Устройство для исследования и тренировки мышечных усилий

О П И С А Н И Е (щ 880407ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсннкСоцнапнстнчесннаРеспубпнн(51)М. Кл,А 61 В 5/00 С 01 .5/02 Вфударетвапвй кфмктвт СССР дв двлам нэабрвтени и вткрнтв 11(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТРЕНИРОВКИ МЫШЕЧНЫХ УСИЛИЙ Изобретение относится к медицинс- кой технике, а именно, к устройствам для психофизиологических исследований, диагностики нарушений и тренировки оптимальных усилий человека, направленных на органы ручного управ-пения.Известно устройство для исследования и тренировки мьппечных усилий, которое содержит рукоятку с чувствительным элементом. Изменение давления1 О рабочего воздуха в чувствительном элементе передается одновременно на тензометрический датчик усилия, преобразующий давление воздуха в пропорциональный ему электрический сиг 5 нал, и на один из входов дифференциального датчика давления и регулируемый клапан. С выхода регулируемого клапана сигнал поступает на второй20 вход дифференциального датчика давления, который преобразует давление, в электрический сигнал, С выхода тензометрического датчика усилия и диффеУ ренциального датчика давления электрические сигналы поступают на два регистрирующих прибора3.0 днако 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 напряженности880407 1 О 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 мышечных усилий, содержащем последовательно соединенные дат-. чик мышечных усилий, чувствительныйэлемент, 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,схема 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 коммутатораНа 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 1,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 ручногоуправления. При выполнении оператором заданного движения рукояткой 2в чувствительном. элементе 1, находящемся на рукоятке, происходит изменение давления рабочего воздуха, которое обуславливается усилием сжатияи усилием, вызываемым тремором пальцев. Изменение давления рабочеговоздуха в чувствительном элементе 1передается одновременно к датчику3 усипия сжатия, регулировочномуклапану 4 и на один из входов дифференциального датчика 5 давления.Датчик 3 преобразует давление воздухав пропорциональный ему электрическийсигнал, который поступает на регистрирующий прибор 13 и на контакт 17коммутатора 9. Регулировочный клапан4 пропускает только изменения давления, вызванные усилием сжатия рукоятки 2 органа ручного управления, ине пропускает изменений давления, 35вызванных тремором пальцев, которыезначительно. меньше по амплитуде, новыше по частоте усилий, вызванныхсжатием рукоятки 2. С выхода регулировочного клапана 4 сигнал поступает 40на второй вход дифференциального датчика 5 давления, который преобразуетдавление в электрический сигнал,пропорциональный разности давлений,действующих на его входах,т.е. с вы хода дифференциального датчика давления на вход регистрирующего прибора14 и амплитудного детектора 10 поступает электрический сигнал, пропорциональный изменению усилия, выз ванного тремором пальцев. С выхода датчика 5 изменяющийся по амплитуде электрический сигнал с частотой тремора детектируется амплитудным детектором О и на вход усилителя 12 постоянного тока поступает сигнал, пропорциональный изменению амплитудных значений усилия, вызванному тремором пальцев, т,е. выделяется огибающая электрического сигнала усилия, вызванного тремором пальцев, После усиления по напряжению сигнал поступает на контакт 18 коммутатора 9. Таким образом, н исходном состоянииработы устройства приборы 3 и 14регистрируют соответственно произвольные усилия, вызванные сжатиемрукоятки 2, и усилия, вызванныетремором пальцен, н процессе выполнения оператором заданного элементадвижения рукоятки.Далее экспериментатор, не преры,вая процесса выполнения операторомзаданного элемента движения рукоятки,с помощью блока 6 оперативно прогржмирует для оператора задание: закон .изменения усилия, вызванного сжатиемрукоятки или тремором пальцев (в зависимости от того, в каком положении находится коммутатор 9) . При нахождении коммутатора 9 в положениизамыкания контакта 17 с помощью схемы 7 сравнения вырабатывается сигналпревышения (рассогласования) текущего значения усилия сжатия рукоятки 2,поступающего с выхода датчика 3, надсигналом задания, формируемого бло-.ком 6. Сигнал рассогласования регистрируется. прибором 15 и одновременно усиливается по напряжению и мощности с помощью усилителя 11 постоянного тока, коэффициент усилениякоторого может быть изменен в широком диапазоне по желанию экспери.ментатора, Выход усилителя 11 нагружен на тормозной механизм 8. Вкачестве 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 1,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 работаетустройство и при тренировке операто,ра на оптимальное усилие,вызванноетремором пальцев. При этом коммутаф тор 9 переводится в положение замыкания контакта 18 и дальнейший процесс работы устройства аналогиченЬписанному. При проведении эксперимента оператор занимает свое рабочее место. Задача оператора состоит. в том, чтобы, перемещая рукоятку органа ручного упранления сжимай приэтом чувствительный элемент, произвести выбор усилия сжатия (или уси лия, вызванного тремором), при котором отсутстнует противодействие движению рукоятки.Таким образом, конструкция устрой-.ства,обеспечинает исследования н пре- З дупреждение мьппечной напряженностипри механических перемещениях органовуправления, что расширяет областьиспользования устройства.Формула изобретенияУстройство для исследования нтренировки иаиечных усилий, содержаЗо щее последовательно соединенные датчик мьппечных усилий, чувствительныйэлемент, регулировочный клапан, дифференциальный датчик давления, амплитудный детектор, усилитель и коммуЗз татор, соединенный с датчиком мышечных усилий, и два регистрирующихприбора, соединенные с датчикомьишечных усилий и дифференциальнымдатчиком 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 программированияьпппечных 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР.В 556352, кл. 0 01 1. 1/02, 1977.2. Авторское свидетельство СССРУ 354447, кл. 6 09 К 9/08, 1971.880407 Составитель Л.Соловьеведактор К.Волощук Техред Е.Харитончик Корректор М.Шарош етаоткр на. Филиал ППП "Патен г. Ужгород, ул. Проектна Заказ 9788/8 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобр И 3035, Москва, Ж