專(zhuān)利名稱(chēng)：生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)、治療與訓(xùn)練人體姿態(tài)控制系統(tǒng)功能的平衡設(shè)備，特別是一種生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀。
平衡障礙或者感覺(jué)神經(jīng)缺失或者平衡紊亂一直是臨床醫(yī)學(xué)中的疑難問(wèn)題，其診斷、評(píng)價(jià)和康復(fù)訓(xùn)練也一直是健康產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著認(rèn)識(shí)的深入，人體重心平衡檢查目前在國(guó)外已得到了廣泛的應(yīng)用，此檢查無(wú)創(chuàng)傷、快速簡(jiǎn)單、結(jié)果客觀可靠、重復(fù)性好，非常適用于前庭神經(jīng)系統(tǒng)功能異常初檢，及各種眩暈病癥治療效果的動(dòng)態(tài)觀察，有助于顱內(nèi)病變的早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和治療，適合耳科、神經(jīng)科推廣使用。
現(xiàn)有技術(shù)中的人體重心平衡儀，由平臺(tái)及計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)組成，所述平臺(tái)內(nèi)部有三個(gè)以上的壓力傳感器。人體站立在平臺(tái)上，人體的任何微小晃動(dòng)都會(huì)通過(guò)平臺(tái)上板傳給壓力傳感器，傳感器把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，繪制出重心位移動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)，并能夠分析計(jì)算出如下參數(shù)位移動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)的面積與軌跡長(zhǎng)度、生物力學(xué)波譜及矢量參數(shù)和變異系數(shù)或稱(chēng)羅姆伯格率。這些參數(shù)可以反映出人體平衡障礙的程度、重心位移的類(lèi)型及性質(zhì)，即本體感覺(jué)反射性的微小姿勢(shì)控制機(jī)能，從中可以發(fā)現(xiàn)參與姿勢(shì)控制的軀干、四肢的肌緊張程度的異常，為平衡功能障礙周?chē)院椭袠行圆∽兊脑\斷和鑒別診斷提供有價(jià)值的臨床信息。
盡管如此，上述人體重心平衡儀在實(shí)際使用中仍然存在不足由于它設(shè)計(jì)的人體站立的平臺(tái)為靜態(tài)平臺(tái)，人體站立在平臺(tái)上就如同站立在穩(wěn)定的地板上一樣，本體感覺(jué)沒(méi)有發(fā)生任何變化，所以其參數(shù)指標(biāo)不能全方位地反映本體感覺(jué)反射性的動(dòng)態(tài)姿勢(shì)控制機(jī)能，對(duì)于改變本體感覺(jué)后的姿態(tài)控制系統(tǒng)功能更是無(wú)法檢測(cè)、評(píng)價(jià)和訓(xùn)練。特別是在平衡功能評(píng)定和平衡訓(xùn)練中，動(dòng)態(tài)條件下比靜態(tài)條件下更有價(jià)值。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，靜態(tài)平臺(tái)缺少動(dòng)態(tài)條件下的訓(xùn)練功能。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，包括壓力傳感器，平臺(tái)和計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)，其特征在于所述平臺(tái)為動(dòng)態(tài)平臺(tái)。
所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)包括固定底座和平臺(tái)上板，所述壓力傳感器位于所述固定底座與所述平臺(tái)上板之間，所述平臺(tái)上板上設(shè)置有柔性腳墊。
所述柔性腳墊為彈簧墊或海綿墊或水墊或氣墊。
所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)為萬(wàn)向搖擺平臺(tái)，該萬(wàn)向搖擺平臺(tái)包括帶有凸沿的固定底座、搖擺外環(huán)和搖擺內(nèi)板，所述搖擺外環(huán)通過(guò)呈垂直的兩組轉(zhuǎn)軸分別連接于所述固定底座的凸沿和所述搖擺內(nèi)板，所述搖擺內(nèi)板位于所述搖擺外環(huán)的環(huán)內(nèi)，所述壓力傳感器位于所述固定底座與所述搖擺內(nèi)板之間。
所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)包括固定底座和與該固定底座活動(dòng)連接的平臺(tái)上板，所述平臺(tái)上板連接有電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)。
所述電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)模式。
所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)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。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下由于本發(fā)明生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀采用了動(dòng)態(tài)平臺(tái)，使得站在平臺(tái)上的人體本體感覺(jué)發(fā)生了變化，徹底消除了現(xiàn)有技術(shù)中靜態(tài)平臺(tái)的局限性，從而能夠獲得人體姿勢(shì)控制機(jī)能的動(dòng)態(tài)參數(shù)，以利于完善人體平衡功能評(píng)定和人體平衡訓(xùn)練與治療。生物反饋平衡訓(xùn)練是利用人體的視覺(jué)生物反饋機(jī)理，人在訓(xùn)練時(shí)可以根據(jù)計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)中的顯示屏上顯示的重心軌跡迷宮圖，對(duì)自己站立平臺(tái)上發(fā)生的人體重心偏移情況，自覺(jué)進(jìn)行調(diào)整。顯然，動(dòng)態(tài)平臺(tái)的設(shè)計(jì)為生物反饋平衡訓(xùn)練增加了一條新的途徑。特別應(yīng)該指出的是，本發(fā)明因此具備了人體在動(dòng)態(tài)條件下的訓(xùn)練功能。
由于在現(xiàn)有技術(shù)的人體感覺(jué)穩(wěn)定的平臺(tái)上板上設(shè)置有柔性腳墊，人站在柔性腳墊上面就會(huì)有不穩(wěn)定的感覺(jué)，也就是說(shuō)人體本體感覺(jué)發(fā)生了改變，這時(shí)候檢測(cè)到的人體重心軌跡以及由此得出的人體姿勢(shì)控制機(jī)能的生理參數(shù)因?yàn)榕c完全靜態(tài)平臺(tái)上的結(jié)果不同，不僅具有比較價(jià)值，而且具有獨(dú)立的臨床診斷價(jià)值。同時(shí)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)沙灘運(yùn)動(dòng)或高爾夫運(yùn)動(dòng)的人體立位重心變化的模擬訓(xùn)練提供了更為實(shí)際有效的技術(shù)手段。
由于設(shè)計(jì)了萬(wàn)向搖擺平臺(tái)，使得站立在搖擺內(nèi)板上的人體通過(guò)不斷加強(qiáng)又不斷變化的自我動(dòng)態(tài)刺激，充分改變?nèi)梭w的本體感覺(jué)，使人能夠獲得更高層次的平衡訓(xùn)練，同時(shí)也能夠?yàn)樘厥饴殬I(yè)群體如飛行員、潛水員、體操運(yùn)動(dòng)員、射擊運(yùn)動(dòng)員和跳水運(yùn)動(dòng)員的選拔與鑒定提供更高級(jí)別、更加客觀、更有說(shuō)服力的人體平衡功能評(píng)定指標(biāo)。萬(wàn)向搖擺平臺(tái)利用了公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)相結(jié)合形成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式的原理，如搖擺外環(huán)通過(guò)一組轉(zhuǎn)軸相對(duì)于固定底座左右擺動(dòng)，并帶動(dòng)連接于搖擺外環(huán)之上的搖擺內(nèi)板一起左右擺動(dòng)，同時(shí)搖擺內(nèi)板通過(guò)另一組轉(zhuǎn)軸相對(duì)于搖擺外環(huán)前后擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式。
由于平臺(tái)的動(dòng)態(tài)效果可以通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、特別是設(shè)置有計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)模式的電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于給予不同人群，如平衡障礙或者感覺(jué)神經(jīng)缺失或者平衡紊亂的群體、在治療中康復(fù)的群體、健康人群體、老年群體和運(yùn)動(dòng)員群體等等，以不同的訓(xùn)練模式和不同的人體平衡功能評(píng)定分級(jí)指標(biāo)是非常有效的技術(shù)支持。
安全防護(hù)裝置的設(shè)置，特別是安全帶的使用，既可以預(yù)先設(shè)定人體的最大擺動(dòng)幅度，又可以防止受傷，使得各類(lèi)人群都能夠做到安全使用，有效使用。綜上所述，本發(fā)明對(duì)于改善受訓(xùn)者的感覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)，改善受訓(xùn)者的反應(yīng)速度，減少受訓(xùn)者的運(yùn)動(dòng)傷害，特別是競(jìng)技與對(duì)抗運(yùn)動(dòng)的傷害，都會(huì)產(chǎn)生積極有益的訓(xùn)練效果。在對(duì)平衡紊亂的治療方面，與相應(yīng)的治療軟件配合，無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生積極有益的治療效果。
圖中標(biāo)記列示如下1-平臺(tái) 2-計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng) 3-顯示屏 4-打印機(jī) 5-壓力傳感器6-信號(hào)連接線(xiàn) 7-固定底座 8-平臺(tái)上板 9-柔性腳墊 10-底座凸沿11-搖擺外環(huán)凸沿 12-搖擺內(nèi)板凸沿 13-搖擺外環(huán)轉(zhuǎn)軸 14-搖擺內(nèi)板轉(zhuǎn)軸15-搖擺外環(huán) 16-搖擺內(nèi)板 17-重心軌跡實(shí)時(shí)顯示位置18-重心軌跡迷宮圖 19-安全防護(hù)裝置 20-安全帶21-前置放大與預(yù)處理裝置 22-平衡功能模塊 23-電源 24-顯示器25-搖擺外環(huán)凸沿

圖1示出了本發(fā)明生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀的使用狀態(tài)與結(jié)構(gòu)組成。從該圖中可以看出，人體站在平臺(tái)1上，壓力傳感器將獲得的人體壓力信號(hào)通過(guò)信號(hào)連接線(xiàn)6傳輸至計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)2，再將結(jié)果傳輸至顯示器24，由顯示屏3實(shí)時(shí)顯示人體重心軌跡，如圖中的重心軌跡實(shí)時(shí)顯示位置17。由于眼睛能夠看到重心軌跡實(shí)時(shí)顯示位置17在重心軌跡迷宮圖18中的位移變化，受訓(xùn)者可以很方便地通過(guò)目視自身重心位移生物反饋信號(hào)，主動(dòng)調(diào)控自身平衡狀態(tài)。如圖1所示，人體所站立的平臺(tái)1為動(dòng)態(tài)平臺(tái)，動(dòng)態(tài)平臺(tái)上部為萬(wàn)向搖擺機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的不穩(wěn)定性。詳細(xì)結(jié)構(gòu)原理通過(guò)圖2說(shuō)明。
如圖2所示的一種動(dòng)態(tài)平臺(tái)，即萬(wàn)向搖擺平臺(tái)，該萬(wàn)向搖擺平臺(tái)包括帶有底座凸沿10的固定底座7、搖擺外環(huán)15和搖擺內(nèi)板16，所述搖擺外環(huán)15設(shè)有兩組凸沿11和25，通過(guò)呈垂直的兩組轉(zhuǎn)軸，即搖擺外環(huán)轉(zhuǎn)軸13和搖擺內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)軸14，分別連接于所述固定底座7的底座凸沿10和所述搖擺內(nèi)板16的搖擺內(nèi)板凸沿12，所述搖擺內(nèi)板16位于所述搖擺外環(huán)15的環(huán)內(nèi)，所述壓力傳感器位于所述固定底座7與所述搖擺內(nèi)板16之間。萬(wàn)向搖擺平臺(tái)使得站立在搖擺內(nèi)板16上的人體通過(guò)不斷加強(qiáng)又不斷變化的自我動(dòng)態(tài)刺激，充分改變?nèi)梭w的本體感覺(jué)，使人能夠獲得更高層次的平衡訓(xùn)練，同時(shí)也能夠?yàn)樘厥饴殬I(yè)群體如飛行員、潛水員、體操運(yùn)動(dòng)員、射擊運(yùn)動(dòng)員和跳水運(yùn)動(dòng)員的選拔與鑒定提供更高級(jí)別、更加客觀、更有說(shuō)服力的人體平衡功能評(píng)定指標(biāo)。萬(wàn)向搖擺平臺(tái)利用了公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)相結(jié)合形成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式的原理，如搖擺外環(huán)15通過(guò)一組轉(zhuǎn)軸即搖擺外環(huán)轉(zhuǎn)軸13相對(duì)于固定底座7左右擺動(dòng)，并帶動(dòng)連接于搖擺外環(huán)15之上的搖擺內(nèi)板16一起左右擺動(dòng)，同時(shí)搖擺內(nèi)板16通過(guò)另一組轉(zhuǎn)軸即搖擺內(nèi)板轉(zhuǎn)軸14相對(duì)于搖擺外環(huán)15前后擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式。
圖3和圖4示出了本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理與電路連接關(guān)系。圖3表明了壓力傳感器5設(shè)置有四個(gè)壓力傳感裝置，分別將信號(hào)送入前置放大與預(yù)處理裝置21，經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)傳輸至平衡功能模塊22中，平衡功能模塊22一般內(nèi)置于計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)2中或者說(shuō)電腦中或PC機(jī)中；受訓(xùn)者的重心軌跡曲線(xiàn)以及相應(yīng)的平衡功能參數(shù)報(bào)告可以通過(guò)與電腦連接的打印機(jī)4打印輸出；電源23給各功能模塊提供電源。圖4表明了通過(guò)相應(yīng)的插接接口和標(biāo)準(zhǔn)配置線(xiàn)將各部分電路器件連接起來(lái)的狀況。壓力傳感器與前置放大處理器21電連接于平衡功能模塊22，平衡功能模塊22電連接于PC電腦即計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)2，計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)2分別連接有顯示器24和打印機(jī)4。
圖5示出了本發(fā)明帶安全防護(hù)裝置的使用狀態(tài)與結(jié)構(gòu)，如圖所示，固定底座7上設(shè)置有安全防護(hù)裝置19，安全防護(hù)裝置19上設(shè)置有安全帶20，安全帶20既可以系住人體，又可以不妨礙人體在動(dòng)態(tài)平臺(tái)1上進(jìn)行安全有效的大幅度擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大范圍的重心偏移。圖中的動(dòng)態(tài)平臺(tái)1由固定底座7、平臺(tái)上板8和柔性腳墊9組成，壓力傳感器5設(shè)置在固定底座7與平臺(tái)上板8之間，柔性腳墊9設(shè)置于平臺(tái)上板8之上。由于在人體感覺(jué)穩(wěn)定的平臺(tái)上板8上設(shè)置有柔性腳墊9，人站在柔性腳墊9上面就會(huì)有不穩(wěn)定的感覺(jué)，也就是說(shuō)人體本體感覺(jué)發(fā)生了改變，這時(shí)候檢測(cè)到的人體重心軌跡以及由此得出的人體姿勢(shì)控制機(jī)能的生理參數(shù)因?yàn)榕c完全靜態(tài)平臺(tái)上的結(jié)果不同，不僅具有比較價(jià)值，而且具有獨(dú)立的臨床價(jià)值。同時(shí)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)沙灘運(yùn)動(dòng)或高爾夫運(yùn)動(dòng)的人體立位重心變化的模擬訓(xùn)練提供了更為實(shí)際有效的技術(shù)手段。
以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，基于本發(fā)明同樣的發(fā)明創(chuàng)造原理，還可以做出若干變型和改進(jìn)，以及本技術(shù)方案在其他相似領(lǐng)域的應(yīng)用，但這些均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，包括壓力傳感器，平臺(tái)和計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)，其特征在于所述平臺(tái)為動(dòng)態(tài)平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)包括固定底座和平臺(tái)上板，所述壓力傳感器位于所述固定底座與所述平臺(tái)上板之間，所述平臺(tái)上板上設(shè)置有柔性腳墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述柔性腳墊為彈簧墊或海綿墊或水墊或氣墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)為萬(wàn)向搖擺平臺(tái)，該萬(wàn)向搖擺平臺(tái)包括帶有凸沿的固定底座、搖擺外環(huán)和搖擺內(nèi)板，所述搖擺外環(huán)通過(guò)呈垂直的兩組轉(zhuǎn)軸分別連接于所述固定底座的凸沿和所述搖擺內(nèi)板，所述搖擺內(nèi)板位于所述搖擺外環(huán)的環(huán)內(nèi)，所述壓力傳感器位于所述固定底座與所述搖擺內(nèi)板之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)包括固定底座和與該固定底座活動(dòng)連接的平臺(tái)上板，所述平臺(tái)上板連接有電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)的外圍設(shè)置有安全防護(hù)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，其特征在于所述安全防護(hù)裝置上設(shè)置有可系住人體的安全帶。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠獲得人體姿勢(shì)控制機(jī)能的動(dòng)態(tài)參數(shù)，以利于完善人體平衡功能評(píng)定和人體平衡訓(xùn)練與治療的生物反饋平衡檢測(cè)、治療與訓(xùn)練儀，包括壓力傳感器，平臺(tái)和計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)，其特征在于所述平臺(tái)為動(dòng)態(tài)平臺(tái)；所述動(dòng)態(tài)平臺(tái)為萬(wàn)向搖擺平臺(tái)或靜態(tài)平臺(tái)上設(shè)置有柔性腳墊或采用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；還可以設(shè)置安全防護(hù)裝置。
文檔編號(hào)G06F17/00GK1460448SQ0313758
公開(kāi)日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者翁天祥 申請(qǐng)人:翁天祥