SU1744506A1

SU1744506A1 - Взвешивающее устройство

Info

Publication number: SU1744506A1
Application number: SU904800565A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Гришкин; Григорий Самуилович Айзиков; Инеса Бенедиктовна Козловская; Михаил Николаевич Вайнштейн
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники; Институт медико-биологических проблем
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Использование: дл измерени распределени веса тела человека по основным опорным зонам стопы. Сущность изобретени : устройство содержит два датчика 2 веса , два усилител 4, мультиплексор 6, узел 7 выборки-запоминани , аналого-цифровой преобразователь 8, микроЭВМ 10. 1 з.п.ф- лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам измерения распределения веса тела человека по основным опорным зонам стопы, а также для проведения научно-исследовательских работ, связанных с изучением расстройств функций опорно-двигательного аппарата, сопровождающихся снижением мышечного тонуса, нарушением вертикальной устойчивости, изменением структуры локомоторных актов, мышечной атрофией и другими двигательными отклонениями.

Известно устройство для определения степени опорности нижних конечностей человека, содержащее медицинские весы с платформой и указателем равновесия, на которых установлена неподвижная площадка с вырезом в центральной ее части, закрываемым с зазором вкладышем, предназначенным для установки на него в отдельности каждой нижней опорной конечности.

Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности использования его для измерения распределения веса тела человека по основным опорным зонам стопы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является взвешивающее устройство, содержащее грузоприемный узел с датчиками веса, подключенными к блоку обработки информации. Грузоподъемный узел выполнен с плоской пружиной, расположенной между пьезокварцевыми пластинами, а корпус выполнен в виде двух створок, связанных между собой шарниром, при этом выходы сумматоров подключены к входам первого дополнительного сумматора, управляющий вход которого и управляющий вход ключа подключены к реле времени.

Недостатком прототипа является ограниченность возможностей этого устройства оно может быть широко использовано только для измерения в целом веса тела человека, в том числе при изменяющемся положении центра тяжести.

В то же время задачи по изучению распределения веса тела и особенностей перемещения проекции центра тяжести не могут быть решены с помощью устройств такого конструктивного исполнения.

Решение указанных задач требует разработки технических устройств по измерению распределения веса тела в основных опорных зонах стоп человека.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения распределения веса по опорным точкам взвешиваемого тела.

На фиг.1 изображена структурная схема взвешивающего устройства; на фиг.2 - правая платформа с разрезом в одной из опорных зон стопы, поясняющим конструкцию измерительного элемента, вид сбоку.

Взвешивающее устройство содержит грузоподъемный узел в виде двух грузоподъемных площадок 1 с датчиками 2 веса, подключенными к блоку 3 обработки информации, причем последний выполнен в виде усилителей 4, подключенных к информационным входам 5 мультиплексора 6, соединенного через узел 7 выборки-запоминания и аналого-цифровой преобразователь 8 с входом 9 микроЭВМ 10, выход 11 которой связан с управляющим входом 12 мультиплексораб, а датчики 2 веса расположены в точках опоры взвешиваемого тела и подключены к соответствующим усилителям 4.

Каждый датчик 2 веса выполнен в виде прикрепленного торцом 13 к нижней стороне 14 грузоприемной платформы 15 цилиндра 16, внутри которого расположен регулировочный винт 17 с осевым отверстием 18 для штока 19, контактирующего нижним концом 20 с датчиком 21 перемещения, а на верхнем конце 22 штока 19 закреплен поршень 23, между нижним торцом 24 которого и регулировочным винтом 17 установлена калиброванная пружина 25.

Устройство работает следующим образом.

Включают электрическое питание блока 3 обработки информации. При этом на экране монитора микроЭВМ 10 высвечивается тест-информация о нулевом исходном состоянии всех измерительных элементов грузоподъемных площадок 1.

Предварительно калиброванные пружины 25 необходимо установить в том положении, при котором был бы достаточным динамический ход (перемещения) поршня 23 при воздействии на него силовой нагрузки, адекватной весу на данном локальном участке поверхности поршня 23 при реальных измерениях распределения веса конкретного человека.

Установка величины динамического хода (перемещения) каждого поршня 23 в каждом датчике 2 веса подбирается эмпирически.

При этом датчики 21 перемещений выдают аналоговый электрический сигнал, пропорциональный силовой нагрузке на поверхности каждого соответствующего поршня 23, исходя из того, что .

F_ynp = K-AX, где Fynp - упругая сила калиброванной пружины 25;

К - коэффициент упругости калиброванной пружины 25;

ΔΧ - смещение поршня 23 вниз вдоль стенок корпуса цилиндра 16 совместно со штоком 19, который взаимодействует с датчиком 21.

Аналоговые сигналы с датчиков 2 веса подвергаются предварительному усилению усилителями 4.

Так как в системе измерения, а именно в грузоподъемных площадках 1 много датчиков 21 перемещения, то используется мультиплексор 6, позволяющий одному АЦП 8 эффективно обслуживать несколько датчиков в процессе измерения.

Для правильного преобразования в цифровую форму быстро изменяющихся сигналов используется также узел 7 выборки-запоминания. (Например, в ходе модельного эксперимента при изучении динамики изменения распределения веса по опорным зонам стопы). Информация о силовой нагрузке в каждой опорной точке стопы (в статике и динамике) поступает в микроЭВМ, которая обеспечивает по определенному алгоритму опрос всех датчиков 21, учет начальных смещений калиброванных пружин 25 грузоподъемных площадок 1, измерение смещений поршней 23 под действием нагрузок (локальных), а также математическую отработку колебаний центра тяжести человека в заданных направлениях.

Таким образом, изобретение, кроме определения веса тела, позволяет измерять распределение веса по основным опорным зонам стопы, что особенно важно в познании человека как сложной антигравитационной системы.

Изобретение значительно расширяет функциональные возможности устройств, предназначенных для оценки нарушений функций опорно-двигательного аппарата человека, и может стать мощным средством биомедицинских исследований в практической и космической медицине.

Claims

Формула изобретения

1. Взвешивающее устройство, содержащее грузоприемный узел с датчиками веса, подключенными к блоку обработки информации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения распределения веса по опорным точкам взвешиваемого тела, блок обработки информации выполнен в виде усилителей, подключенных к информационным входам мультиплексора, соединенного через узел выборки-запоминания и аналогоцифровой преобразователь с входом микроЭВМ, выход которой связан с управляющим входом мультиплексора, а датчики веса расположены в точках опоры взвешиваемого тела и подключены к соответствующим усилителям.
2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый датчик веса выполнен в виде прикрепленного торцом к нижней стороне грузоприемной платформы цилиндра, внутри которого расположен регулировочный винт с осевым отверстием для штока, контактирующего нижним концом с датчиком перемещения, а на верхнем конце штока закреплен поршень, между нижним торцом которого и регулировочным винтом установлена калиброванная пружина.

—. / >— 1—1-----:—с=х-----