Кистевой эргометр

 

Изобретение предназначено для изучения функционального состояния нервно-мышечного аппарата сгибателей пальцев верхних конечностей у человека по величине их работоспособности. Эргометр состоит из магнитоэлектрического генератора, подключенного к электроизмерительному прибору, заключенных в корпус, подвижного рычага, соединенного зубчатой передачей с магнитоэлектрическим генератором, при этом между рычагом и корпусом размещен упругий элемент. Такое выполнение устройства позволяет точно определить функциональное состояние мышц-сгибателей пальцев рук по величине их работоспособности в режиме чередования совершающихся под нагрузкой концентрических и эксцентрических синхронных сокращений при неодинаковом воздействии на организм фактора микроклимата. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для определения работоспособности человека.

Известны выпускаемые отечественной промышленностью ручные плоскопружинные динамометры типов ДРП и ДК, например ДРП-90 и ДК-100, предназначенные для определения работоспособности сгибателей пальцев рук. Однако указанные динамометры позволяют определять работоспособность мышц при изометрическом (без изменения длины) их сокращении - то есть при сопротивлении статической нагрузке, что не позволяет выявлять изменения работоспособности при неодинаковом воздействии на организм микроклиматического фактора, например, при охлаждающем и нормальном воздействии микроклимата.

Известными устройствами для определения работоспособности мышц являются также различных типов эргографы и эргометры. Эргографом является устройство для записи работы мышц человека. Эргометром называется прибор для измерения и дозирования механической работы, выполняемой человеком. Известны эргограф Сеченова, эргограф Моссо и его модификации, в число которых входят эргографы Циммермана и Дюбуа. Эргограф Моссо предназначен для записи движений среднего пальца руки, при этом предплечье исследуемого закрепляется на горизонтальной подставке, а указательный и безымянный пальцы фиксируются трубками. Модификации эргографа Моссо отличаются главным образом способом фиксации неработающих звеньев. В эргографе Циммермана рука укладывается ладонью вниз на подставку, имеющую отверстие для движений среднего пальца. В эрографе Дюбуа кисть охватывает неподвижную вертикальную рукоятку, движения совершаются указательным пальцем. Общей чертой указанных эргографов является наличие надеваемого на исследуемый палец хомутика, соединенного шнуром с ползунком, свободно двигающимся на горизонтальных направляющих, другой конец ползунка соединен с грузом посредством тросика, перекинутого через блок. При поднимании и опускании груза за счет преодолевающей и уступающей силы мышц-сгибателей пальца происходят движения ползунка, которые посредством писчика записываются на барабане кимографа. Однако применение указанных эргографов не позволяет определять синхронную работу сгибателей пальцев исследуемой руки.

Конструкция эргографа Сеченова в основном аналогична таковой для вышеуказанных эргографов. Эргограф Сеченова предназначен для записи пилящих движений руки, согнутой в локте. С помощью этого эргографа исследуются движения плеча и предплечья и определяется работоспособность сгибателя и разгибателя предплечья.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является эргометр, описанный в авторском свидетельстве СССР 578060 (ТАРТУСКИЙ Государственный университет, 30.10.77, кл. A 61 B 5/22). Этот эргометр содержит корпус, в который заключен магнитоэлектрический генератор, подключенный к электроизмерительному прибору, и передаточный механизм.

Однако данный оргометр громоздок, схема его управления сложна, к тому же он не позволяет точно определить функциональное состояние мышц-сгибателей пальцев рук.

Задача изобретения направлена на устранение этих недостатков.

Технический результат состоит в точном определении функционального состояния мышц сгибателей пальцев рук по величине их работоспособности в режиме чередования совершающихся под нагрузкой концентрических (с укорочением) и эксцентрических (с удлинением) синхронных сокращений в условиях неодинакового воздействия и микроклиматического фактора.

Для этого эргометр, содержащий корпус, в которой заключен магнитоэлектрический генератор, подключенный к электроизмерительному прибору, снабжен подвижным рычагом, соединенным зубчатой передачей с магнитоэлектрическим генератором, а между подвижным рычагом и корпусом размещен упругий элемент.

Конструктивно эргометр может быть выполнен на базе известного электродинамического карманного фонаря типа "Жук", (см. Фонарь электродинамический, Белорусское оптико-механическое объединение, - завод "Диапроект", Руководство по эксплуатации 091600.000 РЭ.), содержащего рычаг и заключенный в корпус фонаря магнитоэлектрический генератор, генератор соединен с рычагом зубчатой передачей, к разнополюсным электрическим контактам вместо электрической лампочки следует подключить электроизмерительный прибор, например, микроамперметр, а, в месте наибольшего расстояния между рычагом и корпусом электродинамического карманного фонаря, касаясь последних, помещают упругий элемент. В качестве упругого элемента может быть использована прессовая пластина пористая техническая с двумя пленками, выпускаемая в соответствии с ТУ 38105867-90 Екатеринбургским АО Уралэластотехника. Упругий элемент из пластины пористой технической при воздействии сил, деформирующих его между подвижным рычагом и корпусом эргометра, обладает свойством упругой деформации (деформации, исчезающей после устранения вызвавшей ее силы) в широком температурном интервале эксплуатации (от -50 до 70^oC). Посредством указанного упругого элемента достигается увеличение силы, препятствующей перемещению подвижного рычага эргометра при сжимании его в кисти и повышение нагрузки на мышцы-сгибатели пальцев работающей руки. Величину нагрузки на мышцы-сгибатели пальцев руки при их сокращениях в процессе работы на заявляемом кистевом эргометре можно регулировать как произвольным изменением кинематических характеристик деятельности (ускорения, расстояния перемещения, темпа циклических движений), так и вариацией площади касания поверхности упругого элемента с подвижным рычагом и корпусом эргометра.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображены: пластмассовый корпус 1 с заключенным в него магнитоэлектрическим генератором 2, который посредством зубчатой передачи 3 соединен с рычагом 4, к разнополюсным электрическим контактам указанного генератора подключен микроамперметр 5, в месте наибольшего расстояния между рычагом 4 и корпусом 1 эргометра, касаясь последних, помещен упругий элемент 6. Кистевой эргометр приводится в рабочее состояние по следующей рекомендуемой нами схеме. Ориентировать продольную ось эргометра в горизонтальной плоскости так, чтобы шкала микроамперметра находилась перед исследуемым. Обхватить корпус 1 и рычаг 4 эргометра кистью исследуемой руки так, чтобы 2-5 пальцы лежали на поверхности рычага и находились в противопоставлении к 1 пальцу. Синхронным сокращением сгибателей пальцев исследуемой руки вызвать перемещение рычага 4 к корпусу 1 и по показаниям микроамперметра 5 определить силу генерируемого эргометром электрического тока.

Для изучения функционального состояния сгибателей пальцев руки с помощью кистевого эргометра определяют их работоспособность путем измерения количества электричества, например в микроамперах, за секунду (μА·с), которое сгибатели пальцев руки при динамической работе на кистевом эргометре могут вырабатывать в режиме длительности поддержания на произвольно заданном уровне, например, 50% от максимальной для конкретного исследуемого силы электрического тока. Максимальная сила электрического тока, вырабатываемого исследуемым на эргометре, определяется по максимальному показанию микроамперметра во время трех без пауз последовательных циклов синхронного нажатия на рычаг эргометра пальцами руки.

Проведено испытание заявляемого кистевого эргометра и определены его преимущества в оценке функционального состояния сгибателей пальцев рук по сравнению с используемыми в этих целях традиционными плоско пружинными устройствами, например, динамометром типа ДК. Исследования проведены на 10 практически здоровых мужчинах 20-29 лет. Изучалось функциональное состояние нервно-мышечного аппарата сгибателей пальцев правой руки по показателю мышечной работоспособности, определяемой отдельно при динамической работе и статическом напряжении до отказа (то есть до наступления момента невозможности дальнейшей деятельности на заданном уровне интенсивности нагрузки), соответственно на заявляемом кистевом эргометре и динамометре ДК-100.

Задаваемый уровень интенсивности нагрузки при использовании динамометра ДК-100 по величине силы сжатия пальцами руки для всех исследуемых составлял 75% от предварительно определенной максимальной произвольной силы сжатия указанного динамометра синхронным напряжением исследуемой группы мышц. Работоспособность мышц-сгибателей пальцев исследуемой руки измерялась при использовании кистевого эргометра - в производимой за время выполнения нагрузки дозированной интенсивности величине электрического заряда или количества электричества (μА·с), а при использовании динамометра ДК-100 - в традиционно применяемой для этой цели единице измерения - импульсе силы (Н. с). Импульс силы - есть величина произведения усилия сжатия динамометра в H на длительность удержания этого усилия в с. Функциональное состояние мышц-сгибателей пальцев руки изучалось при нахождении исследуемых по 30 минут в различных микроклиматических условиях, определяемых при прочих равных характеристиках температурой окружающего воздуха (22, 20, 15 и 5^oC). Исследования проводились в две серии, отличавшихся типом применяемых устройств для определения работоспособности сгибателей пальцев руки. В первой серии применялось заявляемое устройство - кистевой эргометр, а во второй - динамометр ДК-100.

Согласно результатам исследований установлено, что под влиянием понижения температуры окружающего воздуха и поверхности кожи кисти и предплечья изучаемой руки при прочих равных условиях посредством заявляемого кистевого эргометра обнаружено достоверное (P < 0,001) значительное (до 61%) снижение работоспособности мышц-сгибателей пальцев исследуемой руки. Вместе с тем, под влиянием этих же условий при помощи динамометра ДК-100 не обнаружено угнетения функционального состояния нервно-мышечного аппарата сгибателей пальцев исследуемой руки по величине их работоспособности.

Таким образом, испытание заявляемого кистевого эргометра в исследованиях по изучению функционального состояния сгибателей пальцев рук свидетельствует о получении с помощью него более точных результатов в сравнении с традиционно используемым для этой цели динамометром. Результаты эти характеризуют работоспособность исследуемых мышц в режиме чередования совершающихся под нагрузкой концентрических и эксцентрических синхронных сокращений в условиях неодинакового воздействия микроклиматического фактора.

Простота заявляемого устройства и удобство его использования в широком диапазоне микроклиматических условий окружающей воздушной среды могут обеспечить широкую область применения кистевого эргометра.

Формула изобретения

Эргометр, содержащий корпус, в который заключен магнитоэлектрический генератор, подключенный к электроизмерительному прибору, отличающийся тем, что он снабжен подвижным рычагом, соединенным зубчатой передачей с магнитоэлектрическим генератором, а между подвижным рычагом и корпусом размещен упругий элемент.

РИСУНКИ

Рисунок 1