專利名稱：多功能肌力評定系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種康復醫(yī)療器械，尤其涉及一種多功能肌力評定系統。
背景技術：
肌力測量是對運動器官功能檢查的基本內容之一，用以評定神經和肌肉系統功能 損傷的范圍和程度，應用于各種運動創(chuàng)傷的運動員和患者肌肉功能評定和康復治療，為運 動員的運動能力和運動員出現的多種運動系統傷病情況提供客觀的評價指標。肌力測定對 于增強運動員的肌肉力量、提高運動成績，以及運動刨傷后的肌肉功能的康復，是一種較為 理想的訓練方法。通過肌力測量可獲得較為準確的肌肉功能評價的定量指標，同時通過力 矩曲線的分析，有助于判斷肌肉關節(jié)病變的可能部位，對設計合理的、有針對性的康復訓練 方案有指導意義，所以肌力測量在體育運動、運動醫(yī)學和康復醫(yī)學領域中得到了良好的發(fā) 展和應用。肌力測量又分為等長肌力、等速肌力測量，等長肌力是在肌肉收縮時肌肉長度保 持不變、肌張力增加、關節(jié)角度不發(fā)生變化時的肌力，此時肌肉收縮力與阻力相等。等長肌 力訓練是早期康復，特別是骨科術后的早期康復重要的手段。等速肌力測量在運動員肌肉 力量和耐力評價、運動系統傷病中、預防運動刨傷中、提高運動員肌力的作用等上面有著廣 泛的應用，特別適用于康復治療的初期階段以及在負重運動感到困難時訓練。目前，市場上的肌力測量技術在理論和實踐方面還不夠成熟，從國內外研究的文 獻報道看，研究最多的是膝關節(jié)以及腰背部的各種傷病，等速儀器的設計還不能完全適合 于運動員的功能評價。經常見到的測力計等測力裝置其結構一般為機械式或電阻應變測力 裝置，用于運動員的某些肌群在精力條件下的最大力量和力量耐力的一般性測量，但是測 量指標單一，不能測量多關節(jié)運動時的肌群力量，且在動力性狀態(tài)下所測的關節(jié)角度范圍 較小。而現有的大多數等動(等速運動)肌力測量系統在于除靜力測量外，運動員是在等 速狀態(tài)下進行測量，也就是說不管何種速度，受測肌群均是以恒定的速度進行最大收縮。而 除游泳、賽艇等項目外，絕大部分項目的運動員在專項運動中的肌肉收縮速度是變化的。此 外，許多項目的運動員是以拉長-縮短周期(超等長收縮)的肌肉收縮形式來完成專項動 作的，因此無法測量出大部分項目運動員的實際F-t曲線，難以對大部分項目運動員的起 動力量、爆發(fā)力量、快速力量、反應力量等進行符合實際的測定。不能對參與動作的幾個主 要肌群進行分離測量(單肌群)。如何開發(fā)更便利、更實用、價格較低的等速儀器，推廣于體 育運動場和臨床實踐中，以盡可能地提高運動員的運動能力和加快傷后的康復成為亟待解 決的問題。

實用新型內容本實用新型的目的，就是為了解決上述問題，提供一種多功能肌力評定系統。為了達到上述目的，本實用新型采用了以下技術方案一種多功能肌力評定系統， 包括座架、探頭定位機構、肌力測試探頭和上位機肌力評估裝置；探頭定位機構活動安裝在座架的一側并可沿座架滑動，肌力測試探頭安裝在探頭定位機構上，通過調節(jié)探頭定位機 構可實現肌力測試探頭空間方位的三維調節(jié)；在肌力測試探頭中設有藍牙發(fā)送模塊，在上 位機肌力評估裝置中設有藍牙接收模塊，肌力測試探頭與上位機肌力評估裝置之間通過藍 牙協議實現數據的無線通訊。所述的座架包括一個高度可調的矩形框架，矩形框架內設有座椅，該座椅包括一 個高度可調的椅座和一個與椅座相連并且俯仰角度可調的靠背。所述的矩形框架包括底座、連接在底座四角的四根高度可調的立柱、連接在立柱 上端的兩根縱梁和連接在兩根縱梁之間的橫梁組件；所述的探頭定位機構活動安裝在其中 的一根縱梁上并可沿該縱梁滑動；所述的座椅安裝在底座上。所述的探頭定位機構包括固定連接件、角度定位盤、轉臂、角度定位銷、伸出臂和 探頭座；固定連接件與矩形框架的一根縱梁滑動相連并可通過一個定位旋鈕固定；角度 定位盤固定在固定連接件上，在角度定位盤的同一個圓周上設有多個角度定位孔；轉臂通 過轉軸與角度定位盤相連并可繞轉軸轉動，角度定位銷設置在轉臂的相應位置，該角度定 位銷可插入角度定位盤的任意一個角度定位孔內實現轉臂的角度變化；伸出臂與轉臂滑動 相連；探頭座與伸出臂活動相連；所述的肌力測試探頭安裝在探頭座上。所述的轉臂上設有滑軌，所述的伸出臂嵌裝在該滑軌上可沿該滑軌移動。所述的肌力測試探頭包括電池、電源管理模塊、肌力測試傳感器、信號調理模塊、 微處理器和藍牙發(fā)送模塊，電源管理模塊將電池電壓轉換為各用電元件所需的電壓等級并 輸出到各用電元件，肌力測試傳感器的輸出端連接信號調理模塊的輸入端，信號調理模塊 的輸出端連接微處理器的輸入端，微處理器的輸出端連接藍牙發(fā)送模塊的輸入端。所述的四根高度可調的立柱各包括基座、第一步進電機、第一絲桿和升降桿，第一 步進電機安裝在基座內，第一絲桿的下端與第一步進電機傳動相連，第一絲桿的上部與升 降桿傳動相連可帶動升降桿上升或下降，在升降桿的上端設有用于安裝縱梁的開口槽；所 述的高度可調的椅座包括升降臺基座、第二步進電機、第二絲桿、升降臺、座架和座椅面，升 降臺基座安裝在矩形框架的底座上，第二步進電機安裝在升降臺基座內，第二絲桿的下端 與第二步進電機傳動相連，第二絲桿的上部與升降臺傳動相連可帶動升降臺上升或下降， 座架連接在升降臺的上端，座椅面連接在座架的上端；靠背角度調節(jié)機構中的調節(jié)盤安裝 在座架上。所述的橫梁組件包括橫梁、支撐梁和兩個支撐螺栓，橫梁的兩端通過兩滑動連接 頭分別與兩根縱梁滑動相連；支撐梁的兩端通過兩支撐頭分別與兩根立柱的升降桿嵌套相 連，支撐梁的中部通過兩個支撐螺栓與橫梁抵觸相連。所述的座架還包括一個靠背角度調節(jié)機構，該靠背角度調節(jié)機構包括調節(jié)盤、踩 板座、踩板、兩根連接線、兩個銷釘和兩個彈簧；調節(jié)盤共兩個對稱固定在座椅的椅座上，調 節(jié)盤上設有多個調節(jié)定位孔；踩板座放置在地面上，或者安裝在矩形框架的底座上，或者安 裝在座椅的靠背上；踩板安裝在踩板座上，并與兩根連接線分別相連；兩個銷釘分別連接 在兩根連接線的端部；兩個彈簧分別套裝在兩根連接線上并位于銷釘內側；所述的靠背后 部設有靠背架，該靠背架的下部活動連接在兩個調節(jié)盤之間，靠背架的下部設有用于插入 兩個銷釘的兩個銷釘孔；兩個銷釘分別從內往外插入兩個銷釘孔內；踩下踩板可使兩個銷 釘脫離調節(jié)盤而實現靠背的俯仰角度可調。
5[0015]所述的信號調理模塊由前置差分放大電路、濾波電路、模數轉換電路順序連接組 成，前置差分放大電路的輸入端連接肌力測試傳感器的輸出端，模數轉換電路的輸出端連 接微處理器的輸入端。本實用新型的多功能肌力評定系統在使用時，被測量者坐在高度可調的椅座上， 背部依靠靠背，活動關節(jié)放置在探頭定位機構的轉動中心并讓肌力測量部位與肌力測試探 頭接觸，從而實現任意角度的肢體、任意長度的肌肉的肌力功能測量與評定。以便更進一步 深入了解運動員各有關肌群的實際訓練水平、潛力、不足，從而確定某一時期的訓練重點， 進行針對性力量訓練。本實用新型集成了高度、角度、長度和位置調節(jié)功能，通過與上位機 肌力評估裝置的無線通訊實現人體肌力的測量與評估，可實現人體13個部位的內外側共 計130個測量點的肌力測量。

圖1是本實用新型多功能肌力評定系統的正視結構示意圖；圖2是本實用新型多功能肌力評定系統的俯視結構示意圖；圖3是本實用新型多功能肌力評定系統的立體結構示意圖；圖4是本實用新型中的立柱的立體結構示意圖；圖5是本實用新型中的縱梁的立體結構示意圖；圖6是本實用新型中的橫梁組件的分解結構示意圖；圖7是本實用新型中的探頭定位機構的立體結構示意；圖8是本實用新型中的探頭定位機構的分解結構示意圖；圖9是本實用新型中的椅座的立體結構示意圖；圖10是本實用新型中的椅座的靠背的立體結構示意圖；圖11是本實用新型中的靠背角度調節(jié)機構的立體結構示意圖；圖12是本實用新型中的肌力測試探頭和上位機肌力評估裝置的無線通訊聯系框 圖；圖13是本實用新型中的肌力測試探頭的結構示意圖；圖14是前置差分放大電路圖。
具體實施方式
參見圖1、配合參見圖2、圖3，本實用新型的多功能肌力評定系統，包括座架1、探 頭定位機構2、肌力測試探頭3和上位機肌力評估裝置4。探頭定位機構2活動安裝在座架 1的一側并可沿座架滑動，肌力測試探頭3安裝在探頭定位機構2上，通過調節(jié)探頭定位機 構2可實現肌力測試探頭空間方位的三維調節(jié)。在肌力測試探頭3中設有藍牙發(fā)送模塊 36，在上位機肌力評估裝置中設有藍牙接收模塊，肌力測試探頭3與上位機肌力評估裝置4 之間通過藍牙協議實現數據的無線通訊(配合參見圖12)。配合參見圖3，本實用新型中的座架1包括一個高度可調的矩形框架11，矩形框架 11內設有座椅12，該座椅12包括一個高度可調的椅座121和一個與椅座相連并且俯仰角 度可調的靠背122。其中的矩形框架11包括底座111、連接在底座四角的四根高度可調的立 柱112、連接在立柱上端的兩根縱梁113和連接在兩根縱梁之間的橫梁組件114 ；探頭定位機構2活動安裝在其中的一根縱梁113上并可沿該縱梁滑動；座椅12安裝在底座111上。配合參見圖4，本實用新型中的四根高度可調的立柱112各包括基座1121、第一步 進電機1122、第一絲桿1123和升降桿1124，第一步進電機1122安裝在基座1121內，第一 絲桿1123的下端與第一步進電機1122傳動相連，第一絲桿1123的上部與升降桿IlM傳 動相連可帶動升降桿上升或下降，在升降桿IlM的上端設有用于安裝縱梁的開口槽1125。配合參見圖9，本實用新型中的高度可調的椅座121包括升降臺基座1211、第二步 進電機1212、第二絲桿1213、升降臺1214、座架1215和座椅面1216，升降臺基座1211安裝 在矩形框架的底座111上，第二步進電機1212安裝在升降臺基座1211內，第二絲桿1213 的下端與第二步進電機1212傳動相連，第二絲桿的上部與升降臺1214傳動相連可帶動升 降臺上升或下降，座架1215連接在升降1214臺的上端，座椅面1216連接在座架的上端；靠 背角度調節(jié)機構中的調節(jié)盤131安裝在座架1215上。配合參見圖4，本實用新型中的高度可調的矩形框架11還包括兩個加強套柱115， 該兩個加強套柱115分別套裝在兩根高度可調的立柱112上，該兩根高度可調的立柱112 位于靠近橫梁組件114的一端。配合參見圖5，本實用新型中的縱梁113為兩個，縱梁113的厚度與升降桿IlM的 上端的開口槽1125的槽寬相同，縱梁113的兩端1131呈圓弧形，其中部開有孔1132，用于 將縱梁113安裝到升降桿IlM上并用銷釘固定。當被測量者需要進入到兩縱梁之間進行 測量時，可以抽調一端的銷釘后將縱梁轉動90°，以方便被測量者的出入。配合參見圖6，本實用新型中的橫梁組件114包括橫梁1141、支撐梁1142和兩個 支撐螺栓1143，橫梁1141的兩端通過兩滑動連接頭1144分別與兩根縱梁113滑動相連； 支撐梁1142的兩端通過兩支撐頭1145分別與兩根立柱112的升降桿IlM嵌套相連，支撐 梁1142的中部通過兩個支撐螺栓1143與橫梁1141抵觸相連。配合參見圖7、圖8，本實用新型中的探頭定位機構2包括固定連接件21、角度定位 盤22、轉臂23、角度定位銷M、伸出臂25和探頭座26。固定連接件21與矩形框架的一根 縱梁滑動相連并可通過一個定位旋鈕27固定；角度定位盤22固定在固定連接件21上，在 角度定位盤22的同一個圓周上設有多個角度定位孔221 ；轉臂23通過轉軸222與角度定 位盤22相連并可繞轉軸轉動，角度定位銷M設置在轉臂23的相應位置，該角度定位銷M 可插入角度定位盤22的任意一個角度定位孔221內實現轉臂的角度變化；伸出臂25與轉 臂^滑動相連；探頭座沈與伸出臂25活動相連并可沿伸出臂作90度轉動安裝；肌力測試 探頭3通過螺釘觀安裝在探頭座沈上。在轉臂23上設有滑軌231，伸出臂25嵌裝在該滑 軌231上可沿該滑軌移動。配合參見圖10、圖11，本實用新型中的座架1還包括一個靠背角度調節(jié)機構13，該 靠背角度調節(jié)機構13包括調節(jié)盤131 (配合參見圖9)、踩板座132、踩板133、兩根連接線 134、兩個銷釘135和兩個彈簧136 ；調節(jié)盤131共兩個對稱固定在座椅的椅座121上，調節(jié) 盤上設有多個調節(jié)定位孔1311 ；踩板座132放置在地面上，或者安裝在矩形框架的底座111 上，或者安裝在座椅的靠背122上；踩板133安裝在踩板座132上，并與兩根連接線134分 別相連；兩個銷釘135分別連接在兩根連接線134的端部；兩個彈簧136分別套裝在兩根 連接線134上并位于銷釘內側；在靠背122的后部設有靠背架123，該靠背架的下部活動連 接在兩個調節(jié)盤131之間，靠背架123的下部設有用于插入兩個銷釘的兩個銷釘孔1231 ；兩個銷釘135分別從內往外插入兩個銷釘孔1231內；踩下踩板133可使兩個銷釘135脫離 調節(jié)盤131而實現靠背122的俯仰角度可調。在多功能肌力評定系統上還安裝有控制柜(未圖示出來)，控制柜內設有電源模 塊和電機驅動模。電源模塊為電機驅動模塊提供電源，電機驅動模塊分別與各步進電機電 相連，實現驅動各步進電機的正反轉工作。探頭座沈用于連接肌力測試探頭3，并且傳感器3伸出的方向、伸出的左右長度、 前后長度均可調節(jié)。傳感器3伸出的方向的調節(jié)方法如下伸出臂25為四通底座，其伸出 頭為正方形，探頭座26可以在該正方形伸出頭上90°旋轉轉入；傳感器3伸出的左右長度 的調節(jié)方法如下探頭座26為開口型零件，滑動探頭座沈在伸出臂25上的左右位置，到位 后旋緊螺母261、262就可以把探頭座沈緊固到伸出臂25上；傳感器3伸出的前后長度的 調節(jié)方法如下轉臂23上安裝有滑軌231，通過調整探頭座沈在滑軌231上的位置來調節(jié) 傳感器3伸出的前后長度。參見圖13，本實用新型中的肌力測試探頭3包括電池31、電源管理模塊32、肌力測 試傳感器33、信號調理模塊34、微處理器35和藍牙發(fā)送模塊36，電源管理模塊32將電池電 壓轉換為各用電元件所需的電壓等級并輸出到各用電元件，肌力測試傳感器33的輸出端 連接信號調理模塊；34的輸入端，信號調理模塊34的輸出端連接微處理器35的輸入端，微 處理器35的輸出端連接藍牙發(fā)送模塊36的輸入端。本實用新型中的肌力測試探頭3的量程分為四檔，分別是50N、200N、500N和 IOOONo本實用新型中的信號調理模塊由前置差分放大電路、濾波電路、模數轉換電路順 序連接組成，前置差分放大電路的輸入端連接肌力測試傳感器的輸出端，模數轉換電路的 輸出端連接微處理器的輸入端。本實用新型的肌力測試探頭由電池供電，電源管理模塊將電池電壓轉換為各用電 模塊所需的電壓等級，并輸出到各用電模塊。肌力測試傳感器將被測的肌力信號轉換為電 信號，經過前置差分放大電路和濾波電路對信號進行放大和濾除噪聲處理，然后由模數轉 換電路將其轉換為數字量，微處理器讀取該數字量，并將其通過藍牙發(fā)送模塊無線傳輸到 上位機肌力評估裝置，由上位機肌力評估裝置中的藍牙接收模塊進行接收。根據被測肌力 的等級，肌力測試探頭設計為四檔，分別具有不同的量程，以適應于不同強度等級的肌力測 量。對肌力測定傳感器輸出信號進行差分放大，運用的前置差分放大電路基本放大原 理如附圖14所示。對于節(jié)點B有，其電位為K ,且有
i , ； , 7· _π ^in —廠沉 ViN — K , Vm —廠1 _ Π( 1 \lG+h+hγ^~ + —^ R2 ~對于節(jié)點C有，其電位為&，且有= ^ +(2)
KGK3K4該電路差模增益定義為
權利要求1.一種多功能肌力評定系統，其特征在于包括座架、探頭定位機構、肌力測試探頭和 上位機肌力評估裝置；探頭定位機構活動安裝在座架的一側并可沿座架滑動，肌力測試探 頭安裝在探頭定位機構上，通過調節(jié)探頭定位機構可實現肌力測試探頭空間方位的三維調 節(jié)；在肌力測試探頭中設有藍牙發(fā)送模塊，在上位機肌力評估裝置中設有藍牙接收模塊，肌 力測試探頭與上位機肌力評估裝置之間通過藍牙協議實現數據的無線通訊。
2.如權利要求1所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的座架包括一個高度 可調的矩形框架，矩形框架內設有座椅，該座椅包括一個高度可調的椅座和一個與椅座相 連并且俯仰角度可調的靠背。
3.如權利要求2所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的矩形框架包括底座、 連接在底座四角的四根高度可調的立柱、連接在立柱上端的兩根縱梁和連接在兩根縱梁之 間的橫梁組件；所述的探頭定位機構活動安裝在其中的一根縱梁上并可沿該縱梁滑動；所 述的座椅安裝在底座上。
4.如權利要求1所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的探頭定位機構包括 固定連接件、角度定位盤、轉臂、角度定位銷、伸出臂和探頭座；固定連接件與矩形框架的一 根縱梁滑動相連并可通過一個定位旋鈕固定；角度定位盤固定在固定連接件上，在角度定 位盤的同一個圓周上設有多個角度定位孔；轉臂通過轉軸與角度定位盤相連并可繞轉軸轉 動，角度定位銷設置在轉臂的相應位置，該角度定位銷可插入角度定位盤的任意一個角度 定位孔內實現轉臂的角度變化；伸出臂與轉臂滑動相連；探頭座與伸出臂活動相連；所述 的肌力測試探頭安裝在探頭座上。
5.如權利要求4所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的轉臂上設有滑軌，所 述的伸出臂嵌裝在該滑軌上可沿該滑軌移動。
6.如權利要求1所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的肌力測試探頭包括 電池、電源管理模塊、肌力測試傳感器、信號調理模塊、微處理器和藍牙發(fā)送模塊，電源管理 模塊將電池電壓轉換為各用電元件所需的電壓等級并輸出到各用電元件，肌力測試傳感器 的輸出端連接信號調理模塊的輸入端，信號調理模塊的輸出端連接微處理器的輸入端，微 處理器的輸出端連接藍牙發(fā)送模塊的輸入端。
7.如權利要求2或3所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的四根高度可調 的立柱各包括基座、第一步進電機、第一絲桿和升降桿，第一步進電機安裝在基座內，第一 絲桿的下端與第一步進電機傳動相連，第一絲桿的上部與升降桿傳動相連可帶動升降桿上 升或下降，在升降桿的上端設有用于安裝縱梁的開口槽；所述的高度可調的椅座包括升降 臺基座、第二步進電機、第二絲桿、升降臺、座架和座椅面，升降臺基座安裝在矩形框架的底 座上，第二步進電機安裝在升降臺基座內，第二絲桿的下端與第二步進電機傳動相連，第二 絲桿的上部與升降臺傳動相連可帶動升降臺上升或下降，座架連接在升降臺的上端，座椅 面連接在座架的上端；靠背角度調節(jié)機構中的調節(jié)盤安裝在座架上。
8.如權利要求3所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的橫梁組件包括橫梁、 支撐梁和兩個支撐螺栓，橫梁的兩端通過兩滑動連接頭分別與兩根縱梁滑動相連；支撐梁 的兩端通過兩支撐頭分別與兩根立柱的升降桿嵌套相連，支撐梁的中部通過兩個支撐螺栓 與橫梁抵觸相連。
9.如權利要求2所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的座架還包括一個靠背角度調節(jié)機構，該靠背角度調節(jié)機構包括調節(jié)盤、踩板座、踩板、兩根連接線、兩個銷釘和 兩個彈簧；調節(jié)盤共兩個對稱固定在座椅的椅座上，調節(jié)盤上設有多個調節(jié)定位孔；踩板 座放置在地面上，或者安裝在矩形框架的底座上，或者安裝在座椅的靠背上；踩板安裝在踩 板座上，并與兩根連接線分別相連；兩個銷釘分別連接在兩根連接線的端部；兩個彈簧分 別套裝在兩根連接線上并位于銷釘內側；所述的靠背后部設有靠背架，該靠背架的下部活 動連接在兩個調節(jié)盤之間，靠背架的下部設有用于插入兩個銷釘的兩個銷釘孔；兩個銷釘 分別從內往外插入兩個銷釘孔內；踩下踩板可使兩個銷釘脫離調節(jié)盤而實現靠背的俯仰角 度可調。
10.如權利要求6所述的多功能肌力評定系統，其特征在于所述的信號調理模塊由前 置差分放大電路、濾波電路、模數轉換電路順序連接組成，前置差分放大電路的輸入端連接 肌力測試傳感器的輸出端，模數轉換電路的輸出端連接微處理器的輸入端。
專利摘要本實用新型提供了一種多功能肌力評定系統，它包括座架、探頭定位機構、肌力測試探頭和上位機肌力評估裝置；探頭定位機構活動安裝在座架的一側并可沿座架滑動，肌力測試探頭安裝在探頭定位機構上，通過調節(jié)探頭定位機構可實現肌力測試探頭空間方位的三維調節(jié)；在肌力測試探頭中設有藍牙發(fā)送模塊，在上位機肌力評估裝置中設有藍牙接收模塊，肌力測試探頭與上位機肌力評估裝置之間通過藍牙協議實現數據的無線通訊。本實用新型集成了高度、角度、長度和位置調節(jié)功能，通過與上位機肌力評估裝置的無線通訊實現人體肌力的測量與評估，可實現人體13個部位的內外側共計130個測量點的肌力測量。
文檔編號A61B5/22GK201814584SQ20102026322
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權日2010年7月19日
發(fā)明者嚴榮國, 徐秀林, 朱政康, 蔣奇永, 郭旭東 申請人:上海理工大學