Універсальний електротензодинамометричний вимірювальний комплекс

Реферат: Універсальний електротензодинамометричний вимірювальний комплекс, який має динамометричний стіл з рухомою рамою, на поперечній штанзі якої закріплений з можливістю руху у різних площинах електротензодинамометр, з'єднаний з реєструючим приладом, який відрізняється тим, що комплекс додатково має опорну площадку, з'єднану з електротензодинамометром, закріплену до столу проти опору, та нейтралізуючу манжетку, закріплену на балканській рамі. UA 86390 U (54) УНІВЕРСАЛЬНИЙ ЕЛЕКТРОТЕНЗОДИНАМОМЕТРИЧНИЙ ВИМІРЮВАЛЬНИЙ КОМПЛЕКС UA 86390 U UA 86390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медичної галузі, а саме ортопедії, травматології, фізичної та медичної реабілітації, неврології, фізіології, і може використовуватися для визначення величини сили різних груп скелетних м'язів. Функціональний стан опорно-рухового апарата людини визначається станом його м'язової системи. Співдружня, збалансована робота різних м'язів та м'язових груп антагоністів і агоністів визначає положення та переміщення тіла людини в умовах гравітації. Одним із показників фізичного розвитку організму є сила м'язів. Відомий пристрій для вимірювання статичної та динамічної сили м'язів згиначів-розгиначів тулуба [1], який містить основну раму з закріпленим на ній рухомим кріслом з можливістю стабілізації пацієнта. Крім того, до основної рами фіксовані ротаційні стержні, до яких прикріплена поперечна штанга. Пристрій містить лічильник ваги, встановлений на основній рамі, та панель контролю кількості обертів. Одержані показники сили м'язів передаються на реєструючий їх прилад та аналізуються. Величину сили м'язів реєструють за допомогою пристрою Iowa Trunk Dynamometer. Пристрій передбачає розміщення обстежуваного пацієнта, сидячи у стабілізаційному кріслі, із зігнутими під кутом 90° нижніми кінцівками. За командою пацієнт виконує згинання або ж розгинання тулуба. Недоліком цього пристрою є неможливість його використання для вимірювання сили інших груп м'язів, крім м'язів спини. Відомий пристрій вимірювання величини локальної втоми м'язів-розгиначів спини [2], який містить основну раму з розміщеними на ній шестигранними (гексагональними) штангами з фіксаторами та подушки під таз, колінні суглоби і ахілові сухожилки. Крім того, до тензодатчика, встановленого на основній рамі, прикріплений нейлоновий ремінь. Від тензодатчика та електроміографа через шнури сигнал передається на програмно-комп'ютерний комплекс, де обробляється та аналізується. Пристрій передбачає розміщення обстежуваного лицем до дисплея контролю сили у положенні стоячи. Таз та нижні кінцівки фіксують таким чином, щоб ізометрична м'язова активність була паралельна напрямку моменту сили. На рівні нижніх кутів лопаток розміщують нейлоновий ремінь пристрою, а на поперековий відділ хребта накладають електроміограф та з'єднують його з програмно-комп'ютерним комплексом. Пацієнт намагається виконати розгинання тулуба, контролюючи прикладену силу на дисплеї. Недоліком вищезгаданого пристрою є обмеженість використання, оскільки за його допомогою можна визначити силу м'язів-розгиначів лише поперекового відділу хребта. Відомий пристрій вимірювання сили м'язів [3], який має два блоки, виконані у вигляді спеціального крісла та вимірювальної частини. Спеціальне крісло, оснащене вертикальною спинкою, яка обладнана пристроєм для зміни кута її нахилу до вертикалі, підлокітниками та сидінням, що виконані з можливістю регулювання їх висоти. Підлокітники виконані зі спеціальними гніздами для розміщення і фіксації ліктів пацієнта і встановлені з можливістю регулювання їх положення відносно його тулуба. До нерухомої опори двома кронштейнами з обох кінців закріплена напрямна. На ній розташовані два повзуни, до яких приєднані два вимірювальних пристрої. Повзуни виконані з можливістю зворотно-поступальних переміщень вздовж напрямної і оснащені фіксаторами. Вимірювальні пристрої кінематично з'єднані з верхніми та нижніми кінцівками пацієнта за допомогою гнучких елементів. Пристрій передбачає розміщення пацієнта у спеціальному кріслі обличчям до вимірювального блока. При вимірюванні, наприклад, сили м'язів-згиначів передпліччя пацієнта разом з кріслом повертають спиною до вимірювального блока, гнучкими елементами з'єднують відповідні вимірювальні пристрої та кінцівки пацієнта і обстежують м'язи-згиначі та розгиначі суглобів. Пристрій надає можливість вимірювати максимальну силу м'язів згиначів-розгиначів кінцівок та їх статичну витривалість, алене може використовуватися для вимірювання інших груп м'язів, що є його суттєвим недоліком. Найбільш близьким до запропонованого комплексу за технічною суттю і результатом, що досягається, є пристрій для визначення динамічної сили і статичної витривалості м'язів людини [4], взятий нами за прототип. Пристрій містить опорні елементи у вигляді двох плит, з'єднаних стійками, датчик з реєструючими приладами, кронштейни і елементи кріплення з фіксаторами, встановлені на опорному елементі. Додатково пристрій містить вібромасажер, вільно підвішений до першої плити, датчики зусиль, встановлені на елементах кріплення, опорноповоротні вузли, які з'єднують кронштейни зі стійками та мають гладку втулку і втулку з різьбою, з'єднані зубчатою муфтою. Друга плита оснащена чотирма ніжками із електроізоляційного матеріалу. При цьому датчики з'єднані через блок підсилення з реєструючим приладом. Пристрій для визначення динамічної сили та статичної витривалості м'язів передбачає розміщення пацієнта на кушетці у положенні лежачи, наприклад при обстеженні кульшового суглоба. Один із датчиків підводять під колінну ямку, а другий - на рівні верхньої третини стегна. Таким чином утворюється важіль при розгинанні у кульшовому суглобі. Зусилля, яке 1 UA 86390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 створюється при цьому, реєструють системою вимірювання та аналізують. Недоліками прототипу є неможливість обстеження у пацієнтів максимальної кількості м'язових груп, зокрема абдукторів та аддукторів, мінімальний ступінь свободи рухів пристрою, відсутність програмного забезпечення для формування бази даних з наступною обробкою результатів та їх моніторингу. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення універсального електротензодинамометричного вимірювального комплексу, в якому за рахунок зміни конструктивних елементів та їх взаєморозміщення забезпечується можливість адаптації пристрою до пацієнтів з різними антропометричними даними та порушеннями опорно-рухового апарата, вимірювання сили різних груп м'язів у різних площинах та вихідних положеннях, обробки отриманих результатів та їх моніторингу. Поставлена задача вирішується тим, що в універсальному електротензодинамометричному вимірювальному комплексі, який має динамометричний стіл з рухомою рамою, на поперечній штанзі якої закріплений з можливістю руху у різних площинах електротензодинамометр, з'єднаний з реєструючим приладом, згідно з корисною моделлю, комплекс додатково має опорну площадку, з'єднану з електротензодинамометром, закріплену до столу протиопору та нейтралізуючу манжетку, закріплену на балканській рамі. Електротензодинамометрія базується на використанні високочутливих тензодатчиків ПМП-1 для вимірювання величини зусиль м'язів людини, які перетворюють величини механічної деформації у електричний сигнал. Зміна сили струму у електричному ланцюгу відображає зміни зусиль, які прикладаються до тензодатчика, тобто відбувається перетворення вимірювальної неелектричної величини у електричний сигнал, що дозволяє вимірювати електричними методами механічну величину. При виконанні досліджень кожний момент часу характеризується ступенем деформації датчика динамометра під впливом прикладених до нього зусиль. При вимірюванні сили м'язів динамометром практично визначається момент сили цих м'язів відносно суглоба, у якому відбуваються оберти, оскільки під час вимірювання момент прикладеної сили урівноважується моментом м'язової сили. Момент сили визначають за формулою: М=Fh, де F - сила м'язів прикладена до динамометра, h - плече сили м'язів. Залежно від типу досліджень обстежуваний здійснює силове зусилля на динамометр, після чого на моніторі програмно-комп'ютерного комплексу аналізується графік моменту сили певної групи м'язів. Наявність фіксуючих елементів у вигляді нейтралізуючої манжетки дозволяє виключити дію ваги досліджуваного сегменту, а протиопора - ефекту протидії. Опорна площадка дає змогу швидко, зручно та чітко фіксувати біоланцюг. Отже, сукупність заявлених суттєвих ознак забезпечує досягнення технічного результату - одержання диференційованих об'єктивних даних стосовно сили обстежуваних м'язів. Корисна модель пояснюється ілюстративно. На фіг. 1 представлено загальний вигляд універсального електротензодинамометричного вимірювального комплексу. На фіг. 2 - схема універсального електротензодинамометричного вимірювального комплексу. На фіг. 3 - схема графіка моменту сили досліджуваної певної групи м'язів. На фіг. 4 - вимірювання сили м'язів розгиначів стопи. Універсальний електротензодинамометричний вимірювальний комплекс має програмнокомп'ютерне забезпечення 1, динамометричний стіл 2, на якому змонтована вільно рухома рама 3, на поперечній штанзі 4 якої закріплений з можливістю руху у різних площинах електротензодинамометр 5 з опорною площадкою 6. Комплекс має протиопору 7, фіксовану до стола, та нейтралізуючу манжетку 8, закріплену на балканській рамі 9. Універсальний електротензодинамометричний вимірювальний комплекс використовують таким чином. Для вимірювання сили, наприклад, м'язів-розгиначів стопи (фіг. 4), хворий приймає вихідне положення сидячи на столі, обіпершись руками позаду, та обличчям до вільно рухомої рами 3, протиопору 7 встановлюють на рівні підошовної поверхні протилежної стопи для виключення ефекту протидії, а електротензодинамометр 5 з опорною площадкою 6 розміщують на рівні тильної поверхні досліджуваної стопи, далі пацієнт виконує тильну флексію. Отриманий результат фіксують і аналізують за допомогою універсального електротензодинамометричного вимірювального комплексу. Таким же чином здійснюють обстеження інших м'язів, роблячи корекцію вихідного положення пацієнта та розміщення конструктивних елементів універсального електротензодинамометричного вимірювального комплексу залежно від об'єкта дослідження. За допомогою середовища Windows і програми "Динамометрія" аналізується графік моменту сили певної групи м'язів. Дані, отримані при обстеженні, узагальнюють у варіаційні ряди і статистично оброблюють за допомогою комп'ютерних програм Microsoft Excel-97 і Statistic for Windows фірми STAT SOFT. 2 UA 86390 U 5 10 15 20 Запропонований універсальний електротензодинамометричний вимірювальний комплекс дозволяє об'єктивно оцінити вихідний стан сили різних груп м'язів, роблячи корекцію вихідного положення пацієнта та розміщення конструктивних елементів комплексу залежно від об'єкта дослідження. Пристрій дозволяє водночас забезпечити найбільшу достовірність і точність результатів вимірювання у різної категорії пацієнтів (наприклад хвороба Бехтерева, наявність контрактур, деформацій, інших ушкоджень біоланцюгів тіла) та здорових осіб, дає можливість проводити моніторинг змін силових характеристик у процесі лікування хворих, прогнозувати швидкість відновлювальних процесів і строки реабілітаційного лікування на різних його етапах або ж використовувати у клінічній і дослідницькій практиці широкого кола лікарів, фізіологів, спеціалістів з фізичного виховання і спорту. Література, взята до уваги при експертизі: 1. Assessment of abdominal and back extensor function / Gary Smidt, Thomas Herring, Louis Amundsen et al. // J. Spine. - 1983. - Vol. 8, № 2. - P. 211-218. 2. Serge H. Roy. Lumbar muscle fatigue and chronic lower back pain / Serge H. Roy, Carlo J. de Luca, David A. Casavant // J. Spine. - 1989. - Vol. 14, № 9. - P. 992-1000. 7 3. Декл. пат. № 59256 UA. МПК А 61 В 5/22. Вимірювач сили м'язів / Н.Б. Урсул (UA); № 20021210344; заяв. 20.12.2002; опубл. 15.08.2003, Бюл. № 8. - 2 с. 5 4. Пат. № 2019130 RU. МПК А61В 5/103. Устройство для определения динамической силы и статической выносливости мышц человека / С.Р. Тилаев (RU), Т.Э. Унгбаев (RU), Т.А. Хасанов (RU) [и др.]; № 5019803/14, заявл. 26.12.91; опубл. 15.09.94, Бюл. № 17. - 10 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Універсальний електротензодинамометричний вимірювальний комплекс, який має динамометричний стіл з рухомою рамою, на поперечній штанзі якої закріплений з можливістю руху у різних площинах електротензодинамометр, з'єднаний з реєструючим приладом, який відрізняється тим, що комплекс додатково має опорну площадку, з'єднану з електротензодинамометром, закріплену до столу проти опору, та нейтралізуючу манжетку, закріплену на балканській рамі. 3 UA 86390 U 4 UA 86390 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5