RU2008056C1

RU2008056C1 - Device for measuring statokinetic stimuli

Info

Publication number: RU2008056C1
Authority: RU
Inventors: И.В. Сотников; В.Г. Стрелец; В.С. Моисейченко; Г.П. Голованов; Э.А. Кудряшов
Original assignee: Государственный институт физической культуры им.П.Ф.Лесгафта
Priority date: 1990-03-11
Filing date: 1990-03-11
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has capacitive sensors (accelerometers), a power supply unit, converter, active memory unit. The device is characterized in that efficiency of training process is enhanced due to storing information on a statokinetic load occurring during patient's head movement differentially in three orthogonal planes. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для оценки функционального состояния вестибулярного анализатора путем определения реальных и максимально допустимых нагрузок статокинетического характера. The invention relates to medical equipment, in particular to devices for assessing the functional state of the vestibular analyzer by determining the real and maximum allowable loads of a statokinetic nature.

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. To increase the efficiency of the training process aimed at developing the stability and endurance of the human vestibular analyzer, it is advisable to apply loads adequate to its actual practical activity. This can be achieved by determining the cumulation of statokinetic stimuli of the vestibular analyzer, differentially along three orthogonal planes.

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. In this regard, there is a need to obtain prompt and reliable information about the loads actually perceived by a person in three planes directly both in the process of training his vestibular analyzer and in the process of his practical activity. At the same time, information about the loads on the vestibular analyzer should reflect not only the implementation of individual training actions, but also the entire complex of loads perceived by a person during his practical activity. Therefore, there is a need to obtain not just information about the loads, and most importantly in a form convenient for subsequent analysis and development of the necessary recommendations for the formulation and implementation of the tasks of the training process.

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. As a prototype of the selected device, the closest in technical essence. The advantage of this device (accelerometer) is the ability to obtain information about statokinetic effects directed along its sensitivity axis. At the same time, this device, in terms of its performance, to the greatest extent of known devices (accelerometers), provides a successful solution to the problem due to its small size and weight, low power consumption and high accuracy characteristics due to small temperature errors.

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). However, the indicated device (1) does not allow obtaining information on statokinetic loads along three orthogonal planes. The fact is that the human vestibular analyzer contains three pairs of semicircular canals. As a result, one of the causes of the motion sickness symptom complex is the general “fatigue” of the vestibular analyzer. But at the same time, the semicircular canals of the vestibular analyzer can be affected to varying degrees. Therefore, the total load perceived by the vestibular analyzer and leading to the symptom complex of motion sickness can be determined by the load, mainly on certain pairs of semicircular canals, depending on the conditions of human activity with relatively little irritation of the receptors of other channels. In one case, horizontal loads prevail, in the other, frontal or sagittal channels. And if during a certain activity the main load falls, for example, on horizontal channels, then for this activity there is no need to train the frontal or sagittal channels. For horizontal channels in the training process, it is necessary to create conditions adequate to the situation of real human activity. Such a differentiated approach to training the vestibular analyzer can be implemented only if information on the load acting separately in the plane of each pair of semicircular canals (horizontal, frontal and sagittal) is obtained.

Данную информацию может обеспечить предлагаемое устройство для измерения статокинетических раздражений, конструктивно выполненное таким образом, что позволяет в некоторой степени смоделировать работу вестибулярного анализатора человека. This information can be provided by the proposed device for measuring statokinetic irritations, structurally designed in such a way that allows to some extent simulate the work of the vestibular human analyzer.

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. The purpose of the invention is to increase the efficiency of assessing the functional state of the vestibular analyzer, as well as to determine the real and permissible statokinetic loads acting separately in the horizontal, frontal and sagittal planes on the corresponding pairs of semicircular canals in human practice, and planning training loads based on these data on the vestibular analyzer.

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. The goal is achieved by using three capacitive pendulum-type sensors (accelerometers), an electrical conversion unit and an active storage device that allows you to accumulate information about the statokinetic load for the required period of time.

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. The proposed accelerometer device includes a helmet on which three sensors (accelerometers) are mounted, the sensitivity axes of which are located along the corresponding orthogonal axes; block of electrical transformations (converter - P); active storage unit (AZB) and power supply unit (PSU) located on the human body.

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. The drawing shows a functional diagram of the proposed device, which conventionally shows three sensors 1 (A, B, C), each of which is a one-component capacitive acceleration sensor. The accelerations arising during the head’s movement are converted into electrical signals and, through the converter 3, are supplied to the storage device, i.e., to the active storage device 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.The accelerometer device for measuring statokinematic effects works as follows. A man puts a helmet with sensors on his head. In this case, one sensor (A) is located behind the auricle in the sagittal plane YOZ and senses linear accelerations Wx along the axis OX and angular accelerations ε _Z relative to the axis OZ. The second sensor (B) is located on the toe in the horizontal plane (XOZ) and senses linear accelerations Wy along the OY axis and angular accelerations ε _x relative to the OX axis. The third sensor (C) is located on the back of the head in the frontal plane (XOY) and senses linear accelerations Wz along the OZ axis and angular accelerations ε _y relative to the OY axis.

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. The information received from the sensors gives a complete picture of the cumulation of the effects of linear and angular accelerations on each plane differentially. The statokinetic loads arising in the course of a person’s activity or training on his vestibular analyzer are recorded by sensors. The electric signals generated by the latter, which are proportional to the action, enter the transducer 3, in which the signal from the sensor is formed into a signal with a frequency adequate to the measured action. After that, the signal enters the active storage unit, which has miniature dimensions. The capacity of the battery is such that it allows you to accumulate information received from the sensors for a given period of time, from several minutes to several hours. Then, under stationary conditions, the information received in the AZB in the form of a code is decrypted, and the values of the loads on various planes are determined. Based on the data obtained, a training technique is developed and a training process is organized, as a result of which the necessary effects on the vestibular analyzer will be provided. Sensors, a converter and a battery are supplied with power from a miniature power supply 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. As a result of the application of the described device, it is possible to register statokinetic effects on the vestibular human analyzer differentially along three mutually perpendicular planes directly in the process of human activity.

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. ). The proposed device is universal and can be used both in medicine, sports, and in other areas of human activity associated with high loads of a statokinetic nature (work in the sea, air fleet, at high altitude, etc.).

Claims

DEVICE FOR MEASURING STATOKINETIC IRRITATION, comprising a first capacitive sensor, a transducer and a power supply connected in series, characterized in that, in order to increase the efficiency of the training process by accumulating information about the statokinetic load that occurs when a person’s head moves, it is differentiated along three orthogonal planes into it introduced the second and third capacitive sensors connected respectively to the second and third inputs of the Converter, as well as active storage a unit, the first, second and third inputs of which are connected respectively to the first, second and third outputs of the converter, capacitive sensors are made of one-component, pendulum type and are placed orthogonally in the horizontal, frontal and sagittal planes.