Устройство для определения мышечной силовой активности Советский патент 1993 года по МПК A61B5/22 

Изобретение относится к физической культуре и. спорту и медицине и может быть, в частности использовано для определения мышечной силовой выносливости человека, опорных реакций, становой силы и веса, а также при протезировании.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов исследований путем определения динамики изменения усилий в процессе нарастающего утомления.

На фиг. 1 в верхней части показана конструкция устройства, а в правой части пока- зана конструкция тензодатчика, расположенного между основанием и прижимной планкой. В нижней части рисунка

показана электрическая часть устройства; на фиг. 2 - конструкция тензодатчика, схема намотки и схема получения двойной бифи- лярной намотки; на фиг. 3 - электрическая схема тензоусилителя и электрического моста, а также схема преобразования одиночного сигнала в постоянное напряжение в виде пикового детектора и фильтра нижних частот со схемой сброса; на фиг. 4 - схема проведения эксперимента; на фиг. 5 - расположение рук и ног во время эксперимента в горной местности; на фиг. 6 - схема расположения тензодатчиков в виде двухэтажной конструкции; на фиг. 7 - крепление тензодатчиков на основании путем прикреплеоо.

2

оо

ния; на фиг. 8 - схема определения опорных реакций при разъеме двухэтажной конструкции на две одинаковые конструкции, каждая из которых показана на фиг. 7; на фиг. 9 - конструкция известного тензодат- чика с использованием тензометрического кольца; на фиг. 10 - конструкция прототипа с использованием тяжелого механического динамометра; на фиг. 11 - определение выносливости одной и двух рук; на фиг. 1.2 - тензограмма прыжка и определение опорных реакций, импульса и градиента силы.- Портативное устройство для определения мышечной силовой выносливости содержит ,(ФИГ- 1) тензодатчик 1, электрический мост2, тензоусилительЗ, переключатель 4, пиковый детектор 5, фильтр нижних частот 6, блок регистрации 7, ключ 8, стремя 9, тензорукоятку 10, капроновую ленту 11, основание верхнее 12, тензодатчики 13, прижимную планку 14, каркас 15, кон- стантановую проволоку .16, нижнее основание 17, В статическом положении восемь тензодатчиков 13 наклеиваются на верхнее основание 12. Нижнее основание 17 также содержит восемь тензодатчиком 13. Тензодатчик перпендикулярного действия силы 13 (фиг. 1, справа и фиг. 2) состоит из резинового каркаса 15 из плотной резины диаметром 15 мм. По окружности каркаса сделана выемка для намотки трех витков константановой проволоки 16, выполненной двойной бифилярной намоткой. Соединение одиночных тензодатчиков 13 последовательное. .На фиг. 2, внизу показано двухрядное расположение тензодатчиков в увеличенном масштабе. В действительности тензодатчики расположены в один ряд. Верхний и нижний ряд тензодатчиков соединяются последовательно и включаются в одно из плеч электрического моста 2 (фиг. .1 и фиг. 3). Тензодатчики обозначены в виде ТД.

Портативное устройство для определения мышечной силовой выносливости работает следующим образом. Спортсмен или больной с максимальным усилием тянет за тензорукоятку 10. При этом нога вставляется в стремя 9 из капроновой ленты 11. На блоке регистрации 7 регистрируется величина усилия. Если включен переключатель 4 в положении 1, то максимальное усилие фиксируется постоянно. Если переключатель стоит в положений 2, то происходит регистрация динамики изменения усилия в процессе нарастающего утомления. Схема эксперимента показана на фиг. 4 и 5. По мере утомления мышц рук и спины происходит снижение усилия, которое регистрируется в виде снижения показаний усилия. В

момент тяги за рукоятку 10 возникает сила Р (фиг, 1, справа), которая сжимает тензодатчики 13 (их восемь). Сопротивление константановой проволоки 16 изменяется и

происходит разбалансировка одного из плеч электрического моста 2 (фиг, 1 и 3). В диагональ моста 2 включен тензоусилитель 3, выходной сигнал которого подается на блок регистрации 7. В режиме измерения

максимального усилия переключатель 4 ставится в положение 1. Для сброса показаний используется ключ 8. После замыкания ключа конденсаторы Ci и С2 разряжаются на сопротивление Ра (фиг. 3, внизу); В режиме измерения динамики изменения усилия при установке переключателя 4 в положение 2 пиковый детектор 5 и фильтр нижних частот 6 не используется.

Предлагаемое устройство может быть использовано для регистрации веса человека. Для этого последний становится ногами на прижимные планки 14 (фиг. 1 и 8). При этом верхний и нижний этаж тензорукоятки

ю разделяется на две части. В этом случае на блоке регистрации 7 регистрируется статический вес. Устройство может быть также использовано для регистрации опорных реакций. Для этого спортсмен выпрыгивает

(фиг. 8) максимально высоко. На ленте блока регистрации 7 регистрируется тензограмма, показанная на фиг. 11. На тензоГрамме фиксируется вес, усилие и момент подседа, усилие толчка, импульс силы, время полета,

динамическое усилие в момент приземления. На полученной тензограмме можно сравнивать силовые показатели до утомления организма и после утомления и делать соответствующие выводы. Устройство можно также использовать для определения силы сжатия кисти. Для этого человек сжимает тензорукоятку одной рукой (левой, правой), а затем сжимает тензорукоятку двумя руками, определяя силу сжатия двух рук. Блок

регистрации 12 фиксирует максимальное усилие 9фиг. 12). Можно также проследить динамику, снижения усилия в процессе нарастающего утомления. Для этого переключатель 4 переводится в положение 2 и на

ленте блока регистрации 7 регистрируется изменение усилия. При этом можно исследовать утомление отдельно каждой из рук и обоих рук вместе. Устройство можно также использовать для определения опорных реакций отдельно каждой ноги. При этом человек выпрыгивает отдельно на левой ноге и отдельно на правой ноге и полученная тензограмма сравнивается обычным методом. Следовательно, предлагаемое устройство обладает значительно большими функциональными возможностями и повышенной точностью.

Эффект от применения предлагаемого устройства состоит в том. что с его помощью можно производить широкий спектр иссле- дований выносливости мышечной системы человека в полевых условиях с повышенной точностью. Например, можно обследовать альпинистов или горных туристов. Известно, что выносливость мышечной системы играет важную роль в этих видах спорта. Альпинистам и горным туристам часто приходится преодолевать препятствия по веревкам и поэтому здесь важно иметь выносливые мышцы рук. При затяжных и продолжительных подъемах на сложные перевалы с тяжелым рюкзаком в течение нескольких недель похода важна выносливость мышц ног и опорно-двигательного аппарата. Контролировать вынос- ливость мышц с успехом позволяет предлагаемое устройство. Оно портативное, занимает малые габариты и имеет не- эначительный вес. Предлагаемое устройство может найти применение не только в спортивной медицине, но и в обычной медицине. Так, с его помощью можно

проводить исследования работы мышц после операционного лечения, а также при протезировании.

а

Формул аизобретени я Устройство для определения мышечной силовой активности, содержащее тензодат- чик. электрический мост, усилитель, блок регистрации, отличающееся тем. что. с целью повышения достоверности результатов исследований путем определения динамики изменения усилий в процессе нарастающего утомления, в него введены пиковый детектор, фильтр нижних частот, переключатель и ключ, вывод которого соединен с первыми входами пикового детектора и фильтра нижних частот, выход которого соединен с первым входом блока регистрации, второй вход которого соединен с первым выводом переключателя, второй вывод которого соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с выходом электрического моста, вход которого соединен с выходом тензодатчика, третий вход переключателя соединен с вторым входом пикового детектора, выход которого соединен-с вторым входом фильтра нижних частот.

Использование: изобретение относится к физической культуре и спорту и медицине Л может быть, в частности, использовано для определения мышечной силовой выносливости человека, опорных реакций, становой силы и веса, а также -при протезировании. Существо: устройство для определения мышечной силовой активности содержит тензодатчик, электрический мост, тензоусилитель, переключатель, пиковый детектор, фильтр нижних частот, блок регистрации, ключ. Тензорукоятка представлена двухэтажным расположением тензодатчиков перпендикулярного действия силы. Устройство содержит также капроновую ленту, стремя. При отключении пикового детектора с фильтром нижних частот регистрируется динамика изменения усилия в процессе нарастающего утомления. Возможна регистрация усилия и динамики изменения усилия одной руки или двух рук. При разъединении верхнего и нижнего этажей возможна регистрация веса испытуемого, а также регистрация опорных реакций, причем двух ног и отдельно каждой ноги. Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенной достоверностью результатов исследований за счет определения динамики изменения усилий в процессе нарастающего утомления. Предлагаемое устройство портативно, обладает легким весом и может быть использовано в походных условиях, например, в горной местности для тестирования альпинистов и горных туристов. 12 ил. 00 С

Фм.1

каркас гензодыгага Загономса константаго проюли дп -W)tsoa (й иярвм ваюш

dw. з.

Пнковыа дате ктор XCi в фи-ир. д

них частот РjCc

ооооооо

Фиг.7

ютюграшп прыжка вверх а