Устройство для определения опорных реакций

. ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИтЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ИЯ Изобретение относится к медицинской Предложенное устройство содержит и.силоиэмерительной технике, в частности к прямоугольную платформу .1 для взаимо- .я устройствам для измерению рпорных реек- действия с опорным органом 2 (протезом цийприходьбе,иможвтбытьиспользовано или нижней конечностью), основание 3 и для биомеханических исследований, в том размещенные по:угламт платформы и осно- а числе в ортопедии и протезировании.при вания динамомвтрц 4, обозначенные соот- фр .определении качества подгонки протезов ввтственно буквами А, 5, В, Г и посредством нижних конечностей флвнцвв 5 йрикрепленные. к платформе и. Целью изобретения является повыше- основанию. Верхние флацы динамометров . ние точности измерений опорных реакций, размещены в выемках 6, выполненных с реализуемых при ходьбе, за счет снижения внутренней стороны платформы 1. Каждый взаимного влияния измеряемых. Компонен- из динамометров 4 содержит по две пары 7 чО товнагрузкииумвньаениявеличиниэгиба- и 8 жестких вертикально расположенных, мьмнн момонтое снмметрнннме относительно Сон и оресте ьНа фиг 1 9 изображено предлагаемое . образно ориентйрованйых в поперечном свустройство: вид сбоку (фиг. 1), вверху (фиг, чвнии рлементов,.идее пара 9 и 10 упругих, 2); укрупненные виды и разрезы динамомет- вертикальных элементов, размещенных по ,ра (фиг. 3-6) и электрические схемы соеди- периферии (относительно оси) от жестких нвния твнэопрвобразователей(фиг, 7-9). На элементов 7 и 8 и пвраллвльных им, Каждый фиг. 1, 2 также показано обозначение осей из элементов пар Э и 16 одним концом соесистемы координат. динан с фланцвм(элементы пары 7 с од(2 1) 4952888(27,. фб) Патент США М 4493220.кл. 601 1. М 18, 1988.ф 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ(57)Использование; в устройствах для биомеханичвских исследований. Сущность изобретения: устройство содержит основание и платформу. В них по углам выполнены гнезда, В гнездах расположены динамометры. Каждый динамомегр выполнен в виде двух вертикально и диаметрально расположенных жестких элементов, связывающих их между собой дугообразных упругих элементов, фланцев и связывающих фланца и жесткие элементы двух пар упругих элементов. Жесткие элементы каждой пары связаны с . разными:фланцами. В упругих элементах выполнены поперечные пазы. Напротив пазов установлены"тенэопреобразователи. При воздействий нв платформу нагрузка пе- . редается на динамометры. Упругие элементы деформируются и эта деформация преобразуется тейэопреобраэователями для регистрации; 9 ил, 1821139ним флэнцем, а пары 8- с другим, а другой - через жесткую перемычку 11 - с прилежащим жестким элементом пар 7 и 8, Торцы жестких элементов 7,.8 в двух поясах соединены между собой посредством дугообразных горизонтальных дополнительных упругих элементов 12, образующих совместно с торцами элементов 7 и 8 два кольцевых пояса - верхний и нижний, Вертикальные и горизонтальные упругие элементы 12, 9, 10 вблизи мест их соединения с жесткими элементами 7, 8 и фланцами 5 выполнены с поперечными пазами 13, напротив которых размещены тенэопреобразователи й (где 1=1.2,3.), которые в каждом динамометре соединены в мостовые электрические схемы (в соответствии с фиг; 7 - 9), электрически связанные с регистрирующей аппаратурой (не показана).При работе устройство устанавливают на полу и инвалид в процессе ходьбы. наступает протезом или ногой на поверхность .платформы 1, нагружая платформу пространственной нагрузкой Е, компоненты которой (в соответствии с фиг. 1, 2) обозначены: вертикальная .сила - г, гори. зонтальная поперечная сила - Х, горизонтапьная продольная сила - У, Координаты точки приложения пространственной силы к поверхности платформы обозначим ахи Ьу, а моменты, создаваемые компонентами Х, . У, г, обозначим соответственно Мх, му, М. При этом расстояния между вершинами прям оугол ьника АБ В Г (проекции осей динамометров на поверхность платформы) примем равными АБ= ВГ-з; БВ =АГ =Ь.Приложенная сила вызывает соответствующие реакции на динамометрах вертикальные гдгг; и горизонтальные ХдХг; Уд.Уг, Под действием вертикальной силы г происходит плоско-пзраллельное отнрсительное смещение элементов 7 и 8 и соответствующий изгиб (преимущественно в местах пазов 13) горизонтальных упругих элементов 12 с сжатием - растяжением тензопреобразователей 89,816, В результате, мостовая схема - фиг. 7 - выделяет сигнал, пропорциональный силе г, приходящейся на конкретный динамометр. Силы Х и У вызывают относительное плоско-параллельное смещение флзнцев Б, соответствующий изгиб (преимущественно, в местах пазов 13) пар упругих вертикальных элементов 9 и 10 с сжатием-растяжением тензопреобразователей йбй 8 или В 1,84, В результате мостовые схемы фиг, 9 или Фиг, 8 выделяют сигнал, пропорциональный силе Х или У, приходящейся на соответствующий динамометр. Полную величину сил Х, Ч, Е можно найти из соотношений:Х Хд+ ХБ+ Хв+Хг5 У Уд+ УБ+ Ув+ Уг;г- гд+ гв+ гв+ гг;Вепииина сипы и Гх+ у+ еа,Величины моментов можно найти иэ со 10 отношений;Мх Ь(Хд + ХБ - ХВ " Хг);Му = а(- Хд+ ХБ+ Хв -Хг);М - Ь(- Хд - ХБ+ Хв+ Хг) +15 + з(УА - УБ - Ув + Уг).Для определения координат точки приложения силы Г можно воспользоваться выражениями20М , .Мхэх = - -; Ьу =Таким образом, устройство позволяет 25 определить все компоненты опорной реакции:величину,направление,точкуприложения. При этом измерения могут осуществляться и в статике, и. в динамике (при ходьбе). Зарегистрированный характер З 0 изменения нагрузок Х, У, г может быть использован для оценки особенностей походки испытуемого, в частности свидетельствующей, например, о качестве подгонки протеза.ЗБ Конструктивные оеобенности предложенного технического решения по сравнению с известным (базовым) объектом обеспечивают повышенную точность измерений опорных реакций. Это связано с 40 уменьшением взаимных влияний измеряемых компонентов нагрузки Х, У, г, поскольку для измерения каждого из них используется независимая упругая система, имеющая повышенную жесткость в нзправ Б лении неизмеряемых компонентов нагрузкии хорошую податливость(в том числе и из-за пазов) в направлении измеряемых компонентов. Кроме того, динамометры имеют компактную. конструкцию с параллельным Б 0 .расположением тенэопреобразователвй (вто время как у известного устройства тенэопреобразователи расположены последо.вательно по высоте). И, наконец. это достигнуто эа счет снижения величины изги- % бающего момента(при приближении поверхности платформы к каждому динамометру за счет размещения динамометров в выемках платформы).1821139 Е б Предложенное устройство, помимо использования в медицине, может быть также применено в спорте для биомеханических исследований),Формула изобретения Устройство для определения опорных реакций, содержащее прямоугольную платформу для взаимодействия с опорным органом, основание и установленные между основанием и платформой по углам последней трехкомпонентные динамометры, содержащие каждый вертикально расположенные упругие элементы, на которых размещены тензопреобразователи, и фланцы, один иэ которых связан с упругими элементами и платформой, а другой - с упругими элементами и основанием, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений при ходьбе эа счет снижения взаимного влияния измеряемых компонентов нагрузки и уменьшения величин изгибающих моментов, в платформе с ее стороны, обращенной к основанию, выйолнены гнеэда, каждый динамометр размещен в одном из гнезд, устройство снабжено размещенными в каждом динамометре двумя парами жестких элементов, расположенных верти кально и диаметрально противоположно в. каждой паре, и четырьмя парами дополнительных упругих элементов, выполненных дугообразными, размещенных горизонтально, связывающих в каждой паре взаим но обращенные торцы соседних жесткихэлементов и расположенных в каждой паре один над другим, упругие элементы выполнены в виде двух пар, каждый элемент одной иэ которых связан с одним из жестких 15 элементов одной пары и одним из фланцев,каждый элемент другой связан с одним иэ.жестких элементов другой пары и другим фланцем, в каждом упругом элементе на участке, прилежащем к участку, соединяющему этот элемент с другим элементом динамометра. выполнен паз, поперечный по отношению к упругому элементу, а каждый тензопреобразователь размещен напротив паза.25Составитель В,Лагутин Техред М. Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113036, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101