Устройство для измерения статокинетических раздражений

 

Устройство для измерения статокинетических раздражений относится к медицинской технике, в частности к устройствам для оценки функционального состояния вестибулярного аппарата. Целью изобретения является повышение эффективности тренировочного процесса путем накопления информации о статокинетической нагрузке, возникающей при движении головы человека, дифференциально по трем ортогональным плоскостям. Устройство содержит емкостные датчики (акселерометры), блок питания, преобразователь, активный запоминающий блок. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для оценки функционального состояния вестибулярного анализатора путем определения реальных и максимально допустимых нагрузок статокинетического характера.

Для повышения эффективности тренировочного процесса, направленного на развитие устойчивости и выносливости вестибулярного анализатора человека, целесообразно применять нагрузки, адекватные его реальной практической деятельности. Достичь этого можно путем определения кумуляции статокинетических раздражителей вестибулярного анализатора, дифференцированно по трем ортогональным плоскостям.

В связи с этим возникает необходимость получения оперативной и достоверной информации о реально воспринимаемых человеком нагрузках в трех плоскостях непосредственно как в процессе тренировки его вестибулярного анализатора, так и в процессе его практической деятельности. При этом информация о нагрузках на вестибулярный анализатор должна отражать не только реализацию отдельных тренировочных действий, а и весь комплекс нагрузок, воспринимаемых человеком за время его практической деятельности. Поэтому возникает необходимость в получении не просто информации о нагрузках, а главное в виде, удобном для последующего анализа и выработки необходимых рекомендаций для постановки и реализации задач тренировочного процесса.

В качестве прототипа выбрано устройство, наиболее близкое по технической сути. Достоинством данного устройства (акселерометра) является возможность получать информацию о статокинетических воздействиях, направленных вдоль его оси чувствительности. Одновременно с этим данное устройство по своим показателям в наибольшей степени из известных устройств (акселерометров) обеспечивает успешное решение поставленной задачи из-за малых размеров и веса, низкой потребляемой мощности и высоких точностных характеристик за счет малых температурных погрешностей.

Однако указанное устройство (1) не позволяет получать информацию об статокинетических нагрузках по трем ортогональным плоскостям. Дело в том, что вестибулярный анализатор человека содержит три пары полукружных каналов. В результате чего, одной из причин симптомокомплекса укачивания является общая "усталость" вестибулярного анализатора. Но при этом полукружные каналы вестибулярного анализатора могут подвергаться воздействию в различной степени. Следовательно, суммарная нагрузка, воспринимаемая вестибулярным анализатором и приводящая к симптомокомплексу укачивания, может определяться нагрузкой, в основном на те или иные пары полукружных каналов, в зависимости от условий деятельности человека при относительно небольшом раздражении рецепторов других каналов. В одном случае преимущественную нагрузку получают горизонтальные, в другом - фронтальные или сагиттальные каналы. А если при определенной деятельности основная нагрузка падает к примеру на горизонтальные каналы, то для этой деятельности нет необходимости тренировать фронтальные или сагиттальные каналы. Для горизонтальных же каналов в тренировочном процессе необходимо создавать условия, адекватные обстановке реальной деятельности человека. Такой дифференцированный подход к тренировке вестибулярного анализатора можно осуществить только при условии получении информации о нагрузке, действующей раздельно в плоскости каждой пары полукружных каналов (горизонтальных, фронтальных и сагиттальных).

Данную информацию может обеспечить предлагаемое устройство для измерения статокинетических раздражений, конструктивно выполненное таким образом, что позволяет в некоторой степени смоделировать работу вестибулярного анализатора человека.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности оценки функционального состояния вестибулярного анализатора, а также в определении реальных и допустимых нагрузок статокинетического характера, действующих раздельно в горизонтальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях на соответствующие пары полкружных каналов в практической деятельности человека, и планирования на базе этих данных тренировочных нагрузок на вестибулярный анализатор.

Цель достигается применением трех емкостных датчиков маятникового типа (акселерометров), блока электрических преобразований и активного запоминающего устройства, позволяющего накапливать информацию о статокинетической нагрузке за требуемый промежуток времени.

Предлагаемое акселерометрическое устройство включает в себя шлем, на котором установлены три датчика (акселерометра), оси чувствительности которых расположены вдоль соответствующих ортогональных осей; блок электрических преобразований (преобразователь - П); активный запоминающий блок (АЗБ) и блок электропитания (БП), располагаемые на теле человека.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на которой условно показаны три датчика 1 (А, В, С), каждый из которых является однокомпонентным емкостным датчиком ускорений. Возникающие при движении головы ускорения преобразуются в электрические сигналы и через преобразователь 3 подаются в накопитель, т. е. в активное запоминающее устройство 4.

Акселерометрическое устройство для измерения статокинематических воздействий работает следующим образом. Человек надевает на голову шлем с датчиками. При этом один датчик (А) расположен за ушной раковиной в сагиттальной плоскости YOZ и воспринимает линейные ускорения Wx вдоль оси ОХ и угловые ускорения ε_Z относительно оси OZ. Второй датчик (В) располагается на темени в горизонтальной плоскости (ХОZ) и воспринимает линейные ускорения Wy вдоль оси ОY и угловые ускорения ε_х относительно оси ОХ. Третий датчик (С) располагается на затылке во фронтальной плоскости (ХОY) и воспринимает линейные ускорения Wz вдоль оси ОZ и угловые ускорения ε_y относительно оси ОY.

Получаемая с датчиков информация, дает полное представление о кумуляции воздействий линейных и угловых ускорений по каждой плоскости дифференцировано. Возникающие в процессе деятельности или тренировки человека статокинетические нагрузки на его вестибулярный анализатор фиксируются датчиками. Вырабатываемые последними электрические сигналы, пропорциональные воздействию, поступают в преобразователь 3, в котором сигнал с датчика формируется в сигнал с частотой, адекватной измеряемому воздействию. После чего сигнал поступает в активный запоминающий блок, имеющий миниатюрные размеры. Емкость АЗБ такова, что позволяет накапливать получаемую с датчиков информацию в течение заданного промежутка времени, от нескольких минут о нескольких часов. После чего в стационарных условиях информация, получаемая в АЗБ в виде кода, расшифровывается, и определяются величины нагрузок по различным плоскостям. На базе полученных данных разрабатывается методика тренировки и организуется тренировочный процесс, в результате которого будут обеспечены необходимые воздействия на вестибулярный анализатор. Электропитание датчики, преобразователь и АЗБ получают от миниатюрного блока питания 2.

В результате применения описанного устройства можно регистрировать статокинетические воздействия на вестибулярный анализатор человека дифференцированно по трем взаимно перпендикулярным плоскостям непосредственно в процессе деятельности человека.

Предлагаемое устройство является универсальным и может быть использовано как в медицине, спорте, так и в других сферах деятельности человека, связанных с высокими нагрузками статокинетического характера (работа в морском, воздушном флоте, на большой высоте и т. п. ).

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТОКИНЕТИЧЕСКИХ РАЗДРАЖЕНИЙ, содержащее соединенные последовательно первый емкостный датчик, преобразователь и блок питания, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности тренировочного процесса путем накопления информации о статокинетической нагрузке, возникающей при движении головы человека, дифференцированно по трем ортогональным плоскостям, в него введены второй и третий емкостные датчики, подключенные соответственно к второму и третьему входам преобразователя, а также активный запоминаюий блок, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами преобразователя, емкостные датчики выполнены однокомпонентными, маятникового типа и размещаются ортогонально в горизонтальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях.