Устройство для оценки физической работоспособности Советский патент 1990 года по МПК A61B5/22 

Фае.1

Изобретение относится к медицинской технике.

Цель изобретения - повькаение удобства и точности оценки физической работоспособности Путем создания естественных условий нагрузки.

На фиг.1 дано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - нагрузочный механизм, вид сзади; на фиг.З - то же, вид сбоку; на фиг.4 - тормозней элемент нагрузочного механизма с Т-образным зацепом, вид сзади; на фиг.5 - то же, вид сбоку; на фиг.6 - структурная схема электронной части устройства.

Устройство для оценки физической работоспособности состоит из задаю- ще-регистрирующего блока , 1 с грудным ремнем датчика пульса, совмещенного с телефоном 2, нагрузочного механизма 3, связываю,их эти элементы проводов 4 (к датчику пульса и телефону) и 5 (к педалям нагрузочнр- го механизма).

Нагрузочный механизм содержит две Направляющие готастины 6, каждая из которых имеет продольный вырез 7, а снизу - педаль 8, закрепленную на нижнем торце направляющей пластины 6 шарнирнб с помощью оси 9с ограниченным углом поворота. Сверху имеется крепежный ремень 10 голени, прикрепленный к направляющей при помощи проушин 11. Снизу при помощи аналогичных проуиин одним концом на направляющей, а другим на педали закреплен второй крепежный ремень 12 стопы. Вдоль основания педали на ее нижней и верхней поверхностях в про- долмйк пазах 13 закреплены текзопре образователи (тензодатчики), связанные прюводами с блоком Крепежные ремни 10 и 12 имеют стыковочные приспособления в вште завязок или пряжек .

Между направляющими пластинами 6 помещен тормозной элемент, представляющий собой дискообразный корпус (диск) 14, насажеиньй центральным отверстием на ось 15, пропущенную концами через продольные вырезы 7 направляющих апастин 6. Эта ось с одной стороны имеет ограничивающую щечку 16 (в виде фланца), а с другой стороны - резьбовую часть, на которую навинчена другая аналогичная щечка 17. Между щечками 16 и 17 и направляющими пластинами 6 на же

ось 15 насажены две пластинчатые пружины 18 (в виде пружинных шайб). На верхних поверхностях щечек ймеют- ся выемы для ключа. В корпусе 14 тормозного элемента эксцентрично расположено другое отверстие 19 с вырезом

20для помещения в них захвата. Захват выполнен в виде закрепленного

шарнирно в корпусе 14 тормозного

элемента двуплечего рычага, имеющего с одной стороны Т-образный хват 21 с тарельчатыми утолщениями 22 на торцах, а с другой стороны - хвостовик

5 23, взаимодействующий с наружными выступами 24, имеющимися с внутренней стороны каждой педали 8. Каждая педаль имеет внутренние выступы 25, которые с зазором 26 установлены

Q по отношению к направляющим пластинам 6, чем и создают люфт педали. Двуплечий рычаг имеет отверстие, ко- торьм он насажен на ось 27, помеченную в проушину 28, имеющуюся снизу

5 корпуса 14 тормозного элемента. Каждое тарельчатое утолщение 22 хвата

21расположёно напротив выемов 29, имеющихся на внутренних поверхнос- . тях. направляющих пластин 6. Выем

Q 29 имеют вид окружностей с расширенным дном, т.е. с увеличенньми к их дну диаметрами. Наклонные стенки 30 выемов 29 контактируют с утолщениями 22 хвата 21 и обеспечивают попеременное надежное сочленение хвата

.-с той или иной направляющей.

Электрическая схема устройства содержит 1-ензодатчик 31, двухполу- периодный выпрямитель 32, аналогоQ вый ключ 33, интегрирующее звено 34, индикатор 35, триггер 36, генератор 37 импульсов с. телефоном 38, . одновибратор 39, второй ждущий одно- вибратор 40, компаратор 41, цифро- . с аналоговый преобразователь 42, пуль- сотахометр 43 с фотодатчиком 44 и индикатором 45, а также кнопку 46 пуска. Тензодатчики 31 помещены в пазах 13 педалей 8, фотодатчики- пульса и телефоны - на ушной ракови0

5

пациента, а остальные элементы - в задающе-регистрирукщем блоке 1. .

Каждый тензодатчик 31 связан своим выходом с входом двузГполупе- риодного выпря1 1ителя 32, выход кото- рого соединен с первым входом интегрирующего звена 34, Выход последнего связан с входом индикатора 35. Второй вход аналогового ключа -33 связан

51

с первым выходом триггера 36, соединенным с входом генератора 37 (формирующего пачки импульсов), выход которого связан с входом телефона 38 Второй выход триггера 36 соединен с входом- ждущего одновибратора 39, который своим выходом связан с вторым входом (входом сброса) интегрирующего звена 34, Один вход триггера 36 связан с выходом второго ждущего одновибратора 40, вход которого соединен с выходом компаратора 41. Вход последнего подключен к выходу цифро- аналогового преобразователя 42, вход которого связан с выходом цифрового пульсотахометра 43, входом соединенного с выходом фотодатчика 44 пульса а выходом - с входом индикатора 45 пульса. Другой вход триггера 36 связан с кнопкой 46 пуска. Управляющий генератор 37 и телефон 38 составляют метроном.

Устройство предназначено для регистрации показателей функциональной пробы PWC (с возможностью пересчета в МПК), а также Гарвардского стоп-теста при имитации ходьбы на месте в положении стоя, сидя или лежа,

Устройство работает следующим образом.

Пациент становится на педали 8 и закрепляет кх голеностопными рем-.

нями 12, а верхние части направляющих прикрепляет к голеням ремнями 10 гохшней. Он готов работать (в положении сидя или лежа закрепление аналогичное).

Для работы нажимают кнопку 46 пука, а затем, придерживаясь ритма, задаваемого сигналами телефона 38, поступающими с генератора 37, пациент начинает ходьбу на месте, поднимая то правую, то ногу (до .предела), а затем возвращая их в не Ходкое положение. При поднимании правой ноги (левая нога при этом фиксирует левую педаль 8, а через нее и левую направляющую пластину 6 на полу в исходном положении) вверх поднимается и ее педаль 8, проворачиваясь на оси 9, и ее внешний выступ 24 подается влево, .в результате влево подается и хвостовик 23 Т-образного хвата 21. Верхняя часть хвата 21 вследствие поворота на оси 27 подается вправо и правое тарельчатое утолщение 22 .попадает в выем

0

5

29, имеющийся на правой направляющей пласт-ине 6, Края утопщенря 22 входят в зацепление со скосом стенки 30, в результате чего корпус J4 тормозного элемента оказывается сочлененным с правой направляющей пластиной 6, которая вместе с ногой и тормозным элементом движется вверх до предела. Таким пределом является верхний ирай прорези 7, в который упирается ось 15 тормозного элемента. Движению ноги вверх препятствует тормозной элемент, который скользит по

5 направляющей 6 и создает нагрузку на ногу. Нагрузка возникает вследствие трения при скольжении корпуса 14 тормозного элемента по внутренней плоскости лезой (зафиксированной в

0 исходном положении) направляющей пластины 6. Левая пластинчатая пружина 18 обеспечивает мягкость движения и исключает заедание тормозного элемента. После того, как правая нога достигнет верхнего положения, начинается ее обратное движение вниз. При этом правая педаль 8 опять проворачивается на оси 9, но уже в , обратную сторону, так как нагрузка ногой направлена вниз. Внутренний выступ 24 педали хотя и отходит вправо, но это не выводит хват из зацепления. Тарельчатое утолп;ение 22 остается в выеме 29 правой напC равляющей пластины, .только захват переходит к его верхней части - на нижний скос 30 его стенки. В результате и при движении ноги вниз педаль и направляющая влекут за собой тор0 мозной элемент, но уже не вверх, а вниз. Следовательно, и в этом случае правая нога испытывает нагрузку - нагрузку нажима на педаль вниз, которая возникает в результате трее ния корпуса 14 тормозного элемента о плоскость той же левой направляющей пластины 6. При возвращении правой педали в исходное положение хвостовик 23 хвата 21 набегает

0 на скос внутреннего .туЛа 24 левой педали 8, что заставляет его занять исходное центральное положение, при котором происходят расстыковка и освобождение от хвата 21

5 правой направлЛощей 6. Левая педаль при шаге левой ногой функционирует аналогично. В этом случае происходит . стыковка левей направляющей с тормозным элементом и нагрузка на ле0

10

сброса интегрирующего эвена 34. Жцущий одновибратор 39 срабатывает при переходе тршггера 36 в единичное состояние, что ос тцествляется подачей на его первый вход сигнала Пуск при очередном нажатии на кнопку 46. Остановка подсчета объема выполненной работы осуществля тс подачей на второй вход триггера 36 сигнала Останов, формируемого цепочкой,, состоящей из последовательно соединенных пульсотахометра 43, цифроаналогового преобразователя 42

вую ногу возникает в результате скольжения и трения корпуса 14 тормозного элемента по плоскости правой направляющей пластины 6. Внеш- : ние выступы 25, имеющиеся на педалях, ограничивают ход пррзорачизання педалей на осях 9 при подъемах ног вверх. Аналогичные выступы с другой стороны педалей (не показаны) являются ограничителями проворота (небольшого люфта) педалей в другую сторону при движении ног вниз. Так рбеспечивается физическая нагрузка на

ноги, в положении си,ця или лежа уст- компаратора 41 и второго однонибра . ройство работает аналогично, Прово- .тора 40. Требуемый ритм ходьбы па- рот педалей на .осях 9 ограничен вы- циента задается, генератором 37. ступами в пазах педалей, в. которых сигнааы которого передаются па теле- помещены направляюще пластины5т.е. эти фон 38, закреап:енный на ушной рако- шарниры имеют установленный (опреде- JQ вине пациента. Частота сердечных ленньй) люфт, обеспечивающий как срабатывание заквата, г.ак и ограничение движений педалей в безопорном положении (сидя или лежа),

Регулировку нагрузки осуществляют 25 путем навинчиванияили свинчивания щечки-гайки 17 с-помощью ключа., т. е, путем поджатия или ослабления пластинчатых пружин 18.

Регистрация нагрузки и частоты сердечных сокращений (ЧСС) осущест- следуюрщм образом.

Когда нога поднш-зается вверх, а с

30

сокра11(ений (ЧСС) регистрируе-ся фотодатчиком 44 пульса, закреплс: -- ным на, ушной раковине пациента, Е виде сигналов, регистрируемьк пуль- сотахометром 43 д отражаемых на его индикаторе 45.

Пациент или экспериментатор мсяс следить как за изменением на, индикаторе 45 пульса, так и ;;а объемом, работы на индикаторе 35, Koi дя ЧСС на индикаторе 45 достигает вел)-г- чины 170 уд./мик (или 150, нл, 4 130 и стабилизируется на этом уровне, пациент (экспериментатор) ,Бает показатели объема работы с инд :като- - ра 35 и определяет ioщнocть., Это :и яв.ляется величиной PWC 170 (i-ши 150 130). Ритм и темп движений нгишента задаваемый с метронома, устанавли- ,„ вается стандартным с возможностьк:

нею и.педальи корпус педали под воздействием натяжения крепежного ремня 12 деформируется, что обусловливает срабатъшание тензодатчика 31. То же происходит и. лри движении ноги вниз. Сигнал- ы тензодатчика 31, формируемые про перш-тонально нагрузке j знаками соответствз от направлениям прштагаемого усилия поступают на вход двухполупериодного выпр.ями- теля: 32, где выделяется его абсолютное значение. С вьгхода двyкпoJryпepи- одного выпрямителя 32 сиг нал через аналоговый ключ 33- .лоступает на вход интегрирующего звена 34, на вьпсоде которого формируется сигнал, пропор- циона.льный объему,выполненой работы, Сигнал с вьшода интегрирующего звена 34 поступает на индикатор 35, на котором можно наблюдать и считгзшать объем выполненной работы,а при учете времени ходьбы пациента и ее мощность. . ,

Сброс показаний рсудаствляется сигналом ждущего одновибратора 39, подаваемым на соответствующий вход,

0

сброса интегрирующего эвена 34. Жцущий одновибратор 39 срабатывает при переходе тршггера 36 в единичное состояние, что ос тцествляется подачей на его первый вход сигнала Пуск при очередном нажатии на кнопку 46. Остановка подсчета объема выполненной работы осуществля тсл подачей на второй вход триггера 36 сигнала Останов, формируемого цепочкой,, состоящей из последовательно соединенных пульсотахометра 43, цифроаналогового преобразователя 42

компаратора 41 и второго однонибра .тора 40. Требуемый ритм ходьбы па- циента задается, генератором 37. сигнааы которого передаются па теле- фон 38, закреап:енный на ушной рако- Q вине пациента. Частота сердечных

компаратора 41 и второго однонибра .тора 40. Требуемый ритм ходьбы па- циента задается, генератором 37. сигнааы которого передаются па теле- фон 38, закреап:енный на ушной рако- Q вине пациента. Частота сердечных

5

0

сокра11(ений (ЧСС) регистрируе-ся фотодатчиком 44 пульса, закреплс: -- ным на, ушной раковине пациента, Е виде сигналов, регистрируемьк пуль- сотахометром 43 д отражаемых на его индикаторе 45.

Пациент или экспериментатор мсяст следить как за изменением на, индикаторе 45 пульса, так и ;;а объемом, работы на индикаторе 35, Koi дя ЧСС на индикаторе 45 достигает вел)-г- чины 170 уд./мик (или 150, нл, 4 130) и стабилизируется на этом уровне, пациент (экспериментатор) ,Бает показатели объема работы с инд :като- - ра 35 и определяет ioщнocть., Это :и яв.ляется величиной PWC 170 (i-ши 150, 130). Ритм и темп движений нгишента. задаваемый с метронома, устанавли- ,„ вается стандартным с возможностьк:

постепенного изменения частоты шагов в процессе текущей пробы от - изкой к более высокой.

5 Ф о р м у л а изобретения

Устройство для оценки фИ5 :ческой работоспос обкости,, содержащее нагрузочный .механизм с ножными педалями, регулятор нагрузки и регистратор,

0 о т ,л и ч а 10 е е с я тем что с целью повышения удобства и тсчности оценки физической работоспособности путем создания естественньп: успозкк нагрузки, ножные педали шарнирно за креплены на наггравляющих пласгиках, между которыми помещен полпр.улс-тнзи- .ный к ним подвижной тсфь ойно ; .,к ,. насаженный на ось, пропу.у|;енную через продольные зырезь :-апраЕляю:л -и

10

11

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - повышение удобства и точности оценки физической работоспособности путем создания естественных условий нагрузки. Устройство содержит регистрирующий блок 1, датчик пульса, совмещенный с телефоном 2, и нагружатель 3 ног, связанные электрически. При этом нагружатель имеет две направляющие пластины с шарнирно закрепленными ножными педалями, закрепленными на ногах крепежными ремнями 10 и 12. Между направляющими пластинами помещен тормозной элемент в виде диска, а вдоль педалей закреплены тензопреобразователи. При перемещении педалей одной относительно другой во время ходьбы пациента на месте создается нагрузка из-за трения тормозного элемента направляющей пластины, которая регистрируется блоком 1. 6 ил.

Фив. 2

г-Г

и 24 9 S W 25 Фиг. 4

Фиг.

14

Фиг.5

1LH&

Фив.6

15

25