Стабилограф

Авторы патента:


 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для регистрации движения центра давления человека на опорную поверхность в биомедицинских, психофизиологических исследованиях и в реабилитации для восстановления двигательных навыков тренингом с использованием биологической обратной связи по опорной реакции. Задача изобретения - повышение точности измерений при регистрации движения общего центра давления. Для решения этой задачи опорная платформа стабилографа выполнена в виде пластины прямоугольной или круглой формы из жесткого материала, например закаленного стекла или алюминиевого сплава с нанесенной на опорной поверхности специальной разметкой, предназначенной для координации установки стоп обследуемого, а схема обработки сигналов выполнена в виде микропроцессорного модуля, содержащего четыре синхронизированных аналогово-цифровых преобразователя, воспринимающих измерительные сигналы от каждого из тензодатчиков, нормирующих и преобразующих измерительные сигналы в информационный сигнал, содержащий данные о массе исследуемого объекта и координатах его центра давления на платформу относительно системы координат, связанной с платформой, с последующей передачей полученного информационного сигнала через последовательный интерфейс, например типа Universal Serial Bus, в управляющий компьютер, при этом тензодатчики консольного или компрессионного типа одной из своих нагружаемых областей жестко закреплены непосредственно на внутренней поверхности опорной платформы, а на другой нагрузочной области тензодатчиков закрепляются регулируемые или нерегулируемые опоры маятникового типа.

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для биомедицинских, психофизиологических исследований и реализации биологической обратной связи по опорной реакции.

Из уровня техники известны устройства для медицины, связанные с оценкой положения центра давления человека на опору, например: RU 2063168; RU 2095025; RU 2093074; RU 2076632.

В качестве наиболее близкого аналога выбран стабилограф (RU 2063168, д.пуб. 10.07.1996) характеризующийся тем, что имеет четырехугольную форму и состоит из: опорной платформы, соединенной с помощью упругих элементов с основанием; при этом упругий элемент выполнен в виде балки прямоугольного сечения с дисковидными утолщениями на концах, а по краям балки выполнены глухие отверстия и сквозные отверстия, и на упругие элементы наклеены тензодатчики. Это техническое решение создавалось с целью повышение точности регистрации движения общего центра масс, за счет снижения динамической погрешности, вызванной недостаточной жесткостью конструкции стабилографа (повышения частоты ее собственных колебаний).

Наряду с положительным эффектом, обусловленным повышением жесткости конструкции, такое техническое решение не исключает другого недостатка, а именно значительной погрешности измерений, вызванной паразитным боковым нагружением тензодатчиков, жестко закрепленных между основанием и опорной платформой, вследствие изгибной деформации платформы при ее нагружении.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности измерений координат общего центра давления исследуемого объекта на опорную платформу в статике и динамике за счет увеличения жесткости конструкции в сочетании с уменьшением ее массы и исключения погрешности, обусловленной паразитной боковой нагрузкой тензодатчиков при изгибе опорной платформы, а также оптимизации способа обработки измерительного сигнала.

Указанный технический результат достигается тем, что в стабилографе, содержащем опорную платформу, четыре тензодатчика, схему обработки сигналов, опорная платформа выполнена в виде пластины прямоугольной или круглой формы из жесткого материала с нанесенной на опорной поверхности разметкой, предназначенной для координации установки стоп обследуемого, а схема обработки сигналов выполнена в виде микропроцессорного модуля, содержащего четыре синхронизированных аналогово-цифровых преобразователя, воспринимающих измерительные сигналы от каждого из тензодатчиков, нормирующих и преобразующих измерительные сигналы в информационный сигнал, содержащий данные о массе исследуемого объекта, и координатах его центра давления на платформу относительно системы координат, связанной с платформой, с последующей передачей полученного информационного сигнала через последовательный интерфейс типа Universal Serial Bus в управляющий компьютер, при этом тензодатчики консольного или компрессионного типа одной из своих нагружаемых областей жестко закреплены непосредственно на внутренней поверхности опорной платформы, а на другой нагружаемой области тензодатчиков закрепляются регулируемые или нерегулируемые опоры маятникового типа.

В частном случае выполнения опорная платформа стабилографа выполнена в виде пластины из закаленного стекла или алюминиевого сплава.

Таким образом, за счет уменьшения массы и увеличения жесткости конструкции, возрастает собственная частота ее колебаний, что уменьшает динамическую погрешность измерений, а исключение боковых составляющих нагрузки на тензодатчики при изгибе опорной платформы в процессе ее нагружения за счет использования маятниковых опор, и цифровой обработки измерительных сигналов, уменьшает погрешность измерений, как в статике, так и в динамике.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:

Фиг.1 изображена конструктивная схема стабилографа,

Фиг.2 - блок-схема стабилографа.

Стабилограф содержит опорную платформу (1), выполненную в виде пластины прямоугольной или круглой формы из жесткого материала с нанесенной на опорной поверхности разметкой, в предпочтительном варианте пластина может быть выполнена из закаленного стекла или алюминиевого сплава, четыре тензодатчика (2) консольного или компрессионного типа, опоры маятникового типа (3), в качестве которых могут применяться опоры регулируемого и нерегулируемого типа. Тензодатчики (2) одной из своих нагружаемых областей жестко закреплены непосредственно на внутренней поверхности опорной платформы (1), а на другой нагружаемой области тензодатчиков закрепляются опоры маятникового типа (3). Стабилограф также содержит схему обработки сигналов, выполненную в виде микропроцессорного модуля, содержащего четыре синхронизированных аналогово-цифровых преобразователя, воспринимающих измерительные сигналы от каждого из тензодатчиков, нормирующих и преобразующих измерительные сигналы в информационный сигнал, содержащий данные о массе исследуемого объекта, и координатах его центра давления на платформу относительно системы координат, связанной с платформой, с последующей передачей полученного информационного сигнала через последовательный интерфейс типа Universal Serial Bus в управляющий компьютер.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: При нагружении платформы (1) весом тела исследуемого объекта, усилие передается на тензодатчики (2) - DI1DI4, аналоговые измерительные сигналы, с которых синхронно обрабатываются многоканальным аналого-цифровым преобразователем - АЦП - D1..D4. Использование маятниковых опор (3) позволяет исключить боковые составляющие нагрузки на тензодатчики (2) при изгибе опорной платформы в процессе ее нагружения. Полученный цифровой код передается в микроконтроллер - МС, где на основе данных хранилища коэффициентов настроек - К, производится масштабирование коэффициентов передачи каждого из датчиков с помощью умножителей - KDAC1KDAC4. После проведения линейных арифметических операций сумматорами - S1..S3 и умножителями - КХ, KY, КМ - информационные сигналы, содержащие данные об измеренных значениях массы тела объекта исследования М и координатах центра давления его на опорную платформу X и Y через последовательный интерфейс типа Universal Serial Bus - USB - поступают в управляющий компьютер - СОМР.

Пример представления массива данных передаваемых схемой обработки сигнала в управляющий компьютер - работа стабилографа - приведен в Таблице 1 - серия последовательных измерений массы испытуемого и положений его центра давления по осям абсцисс и ординат в процессе стабилометрического исследования.

1. Стабилограф, содержащий опорную платформу, четыре тензодатчика, схему обработки сигналов, отличающийся тем, что опорная платформа выполнена в виде пластины прямоугольной или круглой формы из жесткого материала с нанесенной на опорной поверхности разметкой, предназначенной для координации установки стоп обследуемого, а схема обработки сигналов выполнена в виде микропроцессорного модуля, содержащего четыре синхронизированных аналогово-цифровых преобразователя, воспринимающих измерительные сигналы от каждого из тензодатчиков, нормирующих и преобразующих измерительные сигналы в информационный сигнал, содержащий данные о массе исследуемого объекта, и координатах его центра давления на платформу относительно системы координат, связанной с платформой, с последующей передачей полученного информационного сигнала через последовательный интерфейс типа Universal Serial Bus в управляющий компьютер, при этом тензодатчики консольного или компрессионного типа одной из своих нагружаемых областей жестко закреплены непосредственно на внутренней поверхности опорной платформы, а на другой нагружаемой области тензодатчиков закрепляются регулируемые или нерегулируемые опоры маятникового типа.

2. Стабилограф по п.1, отличающийся тем, что опорная платформа выполнена в виде пластины из закаленного стекла или алюминиевого сплава.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх