一种人体动态平衡能力测试系统.pdf

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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201310573449.2 (22)申请日 2013.11.13 A61B 5/11(2006.01) (73)专利权人 鲁东大学 地址 264025 山东省烟台市芝罘区红旗中路 186 号 (72)发明人 李世明 赵万胜 刘其福 宋蕾蕾 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212 代理人 杨立 (54) 发明名称 一种人体动态平衡能力测试系统 (57) 摘要 本发明涉及一种人体动态平衡能力测试系 统， 包括变速移动装置、 变速转动装置、 压心监测 装置和主机 ； 变速移动装置包括移动电机、 直线 导轨、 滑台和底。

2、座 ； 变速转动装置包括转动电机、 减速器和转盘， 转盘、 减速器和转动电机依次连 接， 减速器穿过滑台上的通孔并与滑台固定连接， 压心监测装置包括检测平台和压力传感器， 移动 电机、 转动电机和压力传感器均与主机电连接。 本 发明利用机电一体化技术实现了测试所需的水平 直线加减速、 水平转动加减速以及二者组合的测 试环境， 既可以测试人体动态平衡能力， 又可以在 该环境下进行训练以提高人体动态平衡能力。 (51)Int.Cl. 审查员 王兆雨 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)授权公告号 CN 103584869 B (45。

3、)授权公告日 2015.02.25 CN 103584869 B 1/1 页 2 1. 一种人体动态平衡能力测试系统， 其特征在于， 包括变速移动装置、 变速转动装置、 压心监测装置和主机 ； 所述变速移动装置包括移动电机、 直线导轨、 滑台和底座， 所述滑台通过所述直线导轨 与所述底座连接， 所述移动电机与所述滑台连接， 所述移动电机作为所述滑台在所述直线 导轨上移动的动力源设置在所述底座上， 所述滑台上设置有通孔 ； 所述变速转动装置包括转动电机、 减速器和转盘， 所述转盘、 减速器和转动电机依次连 接， 所述减速器穿过所述滑台上的通孔并与所述滑台固定连接， 所述转盘位于所述滑台的 上方，。

4、 所述转动电机位于所述滑台的下方 ； 所述压心监测装置包括检测平台和压力传感器， 所述检测平台通过所述压力传感器与 所述转盘连接， 所述检测平台位于所述转盘的上方 ； 所述移动电机、 转动电机和压力传感器均与所述主机电连接 ； 还包括足底压力分布测试装置、 躯干倾角测试装置和躯干加速度测试装置， 所述足底 压力分布测试装置用于检测待测人员足底的压力分布变化情况， 所述足底压力分布测试装 置设置在所述检测平台上 ； 所述躯干倾角测试装置用于检测待测人员人体躯干在运动过程 中前后和左右两个方向的倾角变化情况 ； 所述躯干加速度测试装置用于测试测待测人员人 体躯干在运动过程中前后、 左右和上下三个方。

5、向的加速度变化情况。 2. 根据权利要求 1 所述的一种人体动态平衡能力测试系统， 其特征在于， 所述变速移 动装置还包括滚珠丝杠， 所述移动电机作为所述滚珠丝杠的动力源与所述滚珠丝杠的螺杆 连接， 所述滚珠丝杠的螺母与所述滑台连接， 以使所述滚珠丝杠带动所述滑台在所述直线 导轨上移动， 所述移动电机和滚珠丝杠均设置在所述底座上。 3. 根据权利要求 1 所述的一种人体动态平衡能力测试系统， 其特征在于， 所述主机用 于控制所述移动电机和转动电机的转速。 4. 根据权利要求 1 所述的一种人体动态平衡能力测试系统， 其特征在于， 所述主机还 用于接收所述压力传感器采集到的压力信息， 并将所述压。

6、力信息转化成待测人体压心的信 息。 5.根据权利要求1至4任一所述的一种人体动态平衡能力测试系统， 其特征在于， 所述 转盘的外围设置有安全防护装置， 所述安全防护装置上设置有可系住人体的安全带。 6.根据权利要求1至4任一所述的一种人体动态平衡能力测试系统， 其特征在于， 所述 转动电机和移动电机均为伺服电机。 7.根据权利要求1至4任一所述的一种人体动态平衡能力测试系统， 其特征在于， 所述 压力传感器有 4 个。 权 利 要 求 书 CN 103584869 B 2 1/4 页 3 一种人体动态平衡能力测试系统 技术领域 0001 本发明涉及一种人体动态平衡能力测试系统。 背景技术 00。

7、02 跌倒是威胁老年人及其它一些特殊人群 （如中风病人、 脑瘫患者等） 健康的重要危 险因素之一， 跌倒会导致人体能力减退、 独立生活能力下降、 甚至在骨折后的头三个月有较 严重的死亡危险， 据 WHO 报告， 中国已于 2000 年就成为了世界上因跌倒所致疾病负担最重 的国家。因此， 提高人体的平衡能力对老年人及特殊人群具有特别重要的意义。 0003 对于人体平衡能力的训练， 长期以来人们一直在探索有效的训练方法， 例如通过 不同组合的静、 动态平衡动作来提高人体的平衡控制能力， 利用不同组合的抗阻力量训练 来提高下肢的肌肉力量， 利用太极拳练习来综合提高人体的平衡能力， 等。 对于人体平衡。

8、能 力的测试目前大致可以分为三种方法 ： 传统的主观观察法、 量表法和压力平板法。 传统的观 察法虽操作简单， 但过于粗略和主观， 缺乏客观统一的标准 ； 量表法虽不需要专门的设备， 但操作烦琐。相比之下， 压力平板技术测试人体平衡能力更客观， 易操作， 能定量。 0004 人体的平衡能力分为静态平衡和动态平衡两类， 上述方法主要是针对静态平衡的 研究较为成熟， 而对于动态平衡的研究却相对滞后， 尤其是动态平衡能力的测试问题一直 是该领域的研究热点。因为只有对人体动态平衡能力的测试与评价准确有效， 才能更好地 引导对动态平衡能力的训练。 0005 一般认为， 影响平衡能力的 3 大感觉系统为视。

9、觉、 本体感觉以及前庭觉， 其中， 前 庭觉是由前庭器官来完成的， 由内耳迷路中椭圆囊、 球囊和三个半规管构成， 是专门的位觉 与平衡器官， 对保持人体平衡起着极为重要的作用。 0006 前庭器官的不同部分有不同的适宜刺激， 椭圆囊与球囊内的囊斑的适宜刺激为耳 石重力作用与直线运动的加减速度， 而半规管中壶腹嵴毛细胞的适宜刺激是旋转运动的加 减速度。 当人体处于变速直线或变速旋转运动时， 内淋巴由于惯性作用， 其流动方向和速度 发生变化， 引起毛细胞兴奋， 经前庭末梢传至本体感觉器， 反射性的引起肌张力的变化， 来 维持身体的平衡。一旦内淋巴本身也获得了与椭圆囊、 球囊相同的直线速度或与半规管。

10、相 同的旋转速度， 毛细胞就不再受到刺激。 0007 上述分析给我们启示 ： 要提高人体前庭器官耐受刺激的阈值， 就需要将人体置于 一种直线或旋转加减速 （而不是匀速） 的状态下进行适应性训练， 在这种状态下对人体的动 态平衡能力进行测试也会更加有效、 准确。 发明内容 0008 本发明的目的是提供一种人体动态平衡能力测试系统， 解决现有技术中存在的上 述问题。 0009 本发明解决上述技术问题的技术方案如下 ： 一种人体动态平衡能力测试系统， 包 括变速移动装置、 变速转动装置、 压心监测装置和主机 ； 说 明 书 CN 103584869 B 3 2/4 页 4 0010 所述变速移动装置。

11、包括移动电机、 直线导轨、 滑台和底座， 所述滑台通过所述直线 导轨与所述底座连接， 所述移动电机与所述滑台连接， 所述移动电机作为所述滑台在所述 直线导轨上移动的动力源设置在所述底座上， 所述滑台上设置有通孔 ； 0011 所述变速转动装置包括转动电机、 减速器和转盘， 所述转盘、 减速器和转动电机依 次连接， 所述减速器穿过所述滑台上的通孔并与所述滑台固定连接， 所述转盘位于所述滑 台的上方， 所述转动电机位于所述滑台的下方 ； 0012 所述压心监测装置包括检测平台和压力传感器， 所述检测平台通过所述压力传感 器与所述转盘连接， 所述检测平台位于所述转盘上方 ； 0013 所述移动电机、。

12、 转动电机和压力传感器均与所述主机电连接。 0014 进一步， 还包括足底压力分布测试装置、 躯干倾角测试装置和躯干加速度测试装 置， 所述足底压力分布测试装置用于检测待测人员足底的压力分布变化情况， 所述足底压 力分布测试装置设置在所述检测平台上 ； 所述躯干倾角测试装置用于检测待测人员人体躯 干在运动过程中前后和左右两个方向的倾角变化情况 ； 所述躯干加速度测试装置用于测试 测待测人员人体躯干在运动过程中前后、 左右和上下三个方向的加速度变化情况。 0015 进一步， 所述变速移动装置还包括滚珠丝杠， 所述移动电机作为所述滚珠丝杠的 动力源与所述滚珠丝杠的螺杆连接， 所述移动电机和滚珠丝杠。

13、均设置在所述底座上， 所述 滚珠丝杠的螺母与所述滑台连接， 以使所述滚珠丝杠带动所述滑台在所述直线导轨上移 动。 0016 进一步， 所述主机用于控制所述移动电机和转动电机的转速。 0017 进一步， 所述主机还用于接收所述压力传感器采集到的压力信息， 并将所述压力 信息转化成待测人体压心的信息。 0018 进一步， 所述转盘的外围设置有安全防护装置， 所述安全防护装置上设置有可系 住人体的安全带。 0019 进一步， 所述转动电机和移动电机均为伺服电机。 0020 进一步， 所述压力传感器有 4 个。 0021 本发明的有益效果是 ： 本发明提出了一种人体动态平衡能力测试系统， 该系统根 据。

14、人体前庭器官的适宜刺激方式， 利用机电一体化技术实现了测试所需的水平直线加减 速、 水平转动加减速以及二者组合的测试环境， 引用了人体躯干在运动过程中前后和左右 两个方向的倾角变化情况、 人体压心的信息、 足底压力分布变化情况和人体躯干在运动过 程中前后、 左右和上下三个方向的加速度变化情况来评测人体动态平衡能力， 既可以测试 人体动态平衡能力， 又可以在该环境下进行训练以提高人体动态平衡能力， 对老年人及其 它特殊人群的防跌倒具有重要的意义。 附图说明 0022 图 1 为本发明一种人体动态平衡能力测试系统的主视图 ； 0023 图 2 为本发明一种人体动态平衡能力测试系统的防护架的立体示意。

15、图 ； 0024 图 3 为本发明一种人体动态平衡能力测试系统的变速转动装置的立体图 ； 0025 图 4 为本发明一种人体动态平衡能力测试系统的立体图。 0026 附图中， 各标号所代表的部件列表如下 ： 说 明 书 CN 103584869 B 4 3/4 页 5 0027 1、 检测平台， 2、 压力传感器， 3、 转盘， 4、 滑台， 5、 直线导轨， 6、 螺母， 7、 转动电机， 8、 减速器， 9、 滚珠丝杠， 10、 底座， 11、 移动电机， 12、 安全防护装置 ,13、 足底压力分布测试装 置。 具体实施方式 0028 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述， 所举实例。

16、只用于解释本发明， 并 非用于限定本发明的范围。 0029 一种人体动态平衡能力测试系统， 包括变速移动装置、 足底压力分布测试装置 13、 躯干倾角测试装置、 压心监测装置、 躯干加速度测试装置、 变速转动装置和主机， 所述变速 移动装置和变速转动装置用于实现变速水平转动、 变速水平直线移动以及直线和转动的合 成运动， 为人体动态平衡能力测试提供水平直线加减速、 水平转动加减速以及二者组合的 测试环境。 0030 如图 1、 图 4 所示， 所述变速移动装置包括移动电机 11、 直线导轨 5、 滑台 4 和底座 10， 所述滑台 4 通过所述直线导轨 5 与所述底座 10 连接， 所述滑台 。

17、4 上设置有通孔 ； 所述变 速移动装置还包括滚珠丝杠 9， 所述移动电机 11 作为所述滚珠丝杠 9 的动力源与所述滚珠 丝杠 9 的螺杆连接， 所述移动电机 11 和滚珠丝杠 9 均设置在所述底座 10 上， 所述滚珠丝杠 9 的螺母 6 与所述滑台 4 连接， 以使所述滚珠丝杠 9 带动所述滑台 4 在所述直线导轨 5 上移 动， 从而提供水平直线加减速测试环境。 0031 所述足底压力分布测试装置 13 用于检测待测人员足底的压力分布变化情况， 所 述足底压力分布测试装置13设置在所述检测平台1上 ； 所述躯干倾角测试装置用于检测测 待测人员人体躯干在运动过程中前后和左右两个方向的倾角。

18、变化情况 ； 所述躯干加速度测 试装置用于测试测待测人员人体躯干在运动过程中前后、 左右和上下三个方向的加速度变 化情况 ； 0032 如图1、 图3所示， 所述变速转动装置包括转动电机7、 减速器8和转盘3， 所述转盘 3、 减速器8和转动电机7依次连接， 所述减速器8穿过所述滑台4上的通孔并与所述滑台4 固定连接， 所述转盘 3 位于所述滑台 4 的上方， 所述转动电机 7 位于所述滑台 4 的下方， 转 盘 3 的旋转提供了水平转动加减速的测试环境 ； 0033 如图 1、 图 4 所示， 所述压心监测装置包括检测平台 1 和压力传感器 2， 所述检测平 台 1 通过所述压力传感器 2 。

19、与所述转盘 3 连接， 所述检测平台 1 位于所述转盘 3 上方 ； 0034 所述移动电机 11、 转动电机 7 和压力传感器 2 均与所述主机电连接。所述主机用 于控制所述移动电机 11 和转动电机 7 的转速。所述主机还用于接收所述压力传感器 2 采 集到的压力信息， 并将所述压力信息转化成待测人体压心的信息。 0035 优选的， 如图 2 所示， 所述转盘 3 的外围设置有安全防护装置 12， 所述安全防护装 置 12 上设置有可系住人体的安全带。 0036 优选的， 所述转动电机7和移动电机11均为伺服电机。 所述压力传感器2有4个。 0037 工作时， 待测人员站立在足底压力分布测。

20、试装置 13 上， 在待测人员人体躯干上分 别装上躯干倾角测试装置和躯干加速度测试装置， 变速移动装置和变速转动装置为人体动 态平衡能力测试提供水平直线加减速、 水平转动加减速以及二者组合的测试环境， 4 个压力 传感器分别采集压力信号， 并发送给主机， 并与主机配合完成对人体压心随时间变化轨迹 说 明 书 CN 103584869 B 5 4/4 页 6 的监测， 该压心以及足底的压力分布变化情况能够反映人体重心的移动状况， 尤其能够反 映当人体受到干扰时身体的失衡程度， 以此来评价人体在运动状态下的平衡能力， 又可以 在该环境下进行训练以提高人体动态平衡能力 ； 并且， 测得的人体躯干在运。

21、动过程中前后 和左右两个方向的倾角变化情况同时用来反映人体维持动态平衡的能力， 倾角越大， 动态 平衡能力越差， 倾角越小， 动态平衡能力就越好 ； 测得的人体躯干在运动过程中前后、 左右 和上下三个方向的加速度变化情况同时用来反映人体维持动态平衡的能力， 加速度越大， 动态平衡能力越差， 加速度越小， 动态平衡能力就越好。 0038 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和 原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103584869 B 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103584869 B 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103584869 B 8 。