SU904663A1 - Устройство дл исследовани статических функций человека - Google Patents

Description

Изобретение относится к медицинской^- технике, а именно к устройствам для исследования систем регуляции равновесия человека.

Известно устройство для исследования статических функций человека, регисгриру- ⁵ ющее колебания его центра. тяжести, например, стабилограф, содержащий воспринимающее устройство, каналы регистрации, тензометрическую мостовую схему, балансировочную мостовую схему , усилитель, ^!0 регистратор и источник питания fl].

Однако известное устройство позволяет регистрировать только колебания положения центра тяжести.

Известно также устройство для опреде-¹⁵ ления устойчивости равновесия человека, содержащее опорную площадку, соединенную с электродвигателем, тензодатчики и измерительную часть, выполненную в виде измерителя веса испытуемого, соединенного с блоком памяти, который подключен к одному из входов блока деления, а к другому подключен блок измерения величины вое— сганавливающего момента. Эго устройство обладает возможностью плавного изменения усилия, тормозящего платформу относительно оси вращения f 2 ].

Однако данное устройство не позволяет оценить ни адаптацию системы регуляции равновесия человека к изменениям внешних условий, ни внутреннюю адаптацию системы регуляции равновесия к изменению собственного состояния, обусловленного повреждениями или болезнью.

Целью изобретения является получение информации о направленности процессов внутренней адаптации системы регуляции равновесия человека.

Указанная цель достигается гем, что в устройство, содержащее опорную площадку с тензодатчиками, установленную на горизонтальной плоскости, блок выдачи информации и тормозное устройство, введены два сервомотора, валы которых прикреплены к двум противоположным сторонам опорной площадки по ее горизонтальной оси, соединенные последовательно дат з 904663 чики перемещений различных час гей тепа человека, блок выбора сигнала и усилитель, выходы которого подключены к сервомоторам.

На чертеже изображено устройство для 5 исследования статических функций человека.

На опорной площадке 1 установлены тензодатчики, например в виде гензоколец

2. К опорной площадке по обе стороны ее 10 горизонтальной оси 3 прикреплены валы сервомоторов 4. Вход усилителя 5 соединен с блоком 6 выбора сигнала, к выходам которого подключены датчики перемещений различных частей тела испытуемо- 15 го, которые соединены с блоком выдачи информации. Блок 6 выбора сигнала представляет собой коммутатор, позволяющий последовательно соединить выходы датчиков 7 со входом усилителя 5 и изменять 20 фазу коммутируемого сигнала. Блок 8 выдачи информации представляет собой многоканальный регистрирующий прибор. Тормозное устройство 9 управляется посредством регулятора 10. Страховочный 25 пояс 11 поддерживает человека.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый становится на опорную площадку 1. На испытуемого устанавлива- jq ют страховочный пояс 11, а на различные части тела - датчики 7. Это могут быть датчики угловых перемещений, датчики ускорений, датчики биопотенциалов мышц и т.п. Изменяя плавно величину тормозящего момента при помощи регулятора 10 тормозного устройства 9, исследователь придает опорной площадке 1 некоторую подвижность. Величина тормозного момента регистрируется блоком 8 выдачи информации. Стараясь сохранить равновесие, испытуемый балансирует на качающейся опорной площадке 1. При этом колебания его центра тяжести при помощи гензоколец 2 записываются блоком 8 выдачи информации. Одновременно этим же блоком записываются сигналы, поступающие от датчиков 7. Эти записи позволяют судить о качестве работы системы регуляции равновесия человека и о роли различных частей его тела в процессе стояния. Затем исследователь при помоши блока 6 выбора сигнала соединяет выход одного из датчиков 7 со входом усилителя S. Усиленные сигналы поступают на сервомоторы 4,которые/ вращающий момент на опорную площадку 1, пропорциональный величине этого сигнала и коэффициенту усиления усилителя

5. В результате опорная площадка I находится под действием трех крутящих моментов: момента, создаваемого положением общего центра тяжести человека, вращающего момента сервомоторов 4 и момента трения, создаваемого тормозным устройством. Момент трения оказывает стабилизирующее влияние и, если разность моментов сервомоторов 4 и веса человека не превосходит момента трения, опорная площадка 1 остается в равновесии.В противном случае она совершает колебания, определяемые колебаниями общего центра тяжести и колебаниями сигнала, поступающего с датчика 7 на сервомотор

4. Момент трения и коэффициент усиления усилителя 5 выбирают таким, чтобы человек в колебательном режиме мог сохранять равновесие. В процессе сохранения равновесия принимают участие различные части тела. Движение каждой из них вносит свой вклад в перемещение общего центра тяжести и, следовательно, в изменение состояния колеблющейся опорной площадки. Но так как один из датчиков через блок 6 выбора сигнала, усилитель 5 и сервомоторы связан с опорной площадкой I, движение части тела, к которой прикреплен датчик,, оказывает действие на колебание опорной площадки 1. Величина этого воздействия пропорциональна коэффициенту усиления усилителя 5.

В свою очередь колебания площадки 1 через цепь: платформа I, испытуемый датчик 7, блок 6 выбора сигнала, усилитель

5, сервомоторы 4 оказывают влияние на движение части тела с датчиком. Эта цель представляет собой дополнительную обратную связь. Комплексы движений, которые без включения этой обратной связи позволяли испытуемому сохранять равновесие, в новой ситуации оказываются неприемлемыми. Привычные для испытуемого движения не дают желаемого результата, так как возникают состояния, сходные с патологическими состояниями системы регуляции равновесия (например: клонус, болезнь Паркинсона и т.п.). Регулируя коэффициент усиления усилителя 5, изменяя фазу сигнала при помоши блока 6 выбора сигнала и включая в обратную связь различные датчики 7, можно моделировать разные патологические состояния системы регуляции равновесия. И так как однотипные перемещения центра тяжести могут быть осуществлены различными комплексами движений различных частей тела, тс для сохранения равновесия испытуемый вынужден таким образом перестраивать работу системы регуляции равновесия, ι чтобы обеспечить стояние. Для такой перестройки необходимо некоторое время, и исследователь имеет возможность наблюдать процесс внутренней адаптации системы регуляции равновесия. Движения испытуемого в процессе адаптации записываются блоком 8 выдачи информации при помощи датчиков 7 и тензоколец 2. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить информацию о работе системы регуляции равновесия в условиях изменяемых функций частей системы, что представляет большой интерес при изучении патологии центральной нервной системы, опорно—двигательного аппарата, а также при изучении адаптационных возможностей системы регуляции равновесия в экстремальных условиях (например, космонавтов, летчиков, спортсменов).

Claims (2)

1. Изобрегение относитс  к медицнкской технике, а именно к устройствам дл  исследовани  систем регул ции равновеси  человека. Известно устройство дл  исследовани  статических функций человека, регистрирующее колебани  его центра, т жести, например , стабилограф, содержащий воспринимающее устройство, каналы регистрации, тензометрическую мостовую схему, балансировочную мостовую схему , усилитель, регистратор и источник питани  1. Однако известное устройство позвол ет регистрировать тчэлько колебани  положени  центра т жести. Известно также устройство дл  определени  устойчивости равновеси  человека, содержащее опорную плошадку, соединенную с электродвигателем, тензодатчики и измерительную часть, выполненную в виде измерител  веса испытуемого, соединенного с блоком пам ти, который подключен к одному из входов блока делени , а к другом подключен блок измерени  величины восстанавливающего момента. Это устройство обладает возможностью плавного изменени  усили , тормоз щего платформу относительно оси врашени  L 2 J. Однако данное устройство не позвол ет оценить ни адаптацию системы регул ции равновеси  человека к изменени м внешних условий, ни внутреннюю адапташпо системы регул ции равновеси  к изменению собственного состо ни , обусловленного повреждени ми или болезнью. Целью изобретени   вл етс  гголучение информации о направленности процессов внутренней адаптации системы регул ции равновеси  человека. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее опорную плошад- ку с гензодатчиками, установленную на горизонтальной плоскости, блок выдачи информации и тормозное устройство, введ&ны два сервомотора, валы которых прикреплены к противоположным сторонам опорной площадки по ее горизонтальной оси, соединенные последовательно дат- чики перемещений различных час гей те а человека, блок выбора сигнала и усилител выходы которого подключены к сервомо торам. На чертеже изображено устройство дл исследовани  статических функций человека . На опорной площадке I установлены гензодагчики, например в виде тензоколец 2. К опорной площадке по обе стороны ее горизонтальной оси 3 прикреплены валы сервомоторов 4. Вход усилител  5 соединен с блоком 6 выбора сигнала, к выхо дам которого подключены датчики переме щений различных частей тела испытуемого , которые соединены с блоком выдачи информации. Блок 6 выбора сигнала предста1 л ет собой коммутатор, позвол ющий последовательно соединить выходы датчиков 7 со входом усилител  5 и измен ть фазу коммутируемого ciirHaaa. Блок 8 выдачи ин})ормации представл ет собой многоканальный регистрирующий прибор. Тормозное устройство 9 управл етс  посредством регул тора Ю. Страховочный по с 11 поддерживает человека. Устройство работает cлeдyk цим образом . Испытуемый становитс  на опорную площадку I. На испытуемого устанавливают страховочный по с II, а на различные части тела - датчшш 7. Это могут быгь датчики угловых переметцений, датчики ускорений, датчики биопотенциалов мыщц и т.д. Измен   плавно величину тормоз щего момента при помощи регул тора 10 тормозного устройства 9, исследователь придает опорной площадке 1 некоторую подвижность. Величина тормоз ного момента регистрируетс  блоком 8 выдачи информации. Стара сь сохранить равновесие, испытуемый балансирует на качбцощейс  опорной площадке 1. При этом колебани  его центра т жести при помощи тензоколец 2 записываютс  блоком 8 выдачи информации. Одновременно этим же блоком записываютс  сигналы, поступающие от датчиков 7. Эти записи позвол ют судить о качестве работы системы регул ции равновеси  человека и о роли различных; частей его тела в процессе сто ни . Затем исследователь при помощи блока 6 выбора сигнала соедин ет выход одного из датчиков 7 со входом усилител  5. Усиленные сигналы поступают на сервомоторы 4,которые вращающий момент на опорную площадку I, пропорциональный величине этого сиг нала и коэффициенту усилени  усилител  5. В резульгаге опорна  площадка I находитс  под действием трех крут щих моментов: момента, создаваемого положением общего центра т жести человека, вращаюшего момента сервомоторов 4 и момента трени , создаваемого тормозным устройством. Момент грени  оказывает стабилизирующее вли ние и, если разность моменгов сервомоторов 4 и веса человека не превосходит момента трени , опорна  плсвдедка I осгаегс  в равновеси  В противном случае она совершает колебани , определ емые колебани ми общего центра т жести и колебани ми сигнала, поступающего с датчика 7 на сервомотор 4. Момент трени  и коэффициент усилени  усилител  5 выбирают таким, чтобы человек в колебательном режиме мог сохран ть равновесие. В процессе сохранени  равновеси  принимают участие различные части гела. Движение каждой из них вносит свой вклад в перемещение общего центра т жести и, следовательно, в изменение состо ни  колеблющейс  опорной площадки. Но Гак как один из датчиков 7 через блок 6 выбора сигнала, усилитель 5 и сервомоторы св зан с опорной площадкой I, движение части тела, к которой прикреплен датчик,, оказывает дей- ствие на колебание опорной площадки t. Величина этого воздействи  пропорциональна коэффициенту усилени  усилител  5. В свою очередь колебани  площадки 1 через цепь: платформа I, испытуемый даг- чик 7, блок 6 выбора сигнала, усилитель 5,сервомоторы 4 оказывают вли ние на движение части тела с датчиком. Эта цель представл ет собой дополнительную обратную св зь. Комплексы движений, которые без включени  этой обратной св зи поз- .вол ли испытуемому сохран ть равновесие в новой ситуации оказываютс  неприемлемыми . Привычные дл  испытуемого движени  не дают желаемого результата, так как возникают состо щ , сходные с патологическими состо ни ми системы регул ции равновеси  (например: клонус, болезнь Паркинсона и т.п.). Регулиру  коэффициент усилени  усилител  5, измен   фазу сигнала при помощи блока 6 выбора сигнала и включа  в обратную св зь различные датчики 7, можно моделировать разные патологические состо ни  системы регул ции равновеси . И так как однотипные перемещени  центра т жести могут быть осуществлены различными комплексами движений различных частей гела, тс дл  сохранени  равновеси  испытуемый вынужден таким образом перестраивать 59 работу системы регул ции равнопеси , ( чтобы обеспечить сто ние. Дл  такой перестройки необходимо некоторое врем , и исследователь имеет возможность наблюдать процесс внутренней адаптации системы регул ции равновеси . Движени  испытуемого в процессе адаптации запнсы- веютс  блоком 8 выдачи информации при помощи датчиков 7 и тензоколец 2. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет получить информацию о работе системы регул ции равновеси  в услови х измен емых функций частей системы, что представл ет большой интерес при изучении патологии центральной нервной системы , опорно-двигательного аппарата, а также при изучении адаптационных возможностей системы регул ции равновеси  в экстремальных услови х (например, кос- монавгов, летчиков, спортсменов), Формула изобретени  Устройство дл  исследовани  статических функций человека, содержащее опор3 ную площадку с тензодатчиками, установленную на горизонтальной плоскости, блок выдачи информации и тормозное устройство , отличающеес  тем, что, с целью получени  информации о направленности процессов внутренней адаптации системы регул ции равновеси  человека, в него введены два сервомотора, валы которых прикреплены к двум противоположным сторонам опорной площадки по ее горизонтальной оси, соединенные последовательно датчики перемещений различных частей тела человека, блок выбора сигнала и усилитель, выходы которого подключены к сервомоторам. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 306835, кл, А 61 В 5/10, 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 430842, кл. А 61 В 5/10, 1972 (прототип).