Динамометр для измерения крутящего момента кисти

 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для измерения крутящих моментов предплечья и кисти человека. Технический результат - повышение точности измерений ротационных моментов кисти, расширение возможностей излучения ротационных моментов кисти при различных типах схватов. Динамометр содержит тензодатчик, включающий упругий элемент с закрепленными на нем четырьмя тензорезисторами, собранными по схеме полумоста, и опорный элемент, а также измерительную систему. Согласно изобретению упругий элемент выполнен цельнометаллическим в виде двух дисковидных утолщений, соединенных балками прямоугольного сечения со сквозными отверстиями между ними. Нижним утолщением упругий элемент крепится к основанию, а к верхнему утолщению крепится корпус. На стержень утолщения крепятся взаимозаменяемые маховики. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для регистрации силовых характеристик крутящего момента кисти человека.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является прибор для измерения ротации кисти, выполненный в виде металлической трубки с наклеенными на нее под углом в 45^o к продольной оси четырьмя проволочными тензорезисторами, собранными по схеме полумоста. На одном конце трубки укреплены губки, в которые зажимаются разные предметы, использование которых в быту сопряжено с ротационными движениями кисти и предплечья. Противоположный конец выполнен в виде хвостовика для захвата пальцами кисти. Выход полумостовой схемы подключен к входу измерительной системы.

Однако, анализ работы показывает, что регистрация значений ротационных моментов с помощью данного устройства происходит со значительной ошибкой, что может привести к неправильным толкованиям результатов функциональных исследований в ортопедической практике. Такая значительная величина ошибки связана с тем, что упругий элемент прибора выполнен в виде цельнометаллической трубки, обладающей значительной жесткостью. Кроме того, выполненная таким образом конструкция хвостовика устройства позволяет проводить исследования лишь ограниченного спектра пальцевых схватов.

Задача предлагаемого изобретения - повышение точности измерений ротационных моментов кисти при различных типах схватов.

Поставленная задача достигается тем, что упругий элемент выполнен цельнометаллическим в виде двух дисковидных утолщений, соединенных балками прямоугольного сечения со сквозными отверстиями между ними, причем нижним утолщением упругий элемент крепится к основанию, а к верхнему утолщению, снабженному гнездом для опорного элемента, крепится корпус. Опорный элемент выполнен в виде съемных нагрузочных воротов.

На фиг. 1 изображен динамометр; на фиг. 2 - упругий элемент; на фиг.3 - схема подключения устройства в измерительную систему.

Динамометр (см. фиг.1) имеет основание 1 со сквозными отверстиями 2 для крепления его к неподвижной опоре, на котором расположен упругий элемент (см. фиг. 2), выполненный из целого куска металла в виде двух дисковидных утолщений 3 и 4, соединенных четырьмя балками 5 прямоугольного сечения со сквозными отверстиями 6 между ними. Нижним дисковидным утолщением 3 упругий элемент крепится с помощью винтов 7 к основанию 1, а к верхнему утолщению 4 посредством гнезда со стержнем 8, имеющим квадратное поперечное сечение, крепится опорный элемент в виде взаимозаменяемых маховиков (воротов) 9 различной конфигурации. Звено крепления состоит из опорной шайбы 10, фиксирующей шайбы 11 и винта 12. На двух противоположных балках 5 упругого элемента наклеены четыре тензорезистора 13, соединенные между собой по схеме полумоста. К верхнему дисковидному утолщению 4 упругого элемента крепится с помощью винтов 14 корпус 15.

К выходу полумостовой схемы 16 (см. фиг.3) с помощью кабеля 17 подключен вход измерительной системы, состоящей из усилителя 18 и регистрирующего устройства 19.

Динамометр работает следующим образом.

При отсутствии внешнего воздействия упругий элемент интактен и тензорезисторами 13 электрический сигнал не генерируется, о чем можно судить по регистрирующему устройству 19. При приложении усилия к опорному элементу в виде маховика 9 возникают изгибные упругие деформации и деформации растяжения-сжатия балок 5 упругого элемента, преобразуемые тензорезисторами 13 в электрические сигналы, пропорциональные усилию. Сигнал с полумостовой схемы 16 посредством кабеля 17 поступает на усилитель 18 и далее на регистрирующее устройство 19.

Измерительная система работает в режиме нагрузок как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.

Комплект съемных взаимозаменяемых маховиков позволяет исследовать различные типы пальцевых схватов.

Повышение чувствительности упругого элемента достигается за счет местных ослаблений вследствие выполнения его из цельнометаллического полого цилиндра с фрезевыми отверстиями по периметру, обеспечивающими прямоугольное поперечное сечение балок, несущих основные изгибные нагрузки и нагрузки растяжения - сжатия.

При достаточной чувствительности 0,464 мВ/В·Н·м; класс точности 1,5) и основной приведенной погрешности измерений менее 1,5% (при нормальной температуре и давлении) система обладает достаточной жесткостью вследствие наличия дисковидных утолщений на концах упругого элемента, что позволяет изучать силовые параметры ротационных моментов предплечья и кисти человека в режиме изометрического сокращения мышц (номинальный измерительный ход составляет 1,5^o) с допустимой перегрузкой в 150% при номинальном усилии (номинальном крутящем моменте) в 2,5 Нм.

Предлагаемое устройство позволяет точно регистрировать ротационные моменты предплечья и кисти человека и адаптировано к различным типам пальцевых схватов, что имеет первостепенное значение при оценке эффективности реабилитационных мероприятий, особенно у пациентов с патологически измененными пальцами кистей.

Формула изобретения

1. Динамометр для измерения крутящего момента кисти, содержащий основание, опорный элемент, упругий элемент с закрепленными на нем четырьмя тензорезисторами, соединенными между собой по полумостовой схеме, вывод которой подключен к входу измерительной системы, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен цельнометаллическим в виде двух дисковидных утолщений, соединенных балками прямоугольного сечения со сквозными отверстиями между ними, причем нижним утолщением упругий элемент крепится к основанию, а к верхнему утолщению, снабженному гнездом для опорного элемента, крепится корпус.

2. Динамометр по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен в виде съемных нагрузочных воротов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3