SU1426540A1

SU1426540A1 - Apparatus for measuring muscle force and endurance

Info

Publication number: SU1426540A1
Application number: SU864150735A
Authority: SU
Inventors: Марк Аронович Сигал; Владимир Григорьевич Кораблев; Константин Васильевич Толмачев
Original assignee: М. А. Сигал, В. Г. Кораблев и К. В. Толмачев
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1988-09-30

Abstract

Изобретение относитс к медицинской технике, точнее к устройствам дл измерени силы и выносливости различных мышц человека, предназначено дл медицинской и спортивной практики. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей , расширение диапазона и повышение точности измерений, удобство поз пациента при измерении силы и выносливости различных групп мышц и повышение удобства в эксплуатации. Аппарат содержит установленный на столе динамометр, в корпусе которого жестко закреплена одним концом плоска пружина, показывающий прибор с поворотными стрелками, устройство дл приложени силы сжати кисти человека , раст гивающих относительно динамометра усилий и усилий поворота кистей рук. Устройство дл приложени раст гивающих усилий в виде руко тки, щарнирно установленной на соединенном с корпусом динамометра посредством поворотной оси двуплечем рычаге, имеющем устройство дл изменени диапазонов измер емых усилий , в виде соединенных между собой стоПорны .м винтом ползуна и прижима, установленных с возможностью перемещени в продольном пазу двуплечего рычага. Цол- зун снабжен упором, взаимодействующим с плоской пружиной через ее контактные выступы , установленные на расчетных рассто ни х от точки ее закреплени в корпусе динамометра. Устройство дл приложени поворотных усилий от кистей рук в виде двух руко ток, имеющих головки дл захвата пальцами руки и цилиндрические рифленые стержни дл захвата сжатой в кулак кистью, одна руко тка установлена на поворотной оси двуплечего рычага, а друга - кинематически св зана с этой осью с возможностью ее поворота в направлении, противоположном повороту этой руко тки. Устройство дл приложени силы сжати кисти руки в виде закрепленного на столе от- ки/,ного упора, захватна часть которого параллельна захватной части руко тки дл приложени раст гивающих усилий на рассто нии , удобном дл захвата кистью, с возможностью регулировки этого рассто ни . Стол дл закреплени динамометра выполнен с воз.можностью регулировки положени по высоте и углу наклона. В записывающем устройстве са.мописец установлен отдельно от динамометра и электрически св зан с поворотным переменным резистором , снабженным пружиной возврата на ноль и установленным в корпусе динамометра, причем на оси резистора закреплена поворотна муфта с поводко.м, взаи.модействую- щим со свободным концом плоской пружины динамометра. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. G SS (Л 4 Ю 05 СЛ The invention relates to medical technology, more specifically to devices for measuring the strength and endurance of various human muscles, intended for medical and sports practice. The purpose of the invention is to expand the functionality, expand the range and improve the accuracy of measurements, the convenience of the patient's posture when measuring the strength and endurance of various muscle groups and improving ease of operation. The device contains a dynamometer mounted on the table, in the case of which a flat spring is rigidly fixed at one end, showing the device with turning arrows, a device for applying the compressive force of a person’s hand, and the efforts of turning the hands relative to the dynamometer. A device for applying tensile forces in the form of a handle, pivotally mounted on a two-arm lever connected to the dynamometer housing by means of a rotary axis, having a device for changing the ranges of measured efforts, in the form of interconnected by a slide and clamping screw installed in the longitudinal groove of the two shoulders arm. The Tsolzun is equipped with a stop interacting with the flat spring through its contact lugs installed at the calculated distances from the point of its fastening in the dynamometer housing. A device for applying rotational forces from the hands in the form of two handles having heads for grabbing fingers and cylindrical corrugated rods for gripping a fist clenched with a brush, one handle mounted on the rotary axis of the two shoulders, and the other is kinematically connected to this axis with the possibility of its rotation in the direction opposite to the rotation of this handle. A device for applying a squeeze force of the hand in the form of a fixed stop fixed on the table, the gripping part of which is parallel to the gripping part of the handle for applying tensile forces at a distance convenient for gripping with the brush, with the possibility of adjusting this distance. The table for fixing the dynamometer is made with the possibility of adjusting the position in height and angle. In the recording device, the caster is installed separately from the dynamometer and electrically connected with a rotary variable resistor, equipped with a return spring to zero and installed in the dynamometer housing, with a rotary clutch with a driver that interacts with the free end attached to the resistor axis flat spring dynamometer. 3 hp f-ly, 5 ill. G SS (L 4 Y 05 SL

Description

Изобретение относитс к медицинской тех- |нике, а именно к устройствам дл изме- |рени силы и выносливости различных мышц человека, и может быть использовано в медицинской и спортивной практике .The invention relates to medical technology, namely, devices for measuring the strength and endurance of various human muscles, and can be used in medical and sports practice.

Цель изобретени - расширение функ- 1 циональных возможностей, расширение диа- назона и повышение точности измерений силы и выносливости мышц человека, а так- i же обеспечение удобства позы пациента и I повышение удобства в эксплуатации. 1 На фиг. 1 показано описываемое устрой- I ство, вид сбоку; на фиг. 2 - разрез А-А на ; фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 с час- i тичным местным разрезом; на фиг. 4 - раз- j рез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Г - Г I на фиг. 1.The purpose of the invention is to expand the functional capabilities, expand the range and improve the accuracy of measurements of the strength and endurance of human muscles, as well as ensure the patient's posture and I increase ease of operation. 1 In FIG. 1 shows the described device, I, side view; in fig. 2 - section A-A on; FIG. one; in fig. 3 is a view B in FIG. 1 with partial local incision; in fig. 4 shows a section j through section BB of FIG. 3; in fig. 5 - section G - I in fig. one.

Устройство дл измерени силы и вынос- ливости мышц содержит закрепленный на столе 1 динамометр 2, в корпусе 3 кото- рого защемлена одним концом плоска нру- жина 4 с возможностью взаимодействи ее второго (свободного) конца с поворотными стрелками 5 и 6 индикатора 7 через зубчатый сектор 8 и пдестерню 9. Динамометр 2 снабжен механизмом дл приложени раст - гиваюти.х относительно корпуса 3 усилий, выполненным в виде руко тки 10, котора шарнирно установлена на соединенном с корпусом 3 посредством поворотной оси 11 двуплечем рычаге 12, снабженном воздействующим на плоскую пружину 4 механизмом дл изменени диапазонов измер емых усилий, выполненным в виде установленных с возможностью перемещени в продольном пазу 13 рычага 12 ползуна 14 с прижимом 15, соединенных между собой стопорным винтом 16, причем в ползуне 14 установлен упор 17, взаимодействующий с плоской пружиной 4 через ее контактные выступы 18-20, установленные на расчетных рассто ни х Ь, 12, 1з от точки ее защемлени в корпусе 3. Свободный конец пружины 4 кинематически св зан с поворотными стрелками 5 и 6 индикатора 7 через установленный на зубчатом секторе 8 регулировочный винт 21 с гайкой 22, причем стрелка 5 жестко соединена с шестерней 9, а стрелка 6 установлена на оси 23, закрепленной на шкале 24 индикатора 7, соединена со стрелкой 5 посредством ее поводка 25 и снабжена ручкой 26 возврата в исходное положение. Дл возврата в исходное положение при сн тии нагрузки с рычага 12 сектор 8 выполнен с плоской пружиной 4 посредством спиральной пружины 27. Шкала индикатора 7 имеет градуировки дл измерени различных диапазонов прилагаемых усилий.A device for measuring muscle strength and endurance contains a dynamometer 2 fixed on a table 1, in case 3 of which a flat spring 4 is clamped by one end with the possibility of its second (free) end interacting with rotary arrows 5 and 6 of indicator 7 through a gear sector 8 and gear 9. The dynamometer 2 is equipped with a mechanism for applying tension to the body with respect to the force 3, made in the form of a handle 10, which is pivotally mounted on the double-arm lever 12 connected to the body 3 by means of a rotary axis 11 a mechanism for changing the ranges of measured forces, made in the form of a lever 12 of a slide 14 mounted with the ability to move in a longitudinal groove 13 with a clamp 15, interconnected by a locking screw 16, acting on a flat spring 4, and a stop 17 interacting with a flat spring 4 through its contact protrusions 18-20, installed at the calculated distances x, 12, 1z from the point of its pinching in the housing 3. The free end of the spring 4 is kinematically connected with the rotary arrows 5 and 6 of the indicator 7 through An adjusting screw 21 with a nut 22, located on the toothed sector 8, the arrow 5 is rigidly connected to gear 9, and the arrow 6 is mounted on an axis 23 fixed on the scale 24 of the indicator 7, connected to the arrow 5 by means of its lead 25 and equipped with a return handle 26 initial position. To return to the initial position during unloading from the lever 12, the sector 8 is made with a flat spring 4 by means of a spiral spring 27. The scale of the indicator 7 has graduations for measuring various ranges of applied forces.

Рассто ни 1|, Ь и 1з (см) от точки защемлени пружины 4 в корпусе 3 до контактных выступов 18-20 определ ютс из следу юп1.их зависимостей:The distances 1 |, b and 1h (cm) from the pinching point of the spring 4 in the housing 3 to the contact protrusions 18-20 are determined from the trace of their dependencies:

12 12

где PI, РЗ, РЗ - величина усилий (в килог- раммах), приложенных к руко тке 10 и измер емых по шкале 24 при взаимодействии упора 17 с контактными выступами 18, 19 и 2Т) соответственно пружины 4;where PI, РЗ, РЗ is the magnitude of the forces (in kilograms) applied to the handle 10 and measured on a scale of 24 with the interaction of the stop 17 with the contact lugs 18, 19 and 2Т), respectively, of the spring 4;

1 - рассто ние от точки защем- лени пружины 4 до точки ее взаимодействи с регулировочным винтом 21 зубчатого сектора 8, см;1 is the distance from the pinching point of the spring 4 to the point of its interaction with the adjusting screw 21 of the toothed sector 8, cm;

b - рассто ние от оси креплени руко тки 10 к рычагу 12 до его поворотной оси 11 перпендикул рно линии дей- стви усилий РЬ Р2 или РЗ, см;b is the distance from the axis of attachment of the handle 10 to the lever 12 to its rotary axis 11 perpendicular to the line of action of forces Pb P2 or P3, cm;

bi, Ьг, Ьз - рассто ни от поворотной оси 11 рычага 12 до контактных выступов 18, 19, 20 пружины 4, см;bi, Lg, and L3 are the distances from the pivot axis 11 of the lever 12 to the contact projections 18, 19, 20 of the spring 4, cm;

f - величина прогиба пружины 4 в точке взаимодействи с винтом 21 зубчатого сектора В под действием усилий Р|, Р2 или РЗ, см;f is the amount of deflection of the spring 4 at the point of interaction with the screw 21 of the toothed sector B under the action of the forces Р |, Р2 or РЗ, cm;

Е - модуль упругости (дл стали Е 2-10 кг/см-);E is the modulus of elasticity (for steel E 2–10 kg / cm–);

2525

см cm

момент инерции пружины.moment of inertia of the spring.

00

5five

где b - ширина, h - толщина пружины. Устройство снабжено механизмами дл приложени поворотных усилий от кистей рук, выполненными в виде двух руко ток 28 и 29, причем руко тка 28 установлена на поворотной оси 11 рычага 12, а руко тка 29 - на оси 30 и кинематически св зана с осью 11 с возможностью ее поворота в направлении, противоположном повороту этой руко тки, например посредством поводка 31, соедин ющего ее с руко ткой 10 штифтом 32. Кажда из руко ток 28 и 29 выполнена с головкой 33 дл захвата пальцами руки и с рифлены.мwhere b is the width, h is the spring thickness. The device is equipped with mechanisms for applying rotational forces from the hands, made in the form of two handles 28 and 29, with the handle 28 mounted on the rotary axis 11 of the lever 12, and the handle 29 mounted on the axis 30 and is kinematically connected to the axis 11 its rotation in the direction opposite to the rotation of this handle, for example by means of a driver 31, connecting it with the handle 10 by a pin 32. Each of the handle 28 and 29 is made with a pick-up head 33 and with corrugated m.

0 цилиндрическим стержнем 34 дл захвата кистью.0 cylindrical rod 34 for grip brush.

Механизм дл приложени усилий сжати кисти руки выполнен в виде закрепленного на столе 1 откидного упора 35, захватна часть 36 которого установлена па раллельно захватной части 37 руко тки 10 дл приложени раст гивающих усилий на рассто нии «С, удобном дл захвата кистью руки, с возможностью регулировки этого рассто ни путем перемещени упора 35The mechanism for compressing the wrist is made in the form of a hinged support 35 fixed on the table 1, the gripping part 36 of which is mounted parallel to the gripping part 37 of the handle 10 for applying a tensile force at a distance "C convenient for gripping the hand". adjusting this distance by moving the stop 35

Q в корпусе 38 и его фиксации подпружиненным зубчатым фиксатором 39, взаимодействующим с выполненной на ползуне 40 упора 35 насечкой 41.Q in the housing 38 and its fixation spring-loaded toothed lock 39, which interacts with the notch 41 41, which is made on the slide 40 of the stop 35.

С целью обеспечени удобной позы пациента при измерении усилий и выносли5 вости различных групп мышц стол 1 выполнен с возможностью регулировки по высоте путем вращени установленной в его стойке 42 гайки 43, взаимодействующей с подъемно-оиускным винтом 44 стола 1, а также регулировки по углу наклона посредством поворота оси 45 со столом 1 руко ткой 46, снабженной подпружиненным коническим фиксатором 47, установленным в отверсти 48.In order to provide a comfortable posture for the patient when measuring the forces and endurance of various muscle groups, the table 1 is adjustable in height by rotating the nut 43 installed in its rack 42, which interacts with the lifting screw 44 of the table 1, as well as adjusting the angle of inclination rotation of the axis 45 with the table 1 by the handle 46, fitted with a spring-loaded conical retainer 47 mounted in the hole 48.

Дл измерени статической и динамической выносливости мышц устройство снабжено регистратором, который установлен отдельно от динамометра (например, на стене помеолени ) и электрически св зан с поворотным переменным резистором 49, который установлен в корпусе 3 динамометра 2, причем на оси 50 резистора 49 закреплена поворотна муфта 51 с поводком 52, взаимодействующим со свободным концом плоской пружины 4 динамометра 2, снабженна пружиной 53 возврата резистора 49 на ноль.To measure the static and dynamic endurance of the muscles, the device is equipped with a recorder, which is installed separately from the dynamometer (for example, on the ground wall) and electrically connected to the rotary variable resistor 49, which is installed in the case 3 of the dynamometer 2, and the rotary coupling is fixed on the axis 50 of the resistor 49 51 with a lead 52, interacting with the free end of the flat spring 4 of the dynamometer 2, equipped with a spring 53 of the return of the resistor 49 to zero.

Измерение усилий мышц устройством осуществл етс следующим образом.The measurement of muscle effort by the device is carried out as follows.

Раст гивающие относительно динамометра 2 усили измер ют при откинутом упоре 35 путем захвата руко тки 10 кистью руки или соединени этой руко тки гибкой св зью с другими группами мыщц, устанавлива стол 1 в удобное по высоте и углу наклона положение.Stretching forces relative to the dynamometer 2 are measured with the support 35 folded down by gripping the handle 10 with the hand or connecting the handle with a flexible link with other groups of muscles, setting the table 1 in a comfortable height and angle of inclination.

Поворотные усили от кисти измер ют путем захвата кистью руко тки 28 или 29. При захвате сжатой в кулак кистью рифленого стержн 34 руко тки 28 измер ют усилие сгибани мыщц-сгибателей правой кисти и усилие мышц-разгибателей левой кисти, а при захвате пальцами головки 33 руко тки 28 - усили поворота мышц предплечь правой или левой руки против часовой стрелки. При пользовании руко ткой 29 измер ют соответственно усили разгибани мышц-разгибателей кисти правой руки, сгибателей кисти левой руки и поворота мышц предплечь правой или левой руки по часовой стрелке.Swiveling forces from the brush are measured by gripping the handle 28 or 29 with a brush. When gripping the fist-pressed rod 34 of the handle 28, the flexing force of the right-hand flexor muscles and the extensor muscles of the left hand are measured, and when the fingers are gripped by the head 33 handles 28 — effort to turn the muscles of the forearm of the right or left hand counterclockwise. When using the handle 29, respectively, the efforts were made to straighten the extensor muscles of the right hand, flexors of the left hand and turn the muscles of the forearm of the right or left hand clockwise.

Усилие сжати кисти руки измер ют путем захвата кистью руко тки 10 и нахо- д шегос в рабочем положении откидного упора 35. При сжатии кисти руко тк-а 10 перемешаетс в сторону упора 35, воздейству через рычаг 12, упор 17 и один из контактных выступов 18, 19 или 20 на плоскую пружину 4. Аналогичным образом передаетс на пружину 4 усилие при непосредственном воздействии на руко тку 10 руки или других групп мышц.The compression force of the hand is measured by gripping the handle 10 with the brush and in the working position of the folding stop 35. When the brush is compressed, the handle 10 will move in the direction of the stop 35, acting through the lever 12, the stop 17 and one of the contact lugs 18, 19 or 20 on the flat spring 4. Similarly, force is transmitted to the spring 4 by directly acting on the handle 10 of the arm or other muscle groups.

Поворотные усили от руко тки 28 передаютс пружине 4 путем поворота оси 11 и жестко св занного с ней рычага 12, а от руко тки 29 - через поводок 31, соединенный посредством штифта 32 с руко ткой 10.The turning forces from the handle 28 are transmitted to the spring 4 by turning the axis 11 and the lever 12 rigidly connected with it, and from the handle 29 through the lead 31 connected by means of the pin 32 with the handle 10.

В зависимости от диапазона измер емых усилий устанавливают упор 17 рычага 12 напротив соответствуюшего контактного выступа (18, 19, 20) пружины 4, дл чегоDepending on the range of measurable forces, the stop 17 of the lever 12 is installed opposite the corresponding contact projection (18, 19, 20) of the spring 4, for which

5five

00

5five

ослабл ют стопорный винт 16, пере.мещают ползун 14 с прижимом 15 и упором 17 в требуемое положение в пазу 13 и закрепл ют винт 16.loosen the locking screw 16, move the slider 14 with the clamp 15 and the stop 17 to the desired position in the groove 13 and secure the screw 16.

Измерение статической или динамической выносливости мышц выполн ют при подключении электрического питани к регистратору . В результате взаимодействи свободного конца плоской пружины 4 с поводком 52 поворотной муфты 51 происходит поворот оси 50 резистора 49 на угол, величина которого пропорциональна величине измер емого усили и перемещению свободного конца пружины 4. В результате изменени сопротивлени резистора 49 при повороте его оси измен етс сила тока, поступающего к регистратору, что фиксируетс на непрерывно движущейс бумажной ленте. При прекращении воздействи на пружину 4 она возвращаетс в исходное положение (плоское), а резистор 49 поворачиваетс в исходное положение возвратной пружиной 53 через муфту 51.Measurement of static or dynamic muscle endurance is performed by connecting electrical power to the recorder. As a result of the interaction of the free end of the flat spring 4 with the driver 52 of the rotary coupling 51, the axis 50 of the resistor 49 is rotated by an angle, the value of which is proportional to the measured force and the movement of the free end of the spring 4. As the resistance of the resistor 49 changes, the force changes current to the recorder, which is fixed on the continuously moving paper tape. When the action on the spring 4 is terminated, it returns to the initial position (flat), and the resistor 49 rotates to the initial position by the return spring 53 through the coupling 51.

Поворот стрелки 5 индикатора 7 при возрастании прилагаемого усили к пружине 4 происходит в результате взаимодействи пружины с регулировочным винтом 21 сектора 8, а при уменьшении усили или прекращении его действи - в результате воздействи пружины 4 на сектор 8 через возвратную пружину 27. Движение стрелки 5 при возрастании измер емого усили передаетс стрелке 6 через ее поводок 25. При уменьшении усили или прекращении его действи стрелка 6 остаетс напротив делени шкалы, соответствующего наибольшему усилию, а возврат ее в исходное положение осупхествл ют вручную ручкой 26.The rotation of the arrow 5 of the indicator 7 as the applied force increases to the spring 4 occurs as a result of the interaction of the spring with the adjusting screw 21 of sector 8, and when the force decreases or is terminated, as a result of the action of spring 4 on sector 8 through the return spring 27. The movement of the arrow 5 at as the measured force increases, the arrow 6 is transmitted through its lead 25. When the force decreases or is terminated, the arrow 6 remains opposite to the division of the scale corresponding to the greatest effort, and returning it to the original value decomposition osuphestvl dissolved handle 26 manually.

Claims

1. A device for measuring muscle strength and endurance, containing a dynamometer mounted on a table, in the case of which a flat spring is fixed, a kinematically associated mechanism for applying a compressing force of the hand, an indicator with turning arrows and a recorder, characterized in that extending the functionality, expanding the range and improving the accuracy of the measurement; it is equipped with a mechanism for applying a tensile force relative to the hull, made in the form of a handle that is hinged on the body connected to the housing by means of a rotary axis a double-arm lever having a mechanism for changing the range of measured forces, interacting with a flat spring of a dynamometer, mechanisms for applying rotational forces from the hands, made in the form of two handles with heads for grabbing fingers and cylinder0

five

the ribbed corrugated rods for gripping the hand, one handle mounted on the pivot axis of the two-armed lever, and the other kinematically connected to the axis of the lever with the possibility of its rotation in the opposite direction, the mechanism for applying the compression force of the hand , the gripping part of which is installed parallel to the gripping part of the handle for applying tensile forces with the possibility of adjusting the distance between them, and the flat spring is rigidly fixed in the housing a dynamometer at one end with the possibility of interaction of the second end with a mechanism for changing the range of measured forces; with rotatable indicator arrows and a logger.

2. An apparatus according to claim 1, characterized in that the mechanism for changing the range of measurable forces is made up of interconnected retaining screws of a slide and a clamp, installed with the possibility

0

displacement in the longitudinal groove of the two shoulders of the dynamometer, the half of the gap is provided with an abutment interacting with the flat spring through its contact lugs installed at different distances from the point of its fixation in the housing.

3. The device according to claim 1, characterized in that, in order to provide a comfortable posture of the patient when the strength and endurance of different groups of muscles are changed, the table for securing the dynamometer is adapted to adjust its position in height and angle of inclination.

4. The device according to claim 1, characterized in that, in order to improve ease of operation, the recorder is installed in the recorder separately from the dynamometer and electrically connected with a rotary variable resistor equipped with a return spring to zero and installed in the dynamometer housing, and on the axis the resistor is fixed swivel coupling with a driver that interacts with the free end of the flat spring of the dynamometer.

28 1 23

36

FIG. 2 Vidb

in-in

FS / g 4G - G

38

liG

R

J5

32