динамометр

Формула изобретения

Динамометр, включающий опорный элемент и упругий элемент с закрепленными на нем тензорезисторами, объединенными в полумостовую схему, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде двух балок, имеющих утолщения на концах под винты и в середине - для крепления опорного элемента, к которому прикреплена тяга с карданным узлом.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для измерения мускульной силы.

Известны различные типы динамометров, используемых в медицине и физиологии труда. Это тензометрические динамометры и механодинамометры. (А.С. N 1688846 Лобзин В. С., Жулев Н.М., Пустозеров В.Г. Устройство для измерения мышечной силы; А.С. N 1222244 Земляков В.В с соавт. Реверсивный динамометр; А. С. N 1715363 Ястребцев И.Б. Ручной динамометр; А.С. N 1426540 Сигал М.А., Кораблев В. Г. , Толмачев К.В. Устройство для измерения силы и выносливости мышц; Edwards G. Isometric force measuring device, Palo Alto, Galif., Assignor to Greenleaf Medical Systems inc. Ser. N 581482).

Применение механодинамометров ограничивается лишь регистрацией максимальной мускульной силы. Нет возможности изучения процесса мышечного сокращения во временном аспекте. Кроме того, механодинамометры имеют низкую точность.

Использование тензометрических динамометров позволяет изучать процесс мышечного сокращения во временном аспекте, однако, тензометрические динамометры имеют низкие частоты собственных колебаний и поэтому при регистрации быстроизменяющихся усилий возможны значительные ошибки.

За прототип нами выбран тензометрический динамометр (Букин И.В., Якобсон Я.С. "Приборы для измерения силы схвата и момента ротации кисти" //Протезирование и протезостроение - Сб. трудов. - вып. 43М. - 1977 - с. 91-96.)

Динамометр состоит из упругого и опорного элементов и измерительной системы. Упругий элемент выполнен в виде стальной пластины толщиной 0,8 мм, с обеих сторон которой наклеены четыре проволочных тензорезистора, собранных по схеме полумоста. Измеряемое усилие воспринимается опорным элементом, представляющим собой пластину двумя штоками, способными свободно перемещаться вдоль направляющих отверстий и через шарик передается на упругий элемент.

Однако, известное устройство конструкционно не обеспечивает возможность изучения быстро изменяющихся параметров мускульной силы. Кроме того, динамометр выполнен таким образом, что опорный элемент поджат к пластине с тензорезисторами с некоторым усилием с целью направления силы схвата вдоль осевой линии и уменьшения погрешности измерения. Несмотря на это, наличие постоянного фонового сигнала с тензорезисторов, а в конечном итоге и необратимая деформация опорного элемента, возникающая от постоянного одностороннего силового воздействия, а также включение в передающую усилие систему шарика, играющего демпфирующую роль, обуславливает значительную величину ошибки измерения, что может привести к неправильному толкованию результатов динамометрических исследований в ортопедической практике.

Задача предлагаемого технического решения - повышение точности регистрации быстро изменяющихся силовых параметров мышц.

Поставленная задача выполняется за счет того, что в динамометре, включающем опорный элемент и упругий элемент, с закрепленными на нем тензорезисторами, объединенными в полумостовую схему, упругий элемент выполнен в виде двух балок, имеющих утолщения на концах под винты и в середине для крепления опорного элемента, к которому прикреплена тяга с карданным узлом.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где изображен динамометр.

Динамометр состоит из упругого элемента 1, выполненного в виде двух плоских балок, имеющих утолщения на концах и в середине. Концевые утолщения 2 служат для соединения двух балок с помощью винтов 3, а средние утолщения 4 служат для крепления опорного элемента в виде ручки 5 и тяги 6 с карданным, узлом 7. На упругий элемент 1 наклеены тензорезисторы 8. Тензорезисторы 8 объединены в мостовую измерительную схему таким образом, что электрический сигнал с нее, пропорциональный деформации упругого элемента 1, соответствует только измеряемой силе, приложенной к ручке (5) и тяге (6). Для защиты тензорезисторов и электрического монтажа от механических повреждений упругий элемент заключен в коробчатый корпус (на чертеже не показан).

Динамометр используют следующим образом. Тягу 6 укрепляют к неподвижному массивному основанию. Пациент тянет кистью ручку 5, при этом в упругом элементе возникают изгибные упругие деформации, преобразуемые при помощи тензорезисторов 8 и мостовой схемы в электрический сигнал. Электрический сигнал пропорционален деформации упругого элемента и, следовательно, пропорционален действующему усилию. Электрический сигнал регистрируют регистратором-самописцем, вольтметром.

Повышение точности регистрации мускульной силы достигается за счет местных ослаблений в виде тонких частей упругого элемента. Наличие тяги с корданным узлом позволяет избежать крутильных деформаций упругого элемента, что также повышает точность измерения силы.

Предлагаемое устройство позволяет регистрировать быстро изменяющиеся силовые параметры во временном аспекте, что имеет первостепенное значение при оценке функционального состояния опорно-двигательной системы человека, а также при оценке эффективности реабилитационных мероприятий.