CN202283249U

CN202283249U - 主动式视觉反馈平衡仪

Info

Publication number: CN202283249U
Application number: CN2011202705757U
Authority: CN
Inventors: 江依法; 范全放
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2021-07-28

Abstract

本实用新型涉及人体平衡测试仪。主动式视觉反馈平衡仪，该平衡仪包括底座、护栏、护栏立柱、计算机和显示屏，底座中部设有传感器盘；传感器盘包括底板、支撑顶板和压力传感器，压力传感器连接设有信号转换装置，信号转换装置依一定顺序和频率读取压力传感器的测量值，并将测量值通过数据通讯接口连接所述的计算机；所述的显示屏设置在护栏的右方，计算机内置程序在显示屏上显示预定的几何图形路径。本实用新型用计算机屏幕显示目标几何图形的路径引导使用者产生自主晃动，并在屏幕上实时显示其重心移动的轨迹，通过实际重心移动轨迹与目标几何图形路径的符合程度以及移动速度等参数评价和训练人体平衡功能。

Description

主动式视觉反馈平衡仪

技术领域

本实用新型涉及人体平衡测试仪。

背景技术

人体平衡分为静态姿势平衡和动态姿势平衡两类，静态姿势平衡是指人在处于某种特定姿势时尽量保持不动的稳定状态的能力，事实上人在静止时始终绕自己的平衡点不停地晃动，它是自我意识无法控制的，称生理性姿势动摇。动态姿势平衡包括自动态平衡和他动态平衡，即人体在进行各种自主运动时能重新获得稳定状态的能力；或人体受外界干扰时产生反应、恢复稳定状态的能力。人体平衡是一个复杂的过程，它需要感觉信息与适当的身体反应共同完成。人体的姿势平衡依赖于中枢系统对视觉、本体感觉和前庭信息的协调和对运动机能的控制。平衡生理的相对复杂性以及维持平衡各因索间的联系，使客观详细地评价平衡能力变得困难，因此产生一系列评估平衡功能的方法。平衡仪测试是其中一种可获得人体静态或动态姿势表现的客观定量测试方法，目前在国外已经成为临床医学及科研上应用较为广泛的评测手段。

平衡仪主要由压力传感器、计算机及应用软件三部分组成。压力传感器可以记录到身体的重心摇摆情况并将记录到的信息输入计算机，计算机软件对接收到的数据进行分析，实时描计压力中心在平板上的投影与时间的关系曲线。平衡仪包括静态平衡仪和动态平衡仪两类。

动态平衡仪综合测试前庭、视觉、躯体感觉的不同感觉系统对姿势控制的影响及自主姿势反应和运动协调能力。动态平衡仪测试的内容主要有感觉整合测试、运动控制测试、应变能力测试和稳定性测试等。动态平衡仪在受试者无意识的状态下，支撑面移动，或显示器及其支架突然摇动，测试上述情况下受试者的平衡功能。与静态平衡仪的信度研究相比，动态平衡仪的信效度研究报道要少的多，故动态平衡仪的信度及效度研究仍需进一步深化。而且动态平衡仪结构复杂，成本高，实施难度大。

静态平衡仪仅对静态姿势平衡时压力中心的变化情况进行描述和分析，以此了解平衡功能。静态平衡仪评定正常人和神经疾患患者的平衡功能具有较高的信度和敏感性，而且可以定量、客观地反映平衡功能，因其简便易行成本低而值得在临床上推广使用。不足是不能将影响平衡功能的躯体感觉、视觉及前庭3个感觉系统完全分别开来进行研究。而且通过测量人体静态姿势平衡时所获得的信息不能用来作为人体维持动态姿势平衡时的研究判断。

中国发明专利申请（申请号：200810300669.7 申请日：2008-03-21）公开了一种医疗器具，即平衡仪。它包括一个挂绳线路；挂绳线路挂接一个壳体，壳体内有一个连通的治疗电路和一个检测电路，挂绳线路与治疗电路和检测电路相通连接；挂绳线路之间还连接一个治疗极，用于与人体颈部相通连接；壳体一面上有一个治疗极，用于与人体胸部表面连接，同时该治疗极还与治疗电路连接；壳体另一面上还有一个检测极，用于人手触摸时与挂绳线路上的治疗极形成回路，同时该检测极还与检测电路连接。具有使用方便，便于坚持使用，利于推广普及，效果显着的特点，是降低血压、解除胸闷、胸痛、心律不齐、预防心肌梗塞等症的理想辅助器具。

中国实用新型专利（申请号：200520140412.1 申请日：2005-12-29）公开了健康平衡仪，该健康平衡仪包括加速度传感器、单片机、显示屏、USB接口、模拟信息输入器和模拟信息卡，所述模拟信息输入器包括卡号识别开关K1-K6、8×8矩阵薄膜开关S1-S64、键盘控制芯片U4和与主机信号插口连接的信号插头J4，所述模拟信息卡上设有卡号识别孔和信息图标。能直接记录步行和跑步的运动量，还能通过模拟信息卡输入其它活动的运动量及每天几餐饮食的品种和数量，即可从液晶屏上了解饮食-运动是否平衡和营养是否均衡等情况，根据这些情况，即可有针对性的作进一步调整运动量和饮食量或膳食结构等，使人们逐渐实现饮食-运动平衡和营养均衡，达到有利于健康的目的。是对人们的生活方式进行健康干预的一种重要仪器。

中国实用新型专利（申请号：01244993.8 申请日：2001-07-20）公开了人体平衡功能测试仪，为圆形、正方形、长方形等结构，压力传感器和信号处理盒安装在底板上，支撑柱套筒安装在盖板的四个角上，分别与支撑柱相对应，传感器支撑点安装在盖板上，分别与传感器的相对应，盖板安放在底板和传感器的上面，并且只与传感器相接触，电源线和信号线的支座左右固定在边框上，信号线连接计算机，电源线连接在外部交流220V的电源插座上。

发明内容

为了克服现有静态平衡仪的上述缺点，本实用新型的目的是提供主动式视觉反馈平衡仪，该平衡仪通过对被测试者提供视觉几何图形输入和反馈引导其进行主动重心晃动的动态姿势平衡，并且根据重心轨迹与输入的视觉几何图形的符合程度及运动速度和加速度等参数评价其静态和动态姿势平衡能力。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

主动式视觉反馈平衡仪，该平衡仪包括底座、护栏、护栏立柱、计算机和显示屏，护栏立柱设置在底座上，护栏设置在护栏立柱上，底座中部设有传感器盘；传感器盘包括底板、支撑顶板和压力传感器，底板上设有安装口，所述的压力传感器至少为三个，压力传感器按中心对称均布在底板内，所述的支撑顶板设置在安装口内，支撑顶板的下支撑面与压力传感器相抵，压力传感器连接设有信号转换装置，信号转换装置依一定顺序和频率读取压力传感器的测量值，并将测量值通过数据通讯接口连接所述的计算机；所述的显示屏设置在护栏的右方，显示屏的设置的高度以人眼平视的高度为准，并且显示屏连接所述的计算机，计算机内置程序在显示屏上显示预定的几何图形路径。

上述的信号转换装置包括传感器调理电路，滤波电路，模拟开关，AD电路，单片机电路，单片机数据通讯电路及电源电路；单片机按一定顺序和频率读取压力传感器的测量值，并通过所述的数据通讯接口将数据传送至计算机。

上述的压力传感器为3个或4个，3个或4个压力传感器分别设置在正三角形、正方形的顶角。

作为进一步改进，上述的支撑顶板上设有预加压力调整螺丝，预加压力调整螺丝与所述的压力传感器相对应设置，所述的支撑顶板的下支撑面通过预加压力调整螺丝的底部与所述的压力传感器相抵。

作为进一步改进，上述的底板的中间设有调节螺栓，调节螺栓的上端支撑顶板相接近。

作为进一步改进，该平衡仪还包括显示屏固定架，显示屏固定架包括固定立柱和伸缩式活动立柱，固定立柱设置在护栏的右侧，伸缩式活动立柱设置在固定立柱的上方，所述的显示屏固定设置在伸缩式活动立柱上方。上述的显示屏固定架可调以适应不同身高的受试者，同时也可附装高度尺以测量受试者身高。该高度尺也可为电子测量形式直接读入计算机。

作为进一步改进，所述的计算机包括数据库、用于记录受试者数据的身份识别装置和用于实现远程数据共享、远程诊断、物联网的网络连接串口。

本实用新型用计算机屏幕显示目标几何图形的路径引导使用者产生自主晃动，并在屏幕上实时显示其重心移动的轨迹，通过实际重心移动轨迹与目标几何图形路径的符合程度以及移动速度等参数评价和训练人体平衡功能。通过本实用新型，可以使人体静态平衡测试不局限于静态姿势平衡，所取得的结果反映了踝关节及髋关节等的肌肉活动控制能力和控制精度，以及对视觉反馈的响应能力，这对于综合评价人体静态平衡和动态平衡能力提供了量化客观的指示。同时，本专利所述的主动式视觉反馈平衡动摇方法也可用于锻炼人体静态和动态平衡能力，或达到诸如脑卒中病人的康复目的。

附图说明

图1为本实用新型所述的平衡仪俯视图。

图2为本实用新型所述的平衡仪正视图。

图3为所述的传感器盘的一种示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1、图2所示的主动式视觉反馈平衡仪，该平衡仪包括底座1、护栏2、护栏立柱3、计算机7、显示屏固定架5和显示屏6，护栏立柱3设置在底座1上，护栏2设置在护栏立柱3上，底座1中部设有传感器盘4。如图3所示，传感器盘4包括底板41、支撑顶板43和压力传感器44，底板41上设有安装口42，所述的压力传感器44为三个，三个压力传感器44按照正三角形的顶角均布在底板41内，底板41的中间设有调节螺栓46，调节螺栓46的上端支撑顶板43相接近。所述的支撑顶板43活动设置在安装口42内，支撑顶板43上设有预加压力调整螺丝45，预加压力调整螺丝45与所述的压力传感器44相对应设置，所述的支撑顶板43的下支撑面通过预加压力调整螺丝42的底部与所述的压力传感器44相抵。

上述的底座1及护栏2结构为受测试者提供保护，底座1面与支撑顶板43的支撑面等高或略低，护栏2可翻起以方便受试者进出支撑面，护栏2角度可调以适应不同身高的受试者。上述计算机7可包括数据库，身份识别装置(例如：指纹识别，无线射频身份RFID等)用于记录受试者数据，也可具有网络功能以实现远程数据共享，远程诊断，物联网等功能。

上述的压力传感器44连接设有信号转换装置，信号转换装置连接所述的计算机7。信号转换装置包括传感器调理电路，滤波电路，模拟开关，AD电路，单片机电路，单片机数据通讯电路及电源电路；单片机按一定顺序和频率读取压力传感器44的测量值，并通过数据通讯接口将数据传送至计算机7。

如图1、图2所示，显示屏固定架5包括固定立柱9和伸缩式活动立柱8，固定立柱9设置在护栏2的右侧，伸缩式活动立柱8设置在固定立柱9的上方，所述的显示屏6固定设置在伸缩式活动立柱8上，显示屏6的设置的高度以人眼平视的高度为准，并且显示屏6连接所述的计算机7。显示屏固定架5可调以适应不同身高的受试者，同时也可附装高度尺以测量受试者身高。该高度尺也可为电子测量形式直接读入计算机7。显示屏6在测试时放置于受试者前规定距离处，使受试者保持规定的视距和平视状态，以消除视觉不一致或造成干扰。

使用的时候，所述的计算机7及其软件接收来自传感器盘4的数据并实时计算压力中心的坐标位置。所述的计算机7可进行一般意义的静态平衡评价并通过显示器显示或打印机输出其结果。一般意义的静态平衡评价包括动摇总轨迹长(Lng)，包络面积(Area)，单位面积轨迹长(Lng.A^-1)，闭睁眼两种情况下包络面积的比值(Romberg率)，动摇优势方向及程度(VVawol)，实时动摇长度(Lngi)，实时动摇角度(Φi)，动摇角度(Deg)，能量损耗((Eng)等。

所述的计算机7还可进行改进的主动式静态平衡评价。其方法是：在图形屏幕上显示一预定的几何图形路径，如：圆形，正方形，三角形等，以及反映被测试者重心位置的压力中心位置标记，要求被测试者动摇其重心使压力中心标记沿预定的几何图形路径移动。可要求被测试者按最快速度移动重心，也可在预定的几何图形路上显示引导标记，要求被测试者按引导标记的速度移动。

可按照重心动摇幅度的大小分成若干个等级来引导被测试者的重心动摇，该等级也用于评价被测试者的动态平衡能力。具体方法是：将所测的压力中心坐标值按等级乘以不同系数，所得结果用于显示图形屏幕。例如，I级乘以较大的系数，使受测试者用较小的重心动摇幅度即可按所给路径移动压力中心位置，而II级则乘以较小的系数，使受测试者用较大的重心动摇幅度方可按所给路径移动压力中心位置。

可按照实际压力中心路径与给定路径的差异来评价受测试者控制其重心移动的精确程度，该指标也用于评价被测试者的动态平衡能力。具体方法是：计算实际压力中心路径与给定路径所包围的面积作为评价指标，该面积越小则被测试者通过视觉反馈控制重心移动的精确程度越高，动态平衡能力也越强。在给定时间里也可用以下公式来反映该指标：

其中，I为精确度指标，T为给定的测量时间，V和M分别为目标图形及实际压力中心的坐标-时间函数群。例如，可以在目标图形上显示以某一速度移动的光标作为目标图形的坐标-时间函数，要求受试者尽量跟踪目标图形上的光标移动其中心，也可以计算某一时间点距离实际压力中心最近的目标图形上的点坐标作为目标图形的坐标-时间函数。

另外，实际压力中心在给定坐标系中的移动速度和加速度，以及实际压力中心的移动速度与给定移动视标的速度差或距离差也都可以作为评价动态平衡能力的指标。

Claims

1.主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：该平衡仪包括底座（1）、护栏（2）、护栏立柱（3）、计算机（7）和显示屏（6），护栏立柱（3）设置在底座（1）上，护栏（2）设置在护栏立柱（3）上，底座（1）中部设有传感器盘（4）；传感器盘（4）包括底板（41）、支撑顶板（43）和压力传感器（44），底板（41）上设有安装口（42），所述的压力传感器（44）至少为三个，压力传感器（44）按中心对称均布在底板（41）内，所述的支撑顶板（43）设置在安装口（42）内，支撑顶板（43）的下支撑面与压力传感器（44）相抵，压力传感器（44）连接设有信号转换装置（47），信号转换装置（47）依一定顺序和频率读取压力传感器（44）的测量值，并将测量值通过数据通讯接口连接所述的计算机（7）；所述的显示屏（6）设置在护栏（2）的右方，显示屏（6）的设置的高度以人眼平视的高度为准，并且显示屏（6）连接所述的计算机（7）。

2.根据权利要求1所述的主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：信号转换装置（47）包括传感器调理电路，滤波电路，模拟开关，AD 电路，单片机电路，单片机数据通讯电路及电源电路；单片机按一定顺序和频率读取压力传感器（44）的测量值，并通过所述的数据通讯接口将数据传送至计算机（7）。

3.根据权利要求1或2所述的主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：支撑顶板（43）上设有预加压力调整螺丝（45），预加压力调整螺丝（45）与所述的压力传感器（44）相对应设置，所述的支撑顶板（43）的下支撑面通过预加压力调整螺丝（45）的底部与所述的压力传感器（44）相抵。

4.根据权利要求1或2所述的主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：压力传感器（44）为3个或4个，3个或4个压力传感器（44）分别设置在正三角形、正方形的顶角。

5.根据权利要求1或2所述的主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：底板（41）的中间设有调节螺栓（46），调节螺栓（46）的上端支撑顶板（43）相接近。

6.根据权利要求1或2所述的主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：该平衡仪还包括显示屏固定架（6），显示屏固定架（6）包括固定立柱（9）和伸缩式活动立柱（8），固定立柱（9）设置在护栏（2）的右侧，伸缩式活动立柱（8）设置在固定立柱（9）的上方，所述的显示屏（6）固定设置在伸缩式活动立柱（8）上。

7.根据权利要求6所述的主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：显示屏固定架（6）上设有高度尺，高度尺以电子测量形式直接读入计算机（7）。

8.根据权利要求1或2所述的主动式视觉反馈平衡仪，其特征在于：所述的计算机（7）包括数据库、用于记录受试者数据的身份识别装置和用于实现远程数据共享、远程诊断、物联网的网络连接串口。