Способ измерения упругих инерционных параметров двигательного аппарата человека

794О А 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (Я1 4 А 61 В 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ д, 1 ;.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1176888 (21) 3513821/28-14 (22) 19.11.82 (46) 23,01.88. Бюл. № 3 (75) В.В.Кузнецов (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1176888, кл. А 61 В 10/00, 1982. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УПРУГИХ ИНЕРЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА.(57) Изобретение относится к способу измерения упругих инерционных параметров двигательного аппарата человека. С целью повышения точности и сокращения времени измерения, до измерения возбуждают устойчивую генерацию механических колебаний исследуемого биомеханического звена человека путем воздействия на него статической нагрузкой, создаваемой упругими элементами с суммарной жесткостью, не превьппающей 200 Н/м, измеряют частоту максимума спектра этих колебаний и величину статической нагрузки, по результатам этих измерений оценивают момент инерции биомеханического звена, а также частоты механических колебаний системы при последующем повторении измерений, во время проведения которых выполняют динамическое стимулирующее воздействие на двигательный аппарат человека с частотой стимулирующих импульсов, находящейся в простом рациональном отношении с частотой колебаний биомеханической системы ы,, синхронизируют стимулирующие импульсы с колебаниями исследуемого биомеханического звена, фильтруют и регулируют фазу, обеспечивая режим максимальной ам- а ф плитуды и монохроматичности колеба- . ний биомеханического звена, и изменяя амплитуду стимулирующих воздействий, а также уменьшая полосу пропускания фильтра, устанавливают заданную величину монохроматичности коле,бательного процесса, момент инер- п ции I и среднюю частоту пропускания ©;1 фильтра определяют по формуле ©Ъ з 2mÌ

f =

4I Ф

1367940 ъ fâ

4I упругого элемента и заменяют допол"

4О нительную массу согласно условию постоянства нагрузки.

Окончательное определение момента инерции и жесткости осуществляет-. ся по формулам

50 х=ы7(I,+ I„) = ы (I,+ I,), Изобретение относится к медицине, может быть использовано при измерениях механических параметров двигательного аппарата человека при диагностических исследованиях, и является усовершенствованием изоб1 ретения по авт.св. Ф 1176888.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени измерения.

Способ осуществляют следующим образом.

Фиксируют биомеханическое звено, например руку человека, на жесткой опоре под заданным углом и с помощью упругих элементов, например калиброванных пружин, дают статическую нагрузку, которая может изменяться в диапазоне IO — )О Н/м. 20

На биомеханическом звене укрепляют дополнительную массу до 40 кг с помощью манжеты.

Частоту автоколебаний биомехани= ческого звена под нагрузкой измеря-" ют,например, с помощью частотомера, подключенного к укрепленному на звене тензодатчику.

Дополнительную массу изменяют, укрепляя другую известную массу, при 30 этом изменяют жесткость упругого элемента, например, заменяя калиброванную пружину так, чтобы суммарная нагрузка оставалась постоянной.

Дополнительную массу выбирают . 35 при этом таким образом, чтобы получить заметное изменение частоты, например, в 2-2,5 раза, и после изменения также измеряют частоту автоколебаний.

До измерения возбуждают устойчивую генераЦию механических колебаний исследуемого биомеханического звена человека путем воздействия на него статической нагрузкой, создавае- 45 мой упругими элементами с суммарной жесткостью, не превышающей

200 Н/м, измеряют частоту максимума спектра этих колебаний и величину статической нагрузки, по результатам этих измерений оценивают момент инерции биомеханического звена, а также частоты 7.механических коле1 баний системы при последующем повторении измерений, во время проведения которых выполняют динамическое стимулирующее воздействие на двига- тельный аппарат человека с частотой стимулирующих импульсов, находящейся в простом рациональном отношении . с частотой колебаний биомеханической системы в,, синхронизируют стимулирующие импульсы с колебаниями исследуемого. биомеханического звена, фильтруют и регулируют фазу, обеспечивая режим максимальной амплитуды и монохроматичности колебаний биомеханического звена.. и изменяя амплитуду стимулирующих воздействий, а также уменьшая полосу пропускания фильтра, устанавливают заданную величину монохроматичности колебательного процесса, момент инерции и средняя частота пропускания фильтра определяется из соотношения где f — частота колебаний биомеханического звена, Гц;

M — - момент сил статического воздействия, Нм, создаваемого упругими элементами с суммарной жесткостью не более

200 Н/м;

fÄ- максимальная частота колебаний биомеханического звена при воздействии на него статической нагрузкой, создаваемой упругими элементами с жесткостью, не превышающей

200 Н/м;

I — момент инерции биомеханичес кого звена, кГ м

По другому варианту реализации способа изменяют сначала жесткость

1 т- «>1 +Ы7

I = — В (Х вЂ” I ) — -1 — — 7- -(I + I )1

-ы

7 если сначала изменяют допблнительную массу, и по формулам 2

l о

1 a + 412

7 2

g = — — Г (д — ) — — — — — (у + g )1

1, 4) 7 — ю 1

1367940 системы при последующем повторении измерений, во время проведения которых выполняют динамическое стиму5 лирующее воздействие на двигательный аппарат человека с частотой стимулирующих импульсов, находящейся в простом рациональном отношении с частотой колебаний биомеха10 нической системы <и,. синхронизируют стимулирующие импульсы с колебаниями исследуемого биомеханического звена, фильтруют и регулируют фазу, обеспечивая режим максимальной амплитуды и монохроматичности колебаний биомеханического звена, и, изменяя амплитуду стимулирующих воздействий, а также уменьшая полосу . пропускания фильтра, устанавлива20 ют заданную величину монохроматичности колебательного процесса, мо мент инерции и средняя частота пропускания фильтра определяется из соотношения

25 з f„.M

4Е если изменяют жесткость упругого элемента, Здесь I u искомые момент где f

35

45

Составитель А.Дмитриева редактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор В .Гирняк

Заказ 126/4 Тираж 655

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Ъ

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул. Проектная, 4 инерции и жесткость;

ы„ и ь — измерение частоты до и после изменения массы и жесткости;

I„„I, и z, — соответственно моменты инерции и жесткости дополнительных масс и упругих элементов в каждом измерении.

Проведение измерений при различных положениях испытуемого. и раз1 личных углах в суставах исследуемого биомеханического звена позволяет исследовать свойства двигательного аппарата человека.

Формула изобретения

Способ измерения упругих инерционных параметров двигательного аппарата человека по авт.св.

9 1176888, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точнос" ти и сокращения времени измерения, до измерения возбуждают устойчивую генерацию механических колебаний исследуемого биомеханического звена человека путем воздействия на него статической нагрузкой, создаваемой упругими элементами с суммарной жесткостью, не превышающей 200 Н/м, измеряют частоту максимума спектра этих колебаний и.величину статической нагрузки, по результатам этих измерений оценивают момент инерции биомеханического звена, а также частоты ы; механических колебаний частота колебаний биомеханического звена, Гц; момент сил статического воздействия, Нм, создаваемого упругими элементами с суммарной жесткостью не более 200 Н/м; — максимальная частота колебаний биомеханического звена при воэдейст" вии на него статической нагрузкой, создаваемой упругими элементами с жесткостью, не превышающей 200 Н/м; — момент инерции биомеха2 нического звена, кг.м