[go: up one dir, main page]

SU1082395A1 - Apparatus for determining man's support reactions - Google Patents

Apparatus for determining man's support reactions Download PDF

Info

Publication number
SU1082395A1
SU1082395A1 SU823446883A SU3446883A SU1082395A1 SU 1082395 A1 SU1082395 A1 SU 1082395A1 SU 823446883 A SU823446883 A SU 823446883A SU 3446883 A SU3446883 A SU 3446883A SU 1082395 A1 SU1082395 A1 SU 1082395A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
support reactions
membranes
measuring
determining
sensors
Prior art date
Application number
SU823446883A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Умнов
Иван Васильевич Панков
Израиль Аронович Менделевич
Original Assignee
Ленинградский научно-исследовательский институт протезирования
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский научно-исследовательский институт протезирования filed Critical Ленинградский научно-исследовательский институт протезирования
Priority to SU823446883A priority Critical patent/SU1082395A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1082395A1 publication Critical patent/SU1082395A1/en

Links

Landscapes

  • Prostheses (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА, содержащее верхнюю и нижнюю площадки, соединенные опорами с возможностью взаимодействи  через расположенные на них датчики с измерительным и регистрирующим устройствами, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности оценки опорных реакций путем определени  ротационной составл ющей подвижности тела человека , устройство снабжено плитой, на внутренней стороне которой имеютс  две мембраны , св занные с толкател ми, которые закреплены на внешней стороне нижней площадки , причем плита и нижн   площадка св заны через подшипник, а мембраны имеют возможность взаимодействи  через датчики с измерительным и регистрирующим устройствами . (Л СХ) ГчЭ СО со сдA DEVICE FOR DETERMINATION OF HUMAN SUPPORT REACTIONS, containing upper and lower platforms, connected by supports with the possibility of interaction through sensors located on them with measuring and recording devices, characterized in that, in order to improve the accuracy of the evaluation of the support reactions by determining the rotational component of the human body mobility, The device is provided with a plate, on the inner side of which there are two membranes associated with the pushers, which are fixed on the outer side of the lower platform, m and the lower ground plate connected through a bearing, and the membranes are allowed to react through the sensors to the measuring and recording devices. (L СХ) ГЧЭ СО со with sd

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике, в частности к устройствам, оценивающим услови  сохранени  вертикальной позы человека, и может быть использовано дл  оценки качества протезировани . Известно устройство дл  определени  опорных реакций в виде моментов мышечных сил в различных суставах человека, которое может быть использовано при оценке результатов протезировани  инвалидов с дефектами рук. Такое устройство содержит переставные шарнирно соединенные шины, несущие пластинчатый сектор и ребра под тёнзодатчики балочного типа, тензометры которых соединены по мостовой схеме. По результатам измерени  моментов мышечных сил возможно оценить качество изготовлени  приемной гильзы, креплени , возможностей управлени  протезом, рациональности размещени  масс в протезе как при проектировании новых конструкций, так и при выдаче протеза в пользование 1. Однако с помощью известного устройства не возможно в комплексе оценить вли ние протеза на степень подвижности частей тела человека и соответственно оценить энергозатраты инвалида при пользовании протезом , косметичность движений туловища, объем компенсаторных движений тела человека. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  опорных реакций в горизонтальной плоскости, возникающих при выполнении бытовых и рабочих действий человеком, установленным на устройстве . Данное устройство содержит две площадки, соединенные четырьм  кольцевыми опорами, на которых расположены тензометры , электрически св занные с усиливающей и записывающей аппаратурами. Указанное устройство позвол ет нроизводить измерени  и регистрацию реакций опор (стабилограмму, значени  которых измен ютс  при перемещении общего центра масс (ОЦМ) тела человека). Стабилограмма , записанна  с помощью светолучевого социллографа, представл ет описываемую во времени проекцию траектории движени  ОЦМ в виде двух кривых (сагиттальной и фронтальной составл ющих главного вектора опорных реакций). Оно может быть использовано дл  оценки качества протезировани  инвалидов с дефектами верхних конечностей. Дл  этого провод т сравнительный анализ величин опорных реакций, полученных при обследовании инвалида с протезом руки, со среднестатистическими величинами .опорных реакций, полученных при обследовании контрольной группы испытуемых инвалидов, снабженных протезом той же конструкции при выполнении ими одинаковой программы тестовых заданий. Дл  удобства проведени  апализа рассчитывают площади, ограниченные ос ми абсцисс и кривыми проекций перемещени  ОЦМ, полученными на осциллограмме, которые в установленном масцдтабе характеризуют объем компенсаторных движений тела человека, В том случае, если значение вы иленной площади тела дл  конкретного обследуемого инвелида превышает допустимое, полученное дл  контрольной группы, результат протезировани  считаетс  неудовлетворительным 2. Однако с помощью указанного устройства не возможно определить ротационной составл ющей подвижности тела человека, что не позвол ет с необходимой полнотой производить оценку качества прсг езировани . В особенности это относитс  ;; оценке качества протезировани  инвалидов, снабженных протезами с т говой системой управлени , пользование которыми сопр жено со значительными по амплитуде маховыми движени ми конечности с протезом и ротацией туловища. В таком устройстве возможно смещение верхней площадки относительно нижней, которое вызывает одновременную и одинаковую по величине и знаку деформацию опор, оказыва  таким образом уравновешивающее действие на датчики опор. Цель изобретени  - повышение точности оценки опорных реакций путем определени  отационной составл ющей подвижности тела человека. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  определени  опорных реакций человека, содержащее верхнюю и нижнюю площадки, соединенные опорами с возможностью взаимодействи  через расположенные на них датчики с измерительным и регистрирующим устройствами, снабжено плитой , на внутренней стороне которой имеютс  две мембраны, св занные с толкател ми, которые закреплены на внешней стороне нижней площадки, причем плита и нижн   площадка св заны через подшипники, а мембраны имеют возможность взаимодействи  через датчики с измерительным и регистрирующим устройствами. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид спереди; на фиг. 4 - то же, вид сверху; на фиг. 5 - графическое изображение записей опорных реакций, в частности на А и В - во фронтальной и сагитальной плоскост х, С - ротационна  доставл юща . Устройство содержит плиту 1, св занную через подшипники 2 с нижней площадкой 3, котора  имеет жесткое соединение через опоры 4 с верхней площадкой 5. На плите 1 имеютс  стойки 6 с расположенными на них мембранами 7, соприкасающиес  с толкател ми 8, установленными на нижней площадке 3. Опоры 4 и мембраны 7 содержат измерительные датчики 9, например тензометрические, соединенные по мостовой схеме. Устройство работает следующим образом Испытуемого устанавливают на устройство так, чтобы следы его подошв совпали с отметками, имеющимис  на верхней площадке 5. Выполнение испытуемым бытовых и рабочих движений верхних конечностей ( инвалидом протезом) сопровождаетс  боль щим или меньшим перемещением общего центра масс (ОЦМ) тела человека в горизонтальной плоскости и ротацией туловища (испытуемый не перемещаетс  по устройству ). Отклонение ОЦМ в горизонтальной плоскости вызывает деформацию опор 4, датчики 9 которых указывают на изменение опорных реакций раздельно во фронтальной и сагиттальной плоскост х (фиг. 5, кривые А и В)., В предлагаемом устройстве ротаци  туловища приводит к вращению площадок 5 и 3 через подшипник 2 относительно плиты 1. Это вызывает давление со стороны одного из толкателей 8, расположенных на площадке 3, на соответствующую мембрану 7 в зависимости от направлени  ротации туловища (фиг. 5, крива  С). При этом вращение площадок 3 и 5 возможно только в пределах деформации мембран 7, не вли   тем самым на процесс выполнени  действи  испытуемым. Измерительные датчики мембран 7 указывают на возникающие реакции тем больше, чем больше ротирующа  сила, вызывающа  вращение площадок, которое возможно в пределах деформации мембран (1,5-2 мм). Вес площадок 3 и 5 (равный 2 кг) относитс  к весу обследуемого (70 кг) примерно как 1:35, следовательно, вли ние момента инерции устройства на результирующие данные не превыщают ощибки измерени  и не оказывает существенного вли ни  на окончательную оценку качества протезировани . Запись кривых перемещени  ОЦМ во фронтальной (А), сагиттальной (В) плоскост х и ротации туловища (С) представлена на фиг. 5. Площади, ограниченные кривыми А и в, удовлетвор ют среднестатическим , полученным дл  контрольной группы испытуемых инвалидов. Оценка качества протезировани  с помощью предлагаемого устройства основана на сравнении объема подвижности тела обследуемого инвалида (фиг. 5, S,B, с) со среднестатистическим объемом подвижности, полученным дл  контрольной группы. (SJf.B.c), которые могут быть представлены значени ми площадей, ограниченных ос ми абсцисс и кривыми процессов на фотобумаге, регистрируемых, например, посредством осциллографа . Оценка ротационной составл ющей подвижности тела позвол ет вы вить недостатки в качестве протезировани  инвалида, которые с помощью известных устройств обнаружить не представилось возможным. Запись и обработка кривой С дает дополнительные сведени  об экономичности выполнени  действи , характеризует амплитуду маховых движений конечности и ротацию туловища. С помощью предлагаемого устройства возможно комплексно оценить подвижность тела человека при выполнении им бытовых и рабочих движений. По величине ротационной составл ющей и характеру кривой ее изменени  с одновременным сопоставлением изменени  кривых опорных реакций в горизонтальной плоскости по осциллограм.ме можно более полно судить об уровне компенсаторных движений и косметичности выполнени  действи , по которым также можно оценить степень обученности инвалида пользованию протезом, качество его подгонки и изготовлени . Применение предлагаемого устройства возможно при проектировании новых конструкций протезов рук. Оно может найти применение при изучении механизмов регул ции вертикальной позы человека и в других област х науки и техники.The invention relates to medical technology, in particular, to devices that evaluate the conditions for maintaining a person’s vertical posture, and can be used to assess the quality of a prosthesis. A device for determining support reactions in the form of moments of muscle forces in various human joints is known, which can be used in evaluating the results of prosthetics of disabled people with hand defects. Such a device contains adjustable pivotally connected tires, carrying plate sector and ribs for beam-type load sensors, whose strain gauges are connected by a bridge circuit. By measuring the moments of muscular forces, it is possible to assess the quality of the production of the receiving sleeve, fastening, prosthetic control capabilities, rationality of mass distribution in the prosthesis both when designing new structures and issuing the prosthesis into use 1. However, using a known device, it is not possible to evaluate the effect the prosthesis on the degree of mobility of parts of the human body and, accordingly, estimate the energy consumption of the disabled person when using the prosthesis, the cosmeticity of the body movements, the volume of human body movements. The closest to the present invention is a device for determining support reactions in the horizontal plane, arising from the execution of household and working actions by a person installed on the device. This device contains two pads connected by four annular supports on which strain gauges are located that are electrically connected with amplifying and recording instruments. This device allows the measurement and recording of support reactions (stabilogram, the values of which change when the common center of mass (GCM) of the human body is moved). The stabilogram recorded with the help of a light-beam socilograph, represents the projection of the GCM motion trajectory described in time in the form of two curves (the sagittal and frontal components of the main vector of the support reactions). It can be used to assess the quality of prosthetics of persons with disabilities in the upper limbs. For this purpose, a comparative analysis of the values of the support reactions obtained during the examination of a disabled person with a prosthetic arm with the average values of the support reactions obtained in the examination of the control group of subjects with disabilities equipped with the prosthesis of the same design when they perform the same test task program is carried out. For convenience of the analysis, the areas bounded by the abscissa axes and the projection curves of the GCM movement projections obtained on the oscillogram, which in the established mass diagram characterize the volume of compensatory movements of the human body, are calculated. In case the value of the body area for the specific tested individual exceeds the allowable for the control group, the result of the prosthesis is considered unsatisfactory 2. However, using this device it is not possible to determine the rotational component the mobility of the human body, which does not allow to evaluate the completeness required quality prsg ezirovani. This applies particularly ;; assessment of the quality of prosthetics of persons with disabilities equipped with prostheses with a traction control system, the use of which is associated with large amplitude swing movements of the limb with prosthesis and rotation of the trunk. In such a device, it is possible to shift the upper platform relative to the lower one, which causes a simultaneous and equal in size and sign deformation of the supports, thus having a balancing effect on the sensors of the supports. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the assessment of the support reactions by determining the residual component of the mobility of the human body. This goal is achieved by the fact that a device for determining the support reactions of a person, comprising upper and lower platforms, connected by supports with the possibility of interaction through sensors located on them with measuring and recording devices, is equipped with a plate, on the inner side of which there are two membranes connected to the plunger M, which are mounted on the outer side of the lower platform, the plate and the lower platform are connected through bearings, and the membranes have the ability to communicate through sensors with a meter and recording devices. FIG. 1 shows the device, a general view; in fig. 2 - the same, side view; in fig. 3 - the same, front view; in fig. 4 - the same, top view; in fig. 5 - a graphic representation of the records of the support reactions, in particular on A and B - in the frontal and sagittal planes, C - rotational delivery. The device comprises a plate 1 connected through bearings 2 to the lower platform 3, which has a rigid connection through the supports 4 with the upper platform 5. On the plate 1 there are racks 6 with membranes 7 located on them, which are in contact with the pushers 8 installed on the lower platform 3. The supports 4 and the membranes 7 comprise measuring sensors 9, for example strain gauges, connected by a bridge circuit. The device works as follows: the Subject is mounted on the device so that the traces of its soles coincide with the marks on the top pad 5. The subject performs household and work movements of the upper extremities (disabled prosthesis) accompanied by a large or a smaller movement of the common center of mass (GCM) of the human body in the horizontal plane and rotation of the body (the subject does not move around the device). The deviation of the GCM in the horizontal plane causes the deformation of the supports 4, the sensors 9 of which indicate a change in the support reactions separately in the frontal and sagittal planes (Fig. 5, curves A and B). In the proposed device, the torso rotates to the rotation of the sites 5 and 3 through bearing 2 relative to plate 1. This causes pressure from one of the pushers 8, located on the platform 3, on the corresponding membrane 7, depending on the direction of rotation of the body (Fig. 5, curve C). At the same time, the rotation of the pads 3 and 5 is possible only within the limits of the deformation of the membranes 7, thereby not affecting the process of performing the action by the subjects. Measuring sensors of the membranes 7 indicate that the occurring reactions are the greater, the greater the rotational force that causes the rotation of the pads, which is possible within the limits of the deformation of the membranes (1.5-2 mm). The weights of pads 3 and 5 (equal to 2 kg) relate to the weight of the subject (70 kg) approximately 1:35, therefore, the influence of the device inertia moment on the resulting data does not exceed the measurement error and does not significantly affect the final assessment of the quality of the prosthesis. The recording of the GCM displacement curves in the frontal (A), sagittal (B) planes and trunk rotation (C) is shown in FIG. 5. The areas bounded by curves A and b satisfy the average stats obtained for the control group of persons with disabilities. The assessment of the quality of prosthetics using the proposed device is based on comparing the volume of mobility of the patient with a disabled person (Fig. 5, S, B, C) with the average statistical volume of mobility obtained for the control group. (SJf.B.c), which can be represented by the values of the areas bounded by the x-axis and the curves of the processes on photographic paper, recorded, for example, by means of an oscilloscope. Assessment of the rotational component of the body mobility allows one to identify the deficiencies in the quality of the prosthesis of a disabled person, which could not be detected with the help of known devices. Recording and processing the C curve gives additional information about the efficiency of the operation, characterizes the amplitude of the flapping movements of the limb, and the rotation of the body. With the help of the proposed device, it is possible to comprehensively assess the mobility of the human body when performing household and labor movements. By the magnitude of the rotational component and the nature of the curve of its change, while simultaneously comparing the change in the reference reaction curves in the horizontal plane using the oscillogram, one can more fully judge the level of compensatory movements and the cosmetology of the action, which can also be used to evaluate the degree of training of a disabled person using the prosthesis, its quality fit and make. The use of the proposed device is possible when designing new designs of prosthetic hands. It can find application in the study of the mechanisms of regulation of the vertical posture of man and in other areas of science and technology.

((( 1- г(((1 - g

77

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА, содержащее верхнюю и нижнюю площадки, соединенные опорами с возможностью взаимодействия через расположенные на них датчики с измерительным и регистрирующим устройствами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки опорных реакций путем определения ротационной составляющей подвижности тела человека, устройство снабжено плитой, на внутренней стороне которой имеются две мембраны, связанные с толкателями, которые закреплены на внешней стороне нижней площадки, причем плита и нижняя площадка связаны через подшипник, а мембраны имеют возможность взаимодействия через датчики с измерительным и регистрирующим устройствами.DEVICE FOR DETERMINING HUMAN SUPPORT REACTIONS, comprising upper and lower platforms connected by supports with the possibility of interaction through sensors located on them with measuring and recording devices, characterized in that, in order to improve the accuracy of the assessment of supporting reactions by determining the rotational component of the mobility of the human body, the device equipped with a plate, on the inside of which there are two membranes associated with pushers, which are fixed on the outside of the lower platform, and the plates and the lower platform is connected through a bearing, and the membranes have the ability to interact through sensors with measuring and recording devices. зs Фи.г.1FI.G.1 ОABOUT QO ю соQo yoo СОWith СПJoint venture
SU823446883A 1982-03-24 1982-03-24 Apparatus for determining man's support reactions SU1082395A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823446883A SU1082395A1 (en) 1982-03-24 1982-03-24 Apparatus for determining man's support reactions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823446883A SU1082395A1 (en) 1982-03-24 1982-03-24 Apparatus for determining man's support reactions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1082395A1 true SU1082395A1 (en) 1984-03-30

Family

ID=21014683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823446883A SU1082395A1 (en) 1982-03-24 1982-03-24 Apparatus for determining man's support reactions

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1082395A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114001860A (en) * 2021-10-13 2022-02-01 中信重工机械股份有限公司 Method for measuring mass center of large plate component in non-contact manner

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Делов В. И. и др. Методика измерени моментов мышечных сил в различных суставах верхней конечности. - В кн.: Протезирование и протезостроение, вып. 21, М., 1968, с. 177-183. 2. Гурфинкель В. С. и др. Регул ци позы человека. М., «Наука, 1965, с. 34. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114001860A (en) * 2021-10-13 2022-02-01 中信重工机械股份有限公司 Method for measuring mass center of large plate component in non-contact manner
CN114001860B (en) * 2021-10-13 2023-09-15 中信重工机械股份有限公司 Non-contact type method for measuring mass center of large plate member

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bear-Lehman et al. Evaluating the hand: issues in reliability and validity
US4768779A (en) Back exercise apparatus with a neck exercise attachment
Burdett et al. Comparison of mechanical work and metabolic energy consumption during normal gait
Johnson Outcome measures of spasticity
Moe-Nilssen et al. Trunk accelerometry as a measure of balance control during quiet standing
Hayes et al. Passive visco-elastic properties of the structures spanning the human elbow joint
US20030115954A1 (en) Upper extremity exoskeleton structure and method
Hatze A new method for the simultaneous measurement of the moment of inertia, the damping coefficient and the location of the centre of mass of a body segment in situ
CN100459929C (en) Posture stability evaluation and training device with dynamic interference and physiological feedback
CN109157233A (en) A kind of function of joint test training system
Levin et al. An iterative model for estimation of the trajectory of center of gravity from bilateral reactive force measurements in standing sway
Mizrahi et al. Bi-lateral reactive force patterns in postural sway activity of normal subjects
CN108542398A (en) A kind of earth's surface gait and balance detecting device
SU1082395A1 (en) Apparatus for determining man's support reactions
CN112754474A (en) Intelligent balance detection device
Kilgore et al. A transducer for the measurement of finger joint moments
Cornelius et al. Postural stability after whole-body vibration exposure
Antonacci et al. A novel system integrating load cell for assessing shoulder muscle strength
Eklund et al. A method for measuring the load imposed on the back of a sitting person
Azizpour et al. An experimental method to estimate upper limbs inertial parameters during handcycling
CN108392204B (en) Human body mass measurement method and device
CN204147049U (en) A kind of muscle tension detection equipment and system
US3922918A (en) Orthopedic muscle testing apparatus
SU825000A1 (en) Stabilograph
Marchese et al. The spasticity evaluation test (SeT): a pilot study.