Способ измерения упругих инерционных параметров двигательного аппарата человека Советский патент 1988 года по МПК A61B5/10 

1

Изобретение относится к медицине, может быть использовано при измерениях механических параметров двигательного аппарата человека при диагностических исследованиях, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1176888.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени измерения.

Способ осуществляют следующим образом.

Фиксируют биомеханическое звено например руку человека, на жесткой опоре под заданным углом и с помощь упругих элементов, например калибрванных пружин, дают статическую нагрузку, которая может изменяться диапазоне 10 - 10 Н/м.

На биомеханическом звене укрепляют дополнительную массу до 40 кг с помощью манжеты.

Частоту автоколебаний биомеханического звена под нагрузкой измеряют, например, с помощью частотомера подключенного к укрепленному на звне тензодатчику.

Дополнительную массу изменяют, укрепляя другую известную массу, п этом изменяют жесткость упругого элемента, например, заменяя калиброванную пружину так, чтобы суммарная нагрузка оставалась постоянной

Дополнительную массу выбирают . при этом таким образом, чтобы получить заметное изменение частоты, например, в 2-2,5 раза, и после изменения также измеряют частоту автоколебаний.

До измерения возбуждают устойчивую генерацию механических колебний исследуемого биомеханического звена человека путем воздействия н него статической нагрузкой, создав мой упругими элементами с суммарной жесткостью, не превьшающей 200 Н/м, измеряют частоту максимум спектра этих колебаний и величину статической нагрузки, по результатам этих измерений оценивают момен инерции биомеханического звена, а

также частоты U). механических колебаний системы при последующем повторении измерений, во время проведе- ния которых вьтолняют динамическое стимулирующее воздействие на двигательный аппарат человека с частотой стимулирующих импульсов, находящей0

0

5

5

ся в простом рациональном отношении с частотой колебаний биомеханичес- , кой системы ш , синхронизируют стимулирующие импульсы с колебаниями исследуемого, биомеханического звена, фильтруют и регулируют фазу, обеспечивая режим максимальной амплитуды и монохроматичности колебаний биомеханического звена , и изменяя амплитуду стимулирующих воздействий, а также уменьшая полосу пропускания фильтра, устанавливают заданную величину монохроматичности 5 колебательного процесса, момент инерции и средняя частота пропускания фильтра определяется из соотношения

fn,- М

Q

5

40

с J 1 - 41

где f - частота колебаний биомеханического звена, Гц; М - момент сил статического воздействия, Нм, создаваемого упругими элементами с суммарной жесткостью не более 200 Н/м;

максимальная частота колебаний биомеханического звена при воздействии на него статической нагрузкой создаваемой упругими элементами с жесткостью, не превьшающей 200 Н/м;

I - момент инерции биомеханического звена, кГ М. Цо другому варианту реализации способа изменяют сначала жесткость упругого элемента и заменяют дополнительную массу согласно условию постоянства нагрузки.

Окончательное определение момента инерции и жесткости осуществляется по формулам

1 41(- -4™

Ш, -W,,

- -а,- I.);

45

50 Х ю Д1,+ I,) Ij),

если сначала изменяют дополнительную массу, и по формулам

51 1 1

-2-(х1-э;, )

W, + U)i

, . -(X,-,).

Ю - U)

U), и

.Ij и z, если изменяют жесткость упругого элемента.

Здесь 1 и о искомые момент

инерции и жест- кость;

измерение частоты до и после изменения массы и жесткости; соответственно моменты инерции и жесткости дополнительныхмасс и упругих элементов в каждом измерении.

Проведение измерений при различных положениях испытуемого и раз- личных углах в суставах исследуе- мого биомеханического звена позволяет исследовать свойства двигательного аппарата человека.

Формула изобретени

Способ измерения упругих инерционных параметров двигательного аппарата человека по авт.св. , № 1176888, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и сокращения времени измерения, до измерения возбуждают устойчивую генерацио механических колебаний исследуемого биомеханического звена человека путем воздействия на него статической нагрузкой, создаваемой упругими элементами с суммарной жесткостью, не превышающей 200 Н/м, измеряют частоту максимума спектра этих колебаний и величину статической нагрузки, по результатам этих измерений оценивают момент инерции биомеханического звена, а также частоты UJ. механических колебаний

системы при последующем повторении измерений, во время проведения которых выполняют динамическое стимулирующее воздействие на двигательный аппарат человека с частотой стимулирующих импульсов, находящейся в простом рациональном отношении с частотой колебаний биомеханической системы Ы( , синхронизируют стимулирующие импульсы с колебаниями исследуемого биомеханического звена, фильтруют и регулируют фазу, обеспечивая режим максимальной амплитуды и монохроматичности колебаний биомеханического звена, и, изменяя амплитуду стимулирующих воздействий, а также уменьшая полосу пропускания фильтра, устанавливают заданную величину монохроматичности колебательного процесса, момент инерции и средняя частота пропускания фильтра определяется из соотношения

f Ь„М , 41

М

где f - частота колебаний биомеханического звена, Гц; момент сил статического воздействия, Нм, создаваемого упругими элементами с суммарной жесткостью не более 200 Н/м;

-максимальная частота колебаний биомеханического звена при воздействии на него статической нагрузкой, создаваемой упругими элементами с жесткостью, не превышающей 200 Н/м;

-момент инерции биомеханического звена, кг-м .