Устройство для определения функционального состояния нервно- мышечного аппарата человека

 

Устройство для определения функционального состояния и направленной тренировки нервно-мышечного аппарата человека относится к спортивно-медицинской измерительной технике, оно содержит датчик 1 температуры, усилители 2, 6, 14, датчик 3 электрической активности мышцы, амплитудные детекторы 4, 15, интегратор 5, коммутаторы 7, 17, АЦП 8, 18, блок 9 питания, измеритель 10 напряжения, индикатор 11, задающий генератор 12, ждущий мультивибратор 13, частотомер 16, чувствительные элементы 19, таймеры 20, 21. 1 ил.

Изобретение относится к спортивно-медицинской измерительной технике, а именно к устройствам для измерения структуры силовых движений, и может быть использовано для измерения параметров состояния нервно-мышечного аппарата (НМА) человека и для направленной тренировки поврежденных мышц.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее усилитель, датчик электрической активности мышц, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок питания, измеритель напряжения, задающий генератор, ждущий мультивибратор, чувствительные элементы и индикатор, причем выход первого усилителя соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом индикатора, выход блока питания соединен с входом измерителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, а выход задающего генератора соединен с входом ждущего мультивибратора (SU, авторское свидетельство N 1473750, кл. А 61 В 5/22, 1989).

Указанное устройство сложно в исполнении, имеет недостаточные функциональные возможности и неудобно в эксплуатации при амбулаторном лечении.

Решаемая задача состоит в расширении функциональных возможностей и повышении удобства в эксплуатации при амбулаторном лечении.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

На чертеже показаны: датчик 1 температуры, первый усилитель 2, датчик 3 электрической активности мышцы, первый амплитудный детектор 4, интегратор 5, второй усилитель 6, первый коммутатор 7, первый АЦП 8, блок 9 питания, измеритель 10 напряжения, индикатор (вольтметр) 11, задающий генератор 12, ждущий мультивибратор 13, третий усилитель 14, второй амплитудный детектор 15, частотомер 16, второй коммутатор 17, второй АЦП 18, чувствительные элементы (электрод, датчик) 19, первый таймер 20, второй таймер 21. Выход датчика 1 температуры соединен с входом усилителя 2, выход которого соединен с первым входом коммутатора 7, датчик 3 электрической активности мышцы, амплитудный детектор 4, интегратор 5, усилитель 6, коммутатор 7, АЦП 8, вольтметр 11 последовательно соединены, задающий генератор 12, ждущий мультивибратор 13, усилитель 14, частотомер 16, коммутатор 17, АЦП 18, и таймер 20 последовательно соединены, выход блока 9 питания соединен с входом измерителя 10 напряжения, выход которого соединен со вторым входом коммутатора 7, первый выход усилителя 14 соединен с входом амплитудного детектора 16, выход которого соединен с четвертым входом коммутатора 7, второй выход коммутатора 17 соединен с таймером 21.

Датчик 3 электрической активности мышцы может быть выполнен, например, как тензодатчик или сейсмодатчик, АЦП 8 и АЦП 18 могут быть построены, например, на базе БИС КР572ПВ2А.

Устройство работает следующим образом.

На исследуемой мышце или группе мышц закрепляют электроды 19 и по показаниям вольтметра 11 определяют электрическую активность мышцы. Пациент задает мышце или группе мышц максимальную нагрузку и удерживает эту нагрузку до полной невозможности выполнения заданной статической работы, а таймер 20 контролирует длительность напряженного состояния мышцы.

Включение устройства осуществляется в два этапа: источник 9 питания включается тумблером, что индицируется свечением красного светодиода (на чертеже не показаны). Включением кнопки "ВКЛ" устройство приводится в рабочее состояние, что индицируется свечением зеленого светодиода. Вольтметр 11 показывает напряжение питания, равное 8,4±0,2В.

Режим "Динамометр", К разъему "ДИНАМ" подключают шнур с датчиком (электродом). Электрод 19 укрепляют на исследуемой мышце, устанавливают при помощи вольтметра 11 значение напряжения, близкое к нулю, и измеряют электрическую активность мышцы, как описано выше. Длительность напряженного состояния мышцы контролируют таймером 20.

Режим стимулятора.

Ручки регулировок устанавливаются в крайнее левое положение. Не вставляя шнур в разъемы, закрепляют электроды 19 на локализованном участке кожи. Вставляют шнур в разъем и включают стимулятор, нажав на кнопку "ВКЛ". Для противоболевой электрической стимуляции оптимальной является частота в пределах 40-100 Гц. Ее устанавливают ручкой регулировки частоты. Амплитуду сигнала подбирают отдельно в каждом случае стимуляции. Для этого, включив прибор ручкой регулировки "АМПЛИТ", постепенно повышают амплитуду сигнала до получения четкого ощущения под электродом 19 в виде легкой монотонной вибрации. Затем интенсивность стимуляции можно увеличивать до болевого ощущения, а затем, снизить амплитуду сигнала до предболевой интенсивности стимуляции. Для удобства эксплуатации устройства предусмотрена возможность контроля амплитуды напряжения, прикладываемой к электродам 19, и время стимуляции, предварительно переключив индикатор "Таймер" с режима отображения частоты на режим "Таймер", нажатием кнопки "СЕК" и пуском таймера 21.

Режим таймера.

Режим таймера 20 используется для отображения времени работы динамометра, стимулятора, измерителя температуры и для измерения временных интервалов. Запускается таймер 20 следующим образом. Нажатием кнопки "СЕК" индикатор переключается в режим "ТАЙМЕР", если он был подключен к измерению частоты стимулятора и запускается таймер кнопкой "ПУСК/СТОП", при повторном нажатии счет приостанавливается без сброса значения, для продолжения счета кнопка "ПУСК/СТОП" нажимается еще раз. Кнопка "СБРОС" осуществляет обнуление значения индикатора. При достижении показаний индикатора 99 мин 59 сек. индикатор сбрасывается и счет начинается снова.

Режим измерения температуры.

Шнур с датчиком температуры вставляется в разъем с надписью "ТЕРМ" и нажимается кнопка "ТЕМПЕР". Датчиком щупа прикасаются к исследуемому объекту. На индикаторе 11 отображается текущее значение температуры. Схема работает следующим образом. Сигнал с датчика 3 электрической активности мышцы, изменяющийся по амплитуде, поступает на амплитудный детектор 4 и далее на интегратор 5. На амплитудном детекторе 4 выделяется огибающая входного сигнала, а постоянная времени интегратора 5 выбирается таким образом, чтобы, во-первых, отфильтровать помехи, во-вторых, интегратор 5 должен быть чувствительным к плавным изменениям. Такой выбор обусловлен тем, что показания индикатора (вольтметр 11) для удобства визуального наблюдения должны изменяться плавно.

Однополярный сигнал с интегратора 5 усиливается усилителем 6 и поступает на третий вход коммутатора 7 и далее на вход АЦП 8, а с его выхода на индикатор 11. Коммутатор 7 управляется с лицевой панели. На второй вход коммутатора 7 через измеритель 10 напряжения поступает сигнал с блока 9 питания, который индицирует выходное напряжение источника питания. На первый вход коммутатора 7 через усилитель 2 поступает сигнал с датчика 1 температуры. На четвертый вход коммутатора 7 поступает сигнал напряжения стимулятора (выполненного на задающем генераторе 11, ждущем мультивибраторе 13, усилителе 14 и амплитудном детекторе 15). АЦП 8 преобразует линейный аналоговый сигнал в семисегментный цифровой код, который отражается на индикаторе 11.

Регулировка выходного напряжения стимулятора осуществляется от 0 до 120V, частота от 0 до 200 Гц. Напряжение переменной частоты от задающего генератора 12, через ждущий мультивибратор 13, усилитель 14, амплитудный детектор 15, коммутатор 7 поступает на АЦП 8 и далее на индикатор 11. Этот же сигнал задающего генератора 12 через ждущий мультивибратор 13, усилитель 14, частотомер 16 поступает на вход коммутатора 17 и затем на АЦП 18 и далее на таймер 20. Таким образом, регулируя выходное напряжение стимулятора, имеется возможность точно измерять и регулировать напряжение и частоту по показаниям таймера 20. Выход стимулятора через разъем подключен к электродам 19.

Таким образом, предложенное устройство представляет собой универсальный многофункциональный прибор, предназначенный для оценки состояния НМА человека путем измерения электрической активности мышечных тканей и может быть использован при прохождении курса лечения как в стационаре, в амбулаторных условиях, так и в домашних условиях для завершения лечения и реабилитации мышечных тканей, поврежденных в результате травмы или оперативного вмешательства, а также для оценки НМА спортсменов.

Формула изобретения

Устройство для определения функционального состояния нервно-мышечного аппарата человека, содержащий первый усилитель, датчик электрической активности мышцы, первый коммутатор, первый аналого-цифровой преобразователь, блок питания, измеритель напряжения, задающий генератор, ждущий мультивибратор, чувствительные элементы и индикатор, причем выход первого усилителя соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом индикатора, выход блока питания соединен с входом измерителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора, выход задающего генератора соединен с входом ждущего мультивибратора, отличающееся тем, что в него введены датчик температуры, соединенный с первым усилителем, последовательно соединенные первый амплитудный детектор, интегратор, второй усилитель, а также введены второй амплитудный детектор, соединенный с третьим усилителем, последовательно соединенные частотомер, второй коммутатор, второй аналого-цифровой преобразователь и первый таймер, второй таймер, причем вход первого амплитудного детектора соединен с выходом датчика электрической активности мышцы, выход второго усилителя соединен с третьим входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом третьего усилителя, группа входов которого соединена с выходами чувствительных элементов, первый выход третьего усилителя соединен с входом второго амплитудного детектора, выход которого соединен с четвертым входом первого коммутатора, второй выход третьего усилителя соединен с входом частотомера, второй выход второго коммутатора соединен с вторым таймером, пятый вход первого коммутатора, второй вход второго коммутатора и второй вход первого таймера являются управляющими входами устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1