Государственный контракт № 14.740.11.0577

Тема: «Система контроля пространственно-временных и физиологических характеристик механики движений человека»

Научный руководитель: Ю.Д. Ульяницкий

Цель работы

  • система контроля пространственно-временных и физиологических характеристик механики движений человека.

В рамках выполнения данного проекта было проведено исследование на тему «система контроля физиологических и пространственно временных характеристик движения человека», которое обосновало целесообразность создания такой системы. В результате обзора литературы и патентного поиска было выяснено, что в России аналогов такой системы  не существует, а за рубежом имеются прототипы, не сочетающие в себе все достоинства разработанной системы. Основным достоинством системы является ее модульность и автономность. За счет этих факторов удается построить систему с любым числом каналов интересующей физиологической информации, а за счет применения датчиков пространственного положения удается связать и проанализировать информацию о параметрах движения (нагрузка, траектория движения, скорость и др.) объекта исследования  с физиологическими параметрами.

Данная система найдет применение в сфере подготовки спортсменов высшей квалификации   к соревнованиям международного и внутрироссийского масштаба. Суть предлагаемого решения состоит в том, что снимаемая с объекта информация, содержащаяся в сигналах электрической активности мышц – электромиограммы (ЭМГ), электрокардиограммы (ЭКГ) и акселерометра после съема с объекта и предварительной обработки запоминается в цифровом запоминающем устройстве, возможности которого при современных технологиях с учетом спектральной структуры  анализируемых сигналов практически безграничны.

Таким образом, разработанное устройство представляет собой автономный блок, который монтируется непосредственно на источнике биологической информации, т.е. на интересующей мышце. Такое расположение позволяет минимизировать количество проводных соединений, которые ограничивают свободу передвижения спортсмена и снижают ценность информации, получаемой в ходе эксперимента. В зависимости от решаемых задач устройство может быть одноканальным или многоканальным, с запоминанием полного физиологического сигнала или результатов его предварительной обработки. Для более детального анализа и глубокого понимания процессов, происходящих в мышцах во время тренировок, используется информация от акселерометров, гироскопов и датчика магнитной индукции о пространственной ориентации модуля.

Предусмотрена синхронизация модулей, участвующих в проведении эксперимента, как между собой, так и с дополнительными устройствами (видеокамеры, телеметрическая аппаратура, устройства контроля движения спортсмена и др.).

Особое преимущество разработанной аппаратуры и созданной методики проявляется в видах спорта, в которых тело спортсмена случайно ориентировано в пространстве, что из-за эффектов поляризации осложняет реализацию радиоканала (фигурное катание, гимнастика, акробатика, борьба, бокс и др.). Незаменимой будет подобная аппаратура и при проведении работ по контролю состояния организма человека, находящегося под водой или под иными средами (дайвинг, спелеология и др.).

В качестве аппарата для анализа как сигналов ЭМГ, так и других физиологических сигналов (ЭКГ) используются классические спектрально-корреляционные методы, позволяющие выявить линейные зависимости. Обосновывается применение нелинейных методов анализа, таких, как флуктуационный метод и метод детерминированного хаоса. Большие перспективы при исследовании биологических сигналов имеет используемый в работе метод обработки, основанный на декомпозиции на эмпирические моды.

Научно-технический отчет о выполнении НИР