Устройство для исследования и тренировки мышечных усилий

 

<щ 880407

Союз Советсннк

Социалистические

Респубпнн

Q0 ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! } Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Запвлено 31. 03. 80 (2! ) 2908796/28-13 с присоединением заявки М— (23)Прнорнтет—

Опубликовано 15. 11.81 Бюллетень J442

Дата опубликования описания 15. I 1,8 1 (51)М. Кл.

А 6! В 5/00

G 0l L 5/02

)Ьаударетвапвб камктвт

СССР дв делам нэабретений н вткрытя11 (S3) УДК 615.471,.:. (088. 8) Е.Ф.Аксюта, О.Я.Боксер, Ю.П.Голо, .Б11олов

Р и Д.А.Тимошенко

1 (72) Авторь! изобретения (7I ). Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ТРЕНИРОВКИ МЫШЕЧНЫХ УСИЛИЙ

Изобретение относится к медицинс-i кой технике, а именно, к устройствам для психофизиологических исследований, диагностики нарушений и тренировки оптимальных усилий человека, направленных на органы ручного управ- з пения.

Известно устройство для исследования и тренировки мьппечных усилий, которое содержит рукоятку с чувствительным элементом. Изменение давления

10 рабочего воздуха в чувствительном элементе передается одновременно на тензометрический датчик усилия, пре-. образующий давление воздуха в пропорциональный ему электрический curI$ нал, и на один из входов дифференциального датчика давления и регулируемый клапан. С выхода регулируемого клапана сигнал поступает на второй

20 вход дифференциального датчика давления, который преобразует давление, is электрический сигнал. С выхода тензо-. метрического датчика усилия и диффе> ренциального датчика давления электрические сигналы поступают на два регистрирующих прибора (I ).

Однако это устройство не обеспе-. чивает автоматическое исследование и тренировку испытуемого на оптимальное (минимально необходимое) усилие, вызывающее перемещение органа управления.

Известно также устройство для исследования и тренировки мышечных усилий, которое содержит датчик мышечных усилий, чувствительный элемент, регулировочный клапан, дифференциальный датчик давления, амплитудный детектор, усилитель и коммутатор, соединенный с датчиком мышечных усилий, и два регистрирующих прибора, соединенные с датчиком мышечных усилий и дифференциальным датчиком давления соответственно 1.2).

Однако известное устройство не обеспечивает исследование и предупреждение мышечной напряженности

880407

55 при механических перемещениях органов управления, что снижает функциональную эффективность устройства.

Цель изобретения — исследование и предупреждение мышечной напряженности при механических перемещениях органов управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для исследования и тренировки мьппечных усилий, содержащем последовательно соединенные дат-. чик мышечных усилий, чувствительный

t элемент, регулировочный клапан, дифференциальный датчик давления, амплитудный детектор, усилитель и коммутатор, соединенный с датчиком мышечных усилий и два регистрирующих прибора, соединенные с датчиком мышечных усилий и дифференциальным датчиком давления соответственно„ имеются последовательно соединенные блок программирования мышечных усилий,схе-1 ма сравнения, усилитель и тормозной механизм, механически соединенный с органом управления, и третий регистрирующий прибор, соединенный с выходом схемы сравнения, причем второй вход схемы сравнения соединен с вы-. ходом коммутатора °

На чертеже изображена структурная схема устройства для исследования и тренировки мышечных усилий.

Устройство содержит чувствительный элемент 1, расположенный на рукоятке 2 органа ручного управления, датчик 3 мышечного усилия сжатия рукоятки, регулировочный клапан 4,дифференциальный датчик 5 давления, блок

6 программирования мышечных усилий, схему 7 сравнения, тормозной механизм

8, создающий противодействующее усилие (торможением движению рукоятки

2 органа ручного управления, коммутатор 9, амплитудный детектор 10, усилители 11 и 12 постоянного тока, регистрирующие приборы 13-15. Причем коммутатор 9 снабжен контактами 16, 17 и 18. Первый вход схемы 7 сравнения соединен с выходом блока б программирования, второй вход соединен через коммутатор 9 с выходом датчика 3 усилия непосредственно и с выходом дифференциального датчика 5 давления через усилитель 12 постоянного тока и амплитудный детектор 10.

Выход схемы 7 сравнения подключен к регистрирующему прибору 15 и через усилитель 11 постоянного тока к тормозному механизму 8, кинематически

4 вязанному с рукояткой 2 органа руч ного управления.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально устройство приводится экспериментатором в исходное состояние путем установления коммутатора 9 в положение замыкания контакта 16. Это состояние работы устройства характеризуется тем, что оператору дается задание начать выполнение какого-либо элемента движения рукояткой 2 органа ручного управления. При выполнении оператором заданного движения рукояткой 2 в чувствительном. элементе 1, находящемся на рукоятке, происходит измене ние давления рабочего воздуха, которое .обуславливается усилием сжатия и усилием, вызываемым тремором пальцев. Изменение давления рабочего воздуха в чувствительном элементе 1 передается одновременно к датчику

3 усипия сжатия, регулировочному клапану 4 и на один из входов дифференциального датчика 5 давления.

Датчик 3 преобразует давление воздуха в пропорциональный ему электрический сигнал, который поступает на регистрирующий прибор 13 и на контакт 17 коммутатора 9. Регулировочный клапан

4 пропускает только изменения давления, вызванные усилием сжатия рукоятки 2 органа ручного управления, и не.пропускает изменений давления, 35 вызванных тремором пальцев, которые значительно. меньше по амплитуде, но выше по частоте усилий, вызванных сжатием рукоятки 2. С выхода регулировочного клапана 4 сигнал поступает

40 на второй вход дифференциального дат чика 5 давления, который преобразует давление в электрический сигнал, пропорциональный разности давлений, действующих на его входах,т.е. с вы45 хода дифференциального датчика давления на вход регистрирующего прибора

14 и амплитудного детектора 10 поступает электрический сигнал, пропорциональный изменению усилия, выз50 ванного тремором пальцев. С выхода датчика 5 изменяющийся по амплитуде электрический сигнал с частотой тремора детектируется амплитудным детектором IO и на вход усилителя 12 постоянного тока поступает сигнал, пропорциональный изменению амплитудных значений усилия, вызванному тремором пальцев, т.е. выделяется оги880407 бающая электрического сигнала усилия, вызванного тремором пальцев. После усиления по напряжению сигнал поступает на контакт 18 коммутатора 9. Таким образом, в исходном состоянии работы устройства приборы 13 и 14 регистрируют соответственно произвольные усилия, вызванные сжатием рукоятки 2, и усилия, вызванные тремором пальцев, в процессе выполнения оператором заданного элемента движения рукоятки.

Далее экспериментатор, не преры,вая процесса выполнения оператором заданного элемента движения рукоятки, с помощью блока 6 оперативно програь мирует для оператора задание: закон .изменения усилия, вызванного сжатием рукоятки или тремором пальцев (в зависимости от того, в каком положении находится коммутатор 9) . При нахождении коммутатора 9 в положении замыкания контакта 17 с помощью схемы 7 сравнения вырабатывается сигнал превышения (рассогласования) текущего значения усилия сжатия рукоятки 2, поступакпцего с выхода датчика 3, над сигналом задания, формируемого блоком 6. Сигнал рассогласования регистрируется прибором 15 и одновременно усиливается по напряжению и мощности с помощью усилителя 11 постоянного тока, коэффициент усиления которого может быть изменен в широком диапазоне по желанию экспери.ментатора. Выход усилителя 11 нагружен на тормозной механизм 8. В качестве тормозного механизма применен двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения. Тормозной механизм 8 кинематически связан с рукояткой 2, вследствие чего оператор испытывает кожно-мышечным чув. ством противодействующее усилие (тормозящий момент) движению рукоятки в случае, если усилие сжатия рукоятки превышает по величине сигнал задания. При равенстве усилия сжатия и усилия задания тормозящий момент исчезает, что соответствует достижению оператором оптимального усилия сжатия рукоятки реагирующим органом.

Динамика поиска и достижения оператором оптимального усилия в процессе тренировки (путем многократного повторения заданного элемента движения рукоятки) отображается приборами 13 и 15, шкалы которых проградуированы в единицах силы. Аналогично работает устройство и при тренировке операто.ра на оптимальное усилие,вызванное тремором пальцев. При этом коммутатор 9 переводится в положение замыкания контакта 18 и дальнейший процесс работы устройства аналогичен

Ьписанному. При проведении эксперимента оператор занимает свое рабо1Е чее место. Задача оператора состоит . в том, чтобы, перемещая рукоятку органа ручного управления сжимая при

- этом чувствительный элемент, произвести выбор усилия сжатия (или уси1 лия, вызванного тремором), при котором отсутствует противодействие движению рукоятки.

Таким образом, конструкция устрой-. .ства,обеспечивает исследования н преЗ дупреждение мьппечной напряженности при механических перемещениях органов управления, что расширяет область использования устройства.

Формула изобретения

Устройство для исследования н тренировки мышечных усилий, содержаЗО щее последовательно соединенные датчик мьппечных усилий, чувствительный элемент, регулировочный клапан, дифференциальный датчик давления, амплитудный детектор, усилитель и комму3s татор, соединенный с датчиком мышечных усилий, и два регистрирующих прибора, соединенные с датчиком мппечных усилий и дифференциальным датчиком давления соответственно, 40 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исследования и предупреждения мышечной напряженности при механических перемещениях органов управления, в нем имеются последовательно

45 соединенные блок программирования. мышечных усилий, схема сравнения, усилитель и тормозной механизм, механически соединенный с органом управле-. ния, и третий регистрирующий прибор, р соединенный с выходом схемы сравнения, причем второй вход схемы сравнения соединен с выходом коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

9 556352, кл..G 01 1 1/02, 1977.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 354447, кл. G 09 К 9/08, 1971.

880407

Составитель Л.Соловьев

Редактор К.Волощук Техред Е.Харитончик КорректорM.Шароши

Заказ 9788/8 Тираж 690 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раущская на., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4