Динамометр кистевой тензометрический

 

Динамометр предназначен для измерения силовых параметров кисти человека. Устройство содержит упругий элемент, заключенный в коробчатый корпус, опорный элемент и измерительную систему. На тонкие части упругого элемента наклеены тензодатчики. Упругий элемент выполнен в виде двух балок, имеющих на концах утолщения под винты, а в середине - для крепления опорного элемента. Это позволяет повысить точность регистрации быстро изменяющихся силовых параметров кисти. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для измерения мускульной силы.

Известны различные типы механодинамометров и тензодинамометров (А.С. N 1688846. Лобзин В.С., Жулев Н.М., Пустозеров В.Г. Устройство для измерения мышечной силы; А. С. N 1222244. Земляков В.В. с соавт. Реверсивный динамометр; А.С. N 1715363. Ястребцев И.Б. Ручной динамометр; А.С. N 1426540. Сигал М.А., Кораблев В.Г., Толмачев К.В. Устройство для измерения силы и выносливости мышц; Edwards G. Isometric force measuring device, Palo Alto, Calif., Assignor to Greenleaf Medical Systems inc. Ser. N 581482).

Однако их применение в медицинской практике ограничивается лишь регистрацией максимального силового воздействия. Нет возможности изучения силовых параметров кисти во временном аспекте. Применение тензодинамометров позволило преодолеть данный недостаток, но последние имеют низкие частоты собственных колебаний и поэтому при регистрации быстро изменяющихся усилий возможны значительные ошибки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является динамометр для измерения силы схвата, выбранный нами за прототип и описанный Букиным И.В., Якобсоном Я.С. в статье "Приборы для измерения силы схвата и момента ротации кисти" (см. Протезирование и протезостроение. - Сб. трудов. Вып. 43. М., 1977, с. 94 - 96).

Устройство состоит из упругого и опорного элементов и измерительной системы. Упругий элемент выполнен в виде стальной пластины толщиной 0,8 мм, с обеих сторон которой наклеены четыре проволочных тензорезистора, собранных по схеме полумоста. Измеряемое усилие воспринимается опорным элементом, представляющим собой пластину с двумя штоками, способными свободно перемещаться вдоль направляющих отверстий и через шарик передается на упругий элемент.

Однако известное устройство конструкционно не обеспечивает возможность изучения быстро изменяющихся силовых параметров кисти. Кроме того, динамометр выполнен таким образом, что опорный элемент поджат к пластине с тензорезисторами с некоторым усилием с целью направления силы схвата вдоль осевой линии и уменьшения погрешности измерения. Несмотря на это, наличие постоянного фонового сигнала с тензорезисторов, а в конечном итоге необратимая деформация опорного элемента, возникающая от постоянного одностороннего силового воздействия, а также включение в передающую усилие систему шарика, играющего демпфирующую роль, обусловливает значительную величину ошибки измерения, что может привести к неправильному толкованию результатов динамометрических исследований в ортопедической практике.

Задача предлагаемого технического решения - повышение точности регистрации быстро изменяющихся силовых параметров кисти.

Поставленная задача выполняется за счет того, что в динамометре, включающем упругий с закрепленными на нем тензорезисторами и опорный элементы и измерительную систему, упругий элемент выполнен в виде балок, имеющих утолщения на концах под винты, а в середине - для крепления опорного элемента.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен динамометр, а на фиг. 2 - схема включения динамометра в измерительную систему.

Динамометр (см. фиг. 1) состоит из упругого элемента 1, выполненного в виде двух плоских балок, имеющих утолщения на концах и в середине. Концевые утолщения 2 служат для соединения двух балок с помощью винтов 3, а средние утолщения 4 служат для крепления ручек 5. На упругий элемент 1 наклеены тензорезисторы 6. Тензорезисторы 6 (см. фиг. 2) объединены в мостовую измерительную схему 7 таким образом, что электрический сигнал с нее, пропорциональный деформации упругого элемента 1, соответствует только измеряемой силе сжатия ручек 5.

К полумостовой схеме 7 с помощью кабеля 8 подключена измерительная система, состоящая из усилителя 9 и регистрирующего устройства 10.

Для защиты тензорезисторов и электрического монтажа от механических повреждений упругий элемент заключен в коробчатый корпус (на чертеже не показан).

Динамометр используют следующим образом: пациент сжимает ручки 5, при этом в упругом элементе 1 возникают изгибные упругие деформации, преобразуемые тензорезисторами 6 в электрический сигнал. Электрический сигнал, поступающий с тензомоста через усилитель 9 на регистрирующее устройство 10, пропорционален деформации упругого элемента и, следовательно, пропорционален действующему усилию.

Повышение чувствительности упругого элемента достигается за счет местных ослаблений в виде тонких частей упругого элемента. При достаточной чувствительности (2,0 мВ/В·H, класс точности 1,5) и основной приведенной погрешности измерений менее 1,5% (при нормальной температуре и давлении) система обладает достаточной жесткостью, что позволяет изучать силовые параметры кисти в режиме изометрического сокращения с допустимой перегрузкой в 150% при номинальном усилии в 200 H.

Предлагаемое устройство позволяет регистрировать быстро изменяющиеся силовые параметры кисти во временном аспекте, что имеет первостепенное значение при оценке функционального состояния кисти, а также при оценке эффективности реабилитационных мероприятий, особенно у пациентов с последствиями различных повреждений кисти.

Формула изобретения

Динамометр кистевой, включающий опорный и упругий элементы с закрепленными на нем тензорезисторами, объединенными в мостовую схему, связанную с измерительной системой, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде двух балок, имеющих утолщения на концах под винты, а в середине - для крепления опорного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2