一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，包括變速移動(dòng)裝置、變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、壓心監(jiān)測(cè)裝置和主機(jī)；變速移動(dòng)裝置包括移動(dòng)電機(jī)、直線導(dǎo)軌、滑臺(tái)和底座；變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、減速器和轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤、減速器和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)依次連接，減速器穿過(guò)滑臺(tái)上的通孔并與滑臺(tái)固定連接，壓心監(jiān)測(cè)裝置包括檢測(cè)平臺(tái)和壓力傳感器，移動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和壓力傳感器均與主機(jī)電連接。本發(fā)明利用機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了測(cè)試所需的水平直線加減速、水平轉(zhuǎn)動(dòng)加減速以及二者組合的測(cè)試環(huán)境，既可以測(cè)試人體動(dòng)態(tài)平衡能力，又可以在該環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練以提高人體動(dòng)態(tài)平衡能力。
【專利說(shuō)明】一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]跌倒是威脅老年人及其它一些特殊人群(如中風(fēng)病人、腦癱患者等)健康的重要危險(xiǎn)因素之一，跌倒會(huì)導(dǎo)致人體能力減退、獨(dú)立生活能力下降、甚至在骨折后的頭三個(gè)月有較嚴(yán)重的死亡危險(xiǎn)，據(jù)WHO報(bào)告，中國(guó)已于2000年就成為了世界上因跌倒所致疾病負(fù)擔(dān)最重的國(guó)家。因此，提高人體的平衡能力對(duì)老年人及特殊人群具有特別重要的意義。
[0003]對(duì)于人體平衡能力的訓(xùn)練，長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在探索有效的訓(xùn)練方法，例如通過(guò)不同組合的靜、動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)作來(lái)提高人體的平衡控制能力，利用不同組合的抗阻力量訓(xùn)練來(lái)提高下肢的肌肉力量，利用太極拳練習(xí)來(lái)綜合提高人體的平衡能力，等。對(duì)于人體平衡能力的測(cè)試目前大致可以分為三種方法:傳統(tǒng)的主觀觀察法、量表法和壓力平板法。傳統(tǒng)的觀察法雖操作簡(jiǎn)單，但過(guò)于粗略和主觀，缺乏客觀統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；量表法雖不需要專門的設(shè)備，但操作煩瑣。相比之下，壓力平板技術(shù)測(cè)試人體平衡能力更客觀，易操作，能定量。
[0004]人體的平衡能力分為靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡兩類，上述方法主要是針對(duì)靜態(tài)平衡的研究較為成熟，而對(duì)于動(dòng)態(tài)平衡的研究卻相對(duì)滯后，尤其是動(dòng)態(tài)平衡能力的測(cè)試問(wèn)題一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因?yàn)橹挥袑?duì)人體動(dòng)態(tài)平衡能力的測(cè)試與評(píng)價(jià)準(zhǔn)確有效，才能更好地引導(dǎo)對(duì)動(dòng)態(tài)平衡能力的訓(xùn)練。
[0005]一般認(rèn)為，影響平衡能力的3大感覺(jué)系統(tǒng)為視覺(jué)、本體感覺(jué)以及前庭覺(jué)，其中，前庭覺(jué)是由前庭器官來(lái)完成的，由內(nèi)耳迷路中橢圓囊、球囊和三個(gè)半規(guī)管構(gòu)成，是專門的位覺(jué)與平衡器官，對(duì)保持人體平衡起著極為重要的作用。
[0006]前庭器官的不同部分有不同的適宜刺激，橢圓囊與球囊內(nèi)的囊斑的適宜刺激為耳石重力作用與直線運(yùn)動(dòng)的加減速度，而半規(guī)管中壺腹嵴毛細(xì)胞的適宜刺激是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的加減速度。當(dāng)人體處于變速直線或變速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)淋巴由于慣性作用，其流動(dòng)方向和速度發(fā)生變化，引起毛細(xì)胞興奮，經(jīng)前庭末梢傳至本體感覺(jué)器，反射性的引起肌張力的變化，來(lái)維持身體的平衡。一旦內(nèi)淋巴本身也獲得了與橢圓囊、球囊相同的直線速度或與半規(guī)管相同的旋轉(zhuǎn)速度，毛細(xì)胞就不再受到刺激。
[0007]上述分析給我們啟示:要提高人體前庭器官耐受刺激的閾值，就需要將人體置于一種直線或旋轉(zhuǎn)加減速(而不是勻速)的狀態(tài)下進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練，在這種狀態(tài)下對(duì)人體的動(dòng)態(tài)平衡能力進(jìn)行測(cè)試也會(huì)更加有效、準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，包括變速移動(dòng)裝置、變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、壓心監(jiān)測(cè)裝置和主機(jī)；[0010]所述變速移動(dòng)裝置包括移動(dòng)電機(jī)、直線導(dǎo)軌、滑臺(tái)和底座，所述滑臺(tái)通過(guò)所述直線導(dǎo)軌與所述底座連接，所述移動(dòng)電機(jī)與所述滑臺(tái)連接，所述移動(dòng)電機(jī)作為所述滑臺(tái)在所述直線導(dǎo)軌上移動(dòng)的動(dòng)力源設(shè)置在所述底座上，所述滑臺(tái)上設(shè)置有通孔；
[0011]所述變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、減速器和轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤、減速器和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)依次連接，所述減速器穿過(guò)所述滑臺(tái)上的通孔并與所述滑臺(tái)固定連接，所述轉(zhuǎn)盤位于所述滑臺(tái)的上方，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)位于所述滑臺(tái)的下方；
[0012]所述壓心監(jiān)測(cè)裝置包括檢測(cè)平臺(tái)和壓力傳感器，所述檢測(cè)平臺(tái)通過(guò)所述壓力傳感器與所述轉(zhuǎn)盤連接，所述檢測(cè)平臺(tái)位于所述轉(zhuǎn)盤上方；
[0013]所述移動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和壓力傳感器均與所述主機(jī)電連接。
[0014]進(jìn)一步，還包括足底壓力分布測(cè)試裝置、軀干傾角測(cè)試裝置和軀干加速度測(cè)試裝置，所述足底壓力分布測(cè)試裝置用于檢測(cè)待測(cè)人員足底的壓力分布變化情況，所述足底壓力分布測(cè)試裝置設(shè)置在所述檢測(cè)平臺(tái)上；所述軀干傾角測(cè)試裝置用于檢測(cè)待測(cè)人員人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后和左右兩個(gè)方向的傾角變化情況；所述軀干加速度測(cè)試裝置用于測(cè)試測(cè)待測(cè)人員人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后、左右和上下三個(gè)方向的加速度變化情況。
[0015]進(jìn)一步，所述變速移動(dòng)裝置還包括滾珠絲杠，所述移動(dòng)電機(jī)作為所述滾珠絲杠的動(dòng)力源與所述滾珠絲杠的螺桿連接，所述移動(dòng)電機(jī)和滾珠絲杠均設(shè)置在所述底座上，所述滾珠絲杠的螺母與所述滑臺(tái)連接，以使所述滾珠絲杠帶動(dòng)所述滑臺(tái)在所述直線導(dǎo)軌上移動(dòng)。
[0016]進(jìn)一步，所述主機(jī)用于控制所述移動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0017]進(jìn)一步，所述主機(jī)還用于接收所述壓力傳感器采集到的壓力信息，并將所述壓力信息轉(zhuǎn)化成待測(cè)人體壓心的信息。
[0018]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)盤的外圍設(shè)置有安全防護(hù)裝置，所述安全防護(hù)裝置上設(shè)置有可系住人體的安全帶。
[0019]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和移動(dòng)電機(jī)均為伺服電機(jī)。
[0020]進(jìn)一步，所述壓力傳感器有4個(gè)。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出了一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)人體前庭器官的適宜刺激方式，利用機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了測(cè)試所需的水平直線加減速、水平轉(zhuǎn)動(dòng)加減速以及二者組合的測(cè)試環(huán)境，引用了人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后和左右兩個(gè)方向的傾角變化情況、人體壓心的信息、足底壓力分布變化情況和人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后、左右和上下三個(gè)方向的加速度變化情況來(lái)評(píng)測(cè)人體動(dòng)態(tài)平衡能力，既可以測(cè)試人體動(dòng)態(tài)平衡能力，又可以在該環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練以提高人體動(dòng)態(tài)平衡能力，對(duì)老年人及其它特殊人群的防跌倒具有重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)的主視圖；
[0023]圖2為本發(fā)明一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)的防護(hù)架的立體示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)的變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的立體圖；
[0025]圖4為本發(fā)明一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)的立體圖。
[0026]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:[0027]1、檢測(cè)平臺(tái)，2、壓力傳感器，3、轉(zhuǎn)盤，4、滑臺(tái)，5、直線導(dǎo)軌，6、螺母，7、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，8、減速器，9、滾珠絲杠，10、底座，11、移動(dòng)電機(jī)，12、安全防護(hù)裝置，13、足底壓力分布測(cè)試裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0029]一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，包括變速移動(dòng)裝置、足底壓力分布測(cè)試裝置13、軀干傾角測(cè)試裝置、壓心監(jiān)測(cè)裝置、軀干加速度測(cè)試裝置、變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和主機(jī)，所述變速移動(dòng)裝置和變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置用于實(shí)現(xiàn)變速水平轉(zhuǎn)動(dòng)、變速水平直線移動(dòng)以及直線和轉(zhuǎn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，為人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試提供水平直線加減速、水平轉(zhuǎn)動(dòng)加減速以及二者組合的測(cè)試環(huán)境。
[0030]如圖1、圖4所示，所述變速移動(dòng)裝置包括移動(dòng)電機(jī)11、直線導(dǎo)軌5、滑臺(tái)4和底座10，所述滑臺(tái)4通過(guò)所述直線導(dǎo)軌5與所述底座10連接，所述滑臺(tái)4上設(shè)置有通孔；所述變速移動(dòng)裝置還包括滾珠絲杠9，所述移動(dòng)電機(jī)11作為所述滾珠絲杠9的動(dòng)力源與所述滾珠絲杠9的螺桿連接，所述移動(dòng)電機(jī)11和滾珠絲杠9均設(shè)置在所述底座10上，所述滾珠絲杠9的螺母6與所述滑臺(tái)4連接，以使所述滾珠絲杠9帶動(dòng)所述滑臺(tái)4在所述直線導(dǎo)軌5上移動(dòng)，從而提供水平直線加減速測(cè)試環(huán)境。
[0031]所述足底壓力分布測(cè)試裝置13用于檢測(cè)待測(cè)人員足底的壓力分布變化情況，所述足底壓力分布測(cè)試裝置13設(shè)置在所述檢測(cè)平臺(tái)I上；所述軀干傾角測(cè)試裝置用于檢測(cè)測(cè)待測(cè)人員人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后和左右兩個(gè)方向的傾角變化情況；所述軀干加速度測(cè)試裝置用于測(cè)試測(cè)待測(cè)人員人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后、左右和上下三個(gè)方向的加速度變化情況；·
[0032]如圖1、圖3所示，所述變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)7、減速器8和轉(zhuǎn)盤3，所述轉(zhuǎn)盤
3、減速器8和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)7依次連接，所述減速器8穿過(guò)所述滑臺(tái)4上的通孔并與所述滑臺(tái)4固定連接，所述轉(zhuǎn)盤3位于所述滑臺(tái)4的上方，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)7位于所述滑臺(tái)4的下方，轉(zhuǎn)盤3的旋轉(zhuǎn)提供了水平轉(zhuǎn)動(dòng)加減速的測(cè)試環(huán)境；
[0033]如圖1、圖4所示，所述壓心監(jiān)測(cè)裝置包括檢測(cè)平臺(tái)I和壓力傳感器2，所述檢測(cè)平臺(tái)I通過(guò)所述壓力傳感器2與所述轉(zhuǎn)盤3連接，所述檢測(cè)平臺(tái)I位于所述轉(zhuǎn)盤3上方；
[0034]所述移動(dòng)電機(jī)11、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)7和壓力傳感器2均與所述主機(jī)電連接。所述主機(jī)用于控制所述移動(dòng)電機(jī)11和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)7的轉(zhuǎn)速。所述主機(jī)還用于接收所述壓力傳感器2采集到的壓力信息，并將所述壓力信息轉(zhuǎn)化成待測(cè)人體壓心的信息。
[0035]優(yōu)選的，如圖2所示，所述轉(zhuǎn)盤3的外圍設(shè)置有安全防護(hù)裝置12，所述安全防護(hù)裝置12上設(shè)置有可系住人體的安全帶。
[0036]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)7和移動(dòng)電機(jī)11均為伺服電機(jī)。所述壓力傳感器2有4個(gè)。
[0037]工作時(shí)，待測(cè)人員站立在足底壓力分布測(cè)試裝置13上，在待測(cè)人員人體軀干上分別裝上軀干傾角測(cè)試裝置和軀干加速度測(cè)試裝置，變速移動(dòng)裝置和變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試提供水平直線加減速、水平轉(zhuǎn)動(dòng)加減速以及二者組合的測(cè)試環(huán)境，4個(gè)壓力傳感器分別采集壓力信號(hào)，并發(fā)送給主機(jī)，并與主機(jī)配合完成對(duì)人體壓心隨時(shí)間變化軌跡的監(jiān)測(cè)，該壓心以及足底的壓力分布變化情況能夠反映人體重心的移動(dòng)狀況，尤其能夠反映當(dāng)人體受到干擾時(shí)身體的失衡程度，以此來(lái)評(píng)價(jià)人體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的平衡能力，又可以在該環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練以提高人體動(dòng)態(tài)平衡能力；并且，測(cè)得的人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后和左右兩個(gè)方向的傾角變化情況同時(shí)用來(lái)反映人體維持動(dòng)態(tài)平衡的能力，傾角越大，動(dòng)態(tài)平衡能力越差，傾角越小，動(dòng)態(tài)平衡能力就越好；測(cè)得的人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后、左右和上下三個(gè)方向的加速度變化情況同時(shí)用來(lái)反映人體維持動(dòng)態(tài)平衡的能力，加速度越大，動(dòng)態(tài)平衡能力越差，加速度越小，動(dòng)態(tài)平衡能力就越好。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等 同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括變速移動(dòng)裝置、變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、壓心監(jiān)測(cè)裝置和主機(jī)； 所述變速移動(dòng)裝置包括移動(dòng)電機(jī)、直線導(dǎo)軌、滑臺(tái)和底座，所述滑臺(tái)通過(guò)所述直線導(dǎo)軌與所述底座連接，所述移動(dòng)電機(jī)與所述滑臺(tái)連接，所述移動(dòng)電機(jī)作為所述滑臺(tái)在所述直線導(dǎo)軌上移動(dòng)的動(dòng)力源設(shè)置在所述底座上，所述滑臺(tái)上設(shè)置有通孔； 所述變速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、減速器和轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤、減速器和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)依次連接，所述減速器穿過(guò)所述滑臺(tái)上的通孔并與所述滑臺(tái)固定連接，所述轉(zhuǎn)盤位于所述滑臺(tái)的上方，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)位于所述滑臺(tái)的下方； 所述壓心監(jiān)測(cè)裝置包括檢測(cè)平臺(tái)和壓力傳感器，所述檢測(cè)平臺(tái)通過(guò)所述壓力傳感器與所述轉(zhuǎn)盤連接，所述檢測(cè)平臺(tái)位于所述轉(zhuǎn)盤的上方； 所述移動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和壓力傳感器均與所述主機(jī)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括足底壓力分布測(cè)試裝置、軀干傾角測(cè)試裝置和軀干加速度測(cè)試裝置，所述足底壓力分布測(cè)試裝置用于檢測(cè)待測(cè)人員足底的壓力分布變化情況，所述足底壓力分布測(cè)試裝置設(shè)置在所述檢測(cè)平臺(tái)上；所述軀干傾角測(cè)試裝置用于檢測(cè)待測(cè)人員人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后和左右兩個(gè)方向的傾角變化情況；所述軀干加速度測(cè)試裝置用于測(cè)試測(cè)待測(cè)人員人體軀干在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后、左右和上下三個(gè)方向的加速度變化情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述變速移動(dòng)裝置還包括滾珠絲杠，所述移動(dòng)電機(jī)作為所述滾珠絲杠的動(dòng)力源與所述滾珠絲杠的螺桿連接，所述滾珠絲杠的螺母與所述滑臺(tái)連接，以使所述滾珠絲杠帶動(dòng)所述滑臺(tái)在所述直線導(dǎo)軌上移動(dòng)，所述移動(dòng)電機(jī)和滾珠絲杠均設(shè)置在所述底座上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)用于控制所述移動(dòng)電機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)還用于接收所述壓力傳感器采集到的壓力信息，并將所述壓力信息轉(zhuǎn)化成待測(cè)人體壓心的信肩、O
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤的外圍設(shè)置有安全防護(hù)裝置，所述安全防護(hù)裝置上設(shè)置有可系住人體的安全帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和移動(dòng)電機(jī)均為伺服電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的一種人體動(dòng)態(tài)平衡能力測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器有4個(gè)。
【文檔編號(hào)】A61B5/11GK103584869SQ201310573449
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】李世明, 趙萬(wàn)勝, 劉其福, 宋蕾蕾 申請(qǐng)人:魯東大學(xué)