Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadze¬ nie do pomiaru sily i czynnosci ruchowej pal¬ ca.Czynnosci palców reki okreslano dotychczas na podstawie dwóch odrebnie przeprowadzonych ba¬ dan przemieszczen katowych stawów oraz ozna¬ czania sily poszczególnych ruchów. Badanie prze-, mieszczen katowych stawów palca dokonuje sie najczesciej w warunkach klinicznych przy pomocy zwyklych goniometrów, co daje bezposredni odczyt wartosci katowej.Bardziej precyzyjnego i ciaglego pomiaru zakre¬ su ruchów stawów dokonywali W. Wozny: Ba¬ dania nad czynnoscia miesni rekd u chorych na gosciec reumatoidalny metoda elektromiografii glo¬ balnej. Roczniki AM w Poznaniu, II/III, 1969, ss. 143—146 i Long C: Electromyographic kinesiology of the hand: rmiseles moving the long finger. J.Bone and Joint Surg., 19G4, 46—A, 8, ss. 1683—17015, Long C: Intrinsic — extrinsic muscle eontroi oif the hand in power grip and precision handling: an electromyographic study. J. Bone and Joint Surg., 1970, 52—A, ss. 853^867 oraz pózniej Pa- gowski S.: Badania i modelowanie wlasnosci apa¬ ratu ruchu reki ludzkiej metodami mechaniki ma¬ szyn. Warszawa 11974. Politechnika Warszawska, Wydzial Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, In¬ stytut (Mechaniki Stosowanej. Promotor: Prof. dr inz. A. Morecki.Poslugiwali sie oni prostowodami, w które wbu¬ dowano potencjometry. Zmiany zakresu ruchów rejestrowano na papierze swiatloczulym. Aparaty te pozwalaly na pomiar zakresu ruchów w stawie sródreczno-palcowym i miedzypaliczkowym bliz- 5 szym. W krancowych fazach pomiaru kata przy pomocy prostowodu pojawialy sie wyrazne odchyl¬ ki z powodu odksztalcen powstajacych w urza¬ dzeniu. Odksztalcenia te wywolane byly niezgod¬ noscia stalej osi obrotu w prostowodzie i zmien- 10 nej osi obrotu w stawie.Walker P. S., Davidson W. i Erkman M. J. „An Apparatus to Assess Function of the Hand", The Journal of Hand Surgery, 1978, t. 3, ss. 189—193, zbudowali w 1977 r. aparat do badania zakresu W ruchów stawów palców z rejestratorem liczbo¬ wym.Badanie sily miesni powstajacej w czasie ru¬ chów dokonuje sie najczesciej przy uzyciu dyna- mometru recznego Collins'a. Dynamometr ten ze- 20 zwala na pomiar wielkosci skurczu izometrycznego miesni zginaczy palców.Do baidania sily ruchów zgieciowych palców o- pisywali odjpowiednie aparaty Swanson A. B., Ma¬ tew I. B., dr Groot G. „The Strength of the Hand", ** Buli. of Prosthetic Research, FALL 1970, ss. 145— 153, Washington, Strzyzewski H., Dopierala K. A- parat do pomiaru sily palców reki. Chir. Narz.Ruchu i Ortop. Pol. (w druku) oraz wspomniani Walker P. S., Davidson W. i Erkman M. J. Apa- M raty te sa oparte na zasadzie wykorzystania po- 136 9953 136 995 4 miaru sdly nacisku przy zastosowaniu tensometrów.Odczyt wielkosci sily jest liczbowy. Morecki A.: Bionika ruchu. Podstawy zewnetrznego sterowania biomechanizmów i konczyn ludzkidh. Warszawa 1971, PWN, ss. 466 powoluje sie na pomiar ela¬ stycznosci stawu opisanego w 1960 r. przez Wrightfa i Johns^.Metoda pomiaru polega tutaj na wymuszaniu TUchu obrotowego stawu sródrecznego^palcowego w zakresie od 5° do 65° przy maksymalnym mo¬ mencie okolo 10 N-cm i predkosci maksymalnej okolo 3,3 rad/s. Moment potrzebny do przeniesienia ruchu na badany staw dokonywany jest przy u- zyciu przetworników tensometrycznych umieszczo¬ nych na dzwigni laczacej drazek wodzacy z pal¬ cem. Wspomniane obie grupy aparatów dokonuja niezaleznie pomiaru wielkosci przemieszczenia ka¬ towego w stawie oraz oddzielnie sily.W ksiazce Z. Nadolski: „Tensometryczne bada¬ nia nad przydatnoscia do pracy reki uszkodzonej przez uraz", PZWL, Warszawa 1977 r. opisuje spo¬ sób pomiarowy i urzadzenia, w których stosowa¬ ne sa tensometry, umozliwiajace pomiar maksy¬ malnej sily miesniowej reki w pewnej liczbie znormalizowanych i dokladnie sprecyzowanych chwytów wystepujacych w pracy produkcyjnej.Dla obserwacji funkcji ruchowej oraz ustalania prognozy restytuacji ruchu celowa jest mozliwosc równoczesnej obserwacji i rejestracji przemiesz¬ czen katowych stawów oraz zmian wielkosci sily miesniowej z uwzglednieniem ich zmian w cza¬ sie.Sposób wedlug wynalazku pozwala na pomiar sily i czynnosci ruchowej palca. Badany palec mo¬ cuje sie z wózkiem pomiarowym poprzez prze¬ twornik tensometryczny. Nastepnie zasila sie na¬ pieciem sterujacym elektromagnes, którym za po¬ srednictwem zwory elektromagnetycznej blokuje sie wózek pomiarowy i dokonuje sie pomiaru sily dowolnego paliczka palca przy pomocy przetwor¬ nika temsometrycznego, jednoczesnie za pomoca przetworników liniowych dokonuje sie - pomiaru polozenia kitowego paliczka palca. Wyniki pomda- _ru wartosci sily w funkcji kata otrzymuje sie na dowolnym rejestratorze. Po samoczynnym zwol¬ nieniu sie zwory elektromagnetycznej przez elek¬ tromagnes odblokowuje sie wózek pomiarowy u- mozliwiajac jego dowolny ruch w plaszczyznie „X i Y oraz ruch obrotowy czujnika tensometrycz- nego.Elektromagnes steruje sie blokiem sterujacym, którym reguluje sie czas blokady, kiedy wyko¬ nywany jest pomiar i czas odblokowania sie wóz¬ ka pomiarowego, potrzebny do wymuszonego przez badany palec przesuniecia wózka pomiarowego do nastepnego punktu pomiaru lub za posrednictwem komperatora reguluje sie posuw wózka pomiaro¬ wego przez nastawienie wartosci podzialowej kata wypadkowego az. Sterowanie drogowe palca uzy¬ skuje sie poprzez ciagly pomiar przemieszczania wózka pomiarowego wymuszonego dowolnie bada¬ nym palcem w plaszczyznie XY. Ponownie sa¬ moczynnie blokuje sie wózek pomiarowy i do¬ konuje sie pomiaru sily i polozenia katowego pa¬ liczka palca w nastepnym punkcie pomiarowym.Urzadzenie wedlug wynalazku posiada przetwor¬ nik tensometryczny osadzony na worku pomiaro¬ wym, który umieszczony jest na prowadnicach • pionowych tak, ze moze wykonywac dowolne ru¬ chy w kierunku ±Y, natomiast wózek pomiarowy z prowadnicami pionowymi osadzony jest na pro¬ wadnicach poziomych i moze przybierac dowolne polozenie w kierunku ±X. Elektromagnes umie¬ szczony jest w podstawie urzadzenia i przez zwo- re elektromagnetyczna polaczona z wózkiem po¬ miarowym pozwala na unieruchomienie wózka w dowolnym polozeniu zakresu pomiarowego urza¬ dzenia. Do prowadnic pionowych zamocowany jest przetwornik liniowy polaczony z wózkiem pomia¬ rowym w kierunku ±Y, a do prowadnic pozio¬ mych zamocowany jest przetwornik liniowy po¬ laczony z wózkiem przesuwnym w kierunku ±X.Wynalazek jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do pomiaru sily nacisku i przemieszczen katowych palca, fig. 2 — schemat ukladu pomiarowego, fig. 3 — obrazuje uproszczony model palca usytuowany w plaszczyz¬ nie XY.Sposobem wedlug wynalazku wykonujemy po¬ miar sily i czynnosci ruchowej dowolnego palicz¬ ka palca po unieruchomieniu reki na plycie 11 i przymocowaniu badanego paliczka palca do prze¬ twornika tensometrycznego 2. Pomiar sily nacisku badanego paliczka palca dokonuje sie na zasadzie pomiaru ugiecia przetwornika tensometrycznego 2 przesuwajacego sie swobodnie wraz z wózkiem po torze wymuszonym przez badany palec. Elektro¬ magnes 5 zasila sie napieciem sterujacym w po¬ zycji poczatkowej polozenia palca, który unieru¬ chamia zwore elektromagnetyczna 6 i blokuje po¬ suw wózka pomiarowego 1 powodujac pomiar sily badanego paliczka palca poprzez przetwornik ten¬ sometryczny 2 oraz polozenia katowego paliczka palca przy pomocy przetworników liniowych 7 i 8. Po dokonanym pomiarze elektromagnes 5 zwalnia zwore elektromagnetyczna 6 pozwalajac na dowolny ruch wózka pomiarowego 1 i wózka przesuwnego 12 w plaszczyznie XY oraz ruch o- brotowy przetwornika tensometrycznego 2.Dalszy pomiar czyli sterowanie elektromagnesem 5 polegajace na blokowaniu i odblokowaniu wózka pomiarowego 1 moze odbywac sie jednym z dwóch sposobów sterowania elektromagnesem 5.Przy pierwszym sposobie elektromagnes 5 ste¬ ruje sie blokiem sterujacym 20, gdzie nastawia sie czas pomiaru odpowiadajacy czasowi blokady wózka pomiarowego 1 i czas jego odblokowania.Podczas odblokowania przez elektromagnes 5 wóz¬ ka pomiarowego 1 ruch wózka pomiarowego 1 zostaje wymuszony przez badany policzek palca do czasu ponownego zablokowania wózka pomia¬ rowego 1 powodujac pomiar sily badanego palicz¬ ka paka przez przetwornik tensometryczny 2 i polozenia katowego za posrednictwem przetwor¬ ników liniowych 7 i 8. Wytworzone w trakcie pomiaru sygnaly elektryczne w przetworniku ten- sometrycznym 2 podawane sa na wejscie wzmac¬ niacza wejsciowego 13 skad przez uklad pomia- 19 20 29 M •9 40 49 90 •9136 995 5 6 rowy 21 dochodza do rejestratora 22, w którym rejestrowana jest wielkosc zmian sily paliczków palca w funkcji czasu P = f kata polozenia paliczka palca P = f(az).Przy drugim sposobie elektromagnes 5 steruje sie blokiem sterujacym 20 za posrednictwem kom- peratora 19, gdzie nastawia sie dowolna wartosc podzialowa kata wypadkowego az. Podczas odblo¬ kowania przez elektromagnes 5 wózka pomiaro¬ wego 1 ruch wózka pomiarowego 1 zostaje wy¬ muszony dowolnie badanym palcem w plaszczyz¬ nie XY. Wytwarzane w trakcie pomiaru sygnaly elektryczne w przetworniku tensometrycznym 2 podawane sa na wejscie wzmacniacza wejsciowego 13 skad poprzez uklad pomiarowy 21 dochodza do rejestratora 22.Jednoczesnie uzyskane sygnaly z przetworników liniowych 7 i 8 poprzez uklad formujacy 17 i uklad dzielacy 18 doprowadzone sa do kompara¬ tora 19, w którym nastepuje porównanie uzyska¬ nego kata z przetworników 7 i 8 z wielkoscia kata wstepnie zadanego. Komparator 19 przy zgod¬ nosci katów mierzonego i zadanego poprzez blok sterujacy 20 blokuje lub odblokowuje elektromag¬ nes 5 podajac równoczesnie sygnaly sterujace do rejestratora 22. Dodatkowo sygnaly elektryczne si¬ ly palca ze wzmacniacza wejsciowego 13 i polo¬ zenia katowego z bloku sterujacego 20 podawane sa do przetwornika analogowo-cyfrowego 14 dalej do ukladu wyjsciowego 15 poprzez uklad dopaso¬ wujacy 16 do komputera 23.Urzadzenie do pomiaru sily i czynnosci rucho¬ wej palca posiada przetwornik tensometryczny 2, skladajacy sie ze sprezystej belki na której nakle¬ jone sa tensometry foliowe 9. Przetwornik tenso¬ metryczny 2 osadzony jest obrotowo na wózku pomiarowym 1.Wózek pomiarowy 1 zawieszony jest na prowad¬ nicach pionowych 3, tak, ze moze wykonywac dowolne ruchy w kierunku ±Y. Ponadto wózek pomiarowy 1 wraz z prowadnicami pionowymi 3 umieszczony jest na prowadnicach poziomych 4 tworzac wózek przesuwny 12, który moze przy¬ bierac dowolne polozenie w kierunku ±X.Urzadzenie 10 posiada elektromagnes 5 umie¬ szczony w jego podstawie oraz zwore elektromag¬ netyczna 6 polaczona z wózkiem pomiarowym 1, który pozwala na unieruchomienie przetwornika tensometrycznego 2 w dowolnym polozeniu zakre¬ su pomiarowego urzadzenia 10 w celu dokonania pomiaru sily nacisku paliczka palca i jego kata polozenia. Do prowadnicy pionowej 3 przymoco¬ wany jest przetwornik liniowy 7 sprzezony z wóz¬ kiem pomiarowym 1, a do prowadnicy poziomej 4 przetwornik liniowy 8 sprzezony z wózkiem przesuwnym 12, które sluza do ciaglego pomiaru przemieszczenia katowego az paliczka palca.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób pomiaru sily i czynnosci ruchowej palca po przymocowaniu do przetwornika tenso¬ metrycznego, znamienny tym, ze badany palec mo¬ cuje sie z wózkiem pomiarowym (1) przez prze¬ twornik tensometryczy (2), nastepnie zasila sie napieciem sterujacym elektromagnes (5), którym poprzez zwore elekromagnetyczna (6) blokuje sie wózek pomiarowy (1) dokonuje sie pomiaru sily dowolnego paliczka palca poprzez przetwornik ten¬ sometryczny (2) i jednoczesnie za posrednictwem przetworników liniowych (7) i <8) dokonuje sie pomiaru polozenia katowego paliczka palca, po czym zwora elektromagnetyczna (6) samoczynnie zwalnia sie i odblokowuje wózek pomiarowy (1) umozliwiajac jego dowolny ruch w plaszczyznie X i Y oraz ruch -obrotowy czujnika tensometry¬ cznego (2), a nastepnie samoczynnie ponownie blo¬ kuje sie wózek pomiarowy (1) i dokonuje sie po¬ miaru sily i polozenia katowego paliczka palca w nastepnym punkcie pomiarowym. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze elektromagnes <5) steruje sie blokiem sterujacym (20), którym reguluje sie czas blokady i czas od¬ blokowania sie wózka pomiarowego (1). 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze elektromagnes (15) steruje sie blokiem sterujacym (20) za posrednictwem komperatora (19), którym reguluje sie posuw wózka pomiarowego (1) o do¬ wolnie zalozony kat. 4. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, ze wartosci sily w funkcji kata otrzymuje sie na dowolnym rejestratorze (22). 5. Urzadzenie do pomiaru sily i czynnosci ru¬ chowej palca zawierajace przetwornik tensometry¬ czny i przetworniki liniowe, znamienny tym, ze przetwornik tensometryczny (2) osadzony jest na wózku pomiarowym (1), który umieszczony jest na prowadnicach pionowych (3) tak, ze moze wy¬ konywac dowolne ruchy w kierunku (±Y), na¬ stepnie wózek pomiarowy (1) z prowadnicami pio¬ nowymi (3) osadozny jest na prowadnicach po¬ ziomych (4) moze przybierac dowolne polozenie w kierunku (±X), elektromagnes (5) umieszczony jest w podstawie urzadzenia (10), poprzez zwore elektromagnetyczna (6), polaczona z wózkiem po¬ miarowym (1), pozwala na unieruchomienie wózka w dowolnym polozeniu zakresu pomiarowego urza¬ dzenia (10), natomiast do prowadnic pionowych (3) zamocowany jest przetwornik liniowy (7) po¬ laczony z wózkiem pomiarowym (1), a do pro¬ wadnic poziomych (4) zamocowany jest przetwor¬ nik liniowy (8) polaczony z wózkiem przesuwnym (12). 10 15 20 25 30 35 40 45 50136 995 »l A-A _e 7 4 -\^ rr 3 1 /T r\"-j / »./ ot V3SC k: -r .i^jjjjjj -.)iij,,i.ijji,uiji.T* F/G. 7 r^5 /2N/3H 4?7K 22 /4 /5 H16U23 7 ~8 17 r 18H19H20 Ci F/G. 2 FIC. 3 DN-3, zam. 250/86 Cen* HM il PL