Электронный эргометр

Метод эргографии нашел широкое применение при оценке физической работоспособности человека. В большинстве случаев принцип действия эргографа заключается в том, что обследуемый перемещает груз известной массы на. определенное расстояние, противодействуя внешней силе, действующей на груз. Одной из разновидностей метода, является пальцевая эргография Моссо, позволяющая определять затраты энергии (внешнюю работу) мышц-сгибателей пальцев — работу, направленную на преодоление силы тяжести.

Стандартный эргограф Моссо представляет собой механическую систему с несколькими неподвижными блоками-шкивами, через которые перекинут тросик. На одном конце тросика, закреплен груз, на. другом размещена ременная петля, которую надевают на среднюю фалангу указательного пальца, обследуемого. Испытуемый, ритмически сгибая и разгибая палец, осуществляет циклическое перемещение груза, в вертикальном направлении. С тросиком кинематически связано пишущее устройство, обеспечивающее регистрацию на бумажном носителе квазиволнообразной кривой, имеющей амплитуду, равную высоте подъема груза за один цикл (запись эргограммы).

В качестве лентопротяжного механизма, эргографа используется лабораторный кимограф, на барабане которого, приводимом во вращение электродвигателем с редуктором, укрепляют диаграммную бумагу. Реже для перемещения бумажного носителя применяют мускульную энергию самого испытуемого: с помощью системы шестерен и храпового механизма, во время разгибания пальца бумажная лента продергивается на 1,0 — 1,5 мм и таким образом осуществляется развернутая запись эргограммы.

Работу по перемещению груза вычисляют согласно формуле

А = mghn, где А — работа. (Дж); m — масса, груза, (кг); g — ускорение свободного падения (в физиологии, биомеханике, спортивной медицине округляют до 10 м/с2); n — число циклов подъема груза.

Пальцевая эргография позволяет определять зависимость индивидуальной физической работоспособности человека от ритма, в котором выполняются движения, осуществлять сравнительный анализ работоспособности контрлатеральных конечностей у право- и леворуких лиц, выявлять индивидуальную работоспособность в зависимости от массы груза и темпа выполнения движений (тренированность и выносливость). С помощью данного метода исследуют влияние общей усталости организма человека на показатели физической работоспособности, оценивают воздействие на работоспособность психоэмоционального на- пряжения, отслеживают динамику восстановления работоспособности после травм и соматических заболеваний у спортсменов. Ознакомление с методом пальцевой эргографии предусмотрено учебными программами по дисциплинам «Нормальная физиология» в медицинских учебных заведениях; «Физиология человека и животных», «Физиология физического воспитания и спорта» в педагогических вузах.

Главными недостатками механических эргографов являются низкая надежность регистрирующего устройства, значительная времяёмкость подготовки прибора, к обследованию нового испытуемого. Крайне непроизводительно расходуется время на обработку результатов: значительная его часть идет на измерение числа циклов — попыток и высот подъема груза за каждый цикл (в ряде случаев попыток — более 100).

В связи с изложенным авторами разработан электронный эргометр (далее — эргометр), обеспечивающий автоматический подсчет числа попыток подъема груза испытуемым и вычисление суммарного значения затраченной энергии в зависимости от массы груза. При разработке прибора авторы руководствовались следующими соображениями.

• 1.    Эргометр может иметь питание от сети перемен -ного тока, поскольку механическая часть прибора достаточно массивна, громоздка и не может считаться портативной. В силу этого в качестве элементной базы устройства выбраны интегральные схемы (ИС) серии 155 и 555 (ТТЛ/ТТЛШ) со сравнительно высоким энергопотреблением [1; 3].

• 2.    Эргометр должен обеспечивать цифровую индикацию параметров, необходимых для вычисления работы и конечного результата. Для повышения демонстрационных возможностей прибора в больших аудиториях, а также для снижения мощности стабилизатора напряжения канала. +5В для питания ИС в качестве индикаторных устройств применены не малоэкономичные семисегментные светодиодные матрицы АЛ или АЛС, а. высоковольтные газоразрядные лампы серий ИН-2 и ИН-14.

• 3.    Эргометр должен позволять исследовать динамику развития утомления обследуемого — «кривую утомления», которая проявляется снижением амплитуды сокращений пальца по мере развития усталости. Вследствие этого прибор должен иметь оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), обеспечивающее сохранение («запись») значений энергии, затраченной обследуемым при различных амплитудах сокращений мышц кисти, в соответствующую ячейку памяти.

• 4.    Прибор должен быть прост в эксплуатации, чтобы при необходимости испытуемый мог без затруднений самостоятельно выполнить все обследование.

Основные технические данные эргометра

• •    Мощность, потребляемая от сети переменного напряжения, — 220 В, 50 Гц — 15 ВА max.

• •    Максимальное число попыток подъема груза, отображаемое на табло, — 999 (3 разряда).

• •    Максимальная величина затраченной энергии, отображаемая на табло, — 999,9 Дж (4 разряда).

• •    Погрешность определения затраченной энергии — ± 12 %.

• •    Диапазон измерения высот подъема груза за один цикл, отображаемых на табло, — 0 — 7 см (1 разряд).

• •    Точность измерения высоты подъема груза за один цикл — ± 0,5 см.

• •    Массы грузов, при использовании которых прибор отображает реальные величины затраченной испытуемым энергии: 1, 2, 4 кг.