациента.

Известен [1] тремометр, содержащий датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор. Датчик движений подобного устройства состоит из источника света, экрана и фотодиода, установленного в глубине указки. Недостаток подобного устройства состоит в невысокой точности измерений и недостаточной объективности регистрации тремора. Для объективной оценки тремора необходимо осуществлять измерения параметров движения в пространстве, т.е. по всем трем координатным осям. Подобное техническое решение не позволяет проводить измерения параметров тремора с требуемой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является трехкоординатный датчик тремомстра [2], содержащий три пары чувствительных элементов, выполненных в виде пьезоэлементов, расположенных в трех ортогональных плоскостях.

Недостаток данного устройства состоит в недостаточной объективности регистрации параметров тремора и невысокой достоверности результатов измерений. На конечности испытуемого при использовании данного устройства накладываются эластичные связи, которые не позволяют объективно оценить параметры микродвижений конечностей испытуемого. Эластичные связи искажают параметры микродвижений конечностей испытуемого и тем самым снижают точность и достоверность результатов измерений параметров тремора.

Изобретение направлено на повышение достоверности результатов измерений и точности определения параметров тремора.

Указанная цель достигается тем, что в тремометре, содержащем соединенные последовательно трехкоординатный датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор, датчик движений испытуемого выполнен в виде первого и второго датчиков абсолютных угловых скоростей, оси чувствительности которых составляют три взаимно-перпендикулярные оси, при этом первый и второй датчики абсолютных угловых скоростей закреплены на пластине и выполнены в виде роторных вибрационных гироскопов.

Датчик движений испытуемого в предложенном тремометре позволяет осуществить измерение угловых скоростей в трехмерном пространстве с требуемой точностью.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), где представлена функциональная схема тремометра.

Позиции на чертеже обозначают:
Пластина - 1, электронный блок - 2, регистратор - 3; первый и второй датчики абсолютных угловых скоростей - 4 и 5, OX, OY, OZ, - координатные оси.

Предлагаемый тремометр содержит трехкоординатный датчик движений испытуемого, состоящий из первого 4 и второго 5 датчиков абсолютных угловых скоростей, закрепленных на пластине 1. Каждый из датчиков абсолютных угловых скоростей выполнен в виде роторного вибрационного гироскопа [3] и имеет две оси чувствительности, лежащих в одной плоскости и составляющих между собой прямой угол. Первый датчик абсолютных угловых скоростей 4 установлен на пластине 1 так, что оси его чувствительности параллельны координатным осям OZ и OY. Второй датчик абсолютных угловых скоростей 5 установлен на пластине 1 так, что его оси чувствительности параллельны осям OZ и OX. Выходы первого 4 и второго 5 датчиков абсолютных угловых скоростей подключены к входам электронного блока 2. Выход электронного блока 2 подключен к входу регистратора 3. Электронный блок осуществляет фильтрацию сигналов, усиления и преобразование аналоговых сигналов в цифровые [4] сигналы и выполняется обычно на микросхемах. Функциональная схема электронного блока представлена на фиг. 2. Электронный блок содержит последовательно включенные фильтр низких частот и аналого-цифровой преобразователь. Фильтр низких частот осуществляет фильтрацию сигналов, подавляя высокочастотные шумы и помехи, усиление сигналов и согласование на линии передачи сигналов. Фильтр низких частот выполняется с использованием микросхемы 140УД7.

Аналогово-цифровой преобразователь представляет собой стандартное устройство типа ACL- 813 и имеет 12 разрядов х4 входа.

В качестве регистратора может использоваться персональная вычислительная машина, например, IBM PC/AT - 386.

Тремометр работает следующим образом.

Пластина 1 с помощью ремешка для часов, вставляемого в прорези, или браслета крепится на кисть руки испытуемого. Рука может занимать различные позиции. Она может быть согнута в локте и опираться на поверхность стола. Кисть при этом находится в свободном ненапряженном состоянии. Рука может быть вытянута вперед и располагаться горизонтально. Пластина может крепиться и на ноге в районе щиколотки. Тогда будет измеряться тремор ноги. Наконец, пластина может крепиться на любой участок тела человека. При этом будет замеряться и регистрироваться тремор данного участка. Чаще всего замеряется тремор руки человека. Угловые скорости движения кисти вокруг вертикальной оси OZ (поворот влево-вправо) замеряются роторным вибрационным гироскопом 4. Угловые скорости движения кисти руки испытуемого вокруг горизонтальной оси OY (наклоны вверх-вниз), а также вокруг оси OX замеряются роторным вибрационным гироскопом 5. Непрерывные сигналы с гироскопов 4 и 5 поступают на блок электроники 2. Блок электроники 2 осуществляет фильтрацию, усиление и преобразование аналоговых сигналов в цифровые. С выхода блока электроники 2 сигналы поступают в регистратор 3. Объемно в качестве регистратора используется ПЭВМ. Информация фиксируется в памяти ЭВМ с последующим отображением на экране дисплея. Регистрация параметров тремора происходит с использованием принтера.

Предложенный тремометр позволяет осуществлять массовые измерения, накапливать банк данных и фиксировать измерительную информацию в виде твердой копии (магнитной дискеты), осуществлять математическую обработку с последующим построением спектральных и корреляционных функций тремора.

Экспериментальный макет тремометра прошел опытные испытания в НИПНИ им. В.М. Бехтерева (г. С. -Петербург) и в НИИ экспертизы трудоспособности и организации труда инвалидов (г. С. -Петербург) и получил положительную оценку.

На фиг. 3 приведены записи тремора пациента по осям OX и OZ. На фиг. 4 представлен результат математической обработки процесса тремора - спектральная плотность и корреляционная функция.

Преимущество предложенного тремометра по сравнению с аналогами [5 - 9] состоит в высокой точности и достоверности результатов измерений параметров тремора. Предложенный тремомстр представляет собой удобную диагностическую систему для исследования тремора. Наиболее важными диагностическими критериями является частота и амплитуда тремора, определяемые по спектрам тремора в динамике по нескольким произведенным записям. Упомянутые выше критерии позволяют сделать вывод о возможности точной количественной оценки тремора и его дифференцировки с помощью треморографии. Еще одно преимущество состоит в том, что предложенное устройство допускает сопряжение с другими системами тестирования психофизиологических процессов (критическая частота слияния мельканий, электроэнцефалография, электрокардиография, регистрация дыхания, регистрация мышечного тонуса и др.).

Современные роторные вибрационные гироскопы, выпускаемые отечественной промышленностью (ОКБ "Темп", г. Арзамас), имеют массу порядка 25 - 30 грамм, обладают погрешностью 0,1% и имеют достаточно широкий частотный диапазон (0 - 25 Гц). Частота тремора конечностей человека, как правило, не превышает 14 Гц.

Изобретение может быть использовано в медицинской технике для биомеханических исследований, при оценке профессиональной пригодности, в спорте, в нейрофизиологических исследованиях, а также для проведения объективной ранней диагностики заболеваний. Технический результат - повышение достоверности результатов измерения и точности определения параметров тремора. Сущность изобретения состоит в том, что тремометр содержит датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор. Датчик движений испытуемого выполнен в виде пластины, на которой закреплены два датчика абсолютных угловых скоростей, выполненных в виде роторных вибрационных гироскопов. Пластина крепится на кисти руки испытуемого с помощью ремешка для часов или браслета. Оси чувствительности датчиков абсолютных угловых скоростей составляют ортогональный трехгранник. 3 ил.

Тремометр, содержащий соединенные последовательно трехкоординатный датчик движений испытуемого, электронный блок и регистратор, отличающийся тем, что трехкоординатный датчик движений испытуемого выполнен в виде первого и второго датчиков абсолютных угловых скоростей, оси чувствительности которых составляют три взаимно ортогональные оси, при этом первый и второй датчики абсолютных угловых скоростей закреплены на пластине и выполнены в виде роторных вибрационных гироскопов.