Устройство для исследования тонуса мышц в динамике

(51)5 А 61 В 5 103 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИССЛЕДОВАДИНАМИКЕ к медицинской ствам для бион может быть иологических и ях. Устройство ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНИЯ ТОНУСА МЫШЦ В,80156009 обеспечивает точную компенсацию сил инерции со стороны конечности на чувствительный элемент, который измеряет механическое сопротивление конечности пассивному движению. Устройство позволяет осуществлять плавный подбор компенсируемой величины и исключать помехи механического происхождения. Этим самым устройство обеспечивает точное и без помех измерение мышечного тонуса в динамике в широком диапазоне скоростей. Положительный эффект достигается тем, что в устройстве установлены две подпружиненные балки 2 и 3, которые одним концом жестко соединены с ведушим валом 1, а с другого конца балки соединены одна с другой через чувствительный элемент, например те нз ода тчи к 7. 1 ил.В зажиме 4 укреплено подвижное звено исследуемой конечности испытуемого или больного, например предплечье руки, так, чтобы ось вращения сустава .совпадала по возможности точно с осью вращения ведущего вала 1. При колебательных движениях вала подвижное звено конечности пассивно совершает вынужденные колебательные движения в суставе, например в локтевом. Со стороны мышц, связок и сухожилий конечность оказывает сопротивление этим движениям. Поскольку мышцы, связки и сухожилия обладают упругостью и вязкостью, а все подвижное звено конечности имеет определенный момент инерции относительно оси вращения сустава, то данное устройство будет преодолевать со стороны конечности сопротивление движениям. Это сопротивление будет зависеть от упругого сопротивления тканей (К р), вязкого сопротивления мягких тканей (рф) и инерцтонных сил (1 р). В сумме момент этих сил выразится формулой(2) М=Кр+р ц+11 р,угол в суставе, определяемый из выражения (1); угловая амплитуда колебательногодвижения; коэффициент упругости мягких тканей конечности; коэффициент вязкости мягких тканей конечности; момент инерции конечности относительно оси вращения; угловая скорость движения вала и конечности; где р -Я - 1 -Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для биомеханических исследований, и может быть использовано в нейрофизиологических и психофизиологических исследованиях.Цель изобретения - , повышение достоверности результатов исследования путем полной компенсации сил инерции конечности,На чертеже изображено описываемое устройство,Устройство содержит ведущий вал 1, подпружиненные балки 2 и 3, зажим 4 для крепления конечности, компенсирующий груз 5, измерительнун шкалу 6 и чувствительный элемент 7, выполненный в виде жесткого тензометрического кольца.Устройство работает следующим образом.Ведущий вал приводится устройством, содержащим двигатель, редуктор и шатун- но-кривошипный механизм (не показано) в колебательное движение по синусоидальному закону вокруг своей главной оси:ф - угловое ускорение движения вала иконечности.В данном устройстве жесткость пружинной части балок выбрана достаточно высокой и такой, что их изгибающая деформация в рабочем диапазоне нагрузок очень мала,Момент сил М/см. выражение (2)/вызовет изгиб балки 2 на некоторый угол а и - через чувствительный элемент 7 - изгиб балки 3 на тот же угол, поскольку жесткость чувствительного элемента выбрана достаточно высокой. Каждая балка возьмет на себя часть внешнего момента сил пропорционально упругости своих пружинных концов. Поэтому суммарный момент сил 15 будет:(3) М=М 1+М 2=К к+К 2 а,где К и К 2 - коэффициенты упругости пружинной части балок 2 и 3;М - момент сил, воспринятой балкой 2;М 2 - момент сил, воспринятой балкой 3.Каждый из моментов сил М и М 2 связан 25 с суммарным моментом сил М простымисоотношениями: Мз= 12фК,(6)К 1+К 2где 12р - момент сил, создаваемый инерционностью балки 3.Момент сил Мз приложен к чувствительному элементу с противоположной стороны, поэтому будет вычитаться из момента сил М 2. В результате на чувствительный элемент будет действовать разница двух моментов сил:(5) 30 К 1+К 2Момент сил М 2 передается на балку 3через чувствительный элемент 7, т.е. приложен к чувствительному элементу со стороны конечности. Этот момент сил и является измеряемым - он отражает величину и характер мышечного тонуса. Однако инерционная компонента,. входящая в него/ /см. выражение (2) /на высокой частоте периодических движвний, вносит значительную помеху. Эту помеху можно снять при 40 помощи инерционности балки 3. Балка 3обладает переменным (регулируемым) моментом инерции 12, поэтому она передает через чувствительный элемент соответствующий момент сил на балку 2:1560095 Формула изобретения Составитель И. Лисица Редактор А. Маковская ТехредИ. Верес Корректор О. Ципле Заказ 929 Тираж 548 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О 15Ка КМ 2-Мз - + М А ф, (8) теперь в последнем выражении заменим М его значением из (2) и выделим инерционное слагаемое в отдельную скобку;М 2-Мз= -(К ср+р Ф+Ь 9) -КаК 1+К 2-- у =(К р+р р)+ +(А 1 р12 р) (9) В простейшем случае, когда жесткости балок 2 и 3 равны, т.е. К=К 2, и моменты инерции равны, т.е, А=12, то выражение в последних скобках обратится в нуль:Х "=( - .Ю,. Л =0,(10) Это состояние соответствует компенсации инерционных сил, действующих на чувствительный элемент. Теперь чувствительный элемент/см. выражение (9) / будет восприни. мать только силу, равнуюКаК(К ггп+Ргр)(11) а это означает, что величина сигнала, снимаемого с чувствительного элемента, будет пропорциональна только упругим и вязким компонентам мышечной ткани. Таким обра зом, чувствительный элемент будет определять истинное значение мышечного тонуса, которое передается для измерения и регистрации через усилитель на измерительный блок (не показан). Устройство для исследования тонуса мышц в динамике, содержащее последовательно соединенные тензодатчик, усилитель и осциллограф, а также соединенные между собой электродвигатель, редуктор и кривошипный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов исследования путем полной компенсации сил инерции конечности, в него введены две подпружиненные балки, соединенные одними концами с ведущим валом кривошипного механизма, а другими концами - с тензодатчиком, причем на одной из балок закреплен с возможностью перемещения компенсирующий груз.