Устройство для исследования утомления мышц

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАтЕНтЬ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5003542/14 (22) 09.08.91 (46) 15.12.93 Бюл. ¹ 45-46 (76) Максименко Людвиг Александрович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

УТОМЛЕНИЯ МЫШЦ (57) Устройство для исследования утомления мышц относится к медицине и медицинской техники и может быть использовано при.определении выносливости мышц рук и ног после операционного лечения, при профтехотборе для определения выносливости мышц монтажников-высотников, а также пиц, у которых выносливость мышц ног и рук играет определяющее значение. Цепью является определение динамики утомления мышц рук и ног при раздельной и совместной нагрузке. Поставленная цель достигается путем дозированного многократного сжатия упругих контактных устройств. Устройство для исследования утомления мышц содержит кон— тактный ручной динамометр, декадные пересчетные устройства, триггеры, блоки задержки, схемы сравнения, генератор импупьсов. реле времени, комму— (в) RU (з з) 200 4191 С1 (%1) 5 А 61 85 103 татор, расширитель импульсов, схему И, сигнапизирующее устройс во. ножной контактный динамометр, инвертер, индикаторное устройство, блок контроля силы сжатия, двухканальный самописец.

Испытуемый нажимает и отпускает в максимальном темпе контактное устройство до срабатывания световой и звуковой сигнализации. Затем для искусственного утомления мышц рук испытуемый сжимает плотно намотанный рулон бумаги и сдавливает с максимальной силой 1 мин Одновременно дпя создания утомления мышц ног испытуемый на одной ноге поднимается и опускается, поднявшись на носки. После искусственного утомления мышц рук и ног происходит повторное нажатие и отпускание контактных устройств в максимальном темпе с максимально возможной частотой Эффект or применения предложенного устройства состоит в том, что с его помощью можно определять коэффициент утомления различных мышечных групп испытуемого и проследить влияние процесса реабилитации на выносливость необходимых мышечных групп. 3 з.п.ф-лы. 4 ил.

2004191

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть, в частности, использовано при определении выносливости мышц рук и ног после операционного лечения, при профтехотборе для определения выносливости мышц монтажников-BblcoTHMKoB, а также лиц, у которых выносливость мышц ног и рук играет определяющее значение.

Известен способ тренировки мышечной силы, предназначенный-для повышения активности тренировки мышечной силы за счет ускорения прироста показателей скоростно-силовых качеств. При воздействии на мышцы нагрузки в виде последовательно сменяющих друг друга изометрическом, преодолевающем и уступающем режимах дополнительно воздействуют импульсной нагрузкой в течение преодолевающего режима. При этом импульсная нагрузка имеет амплитуду 5-90 g от максимального усилия тренируемых мышц частотой 1 — 4 Гц серией по 3-5 повторений с длительностью пауз

3-8 мин. При этом величина внешнего противодействия мышечным усилиям равна 3040 от максимальной мышечной силы..

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство, которое содержит силовую рамку, взаимодействующую с пружиной, размещенной в гнездах корпуса. Для предупреждения выдавливания рамки иэ корпуса служит фиксирующее устройство на корпусе. Во время пользования экспандер помещают в согнутую ладонь руки и сжимают, затрачивая физическое усилие руки.

Недостатком прототипа является невозможность определения динамики утомления мышц рук и ног при раздельной и совместной нагрузке;

Целью устройства является определение динамики утомления мышц рук и ног в процессе выполнения движений путем дОзированного многократного сжатия упругих контактных устройств. Для этого в устройство введено контактное устройства, позволяющее определить степень утомления мышц рук и ног в начале выполнения упражнения в неутомленном состоянии и после выполнения интенсивной нагрузки.

На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 контактный ручной динамометр и контактная ножная платформа; на фиг.3 — периодограмма сгибания кисти; на фиг,4 — график утомления мышц испытуемого; на фиг.5- структурная схема блока коммутатора (блоки 3, 12.

19, 28).

Устройство для исследования утомления мышц (см.фиг.1) состоит из обьекта ис5

10 t5

45 следования (больной), с которым связаны следующие блоки. Контактный динамометр ручной 1, первое декадное пересчетное устройство 2, первый коммутатор 3, первый триггер 4, первый блок задержки 5, первый инвертор 6. первая схема сравнения 7, первый генератор импульсов 8, второе декадное пересчетное устройство 9, первое реле времени 10, третье декадное пересчетное устройство 11, второй коммутатор 12, второй трйггер 13, первый расширитель импульсов 14, первая схема "И" 15, блок сигнализации 16, ножной контактный динамометр 17, четвертое декадное пересчетное устройство 17, третий коммутатор 19, третий триггер 20, второй блок задержки 21, второй инвертор 22, вторая схема сравнения 23, второй генератор импульсов 24, пятое декадное пересчетное устройство 25, испытуемый 26, шестое декадное пересчетное устройство 27, четвертый коммутатор

28, четвертый триггер 29, второй расширитель импульсов 30, индикатор 31, блок контроля силы сжатия 32, 2-канальный самописец 33. Декадное пересчетное устройство стандартное, Расширители импульсов 14 и 30 выполнены по схеме идущего мультивибратора. Блоки задержки 5 и 21 также выполнены по схеме ждущего мультивибратора с последующим ограничением задержанного импульса после дифференцирования и последующим восстановлением прямоугольной формы импульса. В статическом положении контактный динамометр ручной 1, первое декадное пересчетное устройство 2, первый коммутатор 3, первый триггер 4, первый блок эад ржки 5, первый инвертер 6, первая схема сравнения 7, первый генератор импульсов 8, декадное пересчетное устройство 9, индикаторное устройст о 31 соединены по.;:едовательно.

Второй выход первого коммутатора 3, первое реле времени 10, декад,:- ое пересчетнае устройство 11, второй коммутатор 12, второй триггер 13 соединены последовательно с вторым входом первой схемы сравнения 7, Расширитель импульсов первый 14, первая схема "И" 15 и сигнализирующее устройство 16 соединены последовательно. Испытуемый 26, ножной контактный динамометр

17, четвертое декадное пересчетное устройство 18. третий коммутатор 19, третий триггер 20, второй блок задержки 21, второй инвертер 22, вторая схема сравнения 23, второй генератор импульсов 24, четвертое декадное пересчетное устройство 25 и второй вход индикаторного устройства 31 соединены последовательно. Выход первого реле времени 1Î, декадное пересчетное устройство 27, четвертый коммутатор 28, чет". (i04 191

10

Устройство для исследования утомле- 20 вертый триггер 29 и второй вход второй схемы сравнения 23 соединены последовательно. Выход четвертого коммутатора 28 соединен через второй расширитель импульсов 30 с вторым входом первой схемы

"И" 15. Выход четвертого декадного пересчетного устройства 18 соединен с вторым входом двухканального самописца 33. Второй выход первого коммутатора 3 соединен с входом первого реле времени 10. Выход первого декадного пересчетного устройства

2 соединен с вторым входом 2-канального самописца 33. Второй выход второго коммутатора 12 соединен с входом первого расширителя импульсов. Выходы контактного ручного динэмометра 1. первого декадного пересчетного устройства 2, первого коммутатора 3, второго коммутатора 12, начинаются с общей шинй. ния мышц работает следующим образом.

Испытуемый нажимает и отпускает в мэксимальном темпе контактный динэмометр ручной 1 и ножной контактный динамометр

17 (например 50 раз). При этом преодолевается сопротивление пружины до характерного звукового щелчка срабатывающего микровключателя Мв (см.фиг.2). Этим обеспечивается постоянство силы сжатия кисти и нажатия ноги всеми испытуемыми; Декадные пересчетные устройства 2 и 18 подсчитывают количество сжатий и нажатий, Коммутаторы 3 и 19 выделяют первый и десятый импульсы. Первый импульс запускает триггеры 4 и 20, а десятый импульс возвращает триггеры в исходное состояние. На выходе триггеров 4 и 20 формируется прямоугольный импульс, длительность которого равна ширине десяти импульсов, С выхода блоков задержки 5 и 21 широкие импульсы поступают на схемы сравнения 7 и 23 через инверторы б и 22. Десятый импульс коммутатора 3 запускает реле времени 10 с временем задержки 1 мин, Это время необходимо для выполнения физического упражнения на утомление мышц испытуемого. Утомление может быть вызвано резиновым предметом или бумажным рулоном, сдавливаемым в течение 1 мин, А для утомления мышц ног используется одновременное приседание с отягощением. Время задержки в блоках 5, 21 и 10 равное. Задер-. жка в блоках 5 и 21 необходима для одновременного поступления широких импульсов с выхода блоков 6 и 13 (22 и 29) на схему сравнения 7 (23). Через 1 мин запускаются декадные пересчетные устройства

11 и 27. Коммутаторы 12 и 28 выделяют первый и десятый импульсы, формируют с помощью триггеров 13 и 29 широкие им25

55 пульсы, поступающие нэ вторые ьходь схем сравнения 7 и 23. Длительность широкого импульса с выхода триггеров 13 и 29 обычно значительно шире эа счет утомления мь шц испытуемого. С выхода схем сравнения 7 и

23 снимаются импульсы шириной Т, равной разности импульсов Овых (б. 22) и Овых (13.

2Q), т.е. импульсов до утомления и после утомления. Разностный импульс поступает нэ генератор импульсов 8 и 24. с выхода которых снимается серия импульсов, равная по длительности ширине выходного импульса генераторов 8 и 24. Эти импульсы поступают на декадные пересчетные устройства 9 и 25, с выхода которых поступают на индикаторное устройство 31. Индикаторное устройство 31 состоит из двух блоков индикаторных ламп, на которых загораются цифры. соответствуЮщие числу поступающих импульсов от блоков 9 и 25. Если число этих импульсов, например 11 и 17, то это свидетельствует о том, что утомление мышц равно 11 и 17 процентам для рук и ног соответственно, После этого срабатывает сигналиэирующее устройство 16 и испытуемый прекращает сжимать и нажимать контактные динамометры, так как на схему "И" 15 поступает с выхода расширителей 14.и 30 импульсы повышенной ширины. Каждый импульс повышенной ширины с выхода блоков 14 (30) формируется 10-м импульсом коммутатора 12 (28). Возможное несовпадение начала действия этих импульсов несущественно, так кэк они имеют большую . ширину и сигнализирующее устройство 16 включается только от последнего 10-го импульса, а первый 10-й импульс не включает сигнализирующее устройство. Это необходимо для полного окончания сжатия или нажатия. так как они могут не совпадать во времени, Коэффициент утомления Ку мышц может быть определен не только по индикатору 31, но и для документального подтверждения нз двухканальном самописце 33.

Следовательно с помощью предлагаемого устройства можно определить степень утомления мышц рук и ног в процентах как по индикаторному устройству, так и с помощью самописца на движущейся бумажной ленте. Блок контроля силы сжатия работает следующим образом. После замыкания контактов ручного и ножного контактных динзмометров 1 и 17 постоянное напряжение поступает на светозвуковой генератор. При этом на каждое нажатие ручного контактного динамометра 1 генерируется звуковой сигнал светозвукового генератора, а на каждое нажатие ножного контактного динамомвтра загорается лампочка генератора. Если сила сжатия или

2 l)i! ! Ij !

Сбродная таблица режимов работы кисти ьн ер нажатия недостаточна. та контакты не срабатывают и генератор не работает.

Эффект от применения устройства для исследования утомления мышц заключается в том, что с его помощью можно производить определение степени утомления мышц и различных мышечных групп в процессе утомления. Устройство может быть использовано в медицине, в частности в клинических испытаниях при исследовании степени восстановления работоспособности мышц после различных операций, связанных с травмированием мышц. Его также можно использовать в спортивной медицине для определения степени выносливости мышц при различных физических упражнениях, Например, в альпинизме важна выносливость мышц спортсмена для удержания в течение определенного времени на скале в вертикальном положении. Если у альпиниста мышцы рук и ног быстра утомляются, то он может сорваться с отвесной скалы, Аналогично обстоит дело и в горном туризме. В процессе преодоления скальных участков высокой крутизны, а также в процессе преодоления ледниковых отвесных преград горный турист должен длительное время удерживаться за ледоруб. Поэтому выносливость мышц должна быть высокой. Следовательно, предлагаемое устройство может найти широкое применение в клинической практике, в спортивной медицине для тестирования выносливости мышц, определения их работоспособности после операционного лечения, после протезирования, Особенно актуальным является исследование. выносливости мышц после протезирования.

После получения на двухканальном самописце 33 ритмограммы (периодограммы), показанной на фиг.4, производится определение коэффициента утомления мышц Ку по формуле

Ку = Гнач: кон, 5 где Гнэч — частота сгибания да нагрузки;

Гкон — частота сгибания после нагрузки (кисти. стоп ы).

Расчет производится следующим образом. Скорость движения ленты самописца

10 равна 10 мм в 1 с. Расчет производится нэ основании первичных данных таблицы.

Составляют пропорцию

10мм — 1 с

17мм — хс

15 17 1,0 х = =17с.

Следовательно длительность пяти сжатий составляет 1,7 с. Длительность одного сжатия составит (см.фиг.4)

Т=1,7с: 5= 034 с

1 1

Тогда частота сжатия кисти F = — =

T 0,34

=3.3 Гц.

Аналогично производится вычисление «астаты движения для пунктов 2, 3 и 4 таблицы.

Соответственно получаются частоты: 2,9 Гц, 2,0 Гц, 1,8 Гц. На основании данных таблицы строят график. показанный на фиг.4. Определяется коэффициент утомления мышц кисти, До выполнения нагрузки Ку 1,14, после выполнения нагрузки Ку 1,11, общий коэффициент утомления Ку 1,84.

Следовательно, до выполнения нагрузки мышца утомляется в 1,11 раза, а максимальное утомление мышцы составляет 1,84 раза. (56) Авторское свидетельство СССР

N 293614, кл. А 63 В 11/08, 1971.

2004191

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УТОМЛЕНИЯ МЫШЦ. содержащее ручной контактный диФамометр с отягощением, пружину и силовую рамку, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные первое декадное пересчетное устройство, вход которого подключен к первому выходу динамометра, первый коммутатор, первый триггер. первый блок задержки, первый инвертор. первая схема сравнения, первый генератор импульсов, второе декадное пересчетное устройство и индикатор. также последовательно соединенные первое реле времени, входом соединенное с вторым выходом первого коммутатора. третье декадное пересчетное устройство, второй коммутатор, второй триггер, первый расширитель импульсов, первым входом подключенный к второму выходу первой схемы сравнения, а вторым входом - к второму выходу второго коммутатора, первая схема И и блок сигнализации, также последовательно соединенные ножной контактный динамометр. четвертое декадное пересчетное устройство. третий коммутатор, третий триггер, второй блок задержки, второй инвертор. вторая схема сравнения, второй генератор импульсов и пятое декадное пересчетное устройство. выходом подключенное к второму входу индикатора. также последовательно соед .не ч ice шестое декадное пересчетное устройство, входом подключенное к выход, первого реле времени, четвертый коммутатор, четвертый триггер, первым выходам соединенный со своим входом, а вторым выходом - с вторым входом второй схемы сравнения, и второй расширитель импульсов. выходом подключенный к второму входу первой схемы И, также введены блок контроля силы сжатия, входами соединенный с вторыми выходами ручного и ножного контактных динамометров, входы которых объединены между собой, и двух15 канальный самописец, один из выходов которого подключен к выходу пе;.)вого декадного пересчетного устройства, а другой - к выходу четвертого декадного пересчетного устройства.

20 2. Устройство по и, f, отличающееся тем, что блок контроля силы сжатия включает в себя звуковой генератор, входы которого соединены с выходными контактами динамометров.

3, Устройство по п.1, отличающееся тем, что ручной контактный дйнамометр содержит микровыключатель, установленный между двумя подвижными частями.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ножной контактный динамометр содержит микравыключатель, установленный между основанием и подвижной частью.

2004191

2004191

Редактор Г,Мельникова

Заказ 3360

Составитель Л.Максименко

Техред М,Моргентал Корректор О.Густи

Тираж Подписное

HflO "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101