Эргометрический стенд для тестирования мышц голени Советский патент 1990 года по МПК A61B5/22 

Изобретение относится к медицинской технике.

Цель изобретения - повышение точности определения работоспособности и обеспечение возможности дифференцированного определения работоспособности различных групп мышц голени, а также повышение точности определения необходимой нагрузки при эргометричёских исследованиях.

На фиг. 1 изображен эргометрический стенд, обший вид; на фиг. 2 - кронштейн с установленными на нем магниторезистив- ными преобразователями; на фиг. 3 - разрез А-А на иг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - вид В на фиг. 1; на фиг. 6 - структурная схема эргометра; на фиг. 7 - диаграммы, поясняющие работу эргометра.

Эргометрический стенд состоит из станины-рамы 1, на которой размещены два эргометра и динамометр.

Каждый из эргометров состоит из педали 2, закрепленной на одном валу со

шкивом 3, на котором установлен зубчатый сектор 4, выполненный из ферромагнитного материала.

Скользящая по стойке 5 каретка 6, нагруженная дозированным грузом 7, связана со шкивом 3 с помощью тросика 8, перекинутого через шкив 9, причем тросики 8 обвивают шкивы 3 в противоположном направлении. На неподвижном кронштейне 10 установлены два магнито- резистивных преобразователя 11 и 12, каждый из которых состоит из немагнитного цилиндрического корпуса 13, в котором последовательно раз.мещены полюсный наконечник из ферромагнитного материала, заканчивающийся плоским жалом 14. цилиндрический постоянный магнит 15 с аксиальной осью намагниченности, магниторезис- торный 16 и собранные в жгут коммутационные провода, соединяющие магнито- резистивный преобразователь с б.1оком 17 регистрации.

О5 ОО

о со

теин 10, на котором укреплены преобразователи. Магнитные потоки наводятся цилиндрическими постоянными магнитами 15 с аксиальной осью намагниченности. Изменение величин магнитных потоков приво- дит к изменению сопротивлений магнито- резисторов 16, установленных внутри преобразователей поперек напавлений этих потоков. Магниторезистор 16 каждого из преобразователей включен в цепь постоянного 10 тока и соответствующее изменение напряжения на нем поступает на вход усилителя-формирователя импульсов. Наличие двух преобразователей 11 и 12 позволяет

ненных с выходами магниторезистиьнь-л осуществлять счет импульсов только при преобразователей 11 и 12, логическую схе- g прямом ходе - опускании (подъеме педали).

теля 30 поступает на другой вход схемы И 29, так как в это время первом

Динамометр состоит из подпятника 18, нажимной педали 19, установленной на рычажном механизме 20, щтэка 21, тензо- метрического кольца 22 с наклеенными на нем тензорезисторами 23, от которых отходят собранные в жгут коммутационные провода, соединяющие тензометричес- кое кольцо с блоком 17 регистрации. Упор 24 для колена перемещается по стойкам 25 и фиксируется на них штифтами 26.

Измерительная схема каждого эргометра включает два усилителя-формирователя 27 и 28 прямоугольных импульсов, соединенных с вь1ходами магниторезистивных

LJClt lCi,ULjij-i j.iA - ГГIe t Л

импульсов соединены со счетчиком 34.

Измерения на эргометрическом стенде проводят в положении испытуемого сидя.

При проведении процедуры для определения циклической работы стоп на правой

ления циклической раооты стоп на np..u.входе присутствует Р/ Р еГсхемГ

или певой педали 2 ремнями закрепляют зо - ™ ° или левой и -Д I„„„о„«л иынпоступает на вход счетчика 31.

поступает на вход счетчика 31.

При обратном движении зубчатого сектора 4 короткие импульсы Хз поступают на вход схемы И 29 в момент, когда импульс от преобразователя 11 и усилителя 27 еще

НЯ;ТПТЯ ЭОГОМечииЬ и пиоапа ни , fJ,,,.,-,,,„,

,-л - i

счет импульсов только при нажатии педали импульсы, появляющиеся при ходе пе- мерения и цифровой индикации ...и,..,дали под дей ствием груза, на результат

ru5 . -.:, .тл гг„г « ,t

только стопу ногн, а при определении силы нажатия стопы нога .испытуемого ставится на подпятник 18, причем колено этой ноги прижимают упором 24.

Работа эргометров основана на изменим суммарного поворота левой или правой педали при неизменном крутящем моменте, создаваемом подвесными грузами 7.

Правый эргометр предназначен для измерения и цифровой индикации работы.

педали, поворачивается и на него наматывается тросик В, поднимающий каретку 6, нагруженную до необходимой величины дозированным грузом 7. Угол поворота шйива 3 дискретно измеряется с по

зы импульсов напряжения, поступающих на входы усилителей 27 и 28. С выхода усилителя усиленные и формированные прямоугольные импульсы Х2 поступают на вход формирователя 30, и с его выхода

ьГ::™™Г ь,ТГр разоиа: ; ;о«„™е „-,..ьсь, X, „ос,,. „а один

; :;e;uir.,3 „,г; прГ„т4 оя° й.т i,,-,

шкива 3 происходит „оочередНое приб™- непосредстаенно с выхода усилителя 27.

,

EiiTb- ::: .

. -.:, ,t

зы импульсов напряжения, поступающих на входы усилителей 27 и 28. С выхода усилителя усиленные и формированные прямоугольные импульсы Х2 поступают на вход формирователя 30, и с его выхода

; ;о«„™е „-,..ьсь, X, „ос,,. „а один

под действием груза 7 фазы следования импульсов Х| и Х2 меняются на противоположные, т. е. импульсы Хз опережают импульсы XL По этой причине импульсы Хз поступают на вход схемы И 29 тогда, когда на втором входе этой схемы отсутствуют разрешающие импульсы Хь схема И 29 в этом случае заперта и на вход счетчика 31 не поступают счетные импульсы.

Элементарная работа, совершаемая при повороте педали на одно деление зубчатого сектора равна

ДА Асршо

ё- т.

где Дф - угол между вершинами двух соседних зубков зубчатого сектора в градусах;

1 - плечо момента, создаваемого дозированным грузом (радиус шкива 9) g - ускорение свободного падения; m-масса дозированного груза. Для измерения работы с высокой точностью угол Аф должен выбираться -возможно меньшим, например в пределах от доли градуса до нескольких градусов, а для удобства цифрового отсчета

. л измеряемой величины произведение Аф

I- g и масса отдельных дозированных грузов 7, которыми каретка 6 нагружается до необходирлой величины, должны выражаться в целых числах.

Работа в джоулях, совершаемая стопой при ее циклическом разгибании и сгибании, определяется путем умножения показания цифрового счетчика на АА NN.

Мошность, развиваемая при нажатии на педаль, определяется путем подсчета числа импульсов в единицу времени.

Измерение развиваемой при нажатии на педаль мощности осуш.ествляется путем подсчета счетных импульсов У в течение интервала времени, формируемого формирователем 33 интервала.

Формирователь 32 счетных импульсов производит подачу импульсов У на вход счетчика 34 мощности в течение фиксированного отрезка времени, определяемого формирователем 33 интервала, осуществляет синхронизацию счета с первым импульсом нажатия и импульс R на очистку счетчика 34 перед новым тактом измерения мощности.

Измерение мощности осуществляется по

формуле ,

где А - элементарная работа, выполненная при ходе педали на одно зубцовое деление зубчатого сектора; N - число на счетчике мощности;

W- мощность, развиваемая при |1ажатии на педаль; т - время, с. Силу стопы измеряют следующим образом. При нажатии стопой на педаль 19 рычажного механизма 20 свободное плечо воздействует на шток 21, который де- формируеттензометрическое кольцо 22 с размещенными на нем тензорезисторами 23, соединенными по мостовой схеме. Тензометрический преобразователь преобразует механическое усилие в пропорциональный электрический сигнал, который поступает на вход измерительного усилителя постоянного тока, а с его выхода усиленный сигнал поступает на показывающий прибор или регистратор.

Эргометриче:кий с 1 гид позволяет диагностировать степени заболевания, определять эффективность лечения таки х болезней, как облитерирующий атеросклероз нижних

конечностей, переломов нижних конечностей, постинсультных двигательных расстройств, при лечении периферического атеросклероза методом гемосорбции, при исследованиях больных остеохондрозом позвоночника

и т. д.

Формула изобретения

1. Эргометрический стенд для тестирования мыщц голени, содержащий станину- раму, на которой установлены два эргометра, каждый из которых включает закрепленную на валу педаль, связанную кинематически с нагрузочным механизмом, и блок регистрации, отличающийся тем, что,

с цатью повышения точности определения работоспособности и обеспечения возможности дифференцированного определения работоспособности различных групп голени, на каждом валу закреплен шкив, с кареткой с дозированным грузом, установленной с возможностью перемещения на роликах по стойке, причем обвивка тросами щкивов, закрепленных на валах педалей, имеет противоположное направление, перпендикулярно каждому зубчатому ферромагнитному сектору на кронштейнах ус- тановлены по два бесконтактных магнито- резистивных преобразователя, каждый нз которых состоит из цилиндрического немагнитного корпуса, в котором поспедовате.чь- но размещены магниторезистор, постоянный

магнит и полюсный наконечник, заканчивающийся плоским жалом, причем в каждом эргометре преобразователи соединены с усилителями-формирователями прямоугольных импульсов; выход из одного которых соединен непосредственно со схемой И,

второго через формирователь коротких импульсов с той же схемой И, выход которой соединен с суммирующим счетчиком импульсов, выходы формирователя коротких импульсов и схемы И подсоединены также к формирователю счетных импульсов, третий вход которого соединен с выходом формирователя интервала, а выходы соединены со счетчиком, счетчики соединены с индикаторами.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения необходимой нагрузки при эрго- метрических исследованиях, он содержит

средства для измерения максимального усилия, развиваемого мышцами голени, включающие в себя нажимную педаль для стопы, соединенную с рычажным механизмом, свободный конец которого связан через шток с тензометрическим кольцом, прикрепленным к перекладине, соединяющей стойки, на которых также установлена с возможностью вертикального перемещения горизонтальная штанга с упором для колена.

Изобретение относится к медицинской технике. Цель - повышение точности определения работоспособности и обеспечение возможности дифференцированного определения работоспособности различных групп мышц голени, а также повышение точности определения необходимой нагрузки при эргометрических исследованиях. Стенд содержит два эргометра для измерения на одном работы, совершаемой стопой при ее разгибании, а на другом - при сгибании, и динамометр. Конструктивные особенности эргометров, в частности наличие в каждом двух магниторезистивных преобразователей, и измерительной схемы, обеспечивают счет импульсов только при прямом ходе педали.

i. 7

Ю

Фиг.1

В-В

Г5- 14 15

Повернуто

А-А

Фиг.Ъ

Фиг.4

Фиг. 5

5-6

1

п

г.

X/

л-г

3

у

Фиг. 7

Ц

55