КРЕСЛО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕСТИБУЛЯРНОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА

Устройство относится к медицинской технике, а именно к устройствам для проведения экспериментальных вращательных вестибулометрических исследований человека.
Известно конструкция кресла 200293 КВ 1, КВ-2С (Барани). Эти кресла предназначены для тренировки вестибулярного аппарата спортсменов. Барани кресло (R. Barany) - специальный вращающийся стул для исследования функционального состояния вестибулярного анализатора (вращательная проба). Кресло Барани состоит из сиденья, вращающегося в горизонтальной плоскости и основания. К сиденью прикреплены вертикальный стержень, поручни, цепочка для предотвращения выпадения испутыемого и подножка. Посредством вертикального стержня сиденье приводят в движение. Вращение исследуемого производят по заданию как вправо (по часовой стрелке), так и влево. Барани предложил следующую методику вращения: в течение 20 с.производят 10 оборотов, затем после быстрой остановки кресла определяют продолжительность послевращательного нистагма с помощью секундомера. С помощью кресла Барани не всегда удается получить точные данные о возбудимости вестибулярного анализатора. В них применен ручной привод и нет датчиков.
Известен стул для проверки вестибулярной аппарата (CN 2178101 МПК A61B 1/00, 19/00 опубл. 1994). Полезная модель представляет собой аналог кресла Барани с электроприводом. Исследуемый субъект фиксируется на кресле при помощи ремней. Для удобства субъекта предусмотрена направляющая рейка на подголовнике способная подстраиваться под необходимую высоту. Вращающий момент с электропривода на кресло передается при помощи ременной передачи.
Недостатком полезной модели является невозможность проверки вестибулярного аппарата при вращения человека в разных положениях и отсутствия датчика, которым измеряют положение центра тяжести головы.
Известно кресло для исследования вестибулярного аппарата (А.С. 181769 МПК A61B опубл. 21.4.1966, БИ №10 - предлагаемый прототип), содержащее основание с сиденьем, стабилограф, пневматические и жесткие опоры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности эксперимента и уменьшения времени его проведения при переводе кресла из устойчивого положения в неустойчивое и обратно, в нем имеются смонтированные на основании, приводимые во вращение от электродвигателя, расположенные крестообразно винты, на ходовых гайках которых укреплены пневматические опоры, а одна из ходовых гаек соединена с потенциометрическим датчиком положения, связанным с показывающим прибором, расположенным на пульте управления. Недостатком является низкая точность оценки координат центра тяжести человека из-за системы оценки центра давления человека на плоскость стабилографом и недостаточное качество анализа вестибулярного анализатора из-за отсутствия фиксирования нистагма глаз прибором и достоверных значений величин ускорений. В вестибулярном анализаторе имеются 3 дугообразно изогнутых полукружных канала в трех взаимно перпендикулярных областях. Рецепторные клетки в полукружных протоках возбуждаются во время угловых ускорений, а в пятнах мешочков - при линейных ускорениях [http://www.medweb.ru/encyclopedias/anatomija/article/vestibuljarnyjj-apparat].
Задача технического решения - повышение точности измерения нистагма глаз и ускорений центра масс человека и головы одновременно при разных положениях.
Это достигается тем, что кресло для исследования вестибулярного аппарата человека, содержащее основание с сиденьем, вертикальный стержен, поручни, подножку, опоры, смонтированные на основании, приводимые во вращение от электродвигателя, опоры, датчик, связанный с показывающим прибором, введен механизм перевода человека из сидячего положения в горизонтальное, в виде шарнира и рычагов, установленный между сиденьем и боковой стенкой кресла, а датчик выполнен в виде блоков 3-х компонентных микромеханических акселерометров, установленные на подвижные части и присоединеных к источнику питанию, блоку записи данных и видеокамерой. Блок установлен на ремне в затылочной части головы и плоскости расположения вестибулярного аппарата с расположением осей чувствительности по направлению вертикальной, поперечной и глубинной оси человека. Блок может быть расположен в зоне плоскости центра масс человека аппарата с расположением осей чувствительности по направлению вертикальной, поперечной и глубинной оси человека.
На фиг. 1 представлен вид кресла для исследования вестибулярного аппарата. Кресло состоит из: 1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - ременная передача; 4 - вал из металлической трубы; 5 - шарикоподшипниковые опоры; 6 - механизм перевода в виде шарнира и рычагов; 7 - поручни; 8 - блок акселерометров; 9 - источник питания; 10 - блок записи данных; 11 - цепочка с застежкой для предотвращения выпадения испытуемого из кресла; 12 - подножка; 13 - основание; 14 - блок управления; 15 - видеокамера; 16 - сидение; 17 - боковая стенка. В качестве блока микромеханических акселерометров применен трехкомпонентный датчик ADXL330 с чувствительностью 300 mv/g и с габаритными размерами 4×4×1.45 мм., а видеокамера марки A4tech (30 кадров в секунду, фотосъемка 2 мп). На трехкомпонентный датчик ADXL330 действует ускорение g и центростремительное ускорение (ац=w2R, ω=10 об / 20 сек, R=10 см) величиной сигнала 300-30 мВ.
Кресло работает следующим образом.
С помощью рычагов и шарнирых опор механизм перевода 6 устанавливает сиденье 16 и боковую стенку 17 вертикально. Пациента усаживают на сиденье 16 и подножку 12, устанавливают блок акселерометров 8 на ремне затылочной части головы в плоскости расположения вестибулярного аппарата и в зоне плоскости центра масс человека.
Центр тяжести частей и тела человека определяют по анатомических ориентирам. Центр тяжести головы расположен в области турецкого седла клиновидной кости(между бровями на 3-3.5 см выше наружного слухового прохода). У человека стоящего в основной стойке - горизонтальная плоскость проходящая через ОЦМ находится, примерно, на уровне второго крестцового позвонка. В положении лежа ОЦМ смещается в сторону головы примерно на 1%, а у женщин на 1-2% ниже чем у мужчин. Масса головы составляет 0.07 массы человека(5.6 кг). Координаты ОЦМ головы x=92, y=110. Тело человека является телом переменной конфигурации и характеризуется 3-мя осями: вертикальной z, поперечной y и глубинной x.
Направляют видеокамеру на глаза и прикрепляют пациента цепочкой с застежкой 11 к боковой стенке 13. Методика исследования движения глазного яблока и диагностики нистагма с помощью видеокамеры A4tech принимается по способу RU 219337 МПК A61B 3/113 опубл. 27.11.2002. Включается питание на датчики 8 от блока питания 6. На пульте управления 14 включается электродвигатель, который через редуктор 2 и ременную передачу 3 передает крутящий момент на вал 4 в радиально-упорных шарикоподшипниках 5. Записывается информация с датчиков 8 в блок данных 10. С блока управления 14 переключают направление угловой скорости и вновь записывают информацию. Останавливают электродвигатель 1, и переводят пациента из вертикального положения в горизонтальное с помощью механизма перевода 6. Включается с блока управления 14 электродвигатель 1 и повторяется запись информации. Обработка информации идет по каждой оси датчика головы и центра тяжести человека и встречно по каждой оси для получения величины углового ускорения по формуле
хг
хц
ε=(a-a)/L
где L - расстояние между датчиками головы и центра тяжести человека.