SU695656A1 - Устройство дл исследовани функции равновеси и биомеханики движений человека - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к медицине, а именно к медицинской технике.

Известно устройство дл  исследовани  функцки равновеси  и биомеханики движений человека , содержащее подвижную платформу, стабил: лограф, систему фиксации человека, привод, ме-, ханизм изменени  устойчивости, регистрирующую аппаратуру и механизм передачи информации 1

Однако известное устройство имеет недостаточную точность исследовани  цараметров движений человека..

Целью изобретени   вл етс  повыщение точности исследовани  функции равновеси , биомеханики движений человека.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что механизм изменени  устойчивости выполнен в форме полусферы с вертикальной осью вращающегос  диска, соединенных гибкими тросами, причем внутри полусферы на вертикальной оси размещен груз, а стабиллограф установлен на вертикальной оси с возможностью продольного перемещени .

На чертеже изображено предлагаемое устройство дл  исследовани  функции равновеси  и биомеханики движений человека. Оно содержит механизм изменени  устойчивости, выполненный в виде полусферы 1 с вертикальной осью 2 и вращающегос  диска 3, соединешдах гибкими

тросами 4, подвижную платформу 5 с расположенным в центре ее над отверстием 6 стабиллографом 7 и системой 8 фиксащш человека.

В центре своей внутренней стороны стабиллограф 7 жестко соединен и опираетс  на выдвижную часть 9 вертикальной осью 2, а периметр стабиллографа опираетс  на край отверсти  6 подвижной платформы 5 полусферы 1. Bepxyuiка полусферы 1 своей точечной опорой опираетс  на вращающийс  диск 3 сферической формы с плоской поверхностью в центре и со скольз щей опорой 10 по периметру. Внешн   поверхность 11 полусферы 1 и внутренн   поверхность 12 диска 3 образуют неустойчивую опору и покрыты материалом, обеспечивающим малый

коэффициент трени . В центре диск 3 опираетс  и закреплен на оси 13 вращени  привода 14 подвижной платформы 5. Периметр подвижной плат3 формы 5 снабжен предохранительным амортизатором 15 (например га1евматическим). Механизм управлени  положением центра т жести устройства установлен по оси симметрии подвижной платформы 5 внзтри полусферы 1 и выполнен в ввде груза 16 (например, свинцовые плиты) и электромеханизма 17, перемещающихс  вдоль вертикальной оси 2 и ее выдвижной части 9 в зависимости от показаний ста(5ш1лографа 7, работающего в режиме динамографа. На внешней поверхности 18 диска 3 сферической формы расположены симметр1гчно по диагонали друг против друга четыре реверсивных электродвигател  19, осуществл ющих управление параметрами движени  подвижной Платформы 5. Две пары диаметрально противопопожз{ых точек кра  подвижной платформы 5 посредством тросов 4 через соответствующие Прорези в диске 3 соединены с редукторами электродвигателей 19, электропитание которых осуществл етс  через коллектор 20 вала привода 14 электромеханизма вращени  подви сной платформы 5. В центре констр;укции металлической рамы 21 на неподвижной оси 22 симметрии устройст;ва расположен электродвигатель 23, на валу 24 ;которого закреплены экранированные коллекто :ры 25 с токосъе таыми кольцами дл  передачи : электропитани  от источ шка 26 посто нног1Э тока, а так се медицинской и технической информатдаи к регистрирующей аппаратуре 27. Вращение закрепленных на валу 24 электродвигател  23 токосъемных колец, переклад1Шы 28 с блоком и механизмом приема и отдачи экранированного кабел  29 синхро {изировако с вращением привода 14 вращени  подвижно платформы 5. Разъемы 30, 31 питани  и отведени  дл  по соединени  кабел  и коммутационные коло.цси 32 наход тс  на противоположных кра х подви ;ной платформы S. Механизм 33 страховки за -креплен на неподв1гашой оси симметрии устройства . Пульт 34 управлени  имеет индикаторные приборы контрол  и элементы управлени  всеми режимами работы устройства. Устройство дл  исследовани  функции равновеси  и биомеханики движений человека функционирует как устой шва  и неустойч пза  опора. Перед проведе гаем исследований к устройст ву подключаетс  электропитание от источника. 26 посто нного тока. Дл  этого кабель 29 питани  и отведени  биоэлектрической и кой сигнализации на регистрирующую аппаратуру 27 подключают к разъемам 30 и 31 поднижной платформы 5. Полусфера 1 устанавливаетс  в устойчивое положение путем включени  на пульте 34 управ 6 лени  электродвигателей 19 механизма управлени  параметрами движени  подвижной платформы 5. При этом все четыре электродвигател  19, работа  синхронно, производ т равномерное нат жение тросов 4 с четырех сторон полусферы и обеспечивают ей устойчивое, неподвижное состо ние с расположением подвижной платформы в горизонтальной плоскости. По достижении необходимой заданной степени нат жени  тросов 4 электродвигатели 19 автоматически отключаютс , сохран   достигнутое нат нутое состо нле тросов и устойчивое положение полусферы . Испытуемый встает в центре стабшшографа 7, который сначала включаетс  на режим динамографа дл  взвешивани  испытуемого с автоматической регул цией положени  общего центра т жести устройства. Производитс  уравнивание условий равновеси  дл  испытуемых разного веса и роста к заданной степени неустойчивого равновеси  путем нахождени  нового уровн  общего центра т жести (ОЦТ) относительно его исходного положени . При этом электромеханизм 17 автоматически перемещает груз 16 по оси 2 вверх или вниз и фиксирует его. Визуальна  оценка веса испытуемого и положени  ОЦТ устройства производитс  по показани м индикаторных приборов пульта управлени . Таким образом, путем регулировани  уровн  положени  ОЦТ устройства перед исследованием каждого испытуемого достигаютс  равнозначные услови  сохранени  равновеси  устройства при балансировании испытуемых с разным весом в диапазоне любой выбранной дл  исследовани  степени неустойчивого равновеси . Дл  этого экспериментатор устанавливает требуемую степень неустойчивого равновеси , соответствующую одному из условно прин тых уровней различной степени неустойчивого равновеси : высокой, средней и низкой степени. При этом чем выще уровень ОЦТ устройства с человеком, тем больша  степень неустойчивости устройства достигаетс . Установку и изменени  степени неустойчивого равновеси  производ т как до, так и в процессе исследовани  на основании расчетных таблиц дл  каждой степени неустойчивого равновеси , учитывающих поправку разницы веса испытуемых . Различный уровень ОЦТ достигаетс  путем перемещени  груза 16 (или изменени  ее количества) вверх или вниз по вертикальной оси 2 и ее выдвижной части 9. В случае, когда предполагаетс  провести исследовани  в положении сид , экспериментатор включает механизм управлени  положением стабшшографа 7. При этом стабиллограф 7, закрепленный на выдвижной части 9 вертикальной оси 2, устанавливаетс  на необходимом уровне от поверхности подвижной площадки 5 полусферы 1. После окончани  регулировки положени  IОЦТ стабиллограф переключаетс  на свой режим работы. Затем производитс  требуема  сво бодна  фиксаци  человека в одной точке (стопы ног или таз) или жестка  фиксаци  в двухтрех точках (дополнительно грудь). Значительным этапом подготовки  вл етс  балансировка всего устройства с человеком, зафиксированным в заданнном положении. С целью проверки отбалансированного состо ни  устройства с человеком создаютс  услови  низкой степени неустойчивости и перевод полусферы из устойчивого состо ни  в неустойчивое. Оценкой хорошо отбалансированной системы платформа-человек  вл етс  отсутствие спонтанных отклонений полусферы в какую-либо

Характеристика режимов работы устройства

§

юо

Sg

Uе

Свободное активное балансирование в 3-х степен х свободы

Свободное активное

балансирование

одноплоскостное

Свободные пассивные колебани  одноплоскостные по затухающей амплитуде3

Принудительные

пассИв1П)1е колебани 

одноплоскостные

или многоплоскостные

по незатухающей

синусоиде4

Вращение в горизонтальной плоскости с переводом на неустойчивую опору в любом режиме активного балансировани  или свободного и принудительного пассивного колебани  5

sfli

i S

о. 1.

« о

I I

Ǥ

и ж

а

Т

§1 §1

i s

«3 о

йех§-§ Я 10

л д

+ +

+ +

+ +

+ +

+ сторону при спокойном неподвижном состо нии фиксированного человека. При тенденции отклонени  в определенную сторону балансировка производитс  путем ослаблени  фиксации и незначительных перемещений человека в соответствующую сторону и повторной фиксацией. Затем полусфера вновь переводитс  в устойчивое положение. На испытуемом закрепл ют трос механизма 33 страховки. Дл  записи физиологических функций на теле испытуемого устанавливаютс  физиологические датчики с подключением их к коммутационной колодке 32 подвижной платформы. После указанной подготовки экспериментатор устанавливает на пульте управлени  устройства один из следующих его режнмов работы. Режимы работы устройства в состо нии неустойчивой опоры приведены в таблице. До, во врем  и после работы устройства в любом из вышеописанных режимов производитс  регистравд  технических и медицинских, пдраметров функционировани  полусферы и человека на регистрирующей аппаратуре. Работа устройства в режиме 1 происходит при активном балансировании испытуемого ни неустойчивой опоре в услови х 3-х степеней сйободы. Дл  перевода полусферы с испытуемым в услови  неустойчивого равновеси  (fi также при режимах 1 и 5) тумблер на пульте управлени  ставитс  в положение Неустойчива  опора. При этом включаютс  обе пары фектродвигателей 19 дл  управлени  параметра Ми движени  подвижной платформы с одновреМенным сбросом тросов и автоматическим отключением двигателей. Полусфера освобождаетс  от равномерного и симметричного нат жени  тросов и переходит из устойчивого состо ни  В неустойчивое. В режиме 1 испытуемый, зафиксированный в положении сто  только в одной точке (стопы ног), а в положении сид  и лежа только В области таза, производит активное балансирование дл  сохранени  статического или динш ического равновеси  и вертикального положени  тела. В процессе балансировки колебательные движени  различной амплитуды в вертикальных плоскост х сочетаютс  с 1гаерционными поворотами полусферы вокруг ее оси симметрии при любых положени х подвижной платформы с наход щимс  на ней человеком по отношению к горизонтальной плоскости. Чем выше ОЦТ устройства от точки опоры полусферы, тем труднее задача сохранени  равновеси  в вертикальном положении в любой позе. Различна  степень неустойчивого равновеси  устройства используетс  дл  оценки состо ни  и диналшки измененн  функции равновеси  испытуемых в процессе их тренировки с помощ

дашюго устройства. Большой угол наклона полусферы (50-60) при активном балансировании в услови х свободной позы имитирует ощущение отсутстви  опоры, проваливани  в пустоту, т.е. создает модель безопорного пространства, особенно с закрытыми глазами.

После окончани  исследований полусфе)ра переводитс  в устойчивое положение с помощью включени  всех четырех электродвигателей 19, управл ющих параметрами движени  подвижной платформы. Одновременна , синхронна  работа двигателей создает равномерное и симметричное нат жение Тросов 4 до величины, обеспечи)зающей плавное или резкое торможение с быстрой или медленной остановкой колебательных движений полусферы и перевод ее в устойчивое положение.

телей 19. При этом одна пара двигателей работает аналогично режиму 2 и 3 на удержание свободного симметричного равномерного нат жени  тросов, а друга  пара двигателей работает синхронно , череду сь на нат жение и отдачу троса, создава  услови  принудительного наклона полусферы в заданной плоскости с определенной амплитудой и частотой принудительных ма тникообразных колебаний неопределенно длительное врем  при пассивном (обездвиженном) состо нии испытуемого.

Дл  обеспечени  принудительных колебаний полусферы с человеком в различных плоскост х (многоплоскостные налконы) ,работа обеих пар двигателей мен етс , т.е. чередуетс  через различ-, ные промежутки времени при однобременных принудительных поворотах полусферы вокруг вертикальной оси на различный угол в любом Работа устройства в режиме 2 происходит так же при активном балансировании испытуемого на неустойчивой опоре, но в услови х только одной плоскости (в сагитальной или фронтальной). Плоскость балансировани  (вправо-влево или вперед-назад) зависит от того, кака  пара электродвигателей 19 отключена и кака  пара обеспечивает равномерное нат жение тросов дл  поддержани  соответствующего направлени  наклонов полусферы при балансировании испытуемого. Работа устройства в расширенном режиме 2, т.е. при активном балансировании в любой другой плоскости, может быть достигнута путем поворота устройства с испытуемым вокруг вертикальной оси на любой угол и фиксировании в новом положении . В Этом случае одноштоскостное активное балансирование испытуемого происходит при положении его тела под любым углом к плоскости наклонов. Работа устройства в режиме 3 происходит при пассивном (обездвиженном) состо нии испытуемого .. Свободные колебани  полусферы по затухающей синусоиде (амплитуде) достигаютс  путем включени  одной пары электродвигателей 19 дл  обеспечени  свободного равномерного нат жени  тросов и, следовательно, соответствующей плоскости качани  (аналогично режиму 2). Друга  пара электродвигателей включаетс  дл  обеспечени  начального принудительного наклона полусферы с испытуемым в требуемую сторону на заданную амплитуду наклона, затем эта пара двигателей автоматически отключаетс  с отдачей троса, чтобы не преп тствовать естественным колебани м полусферы. Работа устройства в режиме 4. Создание одноплоскостных принудительных колебаний полусферы по незатухающей синусоиде любой амплитуде при пассивном состо ннии испытуемого обеспечиваетс  работой всех 4-х электродвиганаправлении с помощью привода 14 электромеханизма вращени  подвижной платформы.

Работа устройства в режиме 5 состоит из двух видов движений: первичного - принудительного вращени  полусферы с испытуемым в горизонтальной плоскости вокруг оси симметрии и вторичного - последующего перевода полусферы на неустойчивую опору с работой в любом из выщеописанных режимов активного балансировани  или свободного и принудительного колебани . Перед включением привода 14 злектромеханизма вращени  подвижной платформы , полусфера, переводитс  в устойчивое положение . После установки на пульте управлени  программы вращени  подвижной платформы включаетс  режим вращени  полусферы, котора  вращаетс  совместно с диском 3 сферической формы, закрепленного на валу привода 14 электромеханизма вращени  подвижной платформы. Перед тем как перейти на режим неустойчивой опоры (в том числе на режим принудительных колебаний) вращение полусферы прекращаетс  и после полной остановки включаетс  режим неустойчивой опоры.

Последующа  остановка ее после окончани  исследований и перевод в устойчивое состо ние производитс  таким же способом, как описано в режиме 1.

Указанные 5 основных режимов работы устройства могут комбинироватьс  и происходить в различных вариантах условий работы устройства .

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность исследовани  функции равновеси .

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 227495, кл. А 61 В 5/16, 07.08.65.