CN113229171B - 一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法 - Google Patents
一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113229171B CN113229171B CN202110341576.4A CN202110341576A CN113229171B CN 113229171 B CN113229171 B CN 113229171B CN 202110341576 A CN202110341576 A CN 202110341576A CN 113229171 B CN113229171 B CN 113229171B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vibration
- frequency
- wbv
- dimensional
- directions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 title claims abstract description 95
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000010187 selection method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 122
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 36
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 claims description 4
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 4
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 claims 17
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 5
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002232 neuromuscular Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 208000017667 Chronic Disease Diseases 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000009098 adjuvant therapy Methods 0.000 description 1
- 238000013142 basic testing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007721 medicinal effect Effects 0.000 description 1
- 208000030159 metabolic disease Diseases 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 229960001412 pentobarbital Drugs 0.000 description 1
- WEXRUCMBJFQVBZ-UHFFFAOYSA-N pentobarbital Chemical compound CCCC(C)C1(CC)C(=O)NC(=O)NC1=O WEXRUCMBJFQVBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007084 physiological dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 208000037816 tissue injury Diseases 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K15/00—Devices for taming animals, e.g. nose-rings or hobbles; Devices for overturning animals in general; Training or exercising equipment; Covering boxes
- A01K15/02—Training or exercising equipment, e.g. mazes or labyrinths for animals ; Electric shock devices ; Toys specially adapted for animals
- A01K15/027—Exercising equipment, e.g. tread mills, carousels
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本发明提供一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法，包括以下步骤：步骤1：制备试验用动物，构建试验测试系统；步骤2：在三维振动台上对动物进行扫频振动，将没有生命体征的该动物再进行扫频振动；对动物进行两次扫频振动的同时，通过两枚三向加速度传感器分别测量动物和工作台竖直、水平左右和水平前后三个方向的加速度信号；步骤3：将所述步骤2中的加速度信号传输至电脑并进行处理，确定动物身体固有频率的范围。利用本发明提出的方法，可以准确地得到试验用动物沿竖直、水平前后和水平左右三个方向的固有频率，并设计了7类三维振动训练模式，这为动物甚至人的全身振动训练试验的设计提供了依据。
Description
技术领域
本发明属于生物力学领域，涉及一种动物的三维振动训练模式及频率参数的选取方法。
背景技术
全身振动训练(Whole body vibration,WBV)是一种利用振动设备对生物体进行振动激励，通过刺激神经肌肉反射，从而提高主动肌的激活程度，进而提高神经-肌肉系统兴奋性的训练。该训练法具有非药性和无创性的特点。由于全身振动训练对机体的神经-肌肉-骨骼系统的改善作用,因此近几年在国内外逐渐将它引入到了运动员的日常训练和大众的运动康复训练中。
与此同时，研究人员也发现，WBV也对不少慢性疾病，如对于糖尿病、心血管疾病、骨质疏松等，可以起到积极的防控改善作用，因此，国内学者进行了大量以动物为研究对象的WBV相关试验研究。振动有两个重要的参数：频率和振幅，其中尤以频率参数最为重要，因为当WBV中振动设备所激励的振动频率达到生物体的固有频率时，会引起身体及内部器官的共振，不但不能对各类疾病起到防控作用，反而会造成器官的物理损伤、代谢紊乱、内分泌失调等组织损伤和生理功能障碍。因此，合理选取的振动频率就尤为重要。这就要求通过合理的方法确定动物的固有频率范围。但是，国内的学者在选择WBV频率的时候，并未以此为参照进行试验，而对于动物固有频率范围的确定也鲜有研究。与此同时，传统的WBV大都是一维振动，少有二维振动，而无三维WBV的应用，如何能科学、安全的进行三维WBV亦变得非常重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种动物三维振动训练方法以及对应频率参数的选取方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
一种动物的三维振动频率参数的选取方法，包括以下步骤：
步骤1：将背部设有三向加速度传感器一的试验动物的四肢置于其腹部下方，腹部和四肢与三维振动台工作台面贴合；在三维振动台工作台面上固定一枚三向加速度传感器二，将三向加速度传感器一和三向加速度传感器二接入数据采集卡；
步骤2：首先在三维振动台上对该动物进行扫频振动，然后对没有生命体征的该动物再进行扫频振动；对动物进行两次扫频振动的同时，通过三向加速度传感器一和三向加速度传感器二分别测量动物和工作台的加速度信号；
步骤3：对所述步骤2中的加速度信号进行处理，确定动物身体固有频率的范围。
优选地，所述步骤2中测得的加速度信号包括竖直、水平左右和水平前后三个方向。
优选地，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：对三维振动台的三维线性扫频范围设置为0-200Hz，增量分辨率为1Hz，线性扫频的频率变化率设置为aHz/s，a≤0.5，加速度g值为a/2m/s2，则扫频频率f与时间t的函数关系为：
f＝at (1)
开启三维振动台，采集获得该动物和三维振动台工作台的三向加速度信号；
步骤2.2：保持同一加速度g值，重复执行所述步骤2.1四次；
步骤2.3：对三维振动台的加速度g值分别设置为0.5m/s2、0.75m/s2和1m/s2，对于每种g值分别重复所述步骤2.1和步骤2.2；
步骤2.4：将无生命体征的该动物重复所述步骤2.1、步骤2.2和步骤2.3。
优选地，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：对动物测得的三向加速度传感器一和三向加速度传感器二的信号进行前处理；
步骤3.2：使用双尾配对T检验，对前处理后的传感器中竖直方向的加速度信号进行对比；若三向加速度传感器一竖直方向的加速度信号明显小于三向加速度传感器二对应方向的信号，则将其描述为衰减；若三向加速度传感器一竖直方向的加速度信号等于或大于三向加速度传感器二对应方向的信号，则将其描述为非衰减；将非衰减信号所对应的时间序列tv代入式(1)，得到该动物在竖直方向上的固有频率范围向量fvt；
步骤3.3：对三向加速度传感器一的数据进行快速傅里叶变换，根据功率谱图提取频率成分向量fvf；对fvt和fvf进行相关性分析，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，得到该动物在竖直方向的固有频率；
步骤3.4：分别对三向加速度传感器一和三向加速度传感器二沿水平左右和水平前后两个方向的信号按所述步骤3.2和步骤3.3进行处理分析，得到该动物在水平左右和水平前后方向上的固有频率；
步骤3.5：对无生命体征的该动物的试验数据按所述步骤3.1～步骤3.4进行处理分析，得到无生命体征的该动物在竖直、水平左右和水平前后方向上的固有频率；将其与动物生前的三个方向的固有频率进行检验，比较其相关性，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，最终得到动物在三个方向上的固有频率向量fv、fL以及fA，分别为竖直方向、水平左右和水平前后的固有频率向量。
一种动物的三维振动训练方法，包括以下步骤：
步骤1：设三维全身振动训练频率范围向量分别为fWBV-v、fWBV-L以及fWBV-A，设在200Hz以内扫频频率向量为f＝{0,1,2,…,200}，剔除掉fv、fL以及fA，得到训练频率范围向量：
步骤2：分别在所述步骤1中得到的向量fWBV-v、fWBV-L以及fWBV-A中各选取一个值作为三维全身振动训练三个方向的振动频率，对三维振动台进行振动训练模式设置：
三维同时振动持续训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A同时持续振动时间，中间不间断，待到达时间后停止训练；
三维同时振动间断训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A同时振动，时间设为tb；间歇时间设为ts；再同时振动，往复循环次数设为n；
三维交替单独振动持续训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A分别单独持续振动，振动时间分别设为tb-v，tb-L以及tb-A，中间不间断，三个方向的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；
三维交替单独振动间歇训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A分别单独振动，振动时间分别设为tb-v，tb-L以及tb-A；三个方向的间歇时间分别设为ts-v，ts-L，ts-A；三个方向各自的循环次数设为nv，nL，nA；三个方向的振动全部完成视为一个大循环，设大循环次数为N，待大循环N次后停止训练；
三维交替二向振动持续训练模式，三个方向按频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A进行设定，分别按“竖直-左右”、“竖直-前后”以及“前后-左右”的二向组合振动进行持续振动训练，振动时间分别设为tb-v-L，tb-v-A以及tb-L-A，中间不间断，三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；
三维交替二向振动间歇训练模式，三个方向按频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A进行设定，分别按“竖直-左右”、“竖直-前后”以及“前后-左右”的二向组合振动进行振动，振动时间分别设为tb-v-L，tb-v-A以及tb-L-A；三个组合振动的间歇时间分别设为ts-v-L，ts-v-A，ts-L-A；三个组合振动各自的循环次数设为nv-L，nv-A，nL-A；三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练。
本发明有益效果：
全身振动训练日益成为训练、康复以及辅助治疗的常用手段，大量应用于临床和基础试验中。但是目前国内外还没有见到三维振动的应用。而且全身振动训练所用频率范围也鲜有确定依据。本发明提出了一种测试试验用动物的三维振动固有频率的测定方法，利用本发明提出的方法，可以准确地得到试验用动物沿竖直、水平前后和水平左右三个方向的固有频率，并设计了7类三维振动训练模式，这为动物甚至人的全身振动训练试验的设计提供了依据。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明实施例动物的三维振动频率参数选取的方法流程图；
图2是本发明实施例的动物的三维振动试验系统结构图。
附图标记说明：1、三维振动台；2、三向加速度传感器二；3、三向加速度传感器一；4、试验动物；5、电脑；6、数据采集卡。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，
如图1为一种动物的三维振动频率参数选取的方法流程图，包括以下步骤：
步骤1：先测试并调试三维振动台1的工作台面加速度：
调试三维振动台1，该振动台可选用通用的工业级三维振动台1，振动台面材料为中碳结构钢，下方有三个激振器，用以激励出竖直、水平左右和水平前后的振动。拥有定频和线性扫频(0-400Hz)的三向独立振动、多向耦合振动功能。在扫频试验进行前，先对振动台进行测试，使用三向加速度传感器在振动平台的工作区域随机选取测点的振动，加速度传感器测得的g值和频率应无显著性差异(p>0.05)。三维振动试验系统结构图如图2所示。
将背部设有三向加速度传感器一3的试验动物的四肢置于其腹部下方，腹部和四肢与三维振动台1工作台面贴合；在三维振动台1工作台面上固定一枚三向加速度传感器二2，将三向加速度传感器一3和三向加速度传感器二2接入数据采集卡6；通过程序对其进行标定，并通过数据线接入电脑5；
步骤2：首先在三维振动台上对该动物进行扫频振动，然后对没有生命体征的该动物再进行扫频振动；对动物进行两次扫频振动的同时，通过三向加速度传感器一和三向加速度传感器二分别测量动物和工作台的加速度信号；
步骤2.1：对三维振动台的三维线性扫频范围设置为0-200Hz，增量分辨率为1Hz，线性扫频的频率变化率设置为aHz/s，a≤0.5，加速度g值为a/2m/s2，则扫频频率f与时间t的函数关系为：
f＝at (1)
开启三维振动台，采集获得该动物和三维振动台1工作台的三向加速度信号；
步骤2.2：保持同一加速度g值，重复执行所述步骤2.1四次；
步骤2.3：对三维振动台1的加速度g值分别设置为0.5m/s2、0.75m/s2和1m/s2，对于每种g值分别重复所述步骤2.1和步骤2.2；
步骤2.4：将无生命体征的该动物重复所述步骤2.1、步骤2.2和步骤2.3。
步骤3：将步骤2中的加速度信号传输至电脑5并进行处理，确定试验动物4身体固有频率的范围。
步骤3.1：对试验动物4时测得的三向加速度传感器一3和三向加速度传感器二2的信号进行前处理，将每次试验共6个通道的信号导入MATLAB中，分别进行去除趋势项处理，以及低通信号滤波处理，滤去频率高于200Hz的噪声频率成分；
步骤3.2：使用双尾配对T检验，对前处理后的传感器中竖直方向的加速度信号进行对比；将竖直方向加速度信号的差异用“衰减”来描述，若三向加速度传感器一3竖直方向的加速度信号明显小于三向加速度传感器二2对应方向的信号，则将其描述为衰减；若三向加速度传感器一3竖直方向的加速度信号等于或大于三向加速度传感器二2对应方向的信号，则将其描述为非衰减；将非衰减信号所对应的时间序列tv代入式(1)，可得到试验动物4在竖直方向上的固有频率范围向量fvt；
步骤3.3：对三向加速度传感器一3的数据进行快速傅里叶变换，根据功率谱图提取频率成分向量fvf；对fvt和fvf进行相关性分析，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，得到试验动物4在竖直方向的固有频率；
步骤3.4：分别对三向加速度传感器一3和三向加速度传感器二2沿水平左右和水平前后两个方向的信号按步骤3.2和步骤3.3进行处理分析，可得到该试验动物4在水平左右和水平前后方向上的固有频率；
步骤3.5：对无生命体征的该试验动物4的试验数据按步骤3.1～步骤3.4进行处理分析，得到无生命体征的该试验动物4在竖直、水平左右和水平前后方向上的固有频率；将其与生前的试验动物4的三个方向的固有频率进行检验，比较其相关性，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，最终得到试验动物4在三个方向上的固有频率向量fv、fL以及fA，分别为竖直方向、水平左右和水平前后的固有频率向量。
实施例2，
如图1为一种动物的三维振动频率参数选取的方法流程图，包括以下步骤：
步骤1：先测试并调试三维振动台1的工作台面加速度：
调试三维振动台1，该振动台可选用通用的工业级三维振动台1，振动台面材料为中碳结构钢，下方有三个激振器，用以激励出竖直、水平左右和水平前后的振动。拥有定频和线性扫频(0-400Hz)的三向独立振动、多向耦合振动功能。在扫频试验进行前，先对振动台进行测试，使用三向加速度传感器在振动平台的工作区域随机选取测点的振动，加速度传感器测得的g值和频率应无显著性差异(p>0.05)。三维振动试验系统结构图如图2所示。
制备试验用麻醉的试验动物4，并将试验动物4四肢置于腹部下方，腹部和四肢与三维振动台1工作台面贴合；
具体的，选用若干只成体试验动物4，用3％戊巴比妥钠对试验动物4进行注射麻醉，每只试验动物4持续15分钟以上。如果需要，在整个试验过程中，还可短暂地给予额外的麻醉维持。在整个试验过程中，试验动物4都受到严密的监控。
在试验动物4背部皮肤下缝合一枚三向加速度传感器一3，在三维振动台1工作台面的工作区域上固定一枚三向加速度传感器二2，将两枚三向加速度传感器接入数据采集卡6，通过程序对其进行标定，并通过数据线接入电脑5；
步骤2：在三维振动台1上对试验动物4进行扫频振动，将试验动物4安乐死后再进行扫频振动；对试验动物4进行两次扫频振动的同时，通过两枚三向加速度传感器分别测量试验动物4和工作台竖直、水平左右和水平前后三个方向的加速度信号；
步骤2.1：对三维振动台1的三维线性扫频范围设置为0-200Hz，增量分辨率为1Hz，线性扫频的频率变化率设置为aHz/s，为保证每个频率下均有至少2个完整的波形，应有a≤0.5，加速度g值为a/2m/s2，则扫频频率f与时间t的函数关系为：
f＝at (1)
打开数据采集程序，开启三维振动台1的振动程序，采集获得该试验动物4的三向加速度信号和三维振动台1工作台的三向加速度信号，振动程序结束后关闭数据采集程序；
步骤2.2：保持同一加速度g值，重复执行步骤2.1四次；
步骤2.3：对三维振动台1的加速度g值分别设置为0.5m/s2、0.75m/s2和1m/s2，对于每种g值分别重复步骤2.1和步骤2.2；
步骤2.4：将试验动物4进行安乐死，并重复步骤2.1、步骤2.2和步骤2.3。
步骤3：将步骤2中的加速度信号传输至电脑5并进行处理，确定试验动物4身体固有频率的范围。
步骤3.1：对麻醉的试验动物4时测得的三向加速度传感器一3和三向加速度传感器二2的信号进行前处理，将每次试验共6个通道的信号导入MATLAB中，分别进行去除趋势项处理，以及低通信号滤波处理，滤去频率高于200Hz的噪声频率成分；
步骤3.2：使用双尾配对T检验，对前处理后的传感器中竖直方向的加速度信号进行对比；将竖直方向加速度信号的差异用“衰减”来描述，若三向加速度传感器一3竖直方向的加速度信号明显小于三向加速度传感器二2对应方向的信号，则将其描述为衰减；若三向加速度传感器一3竖直方向的加速度信号等于或大于三向加速度传感器二2对应方向的信号，则将其描述为非衰减；将非衰减信号所对应的时间序列tv代入式(1)，可得到麻醉试验动物4在竖直方向上的固有频率范围向量fvt；
步骤3.3：对三向加速度传感器一3的数据进行快速傅里叶变换，根据功率谱图提取频率成分向量fvf；对fvt和fvf进行相关性分析，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，得到麻醉试验动物4在竖直方向的固有频率；
步骤3.4：分别对三向加速度传感器一3和三向加速度传感器二2沿水平左右和水平前后两个方向的信号按步骤3.2和步骤3.3进行处理分析，可得到麻醉试验动物4在水平左右和水平前后方向上的固有频率；
步骤3.5：对安乐死的试验动物4的试验数据按步骤3.1～步骤3.4进行处理分析，得到安乐死的试验动物4在竖直、水平左右和水平前后方向上的固有频率；将其与麻醉的试验动物4的三个方向的固有频率进行检验，比较其相关性，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，最终得到试验动物4在三个方向上的固有频率向量fv、fL以及fA，分别为竖直方向、水平左右和水平前后的固有频率向量。
基于上述频率参数的选取方法，本实施例还提供了一种动物的三维振动训练方法，包括以下步骤：
步骤1：设三维全身振动训练频率范围向量分别为fWBV-v、fWBV-L以及fWBV-A，设在200Hz以内扫频频率向量f＝{0,1,2,…,200}为，剔除掉步骤3.5确定的fv、fL以及fA，得到训练频率范围向量：
步骤2：分别在步骤1中得到的向量fWBV-v、fWBV-L以及fWBV-A中各选取一个值作为三维全身振动训练三个方向的振动频率，对三维振动台1进行振动训练模式设置：
三维同时振动持续训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A同时持续振动时间，中间不间断，待到达时间后停止训练；
三维同时振动间断训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A同时振动，时间设为tb；间歇，时间设为ts；再同时振动，往复循环次数设为n；
三维交替单独振动持续训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A分别单独持续振动，振动时间分别设为tb-v，tb-L以及tb-A，中间不间断，三个方向的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；
三维交替单独振动间歇训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A分别单独振动，振动时间分别设为tb-v，tb-L以及tb-A；三个方向的间歇时间分别设为ts-v，ts-L，ts-A；三个方向各自的循环次数设为nv，nL，nA；三个方向的振动全部完成视为一个大循环，设大循环次数为N，待大循环N次后停止训练；
三维交替二向振动持续训练模式，三个方向按频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A进行设定，分别按“竖直-左右”、“竖直-前后”以及“前后-左右”的二向组合振动进行持续振动训练，振动时间分别设为tb-v-L，tb-v-A以及tb-L-A，中间不间断，三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；
三维交替二向振动间歇训练模式，三个方向按频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A进行设定，分别按“竖直-左右”、“竖直-前后”以及“前后-左右”的二向组合振动进行振动，振动时间分别设为tb-v-L，tb-v-A以及tb-L-A；三个组合振动的间歇时间分别设为ts-v-L，ts-v-A，ts-L-A；三个组合振动各自的循环次数设为nv-L，nv-A，nL-A；三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；
较佳的，自定义训练模式，可按上述方法自定义组合振动训练模式。
上述方法利用工业用的三维振动台1，将麻醉后的试验动物4固定在振动台上，并在试验动物4身上安装加速度传感器，通过三维扫频振动，测量试验动物4的动态响应信号；再将试验动物4安乐死，重新测试并采集加速度数据。通过频谱分析，对比两种状态试验动物4的三相振动频率，找到试验动物4三维振动下的固有频率。该方法可以为试验动物4三维WBV提供频率选取依据，为试验动物4三维WBV训练起到重要参考价值。通过本方法，也得到了试验常用的小鼠沿竖直、水平左右和水平前后三个方向的固有频率，以此为依据确定三维振动的频率范围，并以此为参考提出了7类三维振动训练模式。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种动物的三维振动频率参数的选取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将背部设有三向加速度传感器一的试验小鼠的四肢置于其腹部下方，腹部和四肢与三维振动台工作台面贴合；在三维振动台工作台面上固定一枚三向加速度传感器二，将三向加速度传感器一和三向加速度传感器二接入数据采集卡；
步骤2：首先在三维振动台上对该小鼠进行扫频振动，然后对没有生命体征的该小鼠再进行扫频振动；对小鼠进行两次扫频振动的同时，通过三向加速度传感器一和三向加速度传感器二分别测量小鼠和工作台的加速度信号；
步骤3：对所述步骤2中的加速度信号进行处理，确定小鼠身体固有频率的范围；
所述步骤2中测得的加速度信号包括竖直、水平左右和水平前后三个方向；
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：对三维振动台的三维线性扫频范围设置为0-200Hz，增量分辨率为1Hz，线性扫频的频率变化率设置为aHz/s，a≤0.5，加速度g值为a/2m/s2，则扫频频率f与时间t的函数关系为：
f＝at (1)
开启三维振动台，采集获得该小鼠和三维振动台工作台的三向加速度信号；
步骤2.2：保持同一加速度g值，重复执行所述步骤2.1四次；
步骤2.3：对三维振动台的加速度g值分别设置为0.5m/s2、0.75m/s2和1m/s2，对于每种g值分别重复所述步骤2.1和步骤2.2；
步骤2.4：将无生命体征的该小鼠重复所述步骤2.1、步骤2.2和步骤2.3。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：对小鼠测得的三向加速度传感器一和三向加速度传感器二的信号进行前处理；
步骤3.2：使用双尾配对T检验，对前处理后的传感器中竖直方向的加速度信号进行对比；若三向加速度传感器一竖直方向的加速度信号明显小于三向加速度传感器二对应方向的信号，则将其描述为衰减；若三向加速度传感器一竖直方向的加速度信号等于或大于三向加速度传感器二对应方向的信号，则将其描述为非衰减；将非衰减信号所对应的时间序列tv代入式(1)，得到该小鼠在竖直方向上的固有频率范围向量fvt；
步骤3.3：对三向加速度传感器一的数据进行快速傅里叶变换，根据功率谱图提取频率成分向量fvf；对fvt和fvf进行相关性分析，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，得到该小鼠在竖直方向的固有频率；
步骤3.4：分别对三向加速度传感器一和三向加速度传感器二沿水平左右和水平前后两个方向的信号按所述步骤3.2和步骤3.3进行处理分析，得到该小鼠在水平左右和水平前后方向上的固有频率；
步骤3.5：对无生命体征的该小鼠的试验数据按所述步骤3.1～步骤3.4进行处理分析，得到无生命体征的该小鼠在竖直、水平左右和水平前后方向上的固有频率；将其与小鼠生前的三个方向的固有频率进行检验，比较其相关性，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，最终得到小鼠在三个方向上的固有频率向量fv、fL以及fA，分别为竖直方向、水平左右和水平前后的固有频率向量。
2.一种动物的三维振动训练方法，其特征在于，使用权利要求1所述的动物的三维振动频率参数的选取方法获取振动频率，所述振动训练方法包括以下步骤：
步骤1：设三维全身振动训练频率范围向量分别为fWBV-v、fWBV-L以及fWBV-A，设在200Hz以内扫频频率向量为f＝{0,1,2,…,200}，剔除掉fv、fL以及fA，得到训练频率范围向量：
步骤2：分别在所述步骤1中得到的向量fWBV-V、fWBV-L以及fWBV-A中各选取一个值作为三维全身振动训练三个方向的振动频率，对三维振动台进行振动训练模式设置，训练模式包括以下几种：
三维同时振动持续训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-V、fWBV-L和fWBV-A同时持续振动时间，中间不间断，待到达时间后停止训练；
三维同时振动间断训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A同时振动，时间设为tb；间歇时间设为ts；再同时振动，往复循环次数设为n；
三维交替单独振动持续训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A分别单独持续振动，振动时间分别设为tb-v，tb-L以及tb-A，中间不间断，三个方向的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；
三维交替单独振动间歇训练模式，三个方向按设定的频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A分别单独振动，振动时间分别设为tb-v，tb-L以及tb-A；三个方向的间歇时间分别设为ts-v，ts-L，ts-A；三个方向各自的循环次数设为nv，nL，nA；三个方向的振动全部完成视为一个大循环，设大循环次数为N，待大循环N次后停止训练；
三维交替二向振动持续训练模式，三个方向按频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A进行设定，分别按″竖直-左右″、″竖直-前后″以及″前后-左右″的二向组合振动进行持续振动训练，振动时间分别设为tb-v-L，tb-v-A以及tb-L-A，中间不间断，三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；
三维交替二向振动间歇训练模式，三个方向按频率fWBV-v、fWBV-L和fWBV-A进行设定，分别按″竖直-左右″、″竖直-前后″以及″前后-左右″的二向组合振动进行振动，振动时间分别设为tb-v-L，tb-v-A以及tb-L-A；三个组合振动的间歇时间分别设为ts-v-L，ts-v-A，ts-L-A；三个组合振动各自的循环次数设为nv-L，nv-A，nL-A；三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110341576.4A CN113229171B (zh) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110341576.4A CN113229171B (zh) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113229171A CN113229171A (zh) | 2021-08-10 |
| CN113229171B true CN113229171B (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=77130767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110341576.4A Expired - Fee Related CN113229171B (zh) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113229171B (zh) |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0698917A (ja) * | 1992-09-19 | 1994-04-12 | Ryoju Shoji Kk | 悪性腫瘍の超音波細胞膜整合振動療法 |
| AU730680B2 (en) * | 1997-04-29 | 2001-03-08 | Jilin Zhang | Three-dimensional spine remedying apparatus |
| KR100257878B1 (ko) * | 1998-02-19 | 2000-06-01 | 소호연 | 동물훈련장치 |
| JP4773635B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2011-09-14 | ヤーマン株式会社 | 複合振動発生器とリラクゼーション装置 |
| JP2005253501A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Tec Beauty:Kk | 複合処理装置 |
| TWI283174B (en) * | 2004-06-30 | 2007-07-01 | Univ Nat Cheng Kung | Three-dimensional shaking rehabilitation apparatus |
| EP1656921B1 (de) * | 2004-11-10 | 2007-04-25 | IBFK GmbH International Biotechnological Future Knowledge | Trainingsgerät |
| US20080036303A1 (en) * | 2006-06-15 | 2008-02-14 | Clive Graham Stevens | Linear motor for imparting vibration to a supported body |
| RU2552666C1 (ru) * | 2014-07-17 | 2015-06-10 | Сергей Алексеевич Макеев | Способ оздоровления организма |
| DE202017004852U1 (de) * | 2017-09-18 | 2017-11-20 | Ulf Marcus Manke | Rütteldose, Klapperdose, Schütteldose, Trainingsbehältnis |
| JP6920961B2 (ja) * | 2017-10-18 | 2021-08-18 | アルインコ株式会社 | 身体運動用振動機 |
| CN108852790A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-11-23 | 山西百瑞生科技有限公司 | 一种多点位振动活血装置及方法 |
| CN210872781U (zh) * | 2018-12-26 | 2020-06-30 | 广东福诺思路健康科技有限公司 | 一种律动床垫组 |
| CN109875864A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-14 | 北京福寿医疗设备技术有限公司 | 重症康复训练系统 |
| CN111991177A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-27 | 哈工天愈（中山）机器人有限公司 | 一种振动康复机构 |
-
2021
- 2021-03-30 CN CN202110341576.4A patent/CN113229171B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113229171A (zh) | 2021-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fowlkes et al. | Magnetic‐resonance imaging techniques for detection of elasticity variation | |
| US9411033B2 (en) | Methods and apparatus for imaging with magnetic induction | |
| CN103597370B (zh) | 空间编码的相位对比磁共振成像 | |
| Baghani et al. | A high-frame-rate ultrasound system for the study of tissue motions | |
| CN108451532B (zh) | 呼吸信息的获取方法及系统 | |
| CN106264573A (zh) | 便携式肌肉力学参数及肌肉力在体超声检测装置及方法 | |
| Ophir et al. | Elastography: A decade of progress (2000-2010) | |
| CN106707208A (zh) | 一种用于浅层皮肤成像的低场单边核磁共振设备 | |
| Tong et al. | Describing the nonstationarity level of neurological signals based on quantifications of time–frequency representation | |
| CN113229171B (zh) | 一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法 | |
| CN106821308A (zh) | 一种骨骼肌刺激下收缩活动评估的方法和装置 | |
| US7290451B2 (en) | Status discriminating apparatus of human, animal, machine or the like using ultrasonic vibration detecting sensor, and status discriminating method of human, animal, machine or the like using the same | |
| Chintada et al. | Nonlinear characterization of tissue viscoelasticity with acoustoelastic attenuation of shear waves | |
| Hou et al. | Estimation of the mechanical properties of a transversely isotropic material from shear wave fields via artificial neural networks | |
| EP1828798A1 (en) | Method in mri-imaging and mri apparatus with a triggering device | |
| Eskandari et al. | Viscoelastic parameter estimation based on spectral analysis | |
| WO2022213949A1 (zh) | 弹性成像方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| Yusenas et al. | Preliminary study to detect fetal movement by using acceleration sensor and MEMS microphone | |
| Cerfoglio et al. | Inertial-based Six-Minute Walking Test Assessment in Post-COVID Patients: Preliminary Results | |
| JP3293720B2 (ja) | 磁気共鳴イメージングを利用した脳機能計測装置 | |
| AU8422191A (en) | Method and apparatus for measuring intracranial pressure | |
| Cao et al. | Research on information acquisition and manipulation representation (MR) method of traditional chinese medical massage (TCMM) based on multi-dimension force sensor | |
| Ran et al. | Real-time Shear Wave Elastography Assessment of Muscle Elasticity in Patients with Renal Failure | |
| Bosshard et al. | High speed MR elastography using SEA imaging | |
| Es' kov et al. | Scanning moving surfaces of biological objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220517 |