專利名稱:人體重心擺動狀態測量分析儀的制作方法
本發明涉及一種測量分析人體重心穩定性的儀器，特別是采用微型計算機測量分析人體站立姿態重心擺動軌跡的儀器。
本發明參照日本
ィマ株式會社生產的G4301S型重心計。該儀器由測量平臺和主機兩部分組成，其技術方案是由三個負荷傳感器所支撐的人體站立測量平臺和通過模擬計算機對體重、重心擺動距離(重心擺動的總長度)、重心擺動范圍(面積)進行測量和計算，帶動XY記錄儀繪出重心擺動狀態圖，并轉換成數字信號進行實時顯示。但是這種儀器所顯示的上述三種數字要靠手工記錄，沒有自動記錄、保存和重復輸出的功能，也未建立病案管理系統。該儀器采用模擬電路和XY記錄儀，將所測得的較高頻率部分濾掉，頻率分辨率較低，特別是模擬技術方案不能進行重心擺動狀態的頻譜分析。其次對負荷傳感器只有手動調零，需要經常調整人體重心零位。
本發明的任務是在測量人體重心擺動狀態的儀器中，提高頻率分辨率，進行頻譜分析，繪出幅頻特性和相頻特性圖，能自動記錄、保存、檢索、修改并能重復輸出信息和繪圖，進而建立病案管理系統，對負荷傳感器加自動調零功能。
本發明的特征在于與前置放大器連接的是一個A/D變換器，并作為計算機接口接至計算機，計算機還配有軟盤驅動器和硬盤驅動器鍵盤、顯示器、打印機和繪圖儀組成計算機測量和分析系統。而為這個硬件系統配套的專用計算機軟件是在中英文操作系統支持下開發的。這套專用軟件包括1.信號采集與控制2.數據處理和存儲3.動態頻譜分析4.平臺調整與校驗5.病案分析6.病案檢索與修改7.病案打印8.幅頻特性與相頻特性繪制9.重心擺動狀態繪制這種模塊式結構程序設計，不但增加了軟件的可靠性和透明度，而且便于修改和擴充。
本發明在上述硬件和軟件的配合下實現了下述功能本發明的整個操作使用過程是在顯示器屏幕上進行問答式的人機對話，并顯示各種狀態和計算結果。可輸入、顯示、中英文打印。因此可按已設定的規范步驟和時間進行測量，并可進行病案分析。若使用中超出所設規范的范圍，計算機可自動保護和屏幕提示。
信號采集和控制軟件(1)首先檢查測量平臺傳感器零點是否處于正常范圍內，超出規定范圍時報警，并指示應調整測量平臺，然后返回主菜單狀態。若系統零點正常，則保存零點狀態，以便實現自動調零功能，隨后接收從鍵盤輸入的被測者的病歷號、姓名、年齡、性別、職業、初診或復診的信息，并自動生成序號作為病案管理的初始值。在測量時首先計算體重。然后在雙腳、左、右單腳站立及開、閉眼組合成六種測量方式下保存這些信息，并以一定的采樣時間獲取重心擺動信息。由于人體重心的擺動頻率一般在0.2-0.3Hz，最高頻率為2-3Hz。只要選擇截止頻率為15Hz，采樣時間間隔不大于32毫秒，采樣數選定為512點時，其頻率分辨率即可達到0.06Hz，因此在繪圖儀上用數字量劃出的重心擺動狀態圖比在XY記錄儀上繪制的圖形要精細和真實。
數據處理和存貯軟件(2)主要是對軟件(1)中的六種測量方式下的數據進行計算以便求出坐標值并計算出重心擺動軌跡的長度和擺動范圍，連同人體重量和病案管理的初始值一并送入軟磁盤上進行保存。重心擺動狀態繪制軟件(9)即可在繪圖儀上繪出其圖形，動態頻譜分析軟件(3)是依據軟件(2)所得出的座標值，用快速富里哀分析方法計算出幅頻特性和相頻特性的值，幅頻特性及相頻特性繪制軟件(8)即可在繪圖儀上繪出其圖形。
病案檢索及修改軟件(6)保存著人工輸入的有關病案數據，和所計算出來的數據，可按姓名、病歷號、序號進行檢索，人工輸入的數據可以修改，有糾錯功能，計算的數據不準修改，并有顯示和打印的功能。病案分析軟件(5)保存有病案管理的初始值，能夠輸入重心擺動狀態的圖形特征。可以輸入醫生的初診印象和初診意見。可以輸入醫療結果的確診情況。在軟件中已將重心擺動狀態圖的形狀特征約定為前后型、左右型、多中心型、求心型、彌漫型、扇型、斜線型及其它八種形狀特征，方便了醫生對疾病的特征分析。負荷傳感器的調零通過平臺調整和校驗軟件(4)是對測量平臺的誤差測量校準用。它的另一功能是使用前對平臺的三個傳感器的零點進行預先測量，并在其誤差超過調整的上限時，顯示器則轉為越限顯示其每個傳感器的數字量，以便有選擇的進行手動調零，調好后自動恢復正常狀態。
本發明有助于神經科、臨床內外科、五官科、、婦科、運動學、抗運動藥物、職業病等早期診斷。
本發明對于病情診斷效果僅舉三種疾病為例頸椎性眩暈，在重心擺動狀態圖閉眼雙足立方式均為傘形特征，頻譜特性中頻帶加寬，頻率明顯增高。
神經性眩暈或藥物中毒患者，重心擺動軌跡長度有明顯增加，幅頻特性中頻譜分布在整個頻率域內。
血管性眩暈者的重心擺動軌跡圖形成斜線形的特征。
本發明現以實施例并結合附圖加以說明之圖1為重心擺動分析儀硬件方框圖圖2為測量平臺結構圖圖3為重心擺動分析儀軟件方框圖圖4為重心擺動狀態圖圖5為重心擺動的幅頻特性圖圖6為重心擺動的相頻特性圖圖1中方框(1)為測量平臺，其結構詳見圖2。
上圖為俯視圖，P1、P2、P3為負荷傳感器的安裝位置。在測量平臺的垂直中心線上，X為P1P2之間的距離為430毫米。P1、P2之間中點至P3的距離Y為385毫米。L為測量時人體站立的基準線。圖2的下圖為測量平臺的側視圖，兩塊金屬板之間，除安裝三個負荷傳感器之外，還有三路放大器A(3)和三個手動調零電位器W1、W2、W3，本實施例中所使用的是BH型鉑金絲負荷傳感器，其性能為載荷能力為120KG最大載荷能力不超過滿量程的120%KG額定輸出電壓力10mv輸出電壓靈敏3mv/v滯后誤差、非線性、不重復誤差均＜0.1%供電橋壓為6V阻抗為350Ω溫度零飄0.008%/℃圖1中方框(2)為12BIT16通道的A/D變換器，其最快采樣頻率為30KC，輸入電壓為0～5V或0～10V，為計算機的接口板。
圖1中的(3)鍵盤、(4)顯示器、(5)主機、(6)軟盤驅動器、(7)硬盤驅動器為IBM-PC/XT微型機或其兼容機系統，實施例是采用長城-0520A微機標準系統。彩色顯示器，5吋軟盤驅動器二個，20兆硬盤一個，方框(8)為一臺3070打印機，方框(9)為六筆彩色繪圖儀，也可以用8筆、16筆等繪圖儀。
圖3中的框圖(10)為測量平臺，(1)為信息采集與控制軟件，(3)為動態頻譜分析軟件，(4)平臺的調整和校驗軟件，(5)為病案分析軟件，(6)病案檢索與修改軟件(7)為病案打印軟件，是在3070打印機上實現病案輸出的，(8)為幅頻特性和相頻特性繪制軟件，(9)重心擺動狀態繪制軟件，(8)和(9)是在六筆彩色繪圖儀上實現的。
上述軟件已具備本發明中的前述功能。
圖4、圖5、圖6均為使用六筆彩色繪圖儀繪出的診斷現行實用圖。
圖4為重心擺動狀態圖，圖中X軸0-±0180MM，Y軸為0-250mm，比例為1∶1。能夠將通過測量的數據繪出六種測量方式的重心擺動狀態圖，必要時還可繪制出左、右眼分別閉合的多種重心擺動狀態圖。每個圖均又描繪出對應擺動范圍，每種狀態對應一種顏色。
在圖的左上方寫出該圖的標記和計算數據。
圖5圖6分別是重心擺動狀態的X幅頻特性和相頻特性圖，幅頻特性圖中X軸座標值為0-15.6Hz，Y軸為0-250mm的振幅值。左上方符號HXM為X方向的最大振幅值，HQX為與HXM對應的頻率點，HYM為Y方向的最大振幅值，HQY為與HYM對應的頻率點。
權利要求
1.人體重心擺動狀態測量分析儀，包括具有三個負荷傳感器的測量平臺，每個傳感器各接一個前置放大器。本發明的特征是上述放大器通過多路A/D變換器的微機接口板接于通用微型計算機系統，將人體體重和重心擺動信息進行數據采集、控制、計算并通過彩色繪圖儀輸出重心擺動狀態圖和頻譜分析圖。通過鍵盤、顯示器進行人機對話、檢索、修改、顯示各種工作狀態和病案參數。通過軟、硬盤進行信息存貯，可備長期使用，通過打印機打印病案信息。
2.根據權利要求
1所述的儀器，其特征是所述的頻譜分析圖是指能夠測量、計算、存儲并能多次繪制人體重心擺動軌跡的幅頻特性和相頻特性圖。
3.根據權利2所述的人體重心擺動軌跡的幅頻特性和相頻特性圖，其特征是進行座標重定位技術，即將分析結果去掉了直流分量，突出了交流分量。
4.根據權利要求
1所述的人體重心擺動狀態量分析儀，其特征是所繪制的重心擺動狀態圖、幅頻特性和相頻特性圖所用的裝置是一個六筆以上的彩色繪圖儀。
5.根據權利要求
4所述用一個六筆以上的彩色繪圖儀所繪制的三種圖，其特征是繪圖長度單位的比例是1∶1，超限時自動轉換量程至2∶1。
6.根據權利要求
1所述的儀器，其特征是A/D變換器微機接口板使用12BIT16路轉換，采樣頻率可達30KC，輸出電壓為0-5V或0-10V。
7.根據權利要求
1、6所述的儀器及A/D轉換器，其特征是采樣周期在32毫秒以內，則頻率分辨率達到0.06Hz。
8.根據權利要求
1所述的人體重心擺動狀態測量分析儀其特征是負荷傳感器增加軟件自動調零，并在超過自動調零范圍時自動轉換到超限顯示狀態，進行手動調零。
9.根據權利要求
1所述的人體重心擺動狀態測量分析儀，其特征是所用通用微型計算機是指長城0520A型機或IBMPC/XT及其兼容機系統。
10.根據權利要求
1所述的儀器，其特征是采用3070打印機打印病案管理文件。
專利摘要
人體重心擺動狀態測量分析儀，通過裝有三個應變式傳感器及前置放大器的測量平臺，接于IBMPC/XT通用微機上的12位A/D變換器接口板上，微機系統輸出端接打印機并建起病案管理系統。另接一六筆以上彩色繪圖儀，可重復繪出1∶1的人體重心擺動狀態圖，幅頻特性和相頻特性圖及測出體重，頻響快，圖形準確逼真，突破原模擬技術方案的局限性，適用于臨床內外科、神經科、五官科、運動生理學、抗藥性等早期診斷。
文檔編號A61B5/00GK87106988SQ87106988
公開日1988年8月3日 申請日期1987年10月16日
發明者吳茂桐, 高冠珍, 鐘志強, 劉桂玲 申請人:中國科學院合肥智能機械研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan