Устройство для контроля углового положения кисти

Устройство для контроля углового положения кисти

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ol>768393

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 07. 08. 78 (21) 2659556/28-13 с присоединением заявки ¹

A 61 В 5/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано ру1080 Бюллетень Йо 37 (53} УДК 615.471 (088.8) Дата опубликования описания 081080 (72) Автор изобретения

К. К. Шатилов

Ордена Трудового Красного Знамени институт физиологии им. И. П. Павлова AH СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УГЛОВОГО

ПОЛОЖЕНИЯ КИСТИ I

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к измерительным устройствам для исследования движений кисти руки человека.

-.--Известно устройство для контроля 5 углового положения кисти, содержащее рукоятку, к торцу которой прикреплены два ортогональных упругих элемента с установленными на них тенэодатчиками, исгочник питания, тензоуси- 10 литель (1) .

Однако, известное устройство регистрирует лишь величину и направление приложение силы по двум ортогональным осям, перемещение кисти руки 15 невозможно, сопротивление внешней среды остается постоянным и максимальным, а число параметров положения кисти в пространстве ограничено.

Целью изобретения является расши- 20 рение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения перемещения кисти руки в пространстве при переменных величинах сопротивлениях внешней среды. 25

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее рукоятку, упругие элементы с тензодатчиками, тен"-,oóñèëèòåëè, введены четыре прямоугольных бруска, четыре. пружи» 3р

2 ны, прямоугольная рамка из прямоугольных элементов, Каждый из четырех пря- моугольных брусков одним концом закреплен на основании, а другим через пружину соединен с углом прямоугольной рамки, верхний и нижний прямоугольные элементы которой являются упругими брусками с тензодатчиками.

Два других упругих элемента укреплены торцами с одной стороны к торцам рукоятки, а с другой - ортогонально к серединам верхнего и нижнего элементов прямоугольной рамки. Тензодатчики упругих элементов соединены в мостовые схемы и подключены к источнику питания.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2,3 то же, в проекциях; на фиг. 4-9 — схемы соединения тензодатчиков.

Устройство для контроля углового положения кисти состоит из двух упругих брусков 1, 2, ортогональных друг. другу, которые присоединены к торцу рукоятки 3. Два других упругих бруска 4 и 5 ортогональны друг другу и попарно параллельны первым двум и укреплены ка второму торцу рукоятки 3.

Упругие элементы выполнены в виде брусков прямоугольного сечения, два

768393 из которых 2 и 5 укреплены торцами к торцам рукоятки 3 и являются ее про,должением, так что оси симметрии их сечения совпадают. Два других упруги ; бруска 1 и 4 прикреплены своими серединами к противоположным торцам первых двух упругих брусков 2 и 5, а концами — к торцам брусков 6,7 и образуют с упругими брусками 2 и 5 рамку, углы которой соединены посредством четырех пружин 8, 9, 10, 11 с концами четырех брусков 12, 13, 14, 15, другие концы которых соединены с основанием 16, причем последнее выполнено плоским. Тензодатчики 17-48 установленй по средней линии на каж дой плоскости всех упругих брусков 1, 15

2, 4, 5, причем, на брусках 2 и 5, связанных с рукояткой,по два тензодатчика на каждой плоскости, а на двух других брусках 1 и 4 по одному из каждой плоскости и с каждой стороны от места соединения упругих брусков. Тензодатчики 17-32, расположенные на двух упругих брусках 2 и

5, связанных с рукоятью, соединены в четыре мостовые схемы, причем тензодатчиками 17(25) соединены одним концом с тензодатчиками 18(26), расйоложенными напротив первого на том же упругом бруске 5, а другим концом— с тензодатчиками 20(28), расположенными на противоположной плоскости другого упругого бруска 2, и образуют два моста, связанные с выводами сигналов перемещения кисти вправо-влево, от себя — к себе. Тензодатчики 21(29), расположенные на других плоскостях, 35 соединены одним концом с тензодатчиками 22(30), расположенными напротив него на том же упругом бруске 5, и другим концом — c тензодатчиками

23(31), расположенными на той же плос-@) кости другого .упругого бруска 2, и образуют два ь1оста соединенные с выходами .сигналов перемещения кисти руки пронация-супинация, отведение-приведение. Тензодатчики 33-48, располо женные на двух упругих брусках 1 и

4, соединены в две мостовые схемы, причем тензодатчики 33(35), расположенные на: горизонтальных плоскостях на одной половине одного упругого бруска 4, соединены с тензодатчиками о

34(36), расположенными на том же упругом бруске 4 на противоположной плоскости напротив, а.другим концом— через последовательное соединение тен.-збдатчиков 37, 40, 39, 38,. один из 55 которых расположен на той же стороне и плоскости второго упругого бруска 1, другой — на противоположной стороне и плоскости первого упругого бруска

4; и образуют мост, соединенный с вы- @) ходами сигналов перемещения кисти вверх-вниз, а тензодатчики 41(44), расположенные на вертикальных плоскостях на одной половине одногo yrip roro бруска 4, соединены с тензоцатчиками 42 (43), расположенными на том же упругом бруске 4 на противоположной плоскости напротив,а другим концом — через последовательное соединение тензодатчиков 45, 4 7, 48, 46, один из которых расположен на ой же стороне и плоскости второго упругого бруска 1, другой — на противоположной стороне и той же плоскости второго упругого бруска 1 со вторым концом тензодатчиков 43(42), расположенных на противоположной стороне и той >ке плоскости первого упругого бруска 4, и образуют мост, соединенный с выходами сигналов перемещения кисти сгибание-разгибание (скручивание).

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый берется за рукоятку 3.

При перемещении рукоятки 3 по какомулибо направлению в пространстве вверхвниз, вправо-влево, от себя — к себе или перемещении, соответствующему повороту кисти руки вокруг какого-либо из этих направлений сгибания-разгиба- ния, отведения-приведения, супинациипронации, в упругих элементах возникают деформации, которые регистрируются полупроводниковыми тензодатчиками и трансформируются в электрические сигналы. Тензодатчики соединены в мостовые схемы, как показано на фиг.4-9, одна из диагоналей моста подключена к источнику питания, а со второй диагонали снимается полезный сигнал, соответствующий перемещению кисти ру- ки по данному направлению. Например, при перемещении кисти руки вертикально вверх деформации возникают во всех упругих брусках, но разбаланс моста происходит только у канала регистрации перемещения вверх-вниз (тензодатчики 33-40, расположенные на горизонтальных плоскостях упругих брусков Й и 4). Деформации, возникающие в других брусках 2 и 5, связанные с рукоятью, не нарушают разбаланса мостов, собранных на укрепленных на этих брусках тензодатчиках 17-32 и регистрирующих перемещения кисти руки в горизонтальной.плоскости, так как перемещение рукоятки 3 вверх вызывает деформации сжатия в верхнем бруске 5 и растяжения в нижнем 2, что приводит к изменению величины сопротивлений одного знака у тензодатчиков 17, 18, 21, 22, 25, 26, 29, 30 и против )IIQложного знака у теызодатчиков 19, 20, 23, 24, 27; 28, 31, 32, поэтому разбаланса мостов, составленных из этих тензодатчиков 17-20, 21-24, 25-28, 29-32, .не происходит. Аналогичные компенсации происходят в других ка-. налах при перемещении рукоятки в одном из направлений. Перемещеяие рукоятки одновременно по нескольким степеням свободы вызовет разбалансы соответствующих мостов, пропорцио768393 нальных величине перемещения в данном направлении. При изменении типа пружин 8, 9, 10, 11.и их жесткости будет

Меняться величина усилий, необходимых для перемещения рукоятки 3 в прост"ранстве, т.е. будет меняться сопротивление внешней среды. При этом величины сигналов, снимаемых с тензометрических мостов, будут также меняться, однако, такие изменения можно компенсировать изменением коэффициента усиления усилителей, которые подключаются к тензометрическим мостам, или изменением величины напряжения, питающего тензометрические мосты. Для определения соотношения степени перемещения рукоятки 3 в пространстве и величин электрических сигналов, снимаемых с тензометрических мостов, производится тарировка устройства обычным способом. устройство позволяет регистрировать положение кисти руки в пространстве или усилия, развиваемые рукой, по шести степеням свободы, три из которых соответствуют перемещению кисти вверх-вниз, вправо-влево, от себя — к себе, а три другйх соответствуют угловым вращениям .кисти— приведение-отведение, сгибание-разгибание., пронация-супинация. При этом возможно изменять величину внешней нагрузки на руку путем изменения жесткости пружин, устанавливаемых в устройство.

Формула изобретения

Устройство для контроля углового положения кисти, содержащее рукоятку, к торцу которой прикреплены два ортогональных упругих элемента с установленными на них тензодатчиками, источник питания, тензоусилители, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что„ с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения перемещения кисти руки в пространстве при переменных величинах сопротивления внешней среды, в него введены четыре прямоугольных бруска, четыре пружины, прямоугольная !

5 рамка из прямоугольных элементов, при этом каждый из четырех прямоугольных брусков одним концом закреплен на основании, а другим через пружину соединен с углом прямоугольной рамки, Щ верхний и нижний прямоугольные элементы которой являются упругими брусками с тензодатчиками, два других упругих элемента укреплены торцами с одной стороны к торцам рукоятки,а с другой — ортогонально к серединам верхнего и нижнего элементов прямоугольной рамки, причем тензодатчики упругих элементов соединены в мостовые схемы и подключены к источнику питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3447766, .кл. 244-83, опублик. 1969.

768393 иение меаэие

Составитель В. Остапчук

Р акта . Н. Потапова Тех ед :.А. Ач Ко екто Г.,"азарова

Заказ 727 /58 Тираж 673 . Подписное

ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по дЕлам изобретений и открытий

113035 Иоскв, Ж-35 Раушская наб. д. 4 5

Филиал ППП "Па ент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4