ЭЛЕКТРОННЫЙ КООРДИНАТНЫЙ ЦИРКУЛЬ

Полезная модель относится к области антропологии, в частности к краниометрии и остеометрии для определения расстояния между анатомически определенной точкой и анатомически определенной линией или плоскостью. Возможно применение модели в соматологии, в нормальной анатомии и в других научных дисциплинах естественнонаучного круга.
В настоящее время, в антропологической науке для измерения расстояния между анатомически определенными точкой и линией или плоскостью, применяется механический координатный циркуль [3]. Впервые инструмент, конструктивно напоминающий координатный циркуль был предложен русским антропологом и археологом К.С. Мережковским и, в дальнейшем, усовершенствованным представителями английской биометрической школы под общим руководством К. Пирсона. Этот инструмент наиболее полно описан в руководстве по методике археологии В.П. Алексеева и Г.Ф. Дебеца «Краниометрия: Методика антропологических исследований», 1964 г. Указанный координатный циркуль предназначен для измерения расстояния какой-либо точки от определенной линии или плоскости. Как и у скользящего циркуля, основу его составляет плоская металлическая линейка с двумя расположенными к ней ножками - неподвижной и подвижной. Между ними при помощи специальной муфты надета третья ножка, которая может передвигаться не только по линейке, но и в перпендикулярном к ней направлении. На этой ножке также нанесены миллиметровые деления. Концы крайних ножек могут быть загнуты внутрь. Нулевые деления на миллиметровых шкалах линейки и средней ножки соответствуют положению, при котором концы ножек сомкнуты. Размах шкалы на основной линейке - 180 мм, на средней ножке - 80 мм. На средней ножке миллиметровые деления от нулевой точки идут в обе стороны, т.е. по 40 мм в каждую сторону. В муфтах подвижных ножек имеются прорези с тонкими поперечными пластинками или насечкой, с помощью которых отсчитывается величина расстояния между крайними ножками и расстояние конца средней ножки от линии, соединяющей концы крайних ножек.
При измерении концы крайних ножек двумя руками устанавливают на крайние точки измеряемого расстояния, по отношению к которому определяют высоту или глубину расположения какой-либо точки. После этого, придерживая циркуль одной рукой, другой передвигают среднюю ножку по линейке до тех пор, пока она не совпадет в проекции с этой точкой. Затем передвигают среднюю ножку уже в перпендикулярном линейке направлении таким образом, чтобы ее конец совпал с нужной точкой» [3]. Наиболее распространена модификация координатного циркуля типа Айхеля [1-2].
Механический координатный циркуль имеет ряд недостатков. Он определяет только прямое расстояние между конечными точками отрезка, относительно которого определяется положение искомой точки и длину перпендикуляра, опущенного из этой точки к отрезку. Механический координатный циркуль не определяет положения точки относительно двух концов отрезка. Также при измерении величин механическим координатным циркулем не учитывается асимметричность строения тела человека и отдельных анатомических образований. Существенным недостатком механических координатных циркулей является также относительная неточность их шкалы: все величины могут быть измерены только до десятых долей миллиметра. Еще одним недостатком механического координатного циркуля является то, что от длительного употребления, ножки стачиваются, и измерения становятся менее точными.
Техническим результатом полезной модели является увеличение точности определения положения искомой точки относительно заданной линии или плоскости, увеличение точности измерений до тысячных долей миллиметра, компенсация погрешностей измерения, возникающих в результате деформации измерительной поверхности, происходящей от длительного употребления.
Это достигается заменой обычных миллиметровых линеек с нониусами электронными линейками и введением в конструкцию дополнительной шкалы измерения, позволяющей установить положение третьей ножки координатного циркуля относительно двух других измерительных ножек (фиг. 1). Электронные линейки, показания которых можно регулировать, позволяют компенсировать сточенность ножек координатного циркуля в результате длительного употребления, не прибегая к починке и верификации.
Перед началом работ включаются электронные линейки, ножки циркуля соединяются в одной точке, при этом на линейках устанавливаются данные, равные нулю. Регуляция ножки, на которой определяется положение перпендикуляра, опущенного из искомой точки к отрезку относительно к конечным точкам отрезка осуществляется отдельно.
В ходе работы измеряемый объект (череп, кость посткраниального скелета и т.д.) устанавливается неподвижно. Ножки циркуля двигающиеся в горизонтальной плоскости, устанавливаются на конечных точках искомого отрезка, острие ножки, двигающейся в вертикальной плоскости, подводится к искомой точке.
Примеры.
Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется примерами, рассмотренными ниже.
Для проверки предлагаемой модели был изготовлен экспериментальный образец электронного координатного циркуля. Метрические данные проверялись при помощи стандартного механического координатного циркуля.
Пример 1.
Измерение глубины подвздошной ямки правой тазовой кости.
Метрический объект - правая тазовая кость индивида женского пола из погребения 21 Ражкинского древнемордовского могильника. Измерение осуществлялось электронным координатным циркулем, затем проверялось при помощи механического координатного циркуля. Размер снимался трижды, затем определялась средняя арифметическая полученных результатов.
Измерение осуществлялось в соответствии с общепринятой методикой [4]: «11. Глубина подвздошной ямки. Расстояние от наиболее глубокой точки подвздошной ямки до прямой, проходящей через дугообразную линию и наружный край подвздошной кости. Эта прямая, с одной стороны, пересекается с дугообразной линией в точке, находящейся приблизительно в середине между суставной поверхностью с крестцовой костью и точкой от которой определяется размер 24 [наиболее латеральная точка дугообразной линии, прим.]. С другой стороны, прямая, от которой отсчитывается глубина подвздошной кости, проходит примерно через середину внутренней губы подвздошного гребня. Наиболее глубокая точка подвздошной ямки находится эмпирически» [4].
Получены результаты: при измерении электронным координатным циркулем значение измерения составило 21,956 мм, при измерении механическим координатным циркулем определена величина 22,0 мм. Величины являются практически тождественными. Испытуемой моделью также было определено проекционное расстояние наиболее глубокой точки подвздошной кости от точки, лежащей на внутренней губе подвздошной кости. Эта величина составила 43,428 мм.
Пример 2.
Измерение высоты изгиба переднего края диафиза правой большеберцовой кости.
Метрический объект - правая большеберцовая кость индивида из перезахоронения на территории современной Советской площади г. Пензы. Измерение осуществлялось по стандартной методике [4]: «Высота изгиба диафиза большой берцовой кости. Расстояние от наиболее высокой точки изгиба переднего гребня большой берцовой кости до линии, соединяющей точки начала и конца изгиба» [4]. Измерение осуществлялось электронным координатным циркулем и проверялись механическим координатным циркулем. В обоих случаях измерение проводилось три раза, затем определялась средняя арифметическая величина.
Получены результаты: электронным координатным циркулем была получена величина 2,763 мм, при измерении механическим координатным циркулем эта величина составила 2,8 мм, что является практически тождественными величинами. Кроме того, испытуемой моделью было установлено расстояние отклонения проекционной точки от точки начала изгиба диафиза. Эта величина составила 4,322 мм.
Измерения, осуществленные электронным координатным циркулем, характеризуются большой точностью. Кроме того, электронным координатным циркулем была определена величина отклонения проекционной точки от начала отрезка, что невозможно сделать механическим координатным циркулем.
Важно также, что предлагаемая модель отличается тем, что энергозатраты и стоимость компонентов, необходимых для ее изготовления, значительно меньше, чем стоимость фирменного механического координатного циркуля (более 2-5 тыс.евро).
Список источников, использованных при экспертизе
1. Anthropology Technology Research: GPM Anthropological Instruments DKSH Switzerland Ltd., Technology, Wiesenstrasse 8, 8034 Zurich, Switzerland.
2. GPM Антропологические Инструменты для Антропологии, Остеологии, Стоматологии…: Аргентум 107 - официальный представитель DKSH в России.
3. Алексеев В.П., Дебец Г.Ф. Краниометрия: Методика антропологических исследований. - М., 1964.
4. Алексеев В.П. Остеометрия. - М., 1966.