CN113509147A - 阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锻炼协调性的健身设备领域，阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，包括运动眼镜和测试平台，测试平台中，踏台设置在支撑台的上方，支撑台顶面的中部具有万向节，万向节的第一连接端固定在支撑台的顶面，万向节的第二端连接在踏台的底面中部，使踏台在在支撑台上方形成万向连接，第一弹簧设置在支撑台和踏台之间，且第一弹簧在万向节周围等间距分布，磁感装置包括触片和距离传感器，触片或距离传感器之一安装在踏台的底面，触片或距离传感器之另一安装在支撑台的顶面磁感装置用于测量踏台相对于支撑台的倾斜距离。本测试系统，可测试使用者的平衡能力，以及前庭器官对平衡性的影响。本发明还提出阻塞视觉与前庭器官平衡测试方法。

Description

阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及锻炼协调性的健身设备领域，特别是阻塞视觉与前庭器官运动眼镜。

背景技术

维持平衡的功能中有视觉、听觉(前庭器官)和躯体感觉3种必要的能力。关于平衡能力负面效应的已有研究结果如下：

1、随着年纪增长人体维持平衡的能力会下降。2、运动员的平衡能力降低会对竞技能力产生消极的影响并容易增加受伤的风险。3、老年人的平衡能力降低会导致跌伤骨折。

关于平衡能力正面效应的已有研究结果如下：

1、坚持平衡运动锻炼可以提高老年人的平衡能力。2、提高运动员的平衡能力会提高运动员的竞技能力并最小化受伤的危险。3、提高老年人的平衡能力可以预防跌伤并减少，因此导致的骨折的伤害。

目前为止已有的研究主要是通过在地面不稳定的环境下的运动来提高平衡能力。目前没有通过阻塞视觉或阻塞听觉的研究与训练方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，可测试使用者的平衡能力，以及前庭器官对平衡性的影响。本发明还提出阻塞视觉与前庭器官平衡测试方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，包括运动眼镜和测试平台，其中

运动眼镜包括眼镜框、眼镜片、眼镜腿和插片，所述眼镜框朝向测试人员面部一侧的边缘具有用于遮挡眼镜框和测试人员面部间隙的硅胶适形罩，所述眼镜框的前侧具有插片槽，所述插片为遮光插片，该插片可插装在插片槽中；

所述测试平台包括支撑台、万向节、踏台、第一弹簧和磁感装置，其中所述踏台设置在支撑台的上方，所述支撑台顶面的中部具有万向节，所述万向节的第一连接端固定在支撑台的顶面，所述万向节的第二端连接在踏台的底面中部，使踏台在在支撑台上方形成万向连接，第一弹簧有若干个，所述第一弹簧设置在支撑台和踏台之间，且第一弹簧在万向节周围等间距分布，所述磁感装置包括触片和距离传感器，所述触片或距离传感器之一安装在踏台的底面，所述触片或距离传感器之另一安装在支撑台的顶面，且触片和距离传感器垂向位置相对，所述磁感装置用于测量踏台相对于支撑台的倾斜距离。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述磁感装置有两个，两个磁感装置与所述万向节之间的连线呈90°夹角。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述踏台的重心在万向节上。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述踏台为圆形，第一弹簧有4个，所述磁感装置位于第一弹簧内。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述距离传感器外部套装有用于避免距离传感器受压损坏的保护筒，该保护筒的高度大于距离传感器的垂向高度。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述眼镜腿上具有用于封闭测试人员听觉的耳塞，该耳塞与所述眼镜腿通过线材连接。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述插片为70％折光率或100％折光率的镜片。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述测试平台两侧均具有扶手系统，该扶手系统包括套筒、手扶杆、触发开关和第二弹簧，其中第二弹簧安装在套筒的底部，所述触发开关安装在套筒底部且位于第二弹簧内，所述手扶杆拆装由上至下插装在套筒内，手扶杆的上端延伸出套筒；在自由状态时，所述手扶杆下端抵接在第二弹簧顶部，且手扶杆下端不接触触发开关，且所述手扶杆插装在套筒内的距离大于20CM；在手扶杆受力大于阈值下压时，所述扶手杆压缩第二弹簧并触发触发开关。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述套筒底部具有用于调节扶手系统高度的的升降装置；两个所述扶手系统之间还具有同步杆，该同步杆水平设置，且同步杆的两端分别连接在两个扶手系统套筒处。

在第一个技术方案中，阻塞视觉与前庭器官平衡测试方法，使用如第一个技术方案中的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，

第一次测试、测试人员不佩戴运动眼镜并单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第一次测试后，进行第二次测试；

第二次测试、测试人员佩戴运动眼镜并单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第二次测试后，进行第三次测试；

第三次测试、测试人员佩戴运动眼镜并且通过耳塞封闭听觉后，单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第二次测试后，完成测试；

所述平衡测试包括如下步骤：

步骤1、开启磁感装置，通过磁感装置对当前踏台和支撑台的相对位置进行校准，完成设备准备工作；

步骤2、根据测试人员的自然站立时胳膊自然下垂时手部的高度调整扶手系统的高度，使扶手杆顶部的高度略高于测试人员手部高度，使测试人员单脚踩踏在踏台顶部对应万向节上方的踩踏位，测人人员双手握持两侧扶手系统的手扶杆，完成测试准备工作；

步骤3、开始测试后，任一触发开关被触发，则判定测试人员失去平衡，对触发开关被触发的次数和时间进行统计；在规定时间内，在触发开关被触发次数大于预定次数，或触发开关被触发的之间大于预定时间后，判定测试人员未通过当次平衡测试；在规定时间内，在触发开关被触发次数小于预定次数，且触发开关被触发的之间小于预定时间后，判定测试人员通过当次平衡测试；

步骤4、在当次测试中，通过两个磁感装置实时监测踏台相对于支撑台的倾斜距离，通过踏台相对于支撑台的倾斜距离的变化程度、以及自然状态下踏台相对于支撑台的距离的差值，计算测试人员重心变化位置和重心变化程度。

使用本发明的有益效果是：

本测试系统，通过测试平台和扶手系统的配合实现对测试人员的平衡能力测试，在测试过程中加入运动眼镜，对不同人群进行平衡性测试，通过遮挡部分视觉或遮挡全部视觉、以及封闭听觉的方式，进一步完成阻塞视觉与前庭器官的目的，进一步增加测试难度。本测试系统可兼具测试能力和平衡能力练习的效果。具体为，提高运动员们的协调性，三维空间位置感，动态视敏度，平衡能力，使运动员在训练及竞赛中，提高竞技能力，降低损伤风险；提高老年人的躯体感觉和听觉感受能力来帮助维持平衡并预防老年人跌伤；提高青少年的专注度和增加运动趣味性，有助于增强身体素质，预防损伤；提高由于脑卒中和脑梗死引起的偏瘫患者的躯体感觉和听觉来改善步行姿态和步行速度，可以作为运动康复的必要的装备。

测试平台中，通过支撑台、万向节和踏台的组合，使得本测试平台适合不同体重的人员进行测试，万向节起到支撑踏台的效果，同时实现万向铰接的效果，不论测试人员体重有多大，均可通过本测试平台完成平衡测试。支撑台和踏台之间设置两个磁感装置，通过磁感装置可测量测试人员的重心变化过程，例如重心变化频率和重心变化幅度，进一步增强本测试平台的易用性，以及测试数据获取的全面性。

本扶手系统中，巧妙的通过套筒、手扶杆、触发开关和第二弹簧的配合，其第一个效果是实现一般扶手的效果，避免测试人员跌倒；第二个效果是如触发开关被触发，则判定测试人员失去重心，可对平衡测试环节是否通过提供直观的展示。另外，手扶杆下端插入套筒的距离足够，扶手杆不会在使用过程中脱离套筒，避免出现意外情况。

附图说明

图1为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中运动眼镜示意图。

图2为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中运动眼镜另一实施例的示意图。

图3为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中测试平台示意图。

图4为图3中A处局部放大图。

图5为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中测试平台另一状态示意图。

图6为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中磁感装置与踏台位置对应示意图。

图7为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中扶手系统剖视图。

图8为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中运动眼镜第一状态示意图。

图9为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中运动眼镜第二状态示意图。

图10为本发明阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统中运动眼镜第三状态示意图。

附图标记包括：

11-眼镜框，12-眼镜片，13-眼镜腿，14-插片，15-线材，16-耳塞，17-硅胶适形罩，18-插片槽；

21-升降支撑柱，22-升降台，23-套筒，24-手扶杆，25-触发开关，26-第二弹簧；

31-底座，32-支撑台，33-万向节，34-踏台，35-第一弹簧，36-磁感装置，361-触片，362-距离传感器，363-保护筒。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

实施例1

如图1-图10所示，本阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，包括运动眼镜和测试平台，其中运动眼镜包括眼镜框11、眼镜片12、眼镜腿13和插片14，眼镜框11朝向测试人员面部一侧的边缘具有用于遮挡眼镜框11和测试人员面部间隙的硅胶适形罩17，眼镜框11的前侧具有插片槽18，插片14为遮光插片14，该插片14可插装在插片槽18中；测试平台包括支撑台32、万向节33、踏台34、第一弹簧35和磁感装置36，其中踏台34设置在支撑台32的上方，支撑台32顶面的中部具有万向节33，万向节33的第一连接端固定在支撑台32的顶面，万向节33的第二端连接在踏台34的底面中部，使踏台34在在支撑台32上方形成万向连接，第一弹簧35有若干个，第一弹簧35设置在支撑台32和踏台34之间，且第一弹簧35在万向节33周围等间距分布，磁感装置36包括触片361和距离传感器362，触片361或距离传感器362之一安装在踏台34的底面，触片361或距离传感器362之另一安装在支撑台32的顶面，且触片361和距离传感器362垂向位置相对，磁感装置36用于测量踏台34相对于支撑台32的倾斜距离。本实施例中，支撑台3232安装在底座31上。

如图3-图5所示，本测试系统，通过测试平台和扶手系统的配合实现对测试人员的平衡能力测试，在测试过程中加入运动眼镜，对不同人群进行平衡性测试，通过遮挡部分视觉或遮挡全部视觉、以及封闭听觉的方式，进一步完成阻塞视觉与前庭器官的目的，进一步增加测试难度。本测试系统可兼具测试能力和平衡能力练习的效果。具体为，提高运动员们的协调性，三维空间位置感，动态视敏度，平衡能力，使运动员在训练及竞赛中，提高竞技能力，降低损伤风险；提高老年人的躯体感觉和听觉感受能力来帮助维持平衡并预防老年人跌伤；提高青少年的专注度和增加运动趣味性，有助于增强身体素质，预防损伤；提高由于脑卒中和脑梗死引起的偏瘫患者的躯体感觉和听觉来改善步行姿态和步行速度，可以作为运动康复的必要的装备。

测试平台中，通过支撑台32、万向节33和踏台34的组合，使得本测试平台适合不同体重的人员进行测试，万向节33起到支撑踏台34的效果，同时实现万向铰接的效果，不论测试人员体重有多大，均可通过本测试平台完成平衡测试。支撑台32和踏台34之间设置两个磁感装置36，通过磁感装置36可测量测试人员的重心变化过程，例如重心变化频率和重心变化幅度，进一步增强本测试平台的易用性，以及测试数据获取的全面性。

运动眼镜中，硅胶适形罩17为非透光材料制成，其效果是避免视觉观察到眼镜框边缘和测试人员面部之间空隙，避免产生视觉标的，影响阻塞视觉的效果。

如图6所示，磁感装置36有两个，两个磁感装置36与万向节33之间的连线呈90°夹角。本实施例中，两个磁感装置36分别布置在踏台34的前侧和左侧。在以自由状态时磁感装置36为基准时，前侧的触片361和距离传感器362距离减少，记为YA；前侧的触片361和距离传感器362距离增加，记为YB；在以自由状态时磁感装置36为基准时，左侧的触片361和距离传感器362距离减少，记为XA；左侧的触片361和距离传感器362距离增加，记为XB。本系统中，两个磁感装置36以及触发开关25均通过线材15与计算机连接，通过计算机实时记录磁感装置36的传感信号、以及触发开关25的触发信号次数和时长。

计算机记录两个磁感装置36的信号分别为YA和XA时，测试人员的中心在踏台34的左前位置；计算机记录两个磁感装置36的信号分别为YA和XB时测试人员的中心在踏台34的右前位置；计算机记录两个磁感装置36的信号分别为YB和XA时，测试人员的中心在踏台34的左后位置；计算机记录两个磁感装置36的信号分别为YB和XB时，测试人员的中心在踏台34的右后位置。

作为优选的，如图4-图6所示，本实施例中，踏台34的重心在万向节33上。踏台34为圆形，第一弹簧35有4个，磁感装置36位于第一弹簧35内。距离传感器362外部套装有用于避免距离传感器362受压损坏的保护筒363，该保护筒363的高度大于距离传感器362的垂向高度，避免因踏台34过渡倾斜损坏磁感装置36。

眼镜腿13上具有用于封闭测试人员听觉的耳塞16，该耳塞16与眼镜腿13通过线材15连接，耳塞16可以是一般耳塞16或者蓝牙耳机。蓝牙耳机的设计是通过发出白噪声、风声、雨声、物体摔碎的声音、欢呼声等多种多样的杂音来阻塞50％的听觉或100％的听觉。本系统的使用方法分为，无阻塞听觉单腿站立、阻塞右侧听觉后单腿站立、阻塞左侧听觉后单腿站立、阻塞左右两侧听觉后单腿站立、可以分阶段阻塞视觉及听觉后进行如下的训练。仅阻塞视觉时，听觉和躯体感觉会被更多地激活；仅阻塞听觉时，视觉和躯体感觉会被更多地激活；当视觉和听觉都被阻塞后运动时躯体感觉会被较多的激活。

如图8-图10所示，插片14为70％折光率或100％折光率的镜片。本系统的使用方法分为：利用透明眼镜单腿站立、利用右侧遮光70％的镜片后单腿站立、利用左侧遮光70％的镜片后单腿站立、利用左右两侧遮光70％的镜片后单腿站立、利用右侧遮光100％的镜片后单腿站立、利用左侧遮光100％的镜片后单腿站立、利用左右两侧遮光100％的镜片后单腿站立。

如图7所示，测试平台两侧均具有扶手系统，该扶手系统包括套筒23、手扶杆24、触发开关25和第二弹簧26，其中第二弹簧26安装在套筒23的底部，触发开关25安装在套筒23底部且位于第二弹簧26内，手扶杆24拆装由上至下插装在套筒23内，手扶杆24的上端延伸出套筒23；在自由状态时，手扶杆24下端抵接在第二弹簧26顶部，且手扶杆24下端不接触触发开关25，且手扶杆24插装在套筒23内的距离大于20CM；在手扶杆24受力大于阈值下压时，扶手杆压缩第二弹簧26并触发触发开关25。

套筒23底部具有用于调节扶手系统高度的的升降装置；两个扶手系统之间还具有同步杆，该同步杆水平设置，且同步杆的两端分别连接在两个扶手系统套筒23处。升降装置包括升降支撑柱21和升降台22，例如气压缸或者电缸。

本扶手系统中，巧妙的通过套筒23、手扶杆24、触发开关25和第二弹簧26的配合，其第一个效果是实现一般扶手的效果，避免测试人员跌倒；第二个效果是如触发开关25被触发，则判定测试人员失去重心，可对平衡测试环节是否通过提供直观的展示。另外，手扶杆24下端插入套筒23的距离足够，扶手杆不会在使用过程中脱离套筒23，避免出现意外情况。

实施例2

阻塞视觉与前庭器官平衡测试方法，使用如实施例1中的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，

第一次测试、测试人员不佩戴运动眼镜并单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第一次测试后，进行第二次测试；

第二次测试、测试人员佩戴运动眼镜并单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第二次测试后，进行第三次测试；

第三次测试、测试人员佩戴运动眼镜并且通过耳塞16封闭听觉后，单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第二次测试后，完成测试；

平衡测试包括如下步骤：

步骤1、开启磁感装置36，通过磁感装置36对当前踏台34和支撑台32的相对位置进行校准，完成设备准备工作；

步骤2、根据测试人员的自然站立时胳膊自然下垂时手部的高度调整扶手系统的高度，使扶手杆顶部的高度略高于测试人员手部高度，使测试人员单脚踩踏在踏台34顶部对应万向节33上方的踩踏位，测人人员双手握持两侧扶手系统的手扶杆24，完成测试准备工作；

步骤3、开始测试后，任一触发开关25被触发，则判定测试人员失去平衡，对触发开关25被触发的次数和时间进行统计；在规定时间内，在触发开关25被触发次数大于预定次数，或触发开关25被触发的之间大于预定时间后，判定测试人员未通过当次平衡测试；在规定时间内，在触发开关25被触发次数小于预定次数，且触发开关25被触发的之间小于预定时间后，判定测试人员通过当次平衡测试；

步骤4、在当次测试中，通过两个磁感装置36实时监测踏台34相对于支撑台32的倾斜距离，通过踏台34相对于支撑台32的倾斜距离的变化程度、以及自然状态下踏台34相对于支撑台32的距离的差值，计算测试人员重心变化位置和重心变化程度。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (10)

1.阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：包括运动眼镜和测试平台，其中

运动眼镜包括眼镜框、眼镜片、眼镜腿和插片，所述眼镜框朝向测试人员面部一侧的边缘具有用于遮挡眼镜框和测试人员面部间隙的硅胶适形罩，所述眼镜框的前侧具有插片槽，所述插片为遮光插片，该插片可插装在插片槽中；

所述测试平台包括支撑台、万向节、踏台、第一弹簧和磁感装置，其中所述踏台设置在支撑台的上方，所述支撑台顶面的中部具有万向节，所述万向节的第一连接端固定在支撑台的顶面，所述万向节的第二端连接在踏台的底面中部，使踏台在在支撑台上方形成万向连接，第一弹簧有若干个，所述第一弹簧设置在支撑台和踏台之间，且第一弹簧在万向节周围等间距分布，所述磁感装置包括触片和距离传感器，所述触片或距离传感器之一安装在踏台的底面，所述触片或距离传感器之另一安装在支撑台的顶面，且触片和距离传感器垂向位置相对，所述磁感装置用于测量踏台相对于支撑台的倾斜距离。

2.根据权利要求1所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述磁感装置有两个，两个磁感装置与所述万向节之间的连线呈90°夹角。

3.根据权利要求2所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述踏台的重心在万向节上。

4.根据权利要求2所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述踏台为圆形，第一弹簧有4个，所述磁感装置位于第一弹簧内。

5.根据权利要求2所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述距离传感器外部套装有用于避免距离传感器受压损坏的保护筒，该保护筒的高度大于距离传感器的垂向高度。

6.根据权利要求1所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述眼镜腿上具有用于封闭测试人员听觉的耳塞，该耳塞与所述眼镜腿通过线材连接。

7.根据权利要求1所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述插片为70％折光率或100％折光率的镜片。

8.根据权利要求2所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述测试平台两侧均具有扶手系统，该扶手系统包括套筒、手扶杆、触发开关和第二弹簧，其中第二弹簧安装在套筒的底部，所述触发开关安装在套筒底部且位于第二弹簧内，所述手扶杆拆装由上至下插装在套筒内，手扶杆的上端延伸出套筒；在自由状态时，所述手扶杆下端抵接在第二弹簧顶部，且手扶杆下端不接触触发开关，且所述手扶杆插装在套筒内的距离大于20CM；在手扶杆受力大于阈值下压时，所述扶手杆压缩第二弹簧并触发触发开关。

9.根据权利要求8所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：所述套筒底部具有用于调节扶手系统高度的的升降装置；两个所述扶手系统之间还具有同步杆，该同步杆水平设置，且同步杆的两端分别连接在两个扶手系统套筒处。

10.阻塞视觉与前庭器官平衡测试方法，使用如权利要求8或9所述的阻塞视觉与前庭器官平衡测试系统，其特征在于：

第一次测试、测试人员不佩戴运动眼镜并单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第一次测试后，进行第二次测试；

第二次测试、测试人员佩戴运动眼镜并单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第二次测试后，进行第三次测试；

第三次测试、测试人员佩戴运动眼镜并且通过耳塞封闭听觉后，单脚站在测试平台上进行平衡测试，在测试人员通过第二次测试后，完成测试；

所述平衡测试包括如下步骤：

步骤1、开启磁感装置，通过磁感装置对当前踏台和支撑台的相对位置进行校准，完成设备准备工作；

步骤2、根据测试人员的自然站立时胳膊自然下垂时手部的高度调整扶手系统的高度，使扶手杆顶部的高度略高于测试人员手部高度，使测试人员单脚踩踏在踏台顶部对应万向节上方的踩踏位，测人人员双手握持两侧扶手系统的手扶杆，完成测试准备工作；

步骤3、开始测试后，任一触发开关被触发，则判定测试人员失去平衡，对触发开关被触发的次数和时间进行统计；在规定时间内，在触发开关被触发次数大于预定次数，或触发开关被触发的之间大于预定时间后，判定测试人员未通过当次平衡测试；在规定时间内，在触发开关被触发次数小于预定次数，且触发开关被触发的之间小于预定时间后，判定测试人员通过当次平衡测试；

步骤4、在当次测试中，通过两个磁感装置实时监测踏台相对于支撑台的倾斜距离，通过踏台相对于支撑台的倾斜距离的变化程度、以及自然状态下踏台相对于支撑台的距离的差值，计算测试人员重心变化位置和重心变化程度。

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