肌肉等長最大主動收縮力測試儀的製作方法

2024-03-22 06:16:05 2

專利名稱：肌肉等長最大主動收縮力測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型設備是涉及一種測試肌肉等長最大主動收縮力的測試儀，屬於運 動生物力學、生物電控制技術和計算機數據採集與處理領域。 背景授術
在體育運動中，人體的任何運動都是在神經系統控制下肌肉收縮力驅動完成 的，肌肉收縮力中包含主動收縮力和被動彈性力。如何測試人體活體(在體) 肌肉最大主動收縮力是一個重要課題。目前國內市場尚未有專門的測試儀器， 而國外的檢測設備只採用了應變式傳感器將肌肉收縮力轉換為電信號，再通過 放大器和模/數轉換器來測得肌肉最大收縮力值。研究得知，肌肉主動收縮力值 達到最大值之前肌肉要先達到最大興奮值，同時活體肌肉在收縮時要受到對抗 肌、協作肌等其他肌肉的影響。因此測試活體肌肉時，根據肌肉最大興奮情況 去確定肌肉最大收縮力值並同步監測、判定拮抗肌、協同肌的副作用也是非常 重要的。國外儀器沒有考慮到這種人體活體肌肉測試與離體肌纖維測試的差別， 只搬用離體肌纖維的研究成果去測試活體肌肉，因而只能檢測出活體肌肉大概 的最大收縮力值，不是很精確且缺乏重要的肌肉活動信息。 發明內容
發明目的本實用新型的目的就是提供一種通過同步測定被測活體肌的最 大興奮值並同步監測拮抗肌、協同肌的興奮影響來精確測定被測活體肌等長最 大主動收縮力的測試儀。
技術方案 一種肌肉等長最大主動收縮力測試儀，它包括基座、測試裝置
和信息採集轉換裝置，基座上設有測試裝置，測試裝置與信息採集轉換裝置連 接；所述的信息採集轉換裝置包括拉力傳感器、 一號通道電壓放大器、二號微 電極、三號微電極、四號微電極、二號通道電壓放大器、三號通道電壓放大器、 四號通道電壓放大器、模擬多路開關、同步採集保持器、A/D轉換器和計算機， 拉力傳感器的輸出端與一號通道電壓放大器的輸入端連接；二號微電極的輸出 端和二號通道電壓放大器的輸入端連接；三號微電極的輸出端和三號通道電壓 放大器的輸入端連接；四號微電極的輸出端和四號通道電壓放大器的輸入端連 接； 一號通道電壓放大器、二號通道電壓放大器、三號通道電壓放大器和四號通道電壓放大器的輸出端均與模擬多路開關輸入端連接，模擬多路開關輸出端 與同步採集保持器輸入端連接，同步採集保持器的輸出端與A/D轉換器的輸入 端連接，A/D轉換器的輸出端與計算機連接。 所述的拉力傳感器是應變式傳感器。
所述的測試裝置包括作業板、擋板、凸塊、調節碗、手臂固定板、連杆柄 和關節角度調節板，基座上設有作業板，作業板左側安裝有防止人體前傾的擋 板，作業板上擋板的前方設有帶有滑動槽的凸塊，調節碗安裝在凸塊的滑動槽 內；調節碗前方設有手臂固定板，手臂固定板上設有固定手臂的扣環和皮帶； 手臂固定板的上端有一個固定腕前臂的套環，套環連接拉力傳感器，拉力傳感 器與連杆柄連接，連杆柄的一側設有關節角度調節板，關節角度調節板上有螺 栓孔，連杆柄通過螺栓插入螺栓孔與關節角度調節板相連。
所述的關節角度調節板上的螺栓孔設有兩排，每排設有八個，右邊第一個 螺栓孔與水平線呈30°夾角，左邊第一個螺栓孔與水平線呈90°夾角。
本實用新型的硬體主要完成對各種非生物電信號即肌張力、生物電信號即 肌電的調理、放大，進而同步採集這些信號對這些信號進行模/數(A/D)轉換， 使之進入電腦。軟體主要是安裝在電腦內的MedLab生物信號採集處理系統通用 軟體，該缺件是由南京美易科技有限公司研製。軟體部分主要完成對系統各部 分進行控制和對已經數位化了的生物信號進行處理、顯示、記錄、存儲及列印 輸出。為了和離體肌纖維的研究成果進行對比研究，本實用新型在通用軟體裡 還增加了根據肌肉張力一長度的性質和人體被測部位的解剖學結構所編制的將 測試時關節角度轉換成被測活體肌肉實際長度的程序。
本實用新型的應變式測力儀是通過拉力傳感器，將肌肉收縮力值的大小轉 變為電壓信號傳輸給放大電路，再通過同步採集保持器經A/D轉換器傳到電腦， 通過電腦內部的軟體處理後，在電腦顯示裝置上顯示出肌肉收縮力值的大小。 而肌肉表面的微電極則根據人體肌肉興奮時會產生生物電電流，在皮膚的表面 用微電極片可以測到它們的變化，然後通過導線傳輸到放大電路、通過同步採 集保持器經A/D轉換器傳到電腦，經過電腦內安裝的軟體來顯示出肌肉興奮的情 況，從而可以根據電腦顯示裝置上的肌電圖看出肌肉的興奮值，它包括被測肌 和拮抗肌、協同肌的肌肉興奮值的大小。
有益效果(1)本實用新型設備的肌電儀可以了解肌肉的興奮情況，根據肌肉最大興奮值去尋找肌肉等長最大主動收縮力，二者同步顯示，大大提高了 肌肉等長最大主動收縮力的測量準確度。(2)肌電儀設置了多個通道，可以檢 測多塊肌肉的興奮情況，從而能同步客觀檢測拮抗肌、協同肌的副作用，定性 判定其對肌肉等長最大主動收縮力的影響程度。(3)在測試儀上設置了擋板， 可以防止人體前傾影響被測肌肉收縮力的發揮。(4)設置了可以滑動的調節碗， 用以調節手臂肘關節的位置，使肘關節可以根據不同人自身的情況合適擺放， 從而不影響正常的用力。(5)與國外同類產品相比，通過同步測定被測活體肌 的最大興奮找出被測活體肌等長最大主動收縮力，並同步監測拮抗肌、協同肌 的興奮影響這種接近人體活體肌肉本身原有生理狀態的測試是本實用新型的顯 著優點。

圖1為本實用新型信息採集轉換裝置的結構示意圖。 圖2為本實用新型測試裝置的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。
如圖1、 2所示，本實用新型的肌肉等長最大主動收縮力測試儀，包括基座、 測試裝置和信息採集轉換裝置，'基座上設有測試裝置，測試裝置與信息採集轉 換裝置連接。
測試裝置包括作業板13、擋板14、凸塊15、調節碗16、手臂固定板17、 連杆柄18和關節角度調機板19。基座上設有作業板13，作業板13左側安裝有 防止人體前傾的擋板14，作業板13上的擋板14前方設有帶滑動槽的凸塊15，
調節碗16安裝在凸塊15的滑動槽內。調節碗16用以放置肘關節，調節碗16
可以帶動手臂沿著凸塊15的滑動槽移動，從而調節肘關節的位置。調節碗16 的中心點作為肘關節的轉動中心。調節碗16前方設有手臂固定板17，手臂固定
板17上設有固定手臂的扣環和皮帶。測試時，前臂放置在手臂固定板17內， 並用扣環、皮帶固定手臂，因此手臂與手臂固定板17可同時轉動。手臂固定板
17的上端有一個固定腕前臂的套環，套環連接拉力傳感器，拉力傳感器l與連 杆柄18連接。手臂的用力通過套環傳遞給拉力傳感器1，拉力傳感器1將力轉
換為電壓輸出。連杆柄18的一側設有關節角度調節板19，關節角度調節板19 上設有螺栓孔。所述的關節角度調節板19上的螺栓孔設有兩排，每排設有八個，右邊第一個螺栓孔與水平線呈30°夾角，左邊第一個螺栓孔與水平線呈90°夾 角。連杆柄18通過螺栓插入螺栓孔與關節角度調節板19相連。可以通過調整 螺栓的安插位置，來調節連杆柄18的角度，進而調整固定在手臂固定板17內 的前臂與上臂的夾角，使肘關節處於給定角度，保證能夠在等長的條件下測試 到肌肉最大力值。
所述的信息採集轉換裝置包括拉力傳感器l、 一號通道電壓放大器2、 二號 微電極3、三號微電極4、四號微電極5、 二號通道電壓放大器6、三號通道電 壓放大器7、四號通道電壓放大器8、模擬多路開關9、同步採集保持器IO、 A/D 轉換器11和計算機12。
拉力傳感器1安裝在測試裝置上，拉力傳感器1的輸出端與一號通道電壓 放大器2的輸入端連接，拉力傳感器1將力轉換為電壓輸出給一號通道電壓放 大器2。所述的拉力傳感器1是應變式傳感器。二號微電極3的輸出端和二號通 道電壓放大器6的輸入端連接；三號微電極4的輸出端和三號通道電壓放大器7 的輸入端連接；四號微電極5的輸出端和四號通道電壓放大器8的輸入端連接； 為了同步， 一號通道電壓放大器2、 二號通道電壓放大器6、三號通道電壓放大 器7和四號通道電壓放大器8的輸出端均與模擬多路開關9輸入端連接，模擬 多路開關9輸出端與同步採集保持器10輸入端連接，同步採集保持器10的輸 出端與A/D轉換器11的輸入端連接，A/D轉換器11的輸出端與計算機12連接。 所述的同步採集保持器10也可稱為同步採樣保持器。
二號微電極3、三號微電極4和四號微電極5的電極片分別粘貼在被測肌、 拮抗肌、和協同肌上，電極夾夾在電極片上，二號微電極3、三號微電極4和四 號微電極5的電極夾通過導線分別與二號通道電壓放大器6、三號通道電壓放大 器7和四號通道電壓放大器8連接。微電極將肌肉興奮時產生的生物電電流輸 入到電壓放大器進行放大。 一號通道電壓放大器2、 二號通道電壓放大器6、三 號通道電壓放大器7和四號通道電壓放大器8輸出的經過放大的電壓信號經過 模擬多路開關9、同步採集保持器10、 A/D轉換器11後同步輸出到計算機12， 經過計算機12內的MedLab生物信號採集處理系統通用軟體處理後，在顯示屏 上同步顯示出肌電圖和肌肉收縮值。
本實用新型提供了一種肌肉等長最大主動收縮力測試儀的思路及方法，具 體實現該技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原 理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新 型的保護範圍。本實施例中未明確的各組成部份均可用現有技術加以實現。
權利要求1、一種肌肉等長最大主動收縮力測試儀，其特徵在於它包括基座、測試裝置和信息採集轉換裝置，基座上設有測試裝置，測試裝置與信息採集轉換裝置連接；所述的信息採集轉換裝置包括拉力傳感器(1)、一號通道電壓放大器(2)、二號微電極(3)、三號微電極(4)、四號微電極(5)、二號通道電壓放大器(6)、三號通道電壓放大器(7)、四號通道電壓放大器(8)、模擬多路開關(9)、同步採集保持器(10)、A/D轉換器(11)和計算機(12)，拉力傳感器(1)的輸出端與一號通道電壓放大器(2)的輸入端連接；二號微電極(3)的輸出端和二號通道電壓放大器(6)的輸入端連接；三號微電極(4)的輸出端和三號通道電壓放大器(7)的輸入端連接；四號微電極(5)的輸出端和四號通道電壓放大器(8)的輸入端連接；一號通道電壓放大器(2)、二號通道電壓放大器(6)、三號通道電壓放大器(7)和四號通道電壓放大器(8)的輸出端均與模擬多路開關(9)輸入端連接，模擬多路開關(9)輸出端與同步採集保持器(10)輸入端連接，同步採集保持器(10)的輸出端與A/D轉換器(11)的輸入端連接，A/D轉換器(11)的輸出端與計算機(12)連接。
2、 根據權利要求l所述的肌肉等長最大主動收縮力測試儀，其特徵在於 所述的拉力傳感器(1)是應變式傳感器。
3、 根據權利要求1所述的肌肉等長最大主動收縮力測試儀，其特徵在於 所述的測試裝置包括作業板(13)、擋板(14)、凸塊(15)、調節碗(16)、手 臂固定板(17)、連杆柄(18)和關節角度調節板(19)，基座上設有作業板(13)， 作業板(13)左側安裝有防止人體前傾的擋板(14)，作業板(13)上擋板(14) 的前方設有帶有滑動槽的凸塊(15)，調節碗(16)安裝在凸塊(15)的滑動槽 內；調節碗(16)前方設有手臂固定板(17)，手臂固定板(17)上設有固定手 臂的扣環和皮帶；手臂固定板(17)的上端有一個固定腕前臂的套環，套環連 接拉力傳感器(1),拉力傳感器(1)與連杆柄(18)連接，連杆柄(18)的一 側設有關節角度調節板(19),關節角度調節板(19)上有螺栓孔，連杆柄(18) 通過螺栓插入螺栓孔與關節角度調節板(19)相連。
4、 根據權利要求3所述的肌肉等長最大主動收縮力測試儀，其特徵在於 所述的關節角度調節板(19)上的螺栓孔設有兩排，每排設有八個，右邊第一 個螺栓孔與水平線呈30。夾角，左邊第一個螺栓孔與水平線呈90°夾角。
專利摘要本實用新型公開了一種肌肉等長最大主動收縮力測試儀，包括基座、測試裝置和信息採集轉換裝置，基座上設有測試裝置，測試裝置與信息採集轉換裝置連接；信息採集轉換裝置包括拉力傳感器、一號通道電壓放大器、二號微電極、三號微電極、四號微電極、二號通道電壓放大器、三號通道電壓放大器、四號通道電壓放大器、模擬多路開關、同步採集保持器、A/D轉換器和計算機。本實用新型根據肌肉最大興奮值去尋找肌肉等長最大主動收縮力，二者同步顯示，大大提高了肌肉等長最大主動收縮力的測量準確度；肌電儀設置了多個通道可以檢測多塊肌肉的興奮情況，從而能同步客觀檢測拮抗肌、協同肌的副作用，定性判定其對肌肉等長最大主動收縮力的影響程度。
文檔編號A61B5/22GK201308498SQ20082023782
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月18日 優先權日2008年12月18日
發明者嶽衛亞, 張吉順 申請人:嶽衛亞