Устройство для определения опорных реакций человека Советский патент 1984 года по МПК A61B5/10 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам, оценивающим условия сохранения вертикальной позы человека, и может быть использовано для оценки качества протезирования. Известно устройство для определения опорных реакций в виде моментов мышечных сил в различных суставах человека, которое может быть использовано при оценке результатов протезирования инвалидов с дефектами рук. Такое устройство содержит переставные шарнирно соединенные шины, несущие пластинчатый сектор и ребра под тёнзодатчики балочного типа, тензометры которых соединены по мостовой схеме. По результатам измерения моментов мышечных сил возможно оценить качество изготовления приемной гильзы, крепления, возможностей управления протезом, рациональности размещения масс в протезе как при проектировании новых конструкций, так и при выдаче протеза в пользование 1. Однако с помощью известного устройства не возможно в комплексе оценить влияние протеза на степень подвижности частей тела человека и соответственно оценить энергозатраты инвалида при пользовании протезом, косметичность движений туловища, объем компенсаторных движений тела человека. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения опорных реакций в горизонтальной плоскости, возникающих при выполнении бытовых и рабочих действий человеком, установленным на устройстве. Данное устройство содержит две площадки, соединенные четырьмя кольцевыми опорами, на которых расположены тензометры, электрически связанные с усиливающей и записывающей аппаратурами. Указанное устройство позволяет нроизводить измерения и регистрацию реакций опор (стабилограмму, значения которых изменяются при перемещении общего центра масс (ОЦМ) тела человека). Стабилограмма, записанная с помощью светолучевого социллографа, представляет описываемую во времени проекцию траектории движения ОЦМ в виде двух кривых (сагиттальной и фронтальной составляющих главного вектора опорных реакций). Оно может быть использовано для оценки качества протезирования инвалидов с дефектами верхних конечностей. Для этого проводят сравнительный анализ величин опорных реакций, полученных при обследовании инвалида с протезом руки, со среднестатистическими величинами .опорных реакций, полученных при обследовании контрольной группы испытуемых инвалидов, снабженных протезом той же конструкции при выполнении ими одинаковой программы тестовых заданий. Для удобства проведения апализа рассчитывают площади, ограниченные осями абсцисс и кривыми проекций перемещения ОЦМ, полученными на осциллограмме, которые в установленном масцдтабе характеризуют объем компенсаторных движений тела человека, В том случае, если значение вы иленной площади тела для конкретного обследуемого инвелида превышает допустимое, полученное для контрольной группы, результат протезирования считается неудовлетворительным 2. Однако с помощью указанного устройства не возможно определить ротационной составляющей подвижности тела человека, что не позволяет с необходимой полнотой производить оценку качества прсг езирования. В особенности это относится ;; оценке качества протезирования инвалидов, снабженных протезами с тяговой системой управления, пользование которыми сопряжено со значительными по амплитуде маховыми движениями конечности с протезом и ротацией туловища. В таком устройстве возможно смещение верхней площадки относительно нижней, которое вызывает одновременную и одинаковую по величине и знаку деформацию опор, оказывая таким образом уравновешивающее действие на датчики опор. Цель изобретения - повышение точности оценки опорных реакций путем определения отационной составляющей подвижности тела человека. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения опорных реакций человека, содержащее верхнюю и нижнюю площадки, соединенные опорами с возможностью взаимодействия через расположенные на них датчики с измерительным и регистрирующим устройствами, снабжено плитой, на внутренней стороне которой имеются две мембраны, связанные с толкателями, которые закреплены на внешней стороне нижней площадки, причем плита и нижняя площадка связаны через подшипники, а мембраны имеют возможность взаимодействия через датчики с измерительным и регистрирующим устройствами. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид спереди; на фиг. 4 - то же, вид сверху; на фиг. 5 - графическое изображение записей опорных реакций, в частности на А и В - во фронтальной и сагитальной плоскостях, С - ротационная доставляющая. Устройство содержит плиту 1, связанную через подшипники 2 с нижней площадкой 3, которая имеет жесткое соединение через опоры 4 с верхней площадкой 5. На плите 1 имеются стойки 6 с расположенными на них мембранами 7, соприкасающиеся с толкателями 8, установленными на нижней площадке 3. Опоры 4 и мембраны 7 содержат измерительные датчики 9, например тензометрические, соединенные по мостовой схеме. Устройство работает следующим образом Испытуемого устанавливают на устройство так, чтобы следы его подошв совпали с отметками, имеющимися на верхней площадке 5. Выполнение испытуемым бытовых и рабочих движений верхних конечностей (инвалидом протезом) сопровождается боль щим или меньшим перемещением общего центра масс (ОЦМ) тела человека в горизонтальной плоскости и ротацией туловища (испытуемый не перемещается по устройству). Отклонение ОЦМ в горизонтальной плоскости вызывает деформацию опор 4, датчики 9 которых указывают на изменение опорных реакций раздельно во фронтальной и сагиттальной плоскостях (фиг. 5, кривые А и В)., В предлагаемом устройстве ротация туловища приводит к вращению площадок 5 и 3 через подшипник 2 относительно плиты 1. Это вызывает давление со стороны одного из толкателей 8, расположенных на площадке 3, на соответствующую мембрану 7 в зависимости от направления ротации туловища (фиг. 5, кривая С). При этом вращение площадок 3 и 5 возможно только в пределах деформации мембран 7, не влияя тем самым на процесс выполнения действия испытуемым. Измерительные датчики мембран 7 указывают на возникающие реакции тем больше, чем больше ротирующая сила, вызывающая вращение площадок, которое возможно в пределах деформации мембран (1,5-2 мм). Вес площадок 3 и 5 (равный 2 кг) относится к весу обследуемого (70 кг) примерно как 1:35, следовательно, влияние момента инерции устройства на результирующие данные не превыщают ощибки измерения и не оказывает существенного влияния на окончательную оценку качества протезирования. Запись кривых перемещения ОЦМ во фронтальной (А), сагиттальной (В) плоскостях и ротации туловища (С) представлена на фиг. 5. Площади, ограниченные кривыми А и в, удовлетворяют среднестатическим, полученным для контрольной группы испытуемых инвалидов. Оценка качества протезирования с помощью предлагаемого устройства основана на сравнении объема подвижности тела обследуемого инвалида (фиг. 5, S,B, с) со среднестатистическим объемом подвижности, полученным для контрольной группы. (SJf.B.c), которые могут быть представлены значениями площадей, ограниченных осями абсцисс и кривыми процессов на фотобумаге, регистрируемых, например, посредством осциллографа. Оценка ротационной составляющей подвижности тела позволяет выявить недостатки в качестве протезирования инвалида, которые с помощью известных устройств обнаружить не представилось возможным. Запись и обработка кривой С дает дополнительные сведения об экономичности выполнения действия, характеризует амплитуду маховых движений конечности и ротацию туловища. С помощью предлагаемого устройства возможно комплексно оценить подвижность тела человека при выполнении им бытовых и рабочих движений. По величине ротационной составляющей и характеру кривой ее изменения с одновременным сопоставлением изменения кривых опорных реакций в горизонтальной плоскости по осциллограм.ме можно более полно судить об уровне компенсаторных движений и косметичности выполнения действи , по которым также можно оценить степень обученности инвалида пользованию протезом, качество его подгонки и изготовления. Применение предлагаемого устройства возможно при проектировании новых конструкций протезов рук. Оно может найти применение при изучении механизмов регуляции вертикальной позы человека и в других областях науки и техники.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА, содержащее верхнюю и нижнюю площадки, соединенные опорами с возможностью взаимодействия через расположенные на них датчики с измерительным и регистрирующим устройствами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки опорных реакций путем определения ротационной составляющей подвижности тела человека, устройство снабжено плитой, на внутренней стороне которой имеются две мембраны, связанные с толкателями, которые закреплены на внешней стороне нижней площадки, причем плита и нижняя площадка связаны через подшипник, а мембраны имеют возможность взаимодействия через датчики с измерительным и регистрирующим устройствами. (Л СХ) ГчЭ СО со сд

((( 1- г

7