技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种膝跳反射电子测试仪及判定膝跳反射强度的方法。
背景技术
膝跳反射是一种最简单的反射，包括两个神经元。执行反射的全部神经结构称为反射弧，一般包括五部分：感受器、传入神经纤维、中枢、传出神经纤维和效应器。反射弧的结构也有简有繁，在最简单的反射弧中，传入神经元和传出神经元直接在中枢内接触，称为单突触反射，如膝跳反射。复杂的反射弧有许多中间神经元。
膝跳反射的传入神经和传出神经为股神经，神经中枢是低级神经中枢，位于脊髓的灰质内。在膝跳反射的同时，脊髓中通向大脑的神经会将这一神经冲动传往大脑，使人感觉到被叩击了，膝跳反射先完成，然后才感觉到膝盖被叩了，但这几乎是同时的。
膝跳反射受中枢神经系统的高级部位影响，其反应的强弱、迟速可反映中枢神经系统的功能状态，临床上用以检查中枢神经系统的疾患。通过刺激膝盖处大腿肌肉的感受器(股四头肌肌腱内机械感受器)，在感觉神经元中引发了动作电位，动作电位上行到脊髓，脊髓中感觉神经元直接与运动神经元建立突触联系。如果信号足够强，就可以在运动神经元中引发动作电位。当动作电位传递到大腿肌肉(股四头肌)时，股四头肌收缩，股二头肌舒张，即可引起膝跳反射。
目前，医生常用叩诊锤检查神经肌肉反射，叩诊锤多以一块橡皮和一根木质或金属柄构成，使用时用橡皮段轻轻叩击有关部位，以观察膝跳反射。这个诊断过程受医生主观影响大，一方面是医生难以准确控制每次叩击力，另一方面，医生对患者膝跳反射强度(动作幅度、速度)的判断存在很大的主观性且可能忽略掉微弱反应，造成误判。因此，将膝跳反射强度进行量化对于医生临床诊断而言十分必要。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种能量化膝跳反射的电子测试装置，可将膝跳反射强度分层次显示，根据患者实际测试情况调整分层检测灵敏度，为医生利用膝跳反射诊断患者神经系统的疾患提供数据。
本发明的目的之二是提供一种利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法。
为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：一种膝跳反射电子测试仪，包括诊断盒与传感器；诊断盒包括LED灯、USB供电口、第一蓝牙通讯模块、诊断盒开关和微处理器；传感器包括传感器开关、传感器充电口、第二蓝牙通讯模块和加速度传感器；第一蓝牙通讯模块与第二蓝牙通讯模块通讯连接；LED灯、USB供电口、第一蓝牙通讯模块、诊断盒开关与微处理器的管脚相接；LED灯、USB设置于诊断盒外表面；传感器开关、传感器充电口、第二蓝牙通讯模块与加速度传感器通过电路板相连接；传感器开关、传感器充电口设置在传感器外壳上。
在上述的膝跳反射电子测试仪中，诊断盒外还连接有绑带和尼龙搭扣。
在上述的膝跳反射电子测试仪中，LED灯采用1-8号LED灯，共8个。
在上述的膝跳反射电子测试仪中，加速度传感器为xyz三轴传感器。
为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：一种利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法，包括以下步骤：
步骤1、通过传感器采集被测试者小腿加速度和角度数据并通过第二蓝牙通讯模块传输至第一蓝牙通讯模块；
步骤2、微处理器处理第一蓝牙通讯模块接收到的加速度和角度数据，通过程序算法实现膝跳反射强度的判定。
在上述的利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法中，步骤1所述传感器采集被测试者小腿加速度和角度数据是通过绑带和尼龙搭扣将传感器固定在被测试者小腿上，测量x轴、y轴和z轴的加速度，以及重力加速度方向与x轴、y轴和z轴的夹角。
在上述的利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法中，步骤2所述的通过程序算法实现膝跳反射强度的判定包括：
步骤2.1、自检单元，保证第一、第二蓝牙通讯模块和LED灯运行正常；
步骤2.2、基准面标定单元，确保传感器绑在被测试者小腿上不发生运动时开始测试；
步骤2.3、强度判定单元，利用传感器实时采集的z轴加速度的值az减去重力加速度在z轴的分量，得到被测试者小腿动作方向的加速度值azx，即：
azx＝az-cosθz
根据azx的大小，判定膝跳反射的强度，同时显示LED灯亮的个数。
在上述的利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法中，步骤2.1的实现包括：打开传感器，诊断盒通电后，进入自检单元，若第一、第二蓝牙通讯模块连接正常，则控制8个LED灯全亮，通过延时程序使2-8号LED灯持续2秒后熄灭，仅留1号LED灯亮表征开机状态；若第一、第二蓝牙通讯模块连接失败，则控制8号LED灯闪烁，延时2秒后熄灭。
在上述的利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法中，步骤2.2的实现包括：比较传感器前后两次采集的x轴和y轴的加速度值，若两次的差值小于给定的足够小的值1％，则认为传感器未发生运动，此时可开始叩诊过程；若两次的差值大于1％，则认为传感器正在运动，不进入叩诊过程，直到传感器不发生运动。
本发明的有益效果是：
1)通过加速度的精确测量，消除了医生采用肉眼观测可能带来的主观影响；
2)在一个测试周期内，如果需要多次测试，无需反复开关电源，操作简便；
3)通过大量的测试获取试验样本，可以不断调整弱、中、强的范围，使诊断值越来越接近精确。
附图说明
图1为膝跳反射装置示意图。
图1(a)为本发明一个实施例膝跳反射电子测试仪诊断盒示意图；
其中，1-诊断盒，101-LED灯，102-USB供电口，103-第一蓝牙通讯模块，104-诊断盒开关，105-微处理器；
图1(b)为本发明一个实施例膝跳反射电子测试仪传感器示意图；
其中，2-传感器，201-传感器开关，202-传感器充电口，203-第二蓝牙通讯模块，204-加速度传感器，205-绑带，206-尼龙搭扣；
图2为本发明一个实施例的基准面标定单元流程图；
图3为本发明一个实施例的强度判定单元流程图；
图4为本发明一个实施例的膝跳反射电子测试仪运行总流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实施例采用以下技术方案来实现的，一种膝跳反射电子测试仪，包括诊断盒与传感器；诊断盒包括LED灯、USB供电口、第一蓝牙通讯模块、诊断盒开关和微处理器；传感器包括传感器开关、传感器充电口、第二蓝牙通讯模块和加速度传感器；第一蓝牙通讯模块与第二蓝牙通讯模块通讯连接；LED灯、USB供电口、第一蓝牙通讯模块、诊断盒开关与微处理器的管脚相接；LED灯、USB设置于诊断盒外表面；传感器开关、传感器充电口、第二蓝牙通讯模块与加速度传感器通过电路板相连接；传感器开关、传感器充电口设置在传感器外壳上。
进一步，诊断盒外还连接有绑带和尼龙搭扣。
进一步，LED灯采用1-8号LED灯，共8个。
更进一步，加速度传感器为xyz三轴传感器。
一种利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法，包括以下步骤：
步骤1、通过传感器采集被测试者小腿加速度和角度数据并通过第二蓝牙通讯模块传输至第一蓝牙通讯模块；
步骤2、微处理器处理第一蓝牙通讯模块接收到的加速度和角度数据，通过程序算法实现膝跳反射强度的判定。
进一步地，步骤1所述传感器采集被测试者小腿加速度和角度数据是通过绑带和尼龙搭扣将传感器固定在被测试者小腿上，测量x轴、y轴和z轴的加速度，以及重力加速度方向与x轴、y轴和z轴的夹角。
进一步地，步骤2所述的通过程序算法实现膝跳反射强度的判定包括：
步骤2.1、自检单元，保证第一、第二蓝牙通讯模块和LED灯运行正常；
步骤2.2、基准面标定单元，确保传感器绑在被测试者小腿上不发生运动时开始测试；
步骤2.3、强度判定单元，利用传感器实时采集的z轴加速度的值az减去重力加速度在z轴的分量，得到被测试者小腿动作方向的加速度值azx，即：
azx＝az-cosθz
根据azx的大小，判定膝跳反射的强度，同时显示LED灯亮的个数。
进一步地，步骤2.1的实现包括：打开传感器，诊断盒通电后，进入自检单元，若第一、第二蓝牙通讯模块连接正常，则控制8个LED灯全亮，通过延时程序使2-8号LED灯持续2秒后熄灭，仅留1号LED灯亮表征开机状态；若第一、第二蓝牙通讯模块连接失败，则控制8号LED灯闪烁，延时2秒后熄灭。
更进一步地，步骤2.2的实现包括：比较传感器前后两次采集的x轴和y轴的加速度值，若两次的差值小于给定的足够小的值1％，则认为传感器未发生运动，此时可开始叩诊过程；若两次的差值大于1％，则认为传感器正在运动，不进入叩诊过程，直到传感器不发生运动。
具体实施时，一种膝跳反射电子测试仪，包括诊断盒1和传感器2，如图1(a)所示，LED灯101用来表征诊断盒状态和显示膝跳反射强度，USB供电口102用于给诊断盒1供电；第一蓝牙通讯模块103接收从传感器2传送来的az、θz值，再经过微处理器105进行计算并控制LED灯101亮灯状态；诊断盒1的开关104控制诊断盒通、断电。
如图1(b)所示，传感器开关201用来控制传感器2的开断，传感器充电口202可以给传感器2的内置电池充电。第二蓝牙通讯模块203用来与诊断盒1的第一蓝牙通讯模块103通讯。加速度传感器204为xyz三轴传感器。绑带205和尼龙搭扣206用来将传感器2固定在被测试者小腿膝盖处。
利用膝跳反射电子测试仪判定膝跳反射强度的方法如下：
(1)传感器实现加速度和角度数据的采集和蓝牙传输功能。
传感器通过绑带放在被测试者小腿上，可测量x轴、y轴和z轴的加速度，以及重力加速度方向与x轴、y轴和z轴的夹角，通过第一蓝牙通讯模块将测量信号传输给诊断盒。x轴和y轴的加速度用于确定基准面，z轴加速度以及与z轴的夹角用于判定膝跳反射强度。传感器用第一蓝牙通讯模块将采集到的信号实时传输到微处理器。
(2)诊断盒包含微处理器、8个LED灯、第二蓝牙通讯模块，采用USB供电。微处理器用于处理第二蓝牙通讯模块接收到的加速度和角度数据，并通过程序算法实现膝跳反射强度的判断，通过8个LED亮灯的数目显示诊断状态。
(3)程序算法包括以下内容：
1)自检单元：在传感器打开，盒诊断盒通电后，进入自检单元，若第一、第二蓝牙通讯模块连接正常，则控制8个LED灯全亮，通过延时程序使2-8号灯持续2秒后熄灭，仅留1号灯亮表征开机状态。若第一、第二蓝牙通讯模块连接失败，则控制8号LED灯闪烁，延时2秒后熄灭。自检单元确保第一、第二蓝牙通讯模块和LED灯运行正常。
2)基准面标定单元：传感器绑在被测试者小腿上，通过比较前后两次采集的x轴和y轴的加速度值，若两次的差值小于给定的足够小的值(设定为1％)，则认为传感器未发生运动，此时可开始叩诊过程；若两次的差值大于1％，则认为传感器正在运动，不进入叩诊过程，直到传感器不发生运动。基准面标定单元确保在传感器绑在小腿上，且不发生运动时开始测试，消除人为误动的影响。执行流程如图2所示。
3)强度判定单元：在采集过程中，利用传感器实时采集到的z轴加速度的值az(已根据重力加速度g归一)减去重力加速度在z轴的分量，得到被测试者小腿动作方向的加速度值azx，即：
azx＝az-cosθz
根据azx的大小，判定膝跳反射的强度，同时显示LED灯亮的个数。理论上，若膝跳反射越强，则azx的值越大，此时控制LED灯亮的个数越多。
在本实施例中，通过小样本测试，初步设置azx<0.15时，不亮灯；0.15≤azx<0.3时，3号LED灯亮；0.3≤azx<0.9时，3、5号LED灯亮；azx>0.9时，3、5、7号LED灯亮。分别对应很弱、弱、中、强四个等级。执行流程图3所示。
采用上述膝跳反射强度测试仪进行诊断的步骤为：
1)将传感器绑在被测试者小腿上，并打开传感器开关；
2)将诊断盒利用USB通电；
3)确认传感器与诊断盒连接成功，且“启动”灯长亮时，准备诊断叩击；
4)根据诊断盒面板显示的强弱程度判定膝跳反射强度；
5)完成一次诊断后，若要重复多次诊断，可直接进行，否则关闭诊断盒电源即可；
6)完成诊断后将诊断盒断电；
7)取下传感器并关闭传感器开关。
综上所述，膝跳反射电子测试仪运行总流程如图4所示，首先启动传感器2，并将传感器2通过绑带205和尼龙搭扣206绑在被测试者小腿部。然后将诊断盒1通过USB供电口102供电启动，启动时LED灯7号灯亮，8号灯闪烁。7、8号灯熄灭后，诊断盒开始运行自检单元，1～8号灯全亮，2～8号延时后熄灭，1号灯会持续点亮以表征开机状态。若LED灯和第一、第二蓝牙通讯模块没有故障，则进行正式的膝跳反射测试。
医生用叩诊锤敲击患者的膝盖，传感器2将实时采集到的az与θz值通过第二蓝牙通讯模块203传送到诊断盒1的第一蓝牙通讯模块103，诊断盒1进行数据处理计算得出azx，根据azx值大小判断和控制LED灯101的通断，医生从LED灯亮的数量判断膝跳反应的强弱。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。