Устройство для исследования и тренировки мышечных усилий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И 1РЕНИРОВКИ МЫШЕЧНЫХ УСИЛИЙ, содержащее тормозной механиз механически соединенный с рукояткой, снабженной чувствительным элементом, последсйвательно соединенные датчик усилия , элемент сравнения и усилитель , выходы которого подключены к первому и второму входам тормозного механизма, а также блок программированкя, соединенный с вторым входом элемента сраи1ения, и регистратор, подключегшый к выходу датчика усилий, причем выход чувствительного элемента подключен к входу датчика усилия, отличаю щееея тем, что, с целью расширения функциональных возмошюстей путем обеспечения тренировки движений, осуществляемых с неравномерной скоростью, тормозной механизм выполнен электромагнитным и содержит ротор, механически соединенный с рукояткой и помещенный в ферромагнитную жидкость , статор, на полюсах которого устаi новлены катушки индуктивности, соеди (Л ненные последовательно, причем первая и последняя соединены с первым и вторым с: входами тормозного механизма. СП Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН G Ol R lli1O (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЙИЙ

{21) 3334614/28-13 (22) 12. 06. 81 (46) 304 10983. Бюл. № 4г) (72) Б. Ф. Акюста, ОЯ. Боксер и Д. А. Тимошенко (71) Ивановский государственный медицинский институт им. A.Ñ. Бубнова (53) 615. 47 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 227501, кл. A 61 В 5/ОО, 1967, 2. Авторское свидетельство СССР

Хо 880407, кл. A 61 В 5/ОО, 1980, (54) (57) УСТРОЙСТВО Д,ПЯ ИССЛЕДС}-

ВАНИЯ И ТРЕНИРОВКИ МЫШЕЧНЫХ

УСИЛИЙ, содержащее тормозной механизм механически соединенный с рукояткой, снабженной чувствительным элементом; последовательно соединенные датчик усилия, элемент сравнения и усилитель, вы„„SU„„1050660 А

Зс50 А 61 В 5/00 Н 02 К 49/00!l ходы которого подключены к первому и второму входам тормозного механизма, а также блок программирования, соединенный с вторым входом элемента сравнения, и регистратор, подключенный к выходу датчика усилий, причем выход чувствительного элемента подключен к входу датчика усилия, отличающее зятем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения тренировки движений, осуществляемых с неравномерной скоростью, тормозной механизм выполнен электромагнитным и содержит ротор, механически соединенный с рукояч кой и помещенный в .ферромагнитную жидкость, статор, на полюсах которого установлены катушки индуктивности, соединенные последовательно, причем первая и последняя соединены с первым и вторым входами тормозного механизма.

1 1050

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к психофизиологическим устройствам для исследования, диагностики нарушений и тренировки оптимальных мышечных усилий человека. 5

Известно устройство, содержащее элемент, воспроизводящий движение реагирующей части тела испытуемого, задатчик усилия, электромеханический блокиратор, препятствующий движению воспринимаю- 10 щего элемента, при приложении усилия, превышающего заданное (1 J .

Однако для тренировки начинающих операторов, а также для диагностики и лечения различного рода нарушений в 15 функционировании неврологических больных, необходимы устройства для исследо-. вания и тренировки усилий, работающие но принципу гибкой обратной связи, вызывающей торможение перемещения рыча- 20 га, пропорциональное отклонению усилия сжатия от оптимальной величины, воспринимаемого кожно-мышечным чувством испытуемого. Это будет вынуждать испы-, туемого (оператора, больного) сознатель- ?5. но илн бессознательно стремиться к оптимальному усилию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является p с р06 ство для исследования и тренировки мы30 шечных усилий, содержащее тормозной механизм, механически соединенный с рукояткой, снабженной чувствительным элементом, последовательно соединенные датчик усилия, элемент сравнения и уси- З5 литель, выходы которого подключены к первому и второму входам тормозного механизма, а также блок программирования, соединенный с вторым входом элемента сравнения, и регистратор, подключенный к выходу датчика усилий, причем выход чувствительного элемента под..ключен к входу датчика усилия Г2 g., Однако это устройство обеспечивает исследование и тренировку оператора или 45 неврологического больного на оптималь,ное мышечное усилие только при равномерных перемещениях органа управления.

Это возможно только при исследовании здорового человека. У неврологических 50 больных, с нарушением двигательной функции, как показал опыт, этого не удается обеспечить.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устрой- 55 ства путем обеспечения тренировки движений, осуществляемых с неравномерной скоростью.

660 2

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для исследования и тренировки мышечных усилий, содержащем тормозной механизм, механически соединенный с рукояткой, снабженной чувствительным элементом, последовательно соединенные датчик усилия, элемент сравнения и усилитель, выходы которого подключены к первому и второму входам тормозного механизма, а также блок программирования, соединенный с вторым входом элемента сравнения, и регистратор, подключенный к выходу датчика усилий, причем выход чувствительного элемента подключен к входу датчика усилия, тормозной механизм выполнен электромагнитным и содержит ротор, механически соединешпай с рукояткой и помещенный в ферромагнитную жидкость, статор, на no mocax которого установлены катушки индуктивности,соединенные последовательно, причем первая и последняя катушки соединены с первым и вторым входами тормозного механизма.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для исследования и тренировки мышечных усилий содержит тормозной механизм 1, механически соединенный с рукояткой 2, снабженной чувствительным элементом 3, последовательно соединенные датчик 4 усилия, элемент 5 сравнения и усилитель 6, выходы которо го подключены к первому и второму входам тормозного механизма 1, а также блок 7 программирования, соединенный с вторым входом элемента 5 сравнения, и регистратор 8, подключенный к выходу датчика 4 усилия, причем выход увствительного элемента 3, подключен к входу .датчика усилия. Тормозной механизм 1 выполнен электромагнитным и содержит ротор 9, механически соединенный с рукояткой 2 и помещенный в ферромагнитную жидкость 10, статор 11, на полюсах 12 которого установлены катушки 13 индуктивности, соединенные последователь. но. Кроме того> первая и последняя катушки 13 индуктивности соединены с первым и вторым входами тормозного механизма 1.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно экспериментатор с по-мощью блока 7 программирует для оператора величину мышечного усилия сжатия рукоятки 2 органа ручного управления.

Далее, оператору дается задание выпол3 10506 нить какой-либо элемент движения рукоятки 2. При выполнении оператором заданного элемента движения в чувствительном элементе 3 происходит изменение выходного сигнала, обусловленного усилием сжатия оператором рукоятки 2.

Датчик 4 усилия преобразует выходной сигнал, который поступает на регистратор 8 и на первый вход элемента 5 сравнения, на второй вход которой с выхода 10 блока 7 поступает сигнал задания усилия сжатия. Схема сравнения вырабатывает сигнал рассогласования между текущим значением усилия сжатия рукоятки 2, поступающего с выхода датчика 4 усилия, 15 и сигналом задания, формируемого блоком 7. Сигнал рассогласования ycmaraaer» ся по напряжению и мощности .усилите.лем. 6, выход которого нагружен на тормозной механизм 1, развивающий тоГ-. - 20мозной момент, пропорциональный сигналу рассогласования. Так как тормозной механизм кинематически связан с рукоятью 2, то оператор испытывает кожно-: мышечным чувством противодействующее 25 усилие (тормозной момент) движению рукоятки 2 в случае, если текущее усилие сжатия рукоятки отличается по вели- чине от сигнала задания. При равенстве -,. текущего усилим сжатия и усилия задания ЗО тормозной момент исчезает, что соответствует достижеиию оператором оптималь60 4 ного усилия сжатия. Динамика поиска и достижения оператором оптимального усилия в процессе тренировки (путем многократного повторения заданного элемента движения) отображается регистратором 8.

В тормозном механизме устройства использован эффект возникновения сопротивления сдвигу в ферромагнитной жидкости при наложении на нее магнитного поля, создаваемого в зазоре между полюсами 12 статора 11 и полюсами ротора 9 и возбуждаемого Током, протекающим по катушкам 13 полюсов l2 статора.Величина. тормозного момента изменяется пропорционально намагничивающему току, протекающему по обмоткам статора, и не зависит от скорости вращения ротора 9. В результате, оказываемое сопротивление вращению ротора линейно зависит от вязкости стабильной ферромагнитной жидкости, которая в свою очередь является производной магнитного поля обмотки возбуждения.

Таким образом, тормозным механизмом предлагаемой конструкции решается задача строго пропорционального возрастания величины тормозного момента соответственно величине отклонения усилия сжатия рукоятки органа ручного управления вне зависимости от скорости его пеоем еще ния.

Составитель Г. Фигурин

Редактор П. Макаревич Техред И.Асталош Корректор Л. Ковальчук

Заказ 8520/4 Тираж 713 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4