Динамометрический тестер

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования силы и статической выносливости мышц кистей рук, и может быть использовано для оценки функционального состояния двигательного аппарата в условиях различного рода производственной и спортивной деятельности. Динамометрический тестер содержит датчик усилий, выходом подключенный к первым входам первого и второго компараторов, два цифроаналоговых преобразователя, два счетчика импульсов, три триггера, два генератора импульсов, формирователь импульсов, три элемента И, сдвигающий регистр, дешифратор, программный переключатель, блок индикации, реле времени и электронный секундомер. Введение в динамометрический тестер новых элементов и связей позволило повысить точность тестирования. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 331 А1 (51)4 А 61 В 5/22

«пил! 1 11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ющие работу динамометрического тестера.

Линамометрический тестер содержит датчик 1 усилий, вьмод которого соединен с первыми входами первого 2 и второго 3 компараторов, выход первого компаратсра 2 подключен к первому входу первого элемента И 4, вторым входом подключенного к выходу первого генератора 5, а вьмодом - к счетному входу первого счетчика 6 импульсов, выходами подключенного к входам первого цифроаналогового преобразователя 7,.выходом подключенного к второму входу первого компаратора 2; вьмод второго компаратора 3 подключен к первому входу второго элемента

И 8, вторыи входом подключенного к

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fl+IT СССР (2 1) 4290577/28-14 (22) 27.07.87 (46) 15.09,89. Бюл. В 34 (71) Специализированное конструкторское бюро по механизации и автомати; ации слесарно-сборочных работ "Мехинструмент" и Горьковский .научноисследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний (72) В.В.Устинов, А.М,Микулинский и

Л.С.Шейман (53) 615.475 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 835416, кл. А 61 В 5/10, 1979 ° (54) ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИИ TECTEP (57) Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования силы и статической выносливости мьппц кистей

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования авилы и статической выносливости мьппц кисти руки, и может быть использовано для оценки функционального состояния двигательного анализатора в условиях различного рода производственной и спортивной деятельности, тренировочной и экспериментальной практики, а также при проведении периодических и предварительных проАосмотров и профотбора.

Цель изобретения — повышение точности тестирования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема динамометрического тестера; на фиг.2 — временные диаграммы, поясня2 рук, и может быть использовано для оценки функционального состояния двигательного аппарата в условиях различного рода производственной и спортивной деятельности. Динамометрический тестер содержит датчик усилий, выходом подключенный к первым входам первого и второго компараторов, два цифроаналоговых преобразователя, два счетчика импульсов, три триггера, два генератора импульсов, формирователь импульсов, три элемента И, сдвигающий регистр, дешифратор, программный переключатель, блок индикации, реле времени и электронный секундомер. Введение в динамометрический тестер новых элементов и связей позволило повысить точность тестирования. 2 ил.

3 1507331 выходу первого генератора 5 импульсов, а выходом — к счетному входу второго счетчика 9 импульсов, выходами подключенного к входам второго цифроаналогового преобразователя 10, вход Опорное напряжение" которого подключен к выходу первого цифроаналогового преобразователя 7, а выход— к второму входу второго компаратора

3, дешифратор 11, входами подключенный к выходам второго счетчика 9 импульсов, а выходами — к входам программного переключателя 12, выходами через третий элемент И 13 подключенного к установочному, S-входу первого триггера 14, вьжодом подключенного к информационному входу сдвигающего регистра 15, тактирующим входом подключенного к выходу второго эле- 20 мента И 8, а выходами — к входам блока 16 индикации, установочный S-вход второго триггера 17 через первую кнопку 18 управления соединен с шиной

"Напряжение логической единицы", а 25 выход — с D-входом третьего триггера

19, тактирующим входом подключенного к выходу первого триггера 14, а выходом — к входам "Пуск" электронного секундомера 20 и реле 21 времени, 30 вход "Сброс" реле 21 времени подключен к выходу первого триггера 14, а выход — к установочным R-входам второго и третьего триггеров 17 и 19 и входу Стоп электронного секундомера 20, вход "Сброс" электронного секундомера 20 подключен к установочному входу второго триггера 17, выход второго генератора 22 импульсов соединен через формирователь 23 им- 40 пульсов с установочными R-входами второго счетчика 9 импульсов, первого триггера 14 и сдвигающего регистра

15, а установочный вход первого счетчика 6 импульсов через вторую кнопку

24 управления соединен с шиной "Напряжение логической единицы".

Динамометрический тестер работает следующим образом.

В режиме Подготовка" производят определение максимального усилия, развиваемого пациентом. При этом нажимают кнопку 24 управления; счетчик

6 устанавливается в нулевое состояние. Затем пациентом производится нагружение датчика 1 усилий максимальным усилием. Датчиком 1 усилий усилие преобразуется в электричест кий сигнал, амплитуда напряжения которого пропорциональна величине приложенного усилия. С выхода датчика

1 электрический сигнал поступает на первый вход первого компаратора 2.

Так как счетчик 6 находится в нулевом состоянии, то на выходе цифроаналогового преобразователя напряжение отсутствует, поэтому при появлении на первом входе компаратора 2 напряжения с вьгхода датчика 1 усилий компаратор 2 срабатывает и на его выходе появляется напряжение "1".

Условие совпадения для элемента

И 4 начинает выполняться, и на его выходе появляются импульсы с выхода генератора 5, частоту которых устанавливают равной 50-100 кГц. С выхода элемента И 4 импульсы генератора 5 начинают поступать на счетный вход счетчика 6 и заполняют счетчик.

Следовательно, начинает возрастать напряжение на выходе цифроаналоговоrо преобразователя 7.

Как только напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 7 превысит (на.величину одной ступени образцового напряжения) напряжение, снимаемое с вьгхода датчика 1 усилий, компаратор 2 возвращается в исходное состояние и отключает генератор

5 от счетного входа счетчика 6 им-. пульсов. Таким образом, в счетчике 6 записано количество импульсов, соответствующее максимальному усилию, развиваемому пациентом в режиме "Подготовка".

В режиме Тестирование" пациент удерживает усилие на уровне акс где Р— усилие, развиваемое пациентом режиме "Тестирование"; Рм максимальное усилие, развиваемое пациентом в режиме Подготовка ;

n — - коэффициент, устанавливаемый в пределах 0,01-0,99, Величину коэффициента задают при помощи программного переключателя 12, а величина "Окна удержания" d P определяется количеством разрядов сдвигающего регистра 15, Для

Р макс количество разрядов сдвигающего регистра должно быть равным пяти.

В режиме "Тестирование" напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 7, пропорциональное величине максимального усилия Р„ „„ развиваемого пациентом в режиме аПодго1502331 товка", поступает на вход "ОПорное напряжение цифроаналогового преобразователя 10.

При этом если емкость счетчика 9 равна 100 импульсам, величина одной ступени образцового напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 10 составит

Рманс

U =К вЂ” ——

1о iо1QQ где U — величина ступени образцового напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 10;

К „ — коэффициент пропорциональности, Один импульс на выходе элемента

И 8 соответствует 17 от максимального усилия P„ „, развиваемого пациентом в режиме 1Подготовка1 .

Режим "Тестирование" осуществляют следующим образом.

При помощи программного переключателя 12 устанавливают величину усилия удержания в процентах по отношению к максимальному усилию Р„„„„ развиваемому пациентом в режиме "Подготовка". Затем нажимают кнопку 18 управления, и пациент начинает нагружать датчик 1 усилий, наблюдая за блоком 16 индикации. При этом триггер 17 устанавливается в единичное состояние, и на его выходе появляется напряжение "1". Так как счетчик

9 находится в нулевом состоянии, то на выходе цифроаналогового преобразователя 10 напряжение отсутствует, поэтому при появлении на выходе датчика 1 усилий напряжения компаратор

3 срабатывает и на его выходе появляется напряжение "1". Условие совпадения для элемента И 8 начинает выполняться, и на его выходе появляются импульсы с выхода генератора

5. С выхода элемента И 8 импульсы генератора 5 поступают на счетный вход счетчика 9 и заполняют счетчик.

Следовательно, начинает возрастать напряжение на выходе цифроаналоговorî преобразователя 10. Как только напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 10 превысит (на величину одной ступени образцового напряжения) напряжение, снимаемое с выхода датчика 1 усилий, компаратор 3 возвращается в исходное положение и отключает генератор 5 от счетного входа счетчика 9 импульсов.

Таким образом осушестнляется преобразование напряжения на выходе датчика 1 усилий в двоично-десятичный код. С вьжодов счетчика 9 двоичнодесятичный код, соответствуюпа1й усилию, развиваемому пациентом, пеступает на входы дешифратора 11, осуществляющего преобразование двоичнодесятичного кода в десятичный позиционный код, который поступает на входь| программного переключателя 12.

При совпадении кода на выходе дешифратора 11 с кодом требуемого усилия

15 удержания, набранным прогр".ммным переключателем 12, условие совпадения для элемента И 13 начинат выполняться, на его выходе появляется нагряжение "1", которьм триг"ep 14 уста20 напливается в единичное состояние.

Передним фронтом импульса с. ыжода триггера 14 триггер 19 устанавливается в единичное состояние, va его

1t 11 выходе появляется напряжение 1, ко25 торым осуществляется запуск электронного секундомера ?О.

С выхода триггера 14 напряжение

" 1 поступает на информационный вход сдвигающегс регистра 15. При этом задним фронтом импульса с вьжода элемента И 8 осуществляется запись информации с информационного входа сдвигающего регистра 15 в его первый разряд. Выходы разрядов сдвигающего регистра 15 соединень1 с м.ода35 ми блока 16 индикации, Так как один импульс на вьмоде элемента И 8 соответствует 17 Р„„„„ то выполнялось условие d P=5X P

40 количество разрядов сдвигающего регистра 15 должно быт равным пяти.

Каждый из выходов разрядов сдвигающего регистра связан с соответствующим элементом блока 16 индикации

45 (например светодиодом), поэтому при достижении установленного значения усилия удержания на выходе первого разряда сдвигающего регистра 15

II 11 появляется напряжение 1 и з а гора50 ется первый элемент блока 16 индикации "Норма". Если пациент приклады- . вает большее усилие, то загорается второй,.затем третий„ четвертый H пятый элементы блока 16 индикации, Причем загорание пятого элемента сигна55 лизирует о том, что можно ослабить усилие удержания.

При этом элементы индикации поочередно гаснут. Если же пациент не раэ1507331 вил установленного усилия, то производится индикация о том, что усилие меньше заданного. Частота измерений усилия, развиваемого пациентом, определяется частотой генератора 22 импульсов и установлена равной 1020 Гц. По заднему фронту импульса re- нератора 22 формирователем 23 формируется Короткий импульс длительностью 10

10-20 мкс, осуществляющий сброс счетчика 9, триггера 14 и сдвигающего регистра 15, чем обеспечивается подготовка к следующему циклу измерений.

При утомлении пациента происходит 15

I ослабление усилия. Если усилие становится меньше установленного усилия удержания, то в очередном цикле измерения условие совпадения для элемента И 13 не выполняется, триггер, 20

14 остается в нулевом состоянии и сброс реле 21 времени не происходит.

Если дс истечения времени выдержки реле 21, установленного заранее, усилие не достигнет вновь установ- 25 ленного значения удержания, то на выходе реле 21 появляется напряжение

"1", которое поступает на вход "Стоп" электронного секундомера, прекращая его отсчет, в блок 16 индикации, где 30 загорается элемент Êîíåö измерения, и осуществляется сброс триггеров 17 и 19. Тестер готов к следующему тестированию.

Во время определения статическои 35 выносливости снижается амплитуда изменения силы удержания рукоятки при автоматическом режиме тестирования. Это особенно важно при малых временах тестирования, т.е. именно 40 в тех случаях, когда необходимо сделать определенный вывод на основании состояния нервно-мьппечного аппарата.

Формула изобретения 45

Динамометрической тестер, содержащий датчик усилий, выходом подключенный к первым входам первого и второго компараторов, блок индикации, реле времени, выходом подключенное к входу блока индикации, и электронный секундомер, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности тестирования, он снабжен двумя цифроаналоговыми преобразователями, двумя счетчиками импульсов, тремя триггерами, двумя генераторами импульсов, формирователем импульсов, тремя элементами И, сдвигающим регистром, дешифратором и программным переключателем, причем выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И, вторым входом подключенного к выходу первого генератора импульсов, а выходом — к счетному входу первого счетчика импульсов, выходами подключенного к входам первого цифроаналогового преобразователя, выходом подключенного к второму входу первого компаратора, выход второго компаратора подключен к первому входу второго элемента И, вторым входом подключенного к выходу первого генератора импульсов, а выходом — к счетному входу второго счетчика импульсов, выходами подключенного к входам второго цифроаналогового преобразователя, входом Опорное напряжение" подключенного к выходу первого цифроаналогового преобразователя, а выходом — к второму входу второго компаратора, дешифратор входами подключен к выходам второго счетчика импульсов, а выходами — к входам программного переключателя, выходами через третий элемент И подключенного к установочному S-входу первого триггера, выходом подключенного к информационному входу сдвигающего регистра, тактирующим входом подключенного к выходу второго элемента И, а выходами — к блоку индикации, установочный S-вход второго триггера через первую кнопку управления соединен с шиной "Напряжение логической единицы", а выход — с D-входом третьего триггера, тактирующим входом подключенного к выходу первого триггера, а выходом— к входам "IIycx" электронного секундомера и реле времени, вход "Сброс" реле времени подключен к выходу первого триггера, а выход — к установочным R-входам второго и третьего триггеров и входу "Стоп" электронного секундомера, вход "Сброс" электронного секундомера подключен к установочному входу второго триггера, выход второго генератора импульсов через формирователь импульсов соединен с установочными R-входами второго счетчика импульсов, первого триггера и сдвигающего регистра, а установочный вход первого счетчика импульсов через вторую кнопку управления соединен с шиной "Напряжение логической единицы".

1507331

Редактор И.Рыбчеако

Вакаэ 547876

ВНИИПИ Государственного комитета пс изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушекая наб., д. 4/5

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, 101

Оу

V> н

Фв

Составитель Н.Галамага

Техред А.Кравчук Корректор В.Кабауй

Тирам 643