人體傾角姿態圖儀的製作方法
2023-05-16 20:53:51
專利名稱：人體傾角姿態圖儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種人體姿態圖測量裝置，尤其涉及一種人體傾角姿態圖儀。
人體姿態圖(Posturography；PG)檢查最早源於Romberg試驗(1846)，其意義是通過記錄人體維持直立平衡過程的搖動軌跡評價前庭及其周圍神經系統的功能狀態。目前國內外常見的現代姿態圖檢查設備採用設有重力傳感器的人體承載平臺記錄人體重心移動的軌跡，人體承載平臺的力學特性分為靜態和動態兩類。靜態姿態圖(Static Posturography；SPG)儀是目前國內外應用最廣泛的平衡功能檢查設備，例如日本阿尼馬G-5500型身體重心動搖測定儀。由於SPG儀始終存在本體感覺的影響因素，其臨床應用價值具有局限性，它對判別患者病損部位幫助不大。計算機化動態姿態圖(Computerized Dynamic Posturography；CDG)儀僅由美國NEUROCOM公司獨家生產，可以籍助計算機控制的伺服系統消除人體對重心前後移動的本體感覺，比SPG儀的檢查結果更加全面。但是，目前CDG設備僅有前後方向一維作用和記錄，其商品價格卻高達十多萬美元，難於普及應用。
目前國內外尚未見到使用球底平臺減弱本體感覺的人體傾角姿態圖儀的報導。
為了解決SPG儀無法排除本體感覺影響因素的問題，有文獻報導在SPG儀的靜態重力平臺上設置軟墊用於擾亂人體本體感覺。但是，由於軟墊的力學特性受人體體重的影響很大且不穩定，不利於不同設備、不同個體、不同時間測量結果的對照比較分析。
本發明目的在於克服上述已有技術所存在的問題以提供一種人體傾角姿態圖儀，這種姿態圖儀採用球底平臺顯著減弱人體重心移動的本體感覺，由傾角傳感器獲取人體直立於球底平臺上的搖動角度信息，更利於醫務人員判別患者病損的部位。
按照本發明的人體傾角姿態圖儀，它包含設置於穩定水平面之上並承載人體的球底平臺部分；設置於人體並將直立人體的搖擺傾斜角度轉換為傾角電信號的人體傾角傳感器部分；接收來自所述人體傾角傳感器部分的傾角電信號並進一步處理的信號處理機部分；所述球底平臺部分包括與人體相接觸並承載人體的平面部分；其特徵在於，所述球底平臺部分中設有與穩定水平面相接觸並使所述球底平臺部分中的所述平面部分隨著人體重心的移動而傾斜的球面部分。
所述球底平臺部分承載人體並同時承載設置於人體的所述人體傾角傳感器部分。
所述人體傾角傳感器部分包含與直立人體腰椎部位的搖擺傾斜角度相同的傾角藕合腰帶部分；將所述傾角藕合腰帶部分的搖擺傾斜角度轉換為模擬量傾角電信號的傾角敏感元件部分；將所述傾角敏感元件部分輸出的模擬量傾角電信號轉換為數字量傾角電信號的模數轉換部分。
所述模數轉換部分輸出的數字量傾角電信號輸入所述信號處理機部分。
如上構成的本發明的人體傾角姿態圖儀，不僅結構簡單、造價低廉且能夠顯著減弱人體本體感覺，更利於醫務人員判別患者病損的部位。本儀器使得前庭平衡功能檢查的結果更加明確，從而在臨床醫學、康復醫學、運動醫學、老年醫學和軍事醫學等領域有廣泛的用途。
下面結合附圖所示實施例詳細描述本發明。
圖1為本發明一較佳實施例的球底平臺、人體傾角傳感器和信號處理機的硬體結構及整體連接原理圖；圖2為圖1所示實施例的工作流程框圖。
下面參見圖1，本發明的人體傾角姿態圖儀(以下簡稱「儀器」)由球底平臺部分1、人體傾角傳感器部分2和信號處理機部分3組成。球底平臺部分1設置於穩定水平面之上並承載人體，人體傾角傳感器部分2設置於人體腰椎部位。
球底平臺部分1包括與人體相接觸並承載人體的平面部分11；與穩定水平面相接觸並使所述平面部分11隨著人體重心的移動而傾斜的球面部分12。
本實施例中的球底平臺部分1選用小比重的尼龍材料整體製造並設計成球缺形狀平面部分11的直徑約400mm；球面部分12的曲率半徑600mm、高度40mm。穩定水平面之上也可加一層2-4mm厚的橡膠墊(未圖示)用以防止粗糙的穩定水平面對於球面部分12的磨損。
人體傾角傳感器部分2包括與直立人體腰椎部位的搖擺傾斜角度相同的傾角藕合腰帶部分21；將傾角藕合腰帶21的XY兩個方向上的傾斜角度轉換為模擬量傾角電信號的傾角敏感元件部分221和222；將模擬量傾角電信號轉換為RS-232串行數字量傾角電信號的模數轉換部分23。
信號處理機部分3接收來自模數轉換23的RS-232串行數字量傾角電信號。本實施例中的人體傾角傳感器2中的傾角藕合腰帶21固定於直立人體腰椎部位的第4至第5腰椎間。
本實施例中的信號處理機3採用通用計算機。
本實施例中的人體傾角傳感器2由信號處理機3的5V電源供電。
下面詳細說明本發明的特徵部分即球面部分12。按照圖1所示球底平臺1的結構，當直立於平面11之上的人體重心移動時球面12在人體重力的作用下隨之滾動並引起平面11的傾斜，這種力學特性有效地減弱了人體對於重心移動的本體感覺。
仍然參見圖1，為了進一步有效地記錄人體直立於球底平臺1上維持直立平衡過程的搖動軌跡，在球底平臺1承載人體的同時承載人體傾角傳感器2，將人體腰椎部位的搖擺傾斜角度通過人體傾角傳感器2中的傾角藕合腰帶21、傾角敏感元件221和222、模數轉換23轉換為RS-232串行數字量傾角電信號輸出到信號處理機3。
請參見圖2，圖2為本發明圖1所示實施例的人體傾角姿態圖儀的工作框圖。圖2中信號處理機3為已有技術。下面結合圖2說明本發明的工作過程。
首先令人體直立於球底平臺1之上並將人體傾角傳感器2固定於人體腰椎部位的第4至第5腰椎間。
人體腰椎部位的搖擺傾斜角度通過人體傾角傳感器2轉換為RS-232串行數字量傾角電信號輸出到信號處理機3中的RS-232串行接口31，其波特率19200。通過串行接口31，傾角電信號送入姿態圖軌跡生成裝置32，在該裝置中，XY兩個方向的傾角電信號按照直角坐標系定位並按照500個坐標點的數據長度排列採樣數據序列。因採樣率為20赫，所以記錄時間25秒。傾角電信號經姿態圖軌跡生成裝置32處理後形成連續的姿態圖時間軌跡送入輸出裝置35如監視器進行姿態圖軌跡的實時顯示。姿態圖軌跡生成裝置32輸出的姿態圖軌跡實時採樣數據送入信息存儲裝置33進行存儲。信息存儲裝置33存儲的姿態圖軌跡實時採樣數據滿500坐標點後將存儲的採樣數據序列送入參數計算裝置34，該裝置34計算姿態圖軌跡的平均角速度等特徵參數並將這些參數回送到信息存儲裝置33進行存儲並送入輸出裝置35與25秒的姿態圖軌跡同屏顯示。
以上結合較佳實例詳細描述了本發明，由於在上述實例中本發明在其球缺底平臺1中採用了滾動傾斜原理的球面部分12和平面部分11，並在球底平臺1承載直立人體的同時在人體腰椎部位設有採用了傾角測量技術的人體傾角傳感器2。通過以上技術措施有效地減弱了人體重心移動的本體感覺並同時記錄了人體直立於球底平臺1上維持直立平衡過程的傾角姿態圖軌跡，從而使本儀器不僅結構簡單、造價低廉而且患者的前庭平衡功能檢查結果更加明確，更利於醫務人員判別患者病損的部位。
權利要求
1．一種人體傾角姿態圖儀，它包含設置於穩定水平面之上並承載人體的球底平臺部分；設置於人體並將直立人體的搖擺傾斜角度轉換為傾角電信號的人體傾角傳感器部分；接收來自所述人體傾角傳感器部分的傾角電信號並進一步處理的信號處理機部分；所述球底平臺部分包括與人體相接觸並承載人體的平面部分；其特徵在於，所述球底平臺部分中設有與穩定水平面相接觸並使所述球底平臺部分中的所述平面部分隨著人體重心的移動而傾斜的球面部分。
2．如權利要求1所述姿態圖儀，其特徵在於，所述球底平臺部分承載人體並同時承載設置於人體的所述人體傾角傳感器部分。
3．如權利要求2所述姿態圖儀，其特徵在於，所述人體傾角傳感器部分包含與直立人體腰椎部位的搖擺傾斜角度相同的傾角藕合腰帶部分；將所述傾角藕合腰帶部分的搖擺傾斜角度轉換為模擬量傾角電信號的傾角敏感元件部分；將所述傾角敏感元件部分輸出的模擬量傾角電信號轉換為數字量傾角電信號的模數轉換部分。
4．如權利要求3所述姿態圖儀，其特徵在於，所述模數轉換部分輸出的數字量傾角電信號輸入所述信號處理機部分。
全文摘要
一種人體傾角姿態圖儀,它包含球底平臺部分、人體傾角傳感器部分和信號處理機部分。其特徵在於,在上述球底平臺部分中設有採用滾動傾斜原理的球面部分和平面部分,並在球底平臺承載直立人體的同時在人體腰椎部位設有採用了傾角測量技術的人體傾角傳感器。這些技術措施有效地減弱了人體重心移動的本體感覺並同時記錄了人體直立於球底平臺上維持直立平衡過程的傾角姿態圖軌跡,從而使本儀器不僅結構簡單、造價低廉而且患者的前庭平衡功能檢查結果更加明確,更利於醫務人員判別患者病損的部位。
文檔編號A61B5/11GK1323568SQ0011567
公開日2001年11月28日 申請日期2000年5月15日 優先權日2000年5月15日
發明者張慶陵, 遲放魯, 羅琦琨, 向明, 馬捷 申請人:中國人民解放軍海軍醫學研究所