Способ стимуляции мышц спортсменов в процессе тренировки и устройство для его осуществления

 

1. Способ стимуляции мьпщ спортсмена в процессе тренировки, предусматривающий вибровоздействие на опоре , отличающийся тем, что, с целью сокращения тренировочного процесса, измеряют частоту и амплитуду механических колебаний, генерируемых напряженными мышцами, и вибровоздействие осуществляют при колебаниях опоры частотой, кратной измеренной частоте, и амплитудой, равной амплитуде колебаний. 2. Устройство для стимуляции мышц спортсменов в процессе тренировки, содержащее последовательно соединенные блок регулирования амплитуды и частоты и вибростимулятор, отли S чающееся тем, что, с целью (/) повышения импульса силы отталкивания, оно снабжено последовательно соединенными возбудителем механических колебаний, блоком измерения амплитуды и частоты и блоком изменения направления воздействия, соединенным с вибростимулятором, причем блок измерения амплитуды и частоты подключен к блоку регулирования амплитуды и частоты.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (53)4 А 61 Н 23/00

/ с

) й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3422275/28-13 (22) 09.04.82 (46) 23.08.85. Бюл. У 31 (72) В.В.Кузнецов, M.Ï. Галичаев и А.П.Ковалев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт физической культуры (53) 613. 647 (088. 8) (56) Бачваров М.И. Совершенствование спортивной деятельности на основе теории и практики разнообразной специализации./ Сб.: Всесоюзный симпозиум по биомеханическим проблемам управления спортивными движениями человека. Тбилиси: 1976, с. 28-35.

Авторское свидетельство СССР

У 950320, кл. А 61 Н 23/00, 1978.

Патент США У 3942520, кл. А 61 Н 23/00, 1976. (54) СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ ИЬПЛЦ СПОРТСМЕНОВ В ПРОЦЕССЕ ТРЕНИРОВКИ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ стимуляции мьппц спортсиена в процессе тренировки, предусматривающий вибровоздействие на опоре, отличающийся тем, что, с целью сокращения тренировочного процесса, измеряют частоту и амплитуду механических колебаний, генерируемых напряженными мьппцами, и вибровоздействие осуществляют при колебаниях опоры частотой, кратной измеренной частоте, и амплитудой, равной амплитуде колебаний.

2. Устройство для стимуляции мьппц спортсменов в процессе тренировки, содержащее последовательно соединенные блок регулирования амплитуды и частоты и вибростимулятор, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения импульса силы отталкивания, оно снабжено последовательно соединенными возбудителем механических колебаний, блоком измерения амплитуды и частоты и блоком изменения направления воздействия, соединенным с вибростимулятором, причем блок измерения амплитуды и частоты подключен к блоку регулирования амплитуды и частоты.

1174026

Изобретение относится к медицине. а именно к методам активации двига. тельного аппарата человека и повышения результативности его двигательных действий путем вибростимуляции мьшщ в момент взаимодействия человека с опорой, и может быть использовано в спортивной практике.

Цель изобретения — сокращение тре-" нировочного процесса и повышение импул.- са силы отталкивания.

На фиг. 1 схематично показано устройство для осуществления предлагаемого способа стимуляции мышц спортсменов в процессе тренировки; 15 на фиг. 2 — то же, структурная схема.

Способ стимуляции мышц спортсменов в процессе тренировки осуществляют путем вибровоздействия на опоре, при этом измеряют частоту f и амлитуду 2О

А механических колебаний биомеханического звена, генерируемых напряженными мышцами, а вибровоздействие осуществляют при колебаниях опоры частотой К - f.. где К вЂ” 1,2,3,...,n, 25 кратной измеренной частоте, и амплитудой А, равной измеренной амплитуде колебаний.

Поскольку собственная вибрация мышц приводит, в частности, к увели- ЗО чению кровоснабжения, а также к возрастанию эффективности сокращения мышц, так как система саркомеров мышцы может поддерживать свое сокращение только в колебательном режиме, 35 то увеличение амплитуды механических колебаний мьппцы приводит к возрастанию эффективности мышечного сокращения. Предлагаемый способ ппиводит к повышению эффективности ис- 40 пользования вибростимуляции как средства коррекции взаимодействия человека с опорой в процессе выполнения двигательных программ, так как амплитуду и частоту вибростимуляции устанавливают не по субъективным ощущениям человека, а в соответствии с частотой и амплитудой вибрационной активности работающих при взаимодействии мышц. Эта эффектив- Я ность выражена в увеличении результирующего импульса силы при взаимодействии человека с опорой, причем возрастание импульса силы происходит при выбранных согласно способу частотах 55 вибростимуляции.

Эти частоты определяют кратными частотами генерации механических колебаний работающих мыльц, так как по теории колебаний при внешнем вза-: имодействии на генерирующую с частотой f систему внешнего периодического воздействия с некоторой частотой f имеет место увеличение амплитуды генерации, если f т= К f где К = 1,2,3,...,п.

Если в процессе выполнения движения измерить фактическую частоту f0 и амплитуду Ао механических колебаний мышц биомеханических звеньев, взаимодействующих с опорой, а затем в процессе выполнения упражнения воздействовать на мышцы внешним источником механических колебаний с частотой и амплитудой, характерными для конкретного индивидуума, то эффективность вибростимуляции резко возрастает. Это выражается в увеличении импульса силы, что в свою очередь приводит к увеличению спортивного результата, например к увеличению длины прыжка спортсмена.

Устройство для реализации предлагаемого способа, предназначенное для использования в прыжках в длину, состоит из опоры 1 переменного профиля, регулировочных болтов 2, резиновых прокладок 3, платформы 4, инерционных вибраторов 5, выпрямителя 6 постоянного тока.

Устройство содержит также вибростимулятор 7, олок 8 изменения напряжения вибровоздействия, блок 9 регулирования и амплитуды частоты вибростимуляции, блок 10 измерения амплитуды А и частоты f механических колебаний мышц, возбудитель 11 механических колебаний, причем выход последнего связан с последовательно соединенными блоком измерения амплитуды и частоты, блоком регулирования амплитуды и частоты и вибростимулятором, к второму входу последнего подключен блок изменения направления воздействия, связанный с выходом блока измерения амплитуды и частоты.

К опоре 1 переменного профиля регулировочными болтами 2 с резиновыми прокладками 3 крепят две платформы 4, на каждой из которых жестко закреплены электродвигатель постоянного тока с инерционным вибратором 5, находящиеся в одном кожухе. Регулирование частоты вибровоздействия осуществляап с помощью выпрямителя 6 постоянного тока., Изменение направления вибраз 11740 воздействия происходит путем вращения регулировочных болтов 2 с резиновыми прокладками З,что позволяет менять угол наклона платформы 4 по отношению к опоре 1 переменного профиля. 5

Устройство работает следующим образом.

Предварительно с помощью возбудителя 11 механических колебаний биомеханических звеньев и блока 1О из- !0 мерения частоты f и амплитуды Ао механических колебаний мышц определяют исходные параметры вибростимуляции. Затем оператор вручную устанавливает амплитуду, частоту колебаний 15 и углы наклона платформы 4 относительно общей опоры 1 переменного профиля, необходимые для стимуляции икроножной и двуглавой мышцы бедра опорной ноги спортсмена. Направление стимуля- 20 ции совпадает с направлением движе.— ния спортсмена и составляет со стопой опорной ноги спортсмена в момент отталкивания угол, последовательно изменяемый в пределах 20-90, чем дости"25 гается наивысший эффект ° При включении электродвигателей с инерционными вибраторами 5, колебательное движение передается от платформы 4 через регулировочные болты 2 с про- З0 кладками 3 под заданным углом на опору 1 переменного профиля, которая передает вибровоздействие на опорную ногу спортсмена в момент отталкивания.

Пример. Спортсмен Н. совершает прыжок в длину. Прыжок фиксируют методами оптического контроля, например скоростной киносъемкой, по результатам которой определяют величину суставных углов и взаимное расположение биомеханических звеньев спортсмена в момент отталкивания.

В процессе выполнения прыжка снимают электромиографию (ЭМГ) основных мышц, 45 участвующих в движении. В данном случае снимают 3MI для икроножной мышцы и двуглавой мышцы бедра. Например, в момент отталкивания она составляет для икроножной мышцы 50

0,5 шч, а для двуглавой мышцы бедра—

0,7 mv. Затем при помощи резиновых упругих элементов последовательно создают на мышцах, икроножной и двуглавой бедра, при взаимном расположении стопы, голени и бедра под углами., равными суставным углам, определенным по кинограмме в момент

26 4 отталкивания, такую нагрузку, при которой интенсивность ЗМГ равна

0,5 mv для икроножной мышцы и 0,7 mv для двуглавой мышцы бедра. И одновременно измеряют частогу f и амплитуду А механических колебаний каждого биомеханического звена.

В случае невозможности определения ЗМГ мышц для определения характеристик собственных колебаний биомеханических звеньев используют следующий метод.

В момент отталкивания определяют величину опорной реакции по данным с динамометрической платформы, а в случае ее отсутствия — по формуле

Р д = 1,7 Р, где Р,щ — опорная реакция платформы; P — - вес тела спортсмена. Пусть для спортсмена Н. F „

750 нм. По кинограмме определяют расположение биомеханических звеньев спортсмена в момент отталкивания, измеряют расстояние от первых фаланг пальцев стопы до лодыжки (t ), от лодыжки до колена и от колена до бедра спортсмена и на основе этих данных вычисляют моменты сил, действующих на икроножную мышцу и на двуглавую мышцу бедра. Момент сил для икроножной мьпоцы М = 2Р .Ф,, где — расстояние от первых фаланг пальцев стопы от лодыжки. Пусть

= 0,2 м, тогда М = 300 нм.

Аналогично вычисляют момент сил для двуглавой мышцы бедра.

М „ = 600 нм.

Далее определяют по записям с динамометрической платформы либо по кинограмме время реакции опоры (at).

Пусть at = О, 14 с. Тогда время нарастания силы равно -ht, т.е. 0,07 с, г и соответствует времени эффективной работы мышцы.

Затем при помощи возбудителя 11 механических колебаний, состоящего иэ металлоконструкции, для фиксации биомеханических звеньев, упругих элементов, устройства визуальной фиксации положения звена, датчиков силы, создают моменты сил на биомехйнических звеньях спортсмена (в данном случае на стопе и голени), равные полученным в результате расчетов (М 300 нм, М „= 600 нм), и определяют частоту f . и амплитуду А собственных колебаний этих биомеханических звеньев при статическом нагружении мьппц данными моментами сил..1 1 74026

Параметры собственных колебаний, генерируемых под действием моментов сил (М и М „ ), регистрируют блоком 10 измерения частоты f и амплитуды А„ механических колебаний мьппц, состоящими из акселерометров, которые крепят на биомеханические звенья спортсмена (голень и стопа), усилителя и магнитографа. Анализ амплитудно- 10 частотных характеристик осуществляют по стандартным программам на ЭВМ. По результатам находят частоту fo u амплитуду Ао соответствующего максимума спектра колебания исследуемого 15 биомеханического звена (стойы и голени) и на частоте, кратной полученной (К fo), проводят вибростимуляциюе

При этом число кратности К опре- 2д деляют из условия

1 1

max (— — — — )

К-Е 4

4 25 те. К )

fî, так, что при взаимодействии с опорой эа время взаимодействия — д1

2 число колебаний опоры не меньше .2, поскольку при К=1 появляется высокая вероятность отрицательного воздействия вибростимуляции иэ-за противофазы движений. При этом чем больше величина кратности, тем меньше эффективность вибровоэдействия. 35

Пусть в результате измерения и расчетов получено для икроножной мьппцы о = мм о ик 10 Гц, для двуглавой мьппцы бедра Ап„п= 4 чм, fy < 8 Гц, тогда из

)

К f .at о получим К „„Ф 2,9;

Кд. 5 3 6.

Ф

Так как К должно быть целым числом, берем К„„= 3; К к 4. В ре, зультате получают частоту стимуляции для икроножной мьппцы Ео,ц «

«Кик 30 Гц, для двуглавой мьппцы бедра K*,g Еопб 32 Гц АЧитуду сти,муляции берут равной Ар, т.е. для .икроножной мышцы А„„= 2 мм, для

",двуглавой мышцы бедра А„ь= 4 мм.

Полученные данные,при помощи бло- 55 ка 9 регулирования частоты и ампли1 туды вибростимуляции вводят в виброВ стимулятор 7. В качестве блока 9 регулирования частоты и амплитуды вибровоздействия по заданной программе используют блок аппаратуры, состоящий из генератора программного устройства, усилителя мощности либо (в упрощенном варианте) выпрямителя.

В качестве вибростимулятора 7 используют систему вибраторов, закрепленных на общей опоре, например вибростол либо (в упрощенном варианте) инерционные вибраторы 5 с электродвигателями, расположенные с помощью платформы 4 на опоре 1 переменного профиля. Блок 8 изменения напряжения вибровоздействия представляет собой механическую конструкцию, способную менять угол наклона вибраторов относительно опоры. Это могут быть гидроцилиндры, секторные передачи, регулировочные болты (в упрощенном варианте — это регулировочные болты 2 с резиновыми прокладками 3, меняющие положение платформы 4 относительно опоры 1 переменного профиля).

Так для прыжков в длину наилучшее направление вектора вибрации

О для икроножной мышцы составляет 20 по отношению к стопе в момент отталкивания, а для двуглавой мьппцы бедра — 30, причем в процессе тренировки углы вибростимуляции послео довательно изменяют до 90 . При использовании устройства в прыжках в длину оно состоит из опоры 1 переменного профиля с прикрепленными к ней при помощи регулировочных болтов 2 с резиновыми прокладками 3 двумя платформами 4, на каждой из которых жестко закреплены электродвигатель постоянного тока с инерционным вибратором 5. Функции блока изменения направления вибровоздействия выполняют регулировочные бол-, ты 2 с резиновыми прокладками 3, позволяющие менять угол наклона платформы 4 относительно общей опоры переменного профиля и вследствие этого направление вибровоздействия. В качестве блока регулирования частоты и амплитуды вибровоздействия используется выпрямитель 6 постоянного тока.

1174026

Фиа 2

Составитель В.Чистяков

Редактор С.Саенко Техред М. Надь Корректор Е. Рошко

Заказ 5090/5 Тирам 722 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4