Устройство для контроля за положением костно-мышечного аппарата человека при выполнении физических упражнений
Полезная модель направлена на улучшение контроля за качеством и количество, выполняемых силовых упражнений на основные мышечные группы в условиях академических и тренировочных занятий и повышение моторной плотности контрольных уроков. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для контроля за положением костно-мышечного аппарата человека при выполнении физических упражнений, содержит корпус, снабженный цифровым табло и блоком питания, внутри которого расположен датчик положения, закрепленный на пластине и выполненный в виде электролитического детектора наклона, счетчика, дешифратора, элемент крепления, выполненный в виде манжеты, с вертикальным и горизонтальным карманами для установки датчика, при этом датчик положения подключен к блоку питания и цифровому табло. 1 п.ф., 2 ил.
Полезная модель относится к приборам, используемым в сфере физической культуры и спорта. Данное устройство предназначено для контроля за качеством и количеством выполнения физических упражнений.
Теория и методика физического воспитания предусматривает регулярное отслеживание динамики развития физических способностей занимающихся, особенно силовых. Это связано с тем, что развитие силы мышечных групп (мышц верхних конечностей, мышц туловища и мышц нижних конечностей) человека является профилактикой гиподинамии, которая выражается в нехватке мускульных усилий. Гиподинамия замедляет в организме человека все внутренние процессы. Снижается скорость обмена веществ, мышцы теряют свой тонус. Все это ведет к ухудшению физического состояния и психологического благополучия человека. Физическое упражнение тем эффективнее влияет на организм человека, чем лучше техника (качество) его выполнения.
Контроль за положением костно-мышечного аппарата при выполнении физических упражнений необходим и во время учебных форм физического воспитания, когда педагог решает задачу определения уровня развития физических способностей у целой группы детей, студентов и даже взрослых людей. Поэтому совершенствование функции контроля за технической стороной движения позволит человеку быстрее усвоить правильное выполнение этого двигательного действия. Особенно это актуально для детей, когда сенсорные системы, в силу незрелости, не позволяют ребенку точно контролировать положение своего тела в пространстве.
Для решения данной проблемы разработаны различные тренажеры и устройства разного типа.
Известно устройство для контроля положения человека (осанки) (Патент 
1768136А1, МПК A61B 5/103, опубликован 18.09.89., бюллетень 38).
Предлагаемое устройство содержит датчик положения, подключенный к электронному узлу, который оснащен блоком задержки и сигнализатором. Кроме того, устройство может быть оснащено электростимулятором, соединенным с блоком задержки и электронным реле времени с аварийным блоком, подключенным одновременно к блоку задержки и сигнализатору. Датчик положения включает в себя две подвижные планки, связанные между собой шарниром и оснащенные электрическими контактами и иметь дополнительную пластину с двумя электрическими контактами.
Устройство работает следующим образом.
При надевании устройства датчик располагают на спине пользователя таким образом, чтобы шарнир оказался на уровне контролируемого сегмента позвоночника. Планки с помощью элементов крепления прижимают к спине. При заданной позе пользователя путем перемещения подпружиненного регулятора замыкают электрические контакты. При увеличении кривизны контролируемого сегмента позвоночника электрические контакты размыкаются. В момент размыкания запускается блок задержки электронного узла, который не пропускает сигналы к сигнализатору при кратковременных (длительностью 1-2 с) движениях человека. От электронного узла с блоком задержки сигнал проходит лишь в том случае, если длительность сигнала превышает время, на которое настроен блок задержки. Если необходимо стимулировать мышцы, которые поддерживают заданное взаимоположение частей туловища, то подключают электростимулятор.
Достоинством данного устройства является то, что оно обеспечивает контроль за положением тела человека, в частности за кривизной сегментов позвоночника, за счет малых габаритов датчика, его плоской формы и отсутствии выступающих элементов позволяет хорошо маскировать его под одеждой и обеспечивать надежность его работы в самых разнообразных позах человека. Кроме того, устройство осуществляет контроль за мышечным тонусом.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет контролировать качество и количество выполняемых силовых упражнений на основные мышечные группы.
Наиболее близким к заявляемому решению является устройство контроля положения костно-мышечного аппарата человека (Свидетельство на полезную модель 3536, МПК A61B 5/103, опубликовано: 16.02.1997).
Устройство содержит датчик положения, выполненный в виде тензодатчика, элемент фиксации на теле пользователя, выполненный в виде упругой пластины, на которой закреплен датчик, электронный узел и сигнализатор. Электронный узел включает в себя генератор синусоидальных колебаний, мостовую схему, усилитель, детектор огибающей, пороговый блок, блок задержки, модулятор.
Устройство работает следующим образом.
Датчик положения, фиксируют на заданном участке спины пользователя. При этом изменение кривизны контролируемого участка его спины приводит к деформации тензодатчика на упругой пластине. После включения устройства генератор синусоидальных колебаний формирует переменное напряжение с частотой, прикладываемое к измерительной мостовой схеме, в одно из плеч которой включен тензорезистор, изменяющий свое электрическое сопротивление при деформации упругой пластины, вызванной нарушением осанки. 6 исходном состоянии, при правильной осанке, мост сбалансирован и напряжение на его диагонали имеет минимальное значение (идеально-нулевое) значение. Для сбалансирования моста может применяться ручная подстройка посредством изменения одного из сопротивлений в мостовой схеме. Переменное напряжение с диагонали мостовой схемы усиливается усилителем и подается на детектор огибающей, выделяющий низкочастотную составляющую сигнала, несущую информацию о текущем значении деформации тензодатчика. При этом на второй вход детектора огибающей подается напряжение от генератора, задающее пороговый уровень, соответствующий заданному недопустимому нарушению осанки. В зависимости от конкретных задач пороговый уровень может регулироваться пользователем. При малых деформациях тензодатчика, напряжение на выходе детектора огибающей не превосходит пороговый уровень и формирование звукового сигнала-оповещения пользователя не происходит. В случае увеличения деформации спины, напряжение на выходе детектора огибающей увеличивается и превосходит пороговый уровень. В этом случае подаются сигналы, оповещающие о неправильном положении тела пользователя.
К достоинствам данного устройства является то, что оно позволяет контролировать правильное положение тела в пространстве (осанку), за счет подачи сигнала при неправильном положении тела.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет контролировать качество и количество выполняемых силовых упражнений на основные мышечные группы.
Задачей полезной модели является создание устройства, позволяющего контролировать качество и количество силовых упражнений на основные мышечные группы в условиях академических и тренировочных занятий, а также при массовом тестировании.
Для решения поставленной задачи в устройстве для контроля положения костно-мышечного аппарата при выполнении физических упражнений, содержащем датчик положения, закрепленный на пластине и элемент крепления его на теле пользователя, датчик положения установлен в корпусе, снабженном цифровым табло и блоком питания, и выполнен в виде электролитического детектора наклона, счетчика, дешифратора и подключен к блоку питания и цифровому табло, а элемент крепления выполнен в виде манжеты, с вертикальным и горизонтальным карманами для установки датчика.
Признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа являются расположение датчика в корпусе, снабженного цифровым табло и блоком питания, выполнение датчика положения в виде электролитического детектора наклона, счетчика и дешифратора, подключение датчика к блоку питания и цифровому табло, выполнение элемента крепления в виде манжеты с вертикальным и горизонтальным карманами.
Благодаря отличительным признакам устройство позволяет считать многократные и только качественные повторения двигательного действия, что позволяет сократить время приема контрольного тестирования, исключить влияние человеческого фактора, а также вести самоконтроль за выполнением физических упражнений. Это обусловлено тем, что при выполнении физического упражнения в электролитической детекторе наклона происходит замыкание контактов жидким проводником под действием силы тяжести только при определенном положении, что обуславливает качественное выполнение упражнений. С электролитического детектора наклона сигнал попадается на счетчик и через дешифратор на цифровое табло, за которым следит инструктор.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом.
На фигуре 1 показан датчик положения, на фигуре 2 показана манжета для крепления датчика на теле пользователя.
Устройство содержит корпус 1, снабженный цифровым табло 2, и блоком питания 3, внутри которого установлена пластина 4, с закрепленным на ней датчиком положения, включающим электролитический детектор наклона 5, счетчик 6, дешифратор 7., манжету 8, с вертикальный карманом 9, горизонтальным карманом 10.
Устройство работает следующим образом.
Сначала, в зависимости от характера физического упражнения выбирается место прикрепления устройства на теле пользователя (при подъеме туловища из положения лежа в положение сидя прибор крепится на груди, при сгибании и разгибании рук в упоре лежа - на плече, при приседаниях - на задней поверхности бедра, при подъеме ног в висе на перекладине - на щиколотке). Манжета закрепляется на теле пользователя с помощью «липучки». Затем в зависимости от выбранного физического упражнения в один из карманов манжеты вставляется датчик (при выполнении упражнений: подъем туловища из положения лежа в положение сидя, сгибании и разгибании рук в упоре лежа, приседаний датчик помещается в вертикальный карман, при подъеме ног из виса на перекладине - в горизонтальный карман). После чего пользователь начинает выполнять заданное физическое упражнение. При выполнении пользователем упражнения происходит изменение угла наклона, в электролитическом детекторе жидкий проводник переливается вниз и замыкает контакт, счетчик, который подсчитывает количество замыканий, передает их на дешифратор, который в свою очередь преобразует информацию для изображения на цифровом табло. По отображаемой на цифровом табло информации, как пользователь, так и инструктор могут выявить эффективность и результативность выполняемых пользователем физических упражнений.
Таким образом, устройство для контроля за костно-мышечным аппаратом человека при выполнении физических упражнений, выступая в роли двигательной наглядности, позволяет пользователю быстрее перейти к этапу совершенствования техники движения, а инструктору оценить качество и количество выполненных упражнений пользователем.
Использование предлагаемого устройства для контроля положения костно-мышечного аппарата при выполнении физических упражнений позволяет улучшить качество контроля, снизить затрачиваемое на него время, что в свою очередь повышает моторную плотность контрольных уроков. Особенно актуально его использование в условиях учебных групп, с большим числом (более 15 чел) занимающихся. Также устройство снижает влияние человеческого фактора: субъективности восприятия контролирующего лица и слабым уровнем самоконтроля испытуемого.
Устройство для контроля за положением костно-мышечного аппарата человека при выполнении физических упражнений, содержащее датчик положения, закрепленный на пластине, и элемент крепления его на теле пользователя, отличающееся тем, что датчик положения установлен в корпусе, снабженном цифровым табло и блоком питания, и выполнен в виде электролитического детектора наклона, счетчика, дешифратора и подключен к блоку питания и цифровому табло, а элемент крепления выполнен в виде манжеты с вертикальным и горизонтальным карманами для установки датчика.
