RU2185098C2

RU2185098C2 - Device for measurement of animal force

Info

Publication number: RU2185098C2
Application number: RU99125569A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Смирнов; В.Д. Вешуткин; Л.П. Максимова; В.Е. Желандовский
Original assignee: Нижегородский государственный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2002-07-20

Abstract

FIELD: medical engineering, particularly, devices for measurement of animal force. SUBSTANCE: device supporting plate is rigidly connected with posts. Circular sockets are made on posts for loading plate whose opposite ends have longitudinal and transverse recesses. Lower surface of post sockets connected with transverse recess of loading plate is conical. Installed in middle part of both plates are removable cover plates. Flexible members with strain gages are mounted at ends of supporting plate and closed with protective castings. Device makes it possible to register quickly varying force parameters in time aspect that is of foremost importance in estimation of functional state of man locomotor system and in estimation of efficiency of rehabilitation measures. EFFECT: increased accuracy of registration of quickly varying force parameters of muscles with different cylindrical grips. 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для измерения мускульной силы. The invention relates to medical equipment, in particular to devices for measuring muscle strength.

Известны различные типы механодинамометров и тензодинамометров (авт. св. N 1688846. Лобзин B.C., Жулев Н.М., Пустозеров В.Г. Устройство для измерения мышечной силы; авт. св. N 1222244. Земляков В.В. с соавт. Реверсивный динамометр; авт. св. N 1426540. Сигал М.А., Кораблев В.Г., Толмачев К.В. Устройство для измерения силы и выносливости мышц; Edwards G. Isometric force measuring device, Palo Alto, Calif., Assignor to Greenleaf Medical Systems inc. Ser.N 581482). Various types of mechanodynamometers and tensodynamometers are known (ed. St. N 1688846. Lobzin BC, Zhulev NM, Pustozerov VG Device for measuring muscle strength; ed. St. N 1222244. Zemlyakov VV et al. Reversible dynamometer; ed. St. N 1426540. Sigal MA, Korablev VG, Tolmachev KV Device for measuring muscle strength and endurance; Edwards G. Isometric force measuring device, Palo Alto, Calif., Assignor to Greenleaf Medical Systems inc. Ser. N 581482).

Однако их применение в медицинской практике ограничивается лишь регистрацией максимального силового воздействия. Нет возможности изучения силовых параметров кисти во временном аспекте. Применение тензодинамометров позволило преодолеть данный недостаток, но последние имеют низкие частоты собственных колебаний и поэтому при регистрации быстро изменяющихся усилий возможны значительные ошибки. However, their use in medical practice is limited only by recording the maximum force effect. There is no way to study the power parameters of the brush in the temporal aspect. The use of strain gauges allowed to overcome this drawback, but the latter have low frequencies of natural oscillations and therefore significant errors are possible when registering rapidly changing forces.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является динамометр для измерения силы схвата, выбранный за прототип и описанный Букиным И.В. , Якобсоном Я.С. Приборы для измерения силы схвата и момента ротации кисти. Сб. трудов Протезирование и протезостроение, вып.43. - М.,1977, с.94-96. Closest to the proposed technical solution is a dynamometer for measuring the gripping force, selected for the prototype and described by Bukin I.V. , Jacobson J.S. Devices for measuring grip force and brush rotation moment. Sat Proceedings Prosthetics and prosthetics, issue 43. - M., 1977, p. 94-96.

Динамометр состоит из упругого и опорного элементов и измерительной системы. Упругий элемент выполнен в виде стальной пластины толщиной 0,8 мм, с обеих сторон которой наклеены четыре проволочных тензорезистора, собранных по схеме полумоста. Измеряемое усилие воспринимается опорным элементом, представляющим собой пластину с двумя штоками, способными свободно перемещаться вдоль направляющих отверстий, и через шарик передается на упругий элемент. The dynamometer consists of an elastic and supporting elements and a measuring system. The elastic element is made in the form of a steel plate with a thickness of 0.8 mm, four wire strain gauges assembled according to the half-bridge scheme are glued on both sides of it. The measured force is perceived by the supporting element, which is a plate with two rods that can move freely along the guide holes, and is transmitted through the ball to the elastic element.

Однако известное устройство конструкционно не обеспечивает возможность изучения быстро изменяющихся параметров мускульной силы. Кроме того, динамометр выполнен таким образом, что опорный элемент поджат к пластине с тензорезисторами с некоторым усилием с целью направления силы схвата вдоль осевой линии и уменьшения погрешности измерения. Несмотря на это наличие постоянного фонового сигнала с тензорезисторов, а в конечном итоге необратимая деформация опорного элемента, возникающая от постоянного одностороннего силового воздействия, а также включение в передающую усилие систему шарика, играющего демпферующую роль, обуславливает значительную величину ошибки измерения, что может привести к неправильному толкованию результатов динамометрических исследований в ортопедической практике. However, the known device structurally does not provide the opportunity to study rapidly changing parameters of muscular strength. In addition, the dynamometer is designed in such a way that the supporting element is pressed against the plate with strain gauges with some effort in order to direct the gripping force along the center line and reduce the measurement error. Despite this, the presence of a constant background signal from the strain gauges, and ultimately the irreversible deformation of the support element arising from constant one-sided force, as well as the inclusion of a ball playing a damping role in the transmitting force, causes a significant measurement error, which can lead to incorrect interpretation of the results of dynamometric studies in orthopedic practice.

Кроме того, динамометр не позволяет регистрировать силу при различных схватах. In addition, the dynamometer does not allow you to register the force at various grips.

Задача предлагаемого технического решения - повышение точности регистрации быстро изменяющихся силовых параметров мышц при различных цилиндрических схватах. The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy of registration of rapidly changing force parameters of muscles in various cylindrical grips.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем опорную пластину, на которой размещены упругие элементы с тензодатчиками, нагрузочную пластину и соединительные стойки, опорная пластина жестко соединена со стойками, на стойках выполнены кольцевые гнезда под нагрузочную пластину, на противоположных концах которой имеются продольный и поперечный пазы, причем на стойке, соединенной с поперечным пазом нагрузочной пластины, нижняя поверхность гнезд выполнена конусной, в средней части обеих пластин установлены съемные накладки, а упругие элементы с тензодатчиками смонтированы у концов опорной пластины и закрыты защитными кожухами. The problem is solved due to the fact that in the device containing the support plate, on which the elastic elements with load cells are placed, the load plate and connecting posts, the support plate is rigidly connected to the posts, the posts have ring sockets for the load plate, at the opposite ends of which there are longitudinal and transverse grooves, and on the rack connected to the transverse groove of the loading plate, the lower surface of the nests is conical, in the middle of both plates are removable e overlays, and elastic elements with strain gauges are mounted at the ends of the base plate and closed with protective covers.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 - съемная накладка, на фиг.3 - защитный кожух. The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the device, figure 2 is a removable pad, figure 3 is a protective casing.

Устройство для измерения мышечной силы состоит из опорной пластины 1 со смонтированными у ее концов упругими элементами 2 с тензодатчиками и жестко соединенной со стойками 3 и 4 нагрузочной пластины 5, имеющей на противоположных концах продольный паз 6 и поперечный паз 7. В средней части пластин 1 и 5 установлены съемные накладки 8, которые могут быть различной формы. На стойках 3 и 4 имеются кольцевые гнезда 9 под нагрузочную пластину 5. Нижняя поверхность гнезд на стойке 4, соединенной с поперечным пазом 7 нагрузочной пластины 5, выполнена конусной. Упругие элементы 2 с тензодатчиками закрыты защитными кожухами 10. A device for measuring muscle strength consists of a support plate 1 with elastic elements 2 mounted at its ends with load cells and rigidly connected to the posts 3 and 4 of the load plate 5, having at its opposite ends a longitudinal groove 6 and a transverse groove 7. In the middle of the plates 1 and 5 mounted removable lining 8, which can be of various shapes. On racks 3 and 4 there are annular sockets 9 under the load plate 5. The lower surface of the nests on the rack 4, connected to the transverse groove 7 of the load plate 5, is made conical. The elastic elements 2 with load cells are closed with protective covers 10.

Устройство для измерения мышечной силы используют следующим образом. Нагрузочную пластину 5 размещают в кольцевых гнездах 9 стоек 3 и 4 на нужном расстоянии от опорной пластины 1 и устанавливают съемные накладки 8 в зависимости от вида обследования и характера поражения кисти больного. Пациент сжимает накладки 8, усилие передается на нагрузочную пластину 5 и соответственно на стойки 3 и 4. Стойки 3 и 4 передают это усилие на упругий элемент 2, который деформируется пропорционально усилию, прилагаемому кистью пациента. Деформация упругого элемента 2 с помощью тензорезисторов, включенных в мостовую электрическую схему, преобразуется в электрический сигнал, который передается на регистратор. A device for measuring muscle strength is used as follows. The load plate 5 is placed in the annular nests 9 of the racks 3 and 4 at the desired distance from the support plate 1 and install removable lining 8 depending on the type of examination and the nature of the lesion of the patient’s hand. The patient compresses the pads 8, the force is transmitted to the load plate 5 and, respectively, to the posts 3 and 4. Racks 3 and 4 transmit this force to the elastic element 2, which is deformed in proportion to the force exerted by the patient’s brush. The deformation of the elastic element 2 using strain gauges included in the bridge electrical circuit is converted into an electrical signal, which is transmitted to the recorder.

Предлагаемое устройство позволяет регистрировать быстро изменяющиеся силовые параметры во временном аспекте, что имеет первостепенное значение при оценке функционального состояния опорно-двигательной системы человека, а также при оценке эффективности реабилитационных мероприятий. The proposed device allows you to register rapidly changing power parameters in the temporal aspect, which is of paramount importance in assessing the functional state of the musculoskeletal system of a person, as well as in assessing the effectiveness of rehabilitation measures.

Claims

A device for measuring muscle strength, comprising a support plate, on which elastic elements with load cells are placed, a loading plate and connecting racks, characterized in that the supporting plate is rigidly connected to the racks, ring racks are made under the load plate, at the opposite ends of which there is a longitudinal and transverse grooves, and on the rack connected to the transverse groove of the load plate, the lower surface of the nests is conical, in the middle of both plates are installed s laths, and the elastic elements with strain gauges are mounted at the ends of the support plate and covered by protective covers.