Устройство для регистрации колебаний телачеловека

 

(1» 843949

Сенте Сееетеких

Социалистические

Рееиублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву--(22) Заявлено 04.07.79 (21) 2777056/28-13 с присоединением зamI«; ¹вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.81. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.81 (51) М. К .

А 61 В 5/10

Государстееиный комиуоф ио делам изобретений и открытий (53) УДК 615.847:616. .072-85 (088.8) В, Г. Стрелец и А. С. Корнеев

Государственный ордена Леьииа и рдена Красного

Знамени институт физическои . .культуры имени П. Ф. Лесгафта (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

КОЛЕБАНИЙ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим биомеханическим устройствам, и предназначено для объективной оценки колебаний те. ла человека в вертикальной позе, а также способности к двигательной координации.

Известно устройство для регистрации колебаний тела человека, которое содержит неподвижное основание и несущую площадку, а между ними ограничитель 3 виде сферического подшипника с радиусом сферы r, препятствующий поступательному сближению несущей площадки с неподвижным основанием, но не препятствующий перемещению несущей площадки по поверхности сферы хз -+- уз + z = гз (!).

Ограничитель служит для ограничения перемещения площадки и создает условия неустойчивого равновесия, что позволяет стимулировать активирующие механизмы системы стабилизации вертикальной позы.

Между неподви>кным основанием и несущей площадкой имеются несколько образующих амортизатор пружин, воспринимающих ту часть нагрузки, которая вызвана наклоном несущей площадки, и передающих ее на неподвижное основание. При этом основная часть нагрузки приходится на находящийся в центре подшипник сферической формы.

Недостатком этого устройства является неадекватность колебаний механической несущей площадки собственным возможным колебаниям центра тяжести человека.

5 Это обусловлено тем, что в устройстве колебания человека, стоящего на несущей площадке, вызывают качание последней.

Таким образом, устройство являетсч частным случаем колебательной системы — мс10 ханической системы качания — тело же человека в общем случае в вертикальной позе представляет колебательную систему.

Кроме того, центр несущей площадки, одновре сино воспринимающий и псредаю15 щий через ограничитель основной вес расположенного на нем объекте на неподвижное основание, фиксирован в обоих перемеIII pIIIIBx относительно неподвижного основания, т. с. в вертикальном и поперечном

20 направлениях, пренебрегая малыми перемещениями нри качении по шарообразному подшипнику. В результате устойчивого положения испытуемый может добиться пе за счет работы собственной системы оегуля25 ции позы, а за счет выбора расположения пог относительно нсподвп>кно расположенного подшипника. Это искажает основную информацию, характеризующую механизмы регуляции позы.

30 В устройстве вес тела уравновешивает843949

3 ся реакцией опоры в центре через шаровой подшипник, т. е, опора точечная. В то же время при нормальной позе вес человека распределяется равномерно на обе ноги, образуя опорный контур.

Ограничитель уменьшает диапазон возможных колебаний несущей площадки, так как эти колебания определяются радиусом шарового подшипника.

Таким образом, это устройство искажает колебания центра тяжести человека, вызванные системой регуляции вертикальной позы человека.

Цель изобретения — получение точной модели колебательной системы тела человека.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве ограничитель выполнен в виде стержня, на одном конце которого имеется шаровая головка, а на другом — шляпка, в основании выполнена сферическая лунка под шаровую головку стержня, а в несущей площадке — расточка под шляпку и направляющее отверстие, в котором установлен стержень с возможностью осевого скольжения, причем длина стержня в 10—

15 раз превышает радиус шаровой головки, На фиг. 1 схематично изображено устройство для регистрации колебаний тела человека, вид спереди; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — ограничитель перемещений несущей площадки; на фиг. 4— схема, иллюстрирующая работу устройства.

Устройство содержит основание 1 восьмиугольной формы, условно фиксирующую плоскость z = О, несущую площадку 2, повторяющую форму неподвижного основания перемещающуюся относительно нее. Между основанием и несущей площадкой расположен ограничитель 3 перемещений площадки и амортизатор B виде системы пружин

4 сжатия. Причем амортизатор рассчитан на восприятие и передачу полной нагрузки на площадку 2.

Ограничитель выполнен в виде стержня, на одном конце которого имеется шаровая головка 5, а на другом — шляпка 6. В основании 1 выполнена сфсричсская лунка 7 под шаровую головку стержня, а в несущей площадке 2 — расточка 8 под шляпку и направляющее отверстие 9. В последнеч установлен стержень с возможностью осевого скольжения. Длина стержня в 10—

15 раз превышает радиус шаровой головки.

Расточка 8 и шляпка 6 закрыта колпаком 10, закрепленным па несущей площадке.

Пружины 4, образующие амортизатор, постоянно поджимают площадку 2 сьизу к шляпке 6 стержня, при этом последний при ненагруженной несущей площадке расположен перпендикулярно основанию.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемого помещают на несущую

4 площадку 2 по направлению оси Х, а ось У направлена влево (фиг, 2). Ось 7 при этом проходит приблизительно через общий центр тяжести испытуемого. Под влиянием веса P испытуемого несущая площадка 2 (фиг. 4), свободно скользя вдоль разгруженного ограничителя 3, распределяет вес испытуемого и несущей площадки 2 на пружины 4 амортизатора, полностью воспринимающих эту нагрузку и передающих сс на основание 1, Гlод действием сил нагрузки и реакции

11 неподвижного основания пружины 4 сжимаются и занимают некоторое промежуточнос положение Z = 7р в случае сохранения исходной горизонтальной ориентировки плоскости несущей площадки и лишь поступательного ее перемещения к основанию 1. Суммарная нагрузка на площадку 2, вызывающая ее перемещение вдоль стержня orðàíè÷Hòcëÿ, определяется как (P — R) cos а, где Р— вес испытуемого и несущей площадки, o. — угол отклонения стержня от вертикальной оси Z.

При Р=К, (P — R) =0 и (P — R) ==

=- (P — R) cos а, т. е. при уравновешивании сил нагрузки Р и реакции R несущая площадка 2 в горизонтальном положении имест 7. = Zp (р) (Z (О). При любом наклоне на любой угол отсутствует дополнительная сила, перемещающая несущую площадку вдоль стержня, и при наклоне дополнительного перемещения от уровня

Z =Яр не происходит.

Если Р = R в нестационарном состоянии, когда перемещение вдоль стержня ограничителя и наклон несущей площадки 2 происходит одновременно, перемещение вдоль стержня происходит только до того значения а, отсчитанного не по оси Z, а по оси симметрии стержня, поэтому строже было бы присвоить ему индекс 1. При наличии неизбежного отклонения стержня от оси Z на угол а возникает опрокидывающая сила, равная Pl cos а (при малых а) с опрокидывающим моментом Po.i, где

1 = OA, направленная по касательной и сфере Х + У + Z == г, вдоль плоскости несущей площадки 2. Опрокидывающий момент Ра! ведет к увеличению а и через пего снова к Pl сова.

Образуется положительная обратная связь механической системы устройства, усиливающая малейшее отклонение стержня от вертикали и соответственно несущей площадки.

Механическая система становится своеобразным механическим усилителем колебаний тела человека, Испытуемый, стремясь выйти из состояния неустойчивого равновесия, вызванного перемещением и одновременной пространственной переориентацией несущей площадки 2, совершает телом поисковые движения, регулируя вертикальную позу и

843949 аг! х

> отыскивая устойчивое поло>кение тела. Поисковые движения тела механически усиливаются, что приводит к колебательным движениям системы в целом. Задача испытуемого заключается в стабилизации вертикальной позы при горизонтальной ориентации несущей площадки.

Пространственная и временная интегральная оценка колсбатсльности системы является объектиьной величиной, характеризующей общее состояние чсловека в данное время, а автоматизированная вычислительная система, анализирующая колебания системы, конкретизирует диагноз больного.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяст получать колебания несущей площадки, адекватныс собственным колебаниям тела человека. В результате появляется возмо>кность получить более точную модель колебательной системы тела человека, стоящсго в вертикальной позе.

Это приводится к качественному изменению методики диагностики, так как действует своеобразный мсханнчсский усилитель колебаний за счет увеличения плеча и опрокидывающего момента и за счет того, что сама система является колебательной, поскольку несущая площадка является плавгпощсй.

Формула изобретения

Устройство для регистрации колебаний тела человека, содержащее основание, несущую площадку, подвижную относительно основания, ограничитсль перемещений несущей площадки и амортизатор в виде системы пружин сжатия, отличающееся тем, что, с целью получения точной модели колебательной системы тела человека, otраничитель выполнен в виде стержня, на д одном конце которого имеется шаровая го".îâêà, а на другом — шляпка, в основании выполнена сферическая лунка под шаровую головку стержня, а в несущей площадке — расточка под шляпку и направляgg ющее отверстие, в котором установлен стержень с возможностью осевого сколь>кения, причем длина стержня в 10 — 15 раз прсвышаст радиус шаровой головки. с> Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 42068, кл. А 61 I= 5/10, 1934.

843949

Заказ 4469

Изд. № 418 Тираж 694

ВНИИПИ Государсгвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

Составитель Л. Соловьев

Редактор М. Стрельникова Техред И, Заболотнова Корректор Н. Федорова