Способ стимуляции мышц спортсменов в процессе тренировки и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК A61H23/00 

Фt/9,f Изобретение относится к медицине, а именно к методам активации двигаi тельного аппарата человека и повышения результативности его двигательных действий путем вибростимуляции мьшщ в момент взаимодействия человека с опорой, и может быть использова но в спортивной практике. Цель изобретения - сокращение тре нировочного процесса и повьшение импульса силы отталкивания. На фиг. 1 схематично показано устройство для осуществления предлагаемого способа стимуляции мышц спортсменов в процессе тренировки; на фиг. 2 - то же, структурная схема Способ стимуляции мьшц спортсмено в процессе тренировки осуществляют путем вибровоздействия на опоре, при этом измеряют частоту fp и амлитуду АО механических колебаний биомеханического звена, генерируемых напряжен ными мьш1цами, а вибровоздействие осу ществляют при колебаниях опоры часто той К .„, где К - 1,2,3,...,п, кратной измеренной частоте, и амплитудой АО, равной измеренной амплитуде колебаний. Поскольку собственная вибрация мьш1ц приводит, в частности, к увеличению кровоснабжения, а также к возрастанию эффективности сокращения мышц, так как система саркомеров мышцы может поддерживать свое сокращение только в колебательном режиме, то увеличение амплитуды механических колебаний мьш1цы приводит к возрастанию эффективности мышечного сокращения. Предлагаемьй способ ппиводит к повьш1ению эффективности использования вибростимуляции как средства коррекции взаимодействия человека с опорой в процессе вьшолнения двигательных программ, так как амплитуду и частоту вибростимуляции устанавливают не по субъективным ощущениям человека, а в соответствии с частотой и амплитудой вибрационной активности работающих при взаимодействии мьш1ц. Эта эффективность вьфажена в увеличении результи рующего импульса силы при взаимодействии человека с опорой, причем возрастание импульса силы происходит пр выбранных согласно способу частотах вибростимуляции. Эти частоты определяют кратными частотами генерации механических колебании работающих , так как по теории колебаний при внешнем вза-имодействии на генерирующую с частотой f систему внешнего периодического воздействия с некоторой частотой fp имеет место увеличение амплитуды г гнерации, если К f, где К 1,2,3,...,п. Если в процессе вьтолнения движения измерить фактическую частоту fo и амплитуду А механических колебаний мышц биомеханических звеньев, взаимодействующих с опорой, а затем в процессе выполнения упражнения воздействовать на мьш1цы внешним источником механических колебаний с частотой и амплитудой, характерными для конкретного индивидуума, то эффективность вибростимуляции резко возрастает . Это выражается в увеличении импульса силы, что в свою очередь приводит к увеличению спортивного результата, например к увеличению длины прыжка спортсмена. Устройство для реализации предлагаемого способа,предназначенное для использования в прыжках в длину, состоит из опоры 1 переменного профиля, регулировочных болтов 2, резиновых прокладок 3, платформы 4, инерционных вибраторов 5, выпрямителя 6 постоянного тока. Устройство содержит также вибростимулятор 7, блок 8 изменения напряжения вибровоздействия, блок 9 регулирования и ампли-Гуды частоты вибростимуляции, блок 10 измерения амплитуды Ад и частоты fo механических колебаний мышц, возбудитель 11 механических колебаний, причем выход последнего связан с последовательно соединенными блоком измерения амплитуды и частоты, блоком регулирования амплитуды и частоты и вибростимулятором, к второму входу последнего подключен блок изменения направления воздействия, связанный с выходом блока измерения амплитуды и частоты. К опоре 1 переменного профиля регулировочными болтами 2 с резиновыми прокладками 3 крепят две платформь 4, на каждой из которых жестко закреплены электродвигатель постоянного тока с инерционным вибратором 5, находяпц еся в одном кожухе. Регулирование частоты вибровоздействия осуществляют с помощью выпрямителя 6 постоянного тока., Изменение направления вибровоздействия происходит путем вращени регулировочных болтов 2 с резиновыми прокладками 3,что позволяет менять угол наклона алатформы 4. по отношени к опоре 1 переменного профиля. Устройство работает следующим образом. Предварительно с помощью возбудителя 11 механических колебаний биомеханических звеньев и блока 10 измерения частоты fp и амплитуды Ад механических колебаний мьшц определя ют исходные параметры вибростимуляции. Затем оператор вручную устанавливает амплитуду, частоту колебаний и углы наклона платформы 4 относител но общей опоры 1 переменного профиля необходимые для стимуляции икроножной и двуглавой мьтцы бедра опорной ноги спортсмена. Направление стимуля ции совпадает с направлением движе.ния спортсмена и составляет со стопо опорной ноги спортсмена в момент отталкивания угол, последовательно изменяемый в пределах 20-90, чем дост гается наивысший эффект, При включении электродвигателей с инерционными вибраторами 5, колебательное движение передается от платформы 4 через регулировочные болты 2 с прокладками 3 под заданным углом на опору 1 переменного профиля, которая передает вибровоздействие на опорную ногу спортсмена в момент отталкивания. Пример. Спортсмен Н. совершает прыжок в длину. Прыжок фиксируют методами оптического контроля, например скоростной киносъемкой, по результатам которой определяют величину суставных углов и взаимное расположение биомеханических звеньев спортсмена в момент отталкивания. В процессе вьтолнения прыжка снимают электромиографию (ЭМГ) основных мьшц участвующих в движении. В данном случае снимают ЭМГ для икроножной мьш1цы и двуглавой мьшщы бедра. Например, в момент отталкивания она составляет для икроножной мьшцы 0,5 mv, а для двуглавой мьшщы бедра 0,7 mv. Затем при помощи резиновых упругих элементов последовательно создают на мьшцах, икроножной и двуглавой бедра, при взаимном расположении стопы, голени и бедра под углами, равными суставным углам, определенным по кинограмме в момент отталкивания, такую нагрузку, при которой интенсивность ЭМГ равна 0,5 mv для икроножной мьшщы и 0,7 rav для двуглавой мьшщы бедра. И одновременно измеряют частому f и амплитуду АО механических колебаний каждого биомеханического звена. В случае невозможности определения ЭМГ мьшщ для определения характеристик собственных колебаний биомеханических звеньев используют следующий метод. В момент отталкивания определяют величину опорной реакции по данным с динамометрической платформы, а в случае ее отсутствия - по формуле Fon 1.7 Р, где РО„ - опорная реакция платформы; Р - вес тела спортсмена. Пусть для спортсмена Н. 750 нм. По кинограмме определяют расположение биомеханических звеньев спортсмена в момент отталкивания, измеряют расстояние от первых фаланг пальцев стопы до лодыжки ( f), от лодыжки до колена и от колена до бедра спортсмена и на основе этих данных вычисляют моменты сил, действующих на икроножную мьшщу и на двуглавую мьш1цу бедра. Момент сил для икроножной мьш1цы MCT 2 -tor . где брт - расстояние от первых фаланг пальцев стопы от лодыжки. Пусть 0,2 м, тогда Мет 300 нм. Аналогично вычисляют момент сил для двуглавой мьшщы бедра. Мгол 600 нм. Далее определяют по записям с дина мометрической платформы либо по кинограмме время реакции опоры ( dt). Пусть ut 0,14 с. Тогда время нараетания силы равно 4At т.е. 0,07 с, и соответствует времени эффективной работы мьшщы. Затем при помощи возбудителя 11 механических колебаний, состоящего из металлоконструкции . для фиксации биомеханических звеньев, упругих элементов, устройства визуальной фиксации положения звена, датчиков силы, создают моменты сил на биомехАнических звеньях спортсмена (в данном случае на стопе и голени), равные полученным в результате расчетов (Мет 300 нм, М РОД 600 нм), и определяЮТ частоту fg и амплитуду Af, собственных колебаний этих биомеханических звеньев при статическом нагружении мышц данными моментами сил. Параметры собственных колебаний, генерируемых под действием моментов сил (М j. и М ррд ), регистрируют бл ком 10 измерения частоты f и ампл туды Ар механических колебаний мьш состоящими из акселерометров, котор крепят на биомеханические звенья спортсмена (голень и стопа), усилит ля и магнитографа. Анализ амплитудн частотных характеристик осуществляю по стандартным программам на ЭВМ. П результатам находят частоту f и амплитуду АО соответствующего максимума спектра колебания исследуемо биомеханического звена (стойы и голени) и на частоте, кратной получен ной (К fо), проводят вибростимуляцию. при том число кратности К опре деляют из условия ) -7- 4t, fo t так, что при взаимодействии с опорой за время взаимодействия 4t число колебаний опоры не меньше .2, поскольку при появляется высока вероятность отрицательного воздейст вия вибростимуляции из-за противофа зы движений. При этом чем больше величина кратности, тем меньше эффективность вибровоздействия. Пусть в результате измерения и ра счетов получено для икроножной мьшцы Ар 2 мм, fp ик° Ц fдвуглавой мышцы бедра АО . 5 м од 5- 8 Гц, тогда из 4 К - fV-Tt получим К„, ,9; , . Кд.5«3,6. Так как К должно быть целым числом, берем Кик 3 tt.f Р ,зультате получают частоту стимуляции для икроножной мьшщы fOKK KKi, 30 Гц, для Двуглавой мьш1цы бедра V.f,s 32 Гц. А1«шитуду сти .муляции берут равной Ад, т.е. для Лкроножной мьшгсы А « 2 мм, для двуглавой мышцы бедра А 4 мм. Полученные данные.при помощи бло ка 9 регулирования частоты и амплитуды вибростимуля1р1И вводят в вибростимулятор 7. в качестве блока 9 регулирования частоты и амплитуды вибровоздействия по заданной программе используют блок аппаратуры, состоящий из генератора программного устройства, усилителя мощности либо (в упрощенном варианте) выпрямителя. В качестве вибростимулятора 7 используют систему вибраторов, закрепленных на общей опоре, например вибростол либо (в упрощенном варианте) инерционные вибраторы 5 с электродвигателями, расположенные с помощью платформы 4 на опоре 1 переменного профиля. Блок 8 изменения напряжения вибровоздействия представляет собой механическую конструкцию, способную менять угол наклона вибраторов относительно опоры. Это могут быть гидроцилиндры, секторные передачи, регулировочные болты (в упрощенном варианте - это регулировочные болты 2 с резиновыми прокладками 3, менякядие положение платформы 4 относительно опоры 1 переменного профиля). Так для прыжков в длину наилучшее направление вектора вибрации для икроножной мьш1цы составляет 20 по отношению к стопе в момент отталкивания, а для двуглавой мьш1цы бедра - 30°, причем в процессе тренировки углы вибростимуляции последовательно изменяют до 90°. При использовании устройства в прыжках в длину оно состоит из опоры 1 переменного профиля с прикрепленными к ней при помощи регулировочных болтов 2 с резиновыми прокладками 3 двумя платформами 4, на каждой из которых жестко закреплены электродвигатель постоянного тока с инергщонным вибратором 5. Функции блока изменения направления вибровоздействия выполняют регулировочные бол- , ты 2 с резиновыми прокладками 3, позволякшще менять угол наклона платформы 4 относительно общей опоры 1 переменного профиля и вследствие этого направление вибровоздействия. В качестве блока регулирования частоты и амплитуды вибровоздействия используется вьшрямитель 6 постоянного тока.

2 S 5 2 J

Фиг. 2

1. Способ стимуляции мьпщ спортсмена в процессе тренировки, предусматривающий вибровоздействие на опоре, отличающийся тем, что, с целью сокращения тренировочного процесса, измеряют частоту и амплитуду механических колебаний, генерируемых напряженными мышцами, и вибровоздействие осуществляют при колебаниях опоры частотой, кратной измеренной частоте, и амплитудой, равной амплитуде колебаний. 2. Устройство для стимуляции мышц спортсменов в процессе тренировки, содержащее последовательно соединенные блок регулирования амплитуды и частоты и вибростимулятор, отли S чающееся тем, что, с целью (/) повышения импульса силы отталкивания, оно снабжено последовательно соединенными возбудителем механических колебаний, блоком измерения амплитуды и частоты и блоком изменения направления воздействия, соединенным с вибростимулятором, причем блок измерения амплитуды и частоты подключен к блоку регулирования амплитуды и частоты.