устройство для измерения и регистрации уровня напряжения мышц брюшного пресса

Формула изобретения

Устройство для регистрации уровня напряжения мышц брюшного пресса у человека, состоящее из датчика, реагирующего на силу напряжения брюшных мышц, отличающееся тем, что датчик выполнен в виде динамометра, оснащенного нерастяжимым поясом с пряжкой для фиксации пояса на талии человека, при этом уровень напряжения мышц брюшного пресса определяется путем измерения силы натяжения пояса, что обеспечивает возможность применения устройства в различных условиях, а уровень напряжения мышц может определяться непосредственно путем визуального отсчета по шкале динамометра либо путем записи электрического сигнала, формируемого встроенным реостатным датчиком динамометра, на внешнее регистрирующее устройство.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спортивной, клинической и профессиональной медицине, а именно к методам количественного измерения напряжения различных мышечных групп у человека с целью оценки мышечной силы и выносливости в различных условиях жизни и профессиональной деятельности. Устройство может быть использовано при обследовании и тренировках на различных стендах и тренажерах.

Известен прототип - устройство для регистрации уровня напряжения мышц брюшного пресса, входящее в состав системы для автоматизированной оценки состояния летчика в условиях воздействия пилотажных перегрузок (рос. патент 2111698 от 27.05.98 г.). Способ регистрации с помощью известного устройства основан на измерении давления под брюшной манжетой противоперегрузочного костюма летчика (ППК). При напряжении мышц брюшного пресса увеличивается окружность живота в области талии, что приводит к натяжению ткани брюшной манжеты ППК и тем самым - к увеличению давления на датчик.

Недостатком этого способа является то, что при отсутствии давления в камерах ППК отсутствует натяжение ткани, и данный метод измерения оказывается неработоспособным. Необходимость использования работающего противоперегрузочного снаряжения существенно ограничивает область применения данного устройства. Кроме того, в описании патента отсутствует схема и другие технические данные для его изготовления. Известное устройство также не позволяет осуществлять непосредственное измерение с помощью визуального отсчета измеряемой величины в реальном масштабе времени.

Предлагаемое устройство устраняет недостатки известного, поскольку основано на другом принципе измерения мышечного напряжения, а именно - на измерении силы растяжения пружины динамометра, встроенного в нерастяжимый пояс, затянутый на талии. Эти признаки позволяют его использование в любых условиях, в том числе на различных стендах и тренажерах, а само устройство отличается простотой и дешевизной изготовления и высокими метрологическими характеристиками.

Техническим результатом изобретения является возможность непосредственного измерения уровня напряжения мышц брюшного пресса с помощью стрелочного динамометра, закрепленного на поясе обследуемого. Одновременно формируемый динамометром электрический сигнал позволяет производить запись и наблюдать на регистраторе динамику мышечного напряжения, а также измерять с высокой точностью его значения в любой момент времени.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения и регистрации уровня напряжения мышц брюшного пресса.

Предлагаемое устройство включает в себя нерастяжимый пояс 1, оснащенный динамометром 2 и пряжкой 3, предназначенной для фиксации пояса на талии человека с возможностью регулировки его длины.

В режиме измерения первоначально на испытуемом фиксируется пояс с динамометром с затяжкой, не превышающей окружность талии данного испытуемого. При напряжении мышц брюшного пресса увеличивается окружность талии, сила натяжения пояса, в результате чего пружина 4 растягивается, возникает линейное перемещение (относительно корпуса динамометра) фиксированного к поясу штока 5 и прикрепленных к нему зубчатой рейки 6 и подвижного контакта потенциометра 7. При этом смещение рейки 6 с помощью зубчатой передачи сообщает вращательное движение колесу 8 и стрелке 9 динамометра. Уровень напряжения мышц брюшного пресса оценивается по шкале 10 динамометра, отградуированной в килограммах. Одновременно соответствующий аналоговый электрический сигнал, снимаемый с линейного потенциометра 8, подается на разъем 11, установленный на корпусе динамометра, что позволяет непрерывно регистрировать динамику мышечного напряжения с помощью внешней регистрирующей аппаратуры. В связи с возможной остаточной деформацией пружины необходима повторная тарировка шкалы динамометра с помощью подвешиваемых в вертикальном положении стандартных грузов во всем диапазоне измеряемой величины. Тарировка одного из вариантов предлагаемого устройства представлена на фиг.2.

Допустимый диапазон измерения силы натяжения пояса должен составлять от 0 до 40 кгс с точностью измерения0,5 кгс.

Сила напряжения мышц брюшного пресса определяется в 2-х режимах:

- непосредственное измерение с помощью визуального отсчета величины силы натяжения пояса по шкале динамометра;

- регистрация аналогового электрического сигнала, пропорционального силе напряжения мышц с помощью любого типа регистратора. В этом случае в комплект устройства должны входить: кабели электропитания и съема электрического сигнала, источник регулируемого стабилизированного напряжения, регистратор.

Размах выходного сигнала, снимаемого с реостатного датчика динамометра определяется напряжением питания датчика, которое в целях электробезопасности и надежности регистрации должно выбираться в диапазоне от 0,1 до 10 В, что позволяет легко согласовать уровень выходного сигнала устройства практически с любым регистратором.

Один из вариантов регистрации ступенчато нарастающей силы напряжения мышц брюшного пресса человека представлен на фиг. 3. Эти данные получены путем распечатки зарегистрированного уровня электрического сигнала с потенциометра предлагаемого устройства, подаваемого на вход мультиплексора специализированного компьютерного терминала автоматизированного устройства для регистрации, отображения и обработки медицинской информации для оценки функционального состояния человека-оператора в условиях вращения на центрифуге (заявка 99114053 от 25.06.99 г. ). Пример полиграфической записи в совокупности с заданными ступенчато нарастающими уровнями силы напряжения мышц брюшного пресса с помощью этого же устройства представлен на рис.4.

Преимущества предлагаемого устройства перед известным состоят в следующем:

- возможность непосредственного измерения уровня напряжения мышц брюшного пресса с помощью стрелочного динамометра, закрепленного на поясе, проведение обследования в любых условиях, в том числе на любых стендах и тренажерах,

- простота и дешевизна изготовления устройства,

- высокая надежность и метрологические характеристики,

- совмещаемость с любыми системами регистрации и обработки информации.