Siłomierz medyczny budowa

Siłomierz medyczny do pomiaru siły ścisku dłoni rejestruje siłę, z jaką dłoń działa na dwa elementy pomiarowe. Elementy pomiarowe siłomierza najczęściej umożliwiają regulację odległości, dzięki której łatwo dopasować uchwyt pomiarowy do ręki osoby badanej. Regulacja odległości najczęściej odbywa się za pomocą śruby lub wymiennych sprężyn. Niektórzy producenci dynamometrów stosują regulację skokową za pomocą zmiany ustawienia uchwytu na specjalnie wykonanych zaczepach. W zależności od konstrukcji i sposobu prezentacji wyniku możemy podzielić dynamometry medyczne na kilka grup.


Dynamometr do pomiaru siły ścisku dłoni mechaniczny

Elementy pomiarowe, na które działa siła ręki powodują rozciąganie lub ściskanie sprężyny wprost proporcjonalnie do przyłożonej siły. Zmiany te napędzają zębatkę, do której jest przymocowana wskazówka. Obecnie tego typu konstrukcje wykonuje się bardzo rzadko ze względu na wysoki koszt wykonania i regulacji precyzyjnego wykonanego z metalu układu pomiarowego. Dynamometry mechaniczne są nadal powszechnie produkowane, ale już z tworzywa. Są to urządzenia, których jakość i dokładność wykonania nie pozwala na zakwalifikowanie tego typu sprzętu jako narzędzie pomiarowe. Dynamometr mechaniczny wykonany z tworzywa można jedynie traktować jako wskaźnik lub zabawkę, natomiast jego cena jest bardzo atrakcyjna - rzędu kilkudziesięciu złotych.

dynamometr medyczny ręczny mechaniczny budowa

Dynamometr do pomiaru siły ścisku dłoni mechaniczny z odczytem wskazówkowym produkcji SAEHAN. Zmiana szerokości uchwytu dłoni realizowana jest płynnie za pomocą pokrętła.

Dynamometr do pomiaru siły ścisku dłoni hydrauliczno-mechaniczny

Kolejnym etapem rozwoju dynamometrów było zastosowanie zamkniętego układu hydraulicznego, w którym przedłużeniem elementu pomiarowego był tłok. Zmiana siły nacisku na tłok miała wpływ na zmiany ciśnienia cieczy znajdującej się w układzie, który monitorował czujnik ciśnienia. Zastosowanie odpowiednio wyskalowanego czujnika ciśnienia zegarowego umożliwiało odczyt siły w jednostkach najczęściej masy kg lub funtach (lb). W związku z tym, że elektronika stawała się coraz tańsza pod koniec XX wieku, zaczęto czujnik mechaniczny ciśnienia zastępować tensometrycznym czujnikiem ciśnienia. Zaletą tego rozwiązania była możliwość cyfrowego przetwarzania otrzymywanych wyników i jej obróbki statystycznej.

dynamometr medyczny hydrauliczny zegarowy

Dynamometr do pomiaru siły ścisku dłoni hydrauliczny z odczytem zegarowym produkowany był przez wiele lat przez JAMAR i SAEHAN. Zmiana szerokości uchwytu dłoni realizowana stopniowo za pomocą odpowiednio wykonanego trzpienia pomiarowego. 

Dynamometr do pomiaru siły ścisku dłoni elektroniczny.

Dobra konstrukcja mechaniczna, budowa szczelnych układów hydraulicznych wymaga zastosowania dobrych i nietanich materiałów. Dodatkowo urządzenia mechaniczne wykonane z metalu są znacznie cięższe niż urządzenia elektroniczne. Dostępne dobrej jakości tworzywa oraz stopy aluminium umożliwiły wykonanie dynamometru, lekkiego, gwarantującego powtarzalne pomiary.

siłomierz ręczny medyczny elektroniczny

Dynamometr ręczny elektroniczny KERN MAP wykonany jest w całości z odlewu aluminium. Maksymalny zakres pracy do 130 kg. Regulacja szerokości uchwytu dłoni realizowana jest za pomocą wymiennych sprężyn.

Przetwornikiem siły zastosowanym w dynamometrze ręcznym jest belka tensometryczna zwana popularnie tensometrem. Układ pomiarowy-belka tensometryczna to element mechaniczny wykonany najczęściej z aluminium, na którego rdzeniu zostały naklejone tensometry foliowe.

dynamometr medyczny tensometr

Tensometry foliowe naklejone na belce aluminiowej zostały zabezpieczone przezroczystą elastyczną warstwą celem ochrony przed wilgocią i uszkodzeniami mechanicznymi. Belka tensometryczna jest elementem nienaprawialnym..

Wykorzystuje się tutaj prawo Hooke’a, które mówi o tym, że naprężenie jest wprost proporcjonalne do wydłużenia i współczynnika sprężystości (tzw. Modułu Yunga). Tensometr foliowy to element, którego oporność zmienia się wraz ze zmianami geometrycznymi elementu, na który został naklejony. Najczęściej stosuje się cztery tensometry połączone w układ mostka Wheatstone'a.

dynamometr medyczny schemat belki tensometrycznej

Belka tensometryczna to układ czterech tensometrów połączonych w mostek Wheatstone'a. Schemat ideowy.

Zadaniem wzmacniacza pomiarowego różnicowego jest wzmocnienie małego sygnału belki tensometrycznej rzędu kilku miliwoltów do poziomu umożliwiającego dokładne działanie przetwornika analogowo-cyfrowego. Przetwornik analogowo-cyfrowy (ang. A/D – analog to digital converter) zamienia zmiany sygnału analogowego na postać cyfrową. Obecnie wszystkie operacje pomiaru są zawarte w jednym specjalizowanym układzie mikroprocesorowym.

siłomierz medyczny schemat budowy

 Budowa dynamometru ręcznego medycznego -schemat blokowy współczesnego dynamometru medycznego


1. Belka tensometryczna
2. Wzmacniacz różnicowy z przetwornikiem analogowym/cyfrowym (A/C)
3. Mikroprocesor realizujący funkcje logiczne
4. Zewnętrzny wyświetlacz LCD
5. Klawisze funkcyjne
6. Zasilanie (najczęściej bateria)
7. Układ ładowania i kontroli przy zasilaniu akumulatorowym
8. Interfejs do współpracy z komputerem RS 232C lub USB

dynamometr medyczny ręczny KERN MAP budowa

Dynamometr ręczny KERN MAP 130 zbudowany jest ze specjalizowanych układów oraz dwóch tensometrów pomiarowych. Aluminiowa konstrukcja gwarantuje pewną i niezawodną pracę przez długie lata.

Sygnał cyfrowy jest przetwarzany przez układ mikroprocesora. Zapisane współczynniki kalibracji w pamięci EEPROM umożliwiają prezentację wyniku pomiaru siły. Nawet najprostsze dynamometry ręczne posiadają oprogramowanie umożliwiające zapisanie wartości maksymalnej siły PEAK. Dodatkowe funkcje statystyczne umożliwiają wyliczenie średniej z serii pomiarów oraz przesłanie tych informacji do urządzeń zewnętrznych np. komputer przez złącze RS232 lub USB.
Dynamometr medyczny posiada najczęściej wyświetlacz specjalizowany LCD, na którym oprócz wskazania siły można zobaczyć jednostki i tryb pracy urządzenia.

wweh 101 budowa dynamometru

Dynamometr medyczny do pomiaru siły ścisku dłoni to często tylko mała płytka, na której są zamontowane przyciski funkcyjne i wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Do płytki jest tylko podłączony czujnik tensometryczny. Tego typu budowa powoduje, że nie musi to być drogi sprzęt pomiarowy, aby spełnić wszystkie wymagania.


Dynamometr do pomiaru siły ścisku dłoni elektroniczny- Metrologia

Pod względem metrologicznym siłomierz medyczny do pomiaru siły ścisku dłoni nie jest urządzeniem pomiarowym wysokiej rozdzielczości. Najczęściej zakres pomiaru nie przekracza 150 kg, natomiast działka odczytowa to 100 g. Testowane przez nas dynamometry miały błędy dochodzące do kilku kilogramów, co świadczy, że należy te przyrządy systematycznie kontrolować i w miarę potrzeby przeprowadzić adjustację. Po adjustacji błąd jest znacznie mniejszy w granicach kilku działek odczytowych.
Dynamometr do pomiaru siły mięśniowej, pomimo że jest prostym przyrządem pomiarowym, wymaga przeczytania instrukcji obsługi i postępowania wg jej wskazań. Bardzo ważne jest to dla pomiarów wykonywanych w celu monitorowania postępu leczenia lub rehabilitacji. Niewłaściwa obsługa dynamometru może powodować duże błędy pomiarowe związane z brakiem powtarzalności wyników oraz brak wiarygodności wykonanych pomiarów.

wzorcowanie siłomierza medycznego

Wzorcowanie i okresowe sprawdzenie dynamometru to obowiązek użytkownika, zwłaszcza jak sprzęt jest używany w kontroli postępu leczenia lub badaniach naukowych. Wzorcowanie daje informacje o charakterystyce przyrządu pomiarowego, jego błędach i niepewności pomiaru. Wykonane wzorcowanie dynamometru medycznego przez laboratorium akredytowane jest przepustką do publikowania badań na całym świecie.

Podstawą dobrze wykonanych pomiarów jest stworzenie procedury wykonywania badania, przeszkolenia personelu oraz stosowanie dynamometru, który posiada świadectwo wzorcowania i jest poddany cyklicznemu nadzorowi metrologicznemu (wzorcowanie, okresowe sprawdzenie). Wtedy pomiary wykonywane obecnie i wcześniej można poddawać analizie, mając gwarancję ich jakości. Niestety często spotykamy się z opisami przeprowadzonych badań, z których wynika, że własności metrologiczne sprzętu nie były kontrolowane, a obsługa nie znała instrukcji obsługi.