Устройство для исследования и тренировки мышечных усилий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЦ ЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 105066 б 01 й 1110 Е ИЭОБРЕ ПИСА ЕНИ Н АВТОРСКОМУ ходы которого подключены к первому и второму входам тормозного механизма, а также блок программирования, соединенный с вторым входом элемента сравнения, и регистратор, подключенный к выходу датчика усилий, причем выход чувствительного элемента подключен к входу датчика усилия, отличающее зятем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения тренировки движений, осуществляемых с неравномерной скоростью, тормозной механизм выполнен электромагнитным и содержит ротор, механически соединенный с рукоя кой и помещенный в .ферромагнитную жидкость, статор, на полюсах которого уста. новлены катушки индуктивности, соединенные последовательно, причем первая и последняя соединены с первым и вторым входами тормозного механизма. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ(71) Ивановский государственный медицинский институт им. А.С, Бубнова (53) 615.47 (088.8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР .227501, кл. А 61 В 5/00, 1967.2. Авторское свидетельство СССР880407, кл, А 61 В 5/00, 1980, (54) (57) УСТРОЙСТВО Д,ПЯ ИССЛЕДО- ВАНИЯ И ТРЕНИРОВКИ МЫШЕЧНЫХ УСИЛИЙ, содержащее .тормозной механизм механически соединенный с рукояткой, снабженной чувствительным элементом; последовательно соединенные датчик усилия, элемент сравнения и усилитель, вы 0 А 61 В 5/00 Н 02 К 49/О1 1050Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к психофизиологическим устройствам для исследования,диагностики нарушений и тренировки оптимальных мышечных усилий человека. 5Известно устройство, содержащее элементвоспроизводящий движение реагирующей части тела испытуемого, задатчик усилия, электромеханический блокиратор, препятствующий движению воспринимаю щего элемента, при приложении усилия, превышающего заданное1 1.Однако для тренировки начинающих операторов, а также для диагностики и лечения различного рода нарушений в 15 функционировании неврологических боль- , ных, необходимы устройства для исследо-. вания и тренировки усилий, работающие но принципу гибкой обратной связи, вызывающей торможение перемещения рыча га, пропорциональное отклонению усилия сжатия от оптимальной величины, воспринимаемого кожно-мышечным чувством испытуемого. Это будет вынуждать испы-, туемого (оператора, больного) сознатель но илн бессознательно стремиться к оптимальному усилию. Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является ущ 3 ойфство для исследования и тренировки мы 30шечных усилий, содержащее тормозноймеханизм, механически соединенный срукояткой, снабженной чувствительнымэлементом, последовательно соединенныедатчик усилия, элемент сравнения и уси- З 5литель, выходы которого подключены к первому и второму входам тормозного механизма, а также блок программирования, соединенный с вторым входомэлемента сравнения, и регистратор, под- ф ключенный к выходу датчика усилий, причем выход чувствительного элемента подключен к входу датчика усилия Г 2 3 .Однако это устройство обеспечивает исследование и тренировку оператора или 45 неврологического больного на оптималь,ное мышечное усилие только при равномерных перемещениях органа управления. Это возможно только при исследовании здорового человека, У неврологических 50 больных, с нарушением двигательной функции, как показал опыт, этого не удаетсяобеспечить.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устрой ства путем обеспечения тренировки движений, осуществляемых с неравномерной скоростью. Указанная цель достигается тем, чтов устройстве для исследования и тренировки мышечных усилий, содержащем тормозной механизм механически соединенный с рукояткой, снабженной чувствительным элементом, последовательно соединенные датчик усилия, элемент сравненияи усилитель, выходы которого подключены к первому и второму входам тормозного механизма, а также блок программирования, соединенный с вторым входомэлемента сравнения, и регистратор, подключенный к выходу датчика усилий, причем выход чувствительного элементаподключен к входу датчика усилия, тормозной механизм выполнен электромагнитным и содержит ротор, механическисоединешый с рукояткой и помещенный вферромагнитную жидкость, статор, на полюсах которого установлены катушки индуктивности,соединенные последовательно,причем первая и последняя катушки соединены с первым и вторым входами тормозного механизма.На чертеже приведена электрическаясхема предлагаемого устройства,Устройство для исследования и тренировки мышечных усилий содержит тормоз.ной механизм 1, механически соединенный с рукояткой 2, снабженной чувствительным элементом 3, последовательно соединенные датчик 4 усилия, элемент 5 сравнения и усилитель 6, выходы которо го подключены к первому и второму входам тормозного механизма 1, а также блок 7 программирования, соединенный с вторым входом элемента 5 сравнения, и регистратор 8, подключенный к выходу датчика 4 усилия, причем выход чувствительного элемента 3, подключен к входу датчика усилия. Тормозной механизм 1выполнен электромагнитным и содержит ротор 9, механически соединенный с рукояткой 2 и помещенный в ферромагнитную жидкость 10, статор 11, на полюсах 12 которого установлены катушки 13индуктивности, соединенные последовательно. Кроме того первая и последняя катушки 13 индуктивности соединены с первым и вторым входами тормозного механизма 1.Устройство работает следующим обраэом. Предварительно экспериментатор с по-. мощью блока 7 программирует для оператора величину мьппечного усилия сжатиярукоятки 2 органа ручного управления,Далее, оператору дается задание выпол3 10506 нить какой-либо элемент движения рукоятки 2. При выполнении оператором заданного элемента движения в чувствительном элементе 3 происходит изменение выходного сигнала, обусловленного усилием сжатия оператором рукоятки 2. Датчик 4 усилия преобразует выходной сигнал, который поступает на регистратор 8 и на первый вход элемента 5 сравнения, на второй вход которой с выхода .Ю блока 7 поступает сигнал задания усилия сжатия, Схема сравнения вырабатывает сигнал рассогласования между текущим значением усилия сжатия рукоятки 2, поступающего с выхода датчика 4 усилия, 15 и сигналом задания, формируемого 6 поком 7. Сигнал рассогласования усиливается по напряжению и мощности усилите.- лем. 6, выход которого нагружен на тор. мозной механизм 1, развивающий тоГ-. - 20 мозной момент, пропорциональный сигналу рассогласования. Так как тормозной механизм кинематически связан с руко-. ятью 2, то оператор испытывает кожно- мышечным чувством противодействующее 25 усилие (тормозной момент) движению рукоятки 2 в случае, если текущее усилие сжатия рукоятки отличается по вели-" чине от сигнала задания, При равенстФе текущего усилим сжатия и усилия задания ЗО тормозной момент исчезает, что соответствует достижеиию оператором оптималь 60 4ного усилия сжатия, Динамика поиска и достижения оператором оптимального усилия в процессе тренировки (путем многократного повторения заданного элемента движения) отображается регистратором 8.В тормозном механизме устройства использован эффект возникновения сопротивления сдвигу в ферромагнитной жидкости при наложении на нее магнитного поля, создаваемого в зазоре между полюсами 12 статора 11 и полюсами ротора 9 и возбуждаемого Током, протекающим по катушкам 13 полюсов 12 статора Величина тормозного момента изменяется пропорционально намагничивающему току, протекающему по обмоткам статора, и не зависит от скорости вращения ротора 9. В результате, оказываемое сопротивление вращению ротора линейно зависит от вязкости стабильной ферромагнитной жидкости, которая в свою очередь является производной магнитного поля обмотки возбуждения.Таким образом, тормозным механизмом предлагаемой конструкции решается задача строго пропорционального возрастания величины тормозного момента соответственно величине отклонения усилия сжатия рукоятки органа ручного управления вне зависимости от скорости его пеоем еще ния.Составитель Г. ФигуринРедактор П. Макаревич Техред И.Асталош Корректор Л. КовальчукЗаказ 8520/4 Тираж 713, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4