Устройство для биомеханических исследований

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик и> 1003807 . Нее

=:.",, В» . у/

4 . е =и (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 2 3. 04. 81 (2t ) 3282294/28-13 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 150383. Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 150383 р )М g+ з

A 61 В 5/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

)$3) УДК 615. 471 (088. 8) В .В.Ковоаалов, А.П.Кужеквв, Э.Е.Мурадов, Е.Н(Евечкопал и Я.С.Якобсон

Центральный ордена Трудового Красного Знаменн научно.— ., исследовательский институт протезирования и ЬротезОСктроения (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИОИЕХАНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к медицине и предназначено для изучения кинематических особенностей крупных суставов человека.

Известен гониометр, содержащий проксимальную и дистальную шины, шарнир Гука с тремя потенциометрическими датчиками, установленными на осях шарнира, причем два из них выполнены спаренными. Данный гониометр позволяет регистрировать только угловые перемещения в суставе в трех взаимно перпендикулярных плоскостях при выполнении испытуемым различных двигательных актов, в том числе ротацию, что обусловлено выполнением шарнира гониометра в виде шарнира Гука (1).

Однако с помощью гониометра невозможно регистрировать все движения смежных сегментов сустава и, следовательно, определить траекторию мгновенной оси вращения сустава.

Целью изобретения является регистрация сложных пространственных движений крупных суставов при выполнении различных двигательных актов.

Для достижения поставленной цели устройство для биомеханических исследований, содержащее проксимальную и дистальную опорные шины, шарнир Гука с вилкой, причем на осях шарнира Гука установлены три потенциометрических датчика, содержит дополнительный шарнир Гука с двУмя Установленными на его осях потенциометрическими датчиками, вилка которого жестко соединена с дистальной опорной шиной, и одноосный шарнир, соединенный с шарнирами Гука и состоящий из. двух тяг и оси, на которой установлен потенциометрический датчик, при этом вилка шарнира Гука имеет дополнительную ось, образующую с опорной шиной вращательную пару, а на дополнительной

15 оси рас ожен третий потенцио, три ческий датчик.

На фиг.1 изображено устройство для биомеханических исследований, вид

2 сбоку; на фиг.2 — то же, вид спереди; на фиг.3 — графическое определение мгновенного центра вращения тела.

Устройство содержит кронштейн 1, установленный на проксимальной опорной шине 2,.к которому прикрепляется корпус потенциометрического датчика

3. Вилка 4 проксимального шарнира Гука осью 5 соединена с осью потенциометрического датчика 3 и вращается относительно проксимальной опорной шины 2. Потенциометрический датчик 6, 1003807

30

Формула изобретения неподвижно прикреплен корпусом к вилке 4 проксимального шарнира Гука, а ось потенциометрического датчика 6 соединена с осью 7 крестовины 8, ко- торая вращается относительно вилки 4 °

На другой оси 9 крестовины 8 вращается тяга 10 с закрепленными на ней по тенциометрическими датчиками 11 и 12.

Ось потенциометрического датчика 11 соединена с осью 9 крестовины 8.0сь потенциометрического датчика 12 соединена с осью 13 .одноосного шарнира.

K уголку 14 дистальной шины 15 неподвижно прикрепляется вилка 16 дополнительного (дистального) шарнира

Гука с установленным на ней потенцио-!5 метрическим датчиком 17, причем ось последнего соединена с осью 18 крестовины 19 ° . Крестовина 19 образует посредством оси 18 одну вращательную пару с. вилкой 16, а посредством оси

20 — вторую вращательную пару с тягой 21. Корпус потенциометрического датчика 22 закреплен на тяге 21, а его ось соединена с осью 20 крестовины 19. 25

Проксимальная опорная шина 2, вилка 4 с осью 5, крестовина 8 с осями

7 и 9 и тяга 10 образуют шарнир Гука с дополнительной вращательной степенью подвижности. Таким образом, потенциомвтрические датчики 3, 6 и

11 измеряют три взаимно перпендикулярныв угловые перемещения ЧО А и

Ч5 устройства относительно шйны 2.

Вилка 16, крестовина 19 с осями

18 и 20 и тяга 21 образуют дополнительный шарнир Гука. Потенциометрмчвские датчики 17 и 22 измеряют два взаимно врпендикулярные углом@в перемещения f2 и ЧЬ устройства Отиосительно шины 15.

Тяги 10 и 21 с осью 13 образуют простую вращательную пару. Причем ось потенциометрического датчика 12, прикрепляемого к тяге 10, соединена с осью 13. Потенциометрический датчик 12 измеряет угол V< между тягами

10 и 21.

Каждый потенциометрический датчик подключается к одному каналу регистрирующего прибора, например светолучевого осциллографа, по известной схеме.

Устройство работает следующим о6раэом.

Опорные шины 2 и 15 эластичными ремнями прикрепляются к соответствующим сегментам исследуемого сустава с латеральной стороны. Затем испытуе ьый совершает заданные движения. По- Я} тенциомвтрические датчики устройства измеряют движения в исследуемом сустазе, что фиксируется на ленте светолучевого осциллографа в виде шести графиков.

Обрабатывая эти графики, определяют значения всех шести измеряемых параметров для любого момента времени.

Далее условно помещаем начало 0 осей ОХ, ОУ и OZ системы координат в каждую либо точку, например, в центр проксимальногв шарнира Гука. Затем с помощью математических вычислений определяют координаты точек В и С (см. фиг.1).

°

УВ= jE< s i n4p" 92 s i и (Op+ )1 s " 4" 5 ! Y5+(E cos Ч <> — с2 cos (Ч0+Ч „)) !!

< co5Ч5, X!3 $ K a s и Ч - К g 5 " (!j p + 441 5 1 и !, "

С05 5 (0-1 СО540- 3g С05 (С!++ )) 5 ПЧ5

2 В = (Р1 s j n Vp К 2 5 I n (О+ М!)) co s Q4

Y =(0) sin Ep E sin(Vp+ ) E3 cos4

xcvs(2-У.,- Ep) sin94s!и 5+ (Р„"

xcos"ЧО- Ez» с05 Ч p+ !)3 E3 cos 3 s n(f>

Y .- ЧО)) cosЧ5 E3 s i n P3 cos 9 4 s inV5, х,= (Е ° . Ч,- E и (, „) - e, ". Ч

3"

«С05 (kg „-5p)g s I n fy cos Р=-Д -сosЧ1 О

- Egi cos (Ц „+ P<) — Ð3 cos ×3 s n (9Z - Т О) j 51! !Ч5 К3 S In Yg cos Vy cosЧ5р

2с= . s in Qp- 2 sin(gp+ P() E cos Ч3! к cos (Ч 2- . — gp)) ° co s Ч44-с 3 5 i n lgs i n Y4, ! где fp, Ч, ×2, Ч!3, 4у, Ч5 — Регистрируемые угловые перемещения, (фиг. 1 и 2); длина тяги 10;

22 — длина тяги 21;

23 — базовое расстояние.

Дальнейшая математическая обработка проводится беэ значительных отличий от уже существующих методов на основании законов теоретической механики с помощью ЦВИ. Графическая иллюстрация представлена на фиг.3 .(для наглядности взят случай плоскопараллельиого движения), где В и С вЂ” точки устройства, (фиг.1), В и С вЂ положение тех же точек после некоторого достаточно малого перемещения;

ИЦВ! — мгновенный центр вращения исследуемого сустава.

Таким образом, получают ряд последовательных положений мгновенной оси вращения сустава и строят ее траекторию.

Устройство для биомеханических исследований, содержащее проксимальную и дистальную опорные шины, шарнир Гука с вилкой, причем на осях шарнира

Гука установлены три потенциометри-. ческихдатчика, от ли чающеес я тем, что, с целью регистрации сложных- простран ст венных движений . крупных суставов при выполнении различных двигательных актов, устройство содержит, дополнительный шарнир

Гука с двумя установленными иа err»

1003807 осях .потенциометрическими датчиками, вилка которого жестко соединена с дистальной опорной шиной, и одноосный шарнир, соединенный с шарнирами

Гука и состоящий из двух тяг и оси, на которой установлен потенциометрический датчик, при этом вилка шарнира

Гука имеет дополнительную ось, образующую с опорной шиной вращательнуюпару, а на дополнительной оси распо-. ложен третий потенциометрический датчик.

Источники информации, принятые во внимание-при экспертизе

1. Авторское свидетельство -СССР

Р 719608, кл. А 61 В 5/10, 1977.

1003807

Составитель. Т. Головина

Редактор В.Ковтун Техред С.Мигунова Корректор Л. Бокшан

Эакаэ 1636/2 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óêãîðîä, ул.Проектная, 4