专利名称：股四头肌随机动员能力测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种人体肌群能力测试系统，尤其涉及一种股四头肌能力测试系 统。
背景技术：
股四头肌在下肢负重及保护膝关节结构方面起着重要的作用，也很易受到外伤及 骨关节炎的影响，尤其是具有大运动量的运动员来说所受到的影响更加明显，严重的话，股 四头肌会受到损害，从而可能导致严重的功能障碍，因此，需要有适当的客观的测量手段对 相关人员(诸如病人或运动员)功能损害及引起的残疾程度进行定量评估，这些测量方法 应该能针对特定肌群，并且是有效和可靠的。近年来有人选用力矩传感器(torque trans ducer)对股四头肌群进行测定，但其得到的结果只能是扭力矩，而无法直接得到力量值的 大小，并且还需要配置不同的配件以适应人体下肢的个体差异。因此，目前，需要开发出一 种不但可直接获得力量值，同时能广泛适应被测人群的股四头肌群的测试系统。
实用新型内容针对上述现有技术，本实用新型提供一种股四头肌随机动员能力测试系统，该测 试系统可以直接获得被测肌群的力量值，而且适应不同人群的测试，本实用新型与Medlab、 Labview等与生物信号采集、处理等相关软件结合，能同步地测定出被测关节动力肌群作动 力性收缩时关节产生的力值、动力肌群和非动力肌群在动力肌群收缩过程中的积分肌电值 及肌电中心频率值。在测定这些数据时，还能同步地给出每组数据的相对角度。它既可用 于运动损伤恢复效果的实验性测试，也可用于关节运动动力性能及改变的运动生物力学的 实验性测量。为了解决上述技术问题，本实用新型股四头肌随机动员能力测试系统予以实现的 技术方案是该测试系统包括依次电连接的传感器、信号采集器、信号放大器和微电脑单片 机，所述微电脑单片机上通过导线连接有肌肉电刺激仪，所述肌肉电刺激仪上设有多个电 极片；所述传感器为拉/压力传感器，所述拉/压力传感器固定在一测试座椅上；所述测试 座椅至少包括有两条前支撑腿、下横梁和上横梁，所述上横梁上设有可前后调整位置的靠 背，所述上横梁的两侧均设有可调整长度的支撑杆，所述支撑杆的顶端设有短轴，所述短轴 上设有与之相交的长臂，所述长臂的另一端设有与该长臂相交的横短臂；所述两条前支撑 腿上设有可上下调整位置的滑架，所述拉/压力传感器固定在该滑架上；所述横短臂与所 述拉/压力传感器之间设有连接件，所述连接件由滑套和滑杆构成。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是由于本实用新型测试系统中采用的是拉压力传感器，在可以直接获得被测肌群的 力量值的基础数据上，与Medlab、Labview等与生物信号采集、处理等相关软件结合，它既 可用于运动损伤恢复效果的实验性测试，也可用于关节运动动力性能及改变的运动生物力 学的实验性测量。本实用新型中的测试座椅其结构简单，传感器的安装位置可调，可以适应不同肢体长度人群的测试。
图1是本实用新型股四头肌随机动员能力测试系统构成框图；图2是本实用新型中测试座椅结构的主视图；图3是图2所示测试座椅的侧视图；图4是图2所示测试座椅的俯视图。图中主要附图标记说明10——拉压力传感器 20——信号采集器 30——信号放大器40——微电脑单片机 50——肌肉电刺激仪
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地描述。如图1所示，本实用新型股四头肌随意动员能力测试系统，包括依次电连接的传 感器、信号采集器20、信号放大器30和微电脑单片机40，所述微电脑单片机40上通过导线 连接有肌肉电刺激仪50，所述肌肉电刺激仪50上设有多个电极片；所述传感器为拉/压力 传感器10，所述拉/压力传感器10可感受拉力及压力，并将其转换为电信号输出给信号采 集器20，经过信号放大器30后可信号进行放大并输出至微电脑单片机40，所述微电脑单片 机40负责进行数据记录和信息反馈，并控制肌肉电刺激器仪，微电脑单片机40中安装有 Medlab, Labview等与生物信号采集和处理软件。本实用新型中的信号采集器可以采用中国南京美易科技有限公司生产的 Medlab生物信号采集仪器，该信号采集器包括有信号放大功能；肌肉电刺激仪采用英国 DIGITIMER公司生产DS7AH型号的。所述拉压传感器10的最大量程为200kg，其灵敏度为 (0. 01kg，可以采用北京正开仪器有限公司生产的型号为MCL-Sl的拉压力传感器。至于本实用新型上述信号采集器、拉压力传感器及生物信号采集和处理软件可以 有多种选择，上述举例只是示意性的，其选型不受限制，只要能够执行和完成相关的功能即 可。本实用新型测试系统中的所述拉/压力传感器10固定在一测试座椅上。如图2、 图3和图4所示，所述测试座椅至少包括有两条前支撑腿61、下横梁62和上横梁63，所述 上横梁63上设有可前后调整位置的靠背64，所述上横梁63的两侧均设有可调整长度的支 撑杆65，所述支撑杆65的顶端设有短轴66，所述短轴66上设有与之相交的长臂67，所述长 臂67的另一端设有与该长臂相交的横短臂68 ；所述两条前支撑腿61上设有可上下调整位 置的滑架69，所述拉/压力传感器10固定在该滑架69上；所述横短臂68与所述拉/压力 传感器10之间设有连接件，所述连接件由滑套和滑杆构成，以适应被测试者伸、屈两个方 向的测试。使用本实用新型测试系统进行测试的过程是1、事先嘱咐受试者在测试前48小时内不能进行力竭性运动，避免由于疲劳因素 而可能对测试数据的影响。2、对测试系统进行预热以及参数的调整；受试者先进行2min的膝关节屈伸热身运动，然后取坐位，保持屈髋屈膝90°，使短轴轴心对准膝关节转动轴心，调整短横臂，使其 与被测试者小腿下端最细处处于同一水平面，测试时用非弹性绑带固定胸部和骨盆，另一 腿自然放松；记录数据时避免电磁场辐射的干扰，室温控制在25°C左右；在使用肌肉电刺 激仪刺激之前，先由受试者做3次维持2 3秒的最大随意等长收缩，确定其最大随意收缩 (Maximal Voluntary Contraction, MVC)；3、将肌肉电刺激仪的电极片定位于股直肌肌腹上(髂前下棘至髌骨上缘的1/2 处)，用酒精棉球脱脂清洁皮肤，然后将一对表面附有自贴式导电胶的刺激电极置于股直肌 肌腹上，阳极在阴极下方，两电极片相隔2cm ；4、确定电流强度受试者静止坐于测试座椅上，逐渐增大刺激电流强度，直到再增 加刺激时不能诱发更大的收缩力量(即力量平台的出现)；然后，在这一强度上再增加10% 确定为最大刺激电流强度。接通肌肉电刺激仪，经由微电脑单片机中的Medlab采集系统触 发，给予电刺激，刺激频率为100Hz，脉宽200 μ s,幅度5V，脉冲4次。5、嘱咐受试者做最大随意收缩并尽量保持该力量水平，当达到最大随意力量水平 时后的200ms之内，机器自动给予肌肉(或神经干)该强度的电刺激，记录最大随意力量和 叠加刺激诱发的力量(Interpolated Twitch)；如未达到95% MVC力量，则不能触发电刺 激，应休息l-2min后重做，在肌肉放松后5秒后再给予肌肉一个对照刺激，记录刺激诱发的 力量(Potentiated Twitch)，力量数据由Medlab采集系统自行采集分析。6、测试完毕，取下电极，关闭肌肉电刺激仪。经过实验得出本测试系统能同步地测定出被测关节动力肌群作动力性收缩时关 节产生的力值、动力肌群和非动力肌群在动力肌群收缩过程中的积分肌电值及肌电中心频 率值。在测定这些数据时，还能同步地给出每组数据的相对角度。故它既可用于运动损伤恢 复效果的实验性测试，也可用于关节运动动力性能及改变的运动生物力学的实验性测量。 其中的同步测定是指，对同一时间内力的平均值、肌电的积分值、肌电的中心频率进行同步 测定。所测得的力、积分肌电、中心频率都是被测时相内的平均值。尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具 体实施方式，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人 员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些 均属于本实用新型的保护之内。
权利要求一种股四头肌随意动员能力测试系统，包括依次电连接的传感器、信号采集器(20)、信号放大器(30)和微电脑单片机(40)，所述微电脑单片机(40)上通过导线连接有肌肉电刺激仪(50)，所述肌肉电刺激仪(50)上设有多个电极片；其特征在于所述传感器为拉/压力传感器(10)，所述拉/压力传感器(10)探头接受拉力或压力后，将其转换为电信号输出给信号采集器(20)，经过信号放大器(30)将信号放大并输出至微电脑单片机(40)，所述微电脑单片机(40)控制肌肉电刺激器仪(50)；所述拉/压力传感器(10)固定在一测试座椅上；所述测试座椅至少包括有两条前支撑腿(61)、下横梁(62)和上横梁(63)，所述上横梁(63)上设有可前后调整位置的靠背(64)，所述上横梁(63)的两侧均设有可调整长度的支撑杆(65)，所述支撑杆(65)的顶端设有短轴(66)，所述短轴(66)上设有与之相交的长臂(67)，所述长臂(67)的另一端设有与该长臂相交的横短臂(68)；所述两条前支撑腿(61)上设有可上下调整位置的滑架(69)，所述拉/压力传感器(10)固定在该滑架(69)上；所述横短臂(68)与所述拉/压力传感器(10)之间设有连接件，所述连接件由滑套和滑杆构成。
2.根据权利要求1所述股四头肌随意动员能力测试系统，其特征在于所述微电脑单 片机(40)中安装有Medlab或/和Labview生物信号采集和处理软件。
3.根据权利要求1所述股四头肌随意动员能力测试系统，其特征在于所述信号采集 器(20)采用中国南京美易科技有限公司生产的Medlab生物信号采集仪器。
4.根据权利要求1所述股四头肌随意动员能力测试系统，其特征在于所述肌肉电刺 激仪采用英国DIGITIMER公司生产的DS7AH型号的肌肉电刺激仪。
5.根据权利要求1所述股四头肌随意动员能力测试系统，其特征在于所述拉/压力 传感器采用北京正开仪器有限公司生产的型号为MCL-Sl的拉压力传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种股四头肌随机动员能力测试系统，该测试系统包括依次电连接的传感器、信号采集器、信号放大器和微电脑单片机，微电脑单片机上通过导线连接有肌肉电刺激仪，肌肉电刺激仪上设有多个电极片；传感器为拉/压力传感器，拉/压力传感器固定在一测试座椅上；测试座椅至少包括有两条前支撑腿、下横梁和上横梁，上横梁上设有可前后调整位置的靠背和可调整长度的支撑杆，支撑杆顶端设有短轴，短轴上设有与之相交的长臂，设有与该长臂相交的横短臂；两条前支撑腿上设有可上下调整位置的滑架，拉/压力传感器固定在滑架上；横短臂与拉/压力传感器之间设有滑套和滑杆。该测试系统可以直接获得被测肌群的力量值，而且适应不同人群的测试。
文档编号A61B5/22GK201691941SQ20102024268
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者曹龙军, 章礼勤, 黄力平 申请人:天津体育学院