專利名稱：一種肌力訓練與測評裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及康復設備領域，特別涉及一種肌力訓練與測評裝置。
背景技術：
肌肉功能檢查和評價是康復醫學中最基本，最重要的內容之一。對肌肉功能的檢 查有助于了解患者肌肉和神經的損害程度，訓練前后的定期檢查可以作為評定康復治療效 果的指標。 在臨床中，當患者肌力在34級時，應進行抗阻運動，使肌肉在運動中承受較大的 阻力以增加肌纖維募集率，從而促進肌力較快地增長。在骨科創傷與疾病中，如無嚴重神經 損害，肌力多在3級以上，因此，阻抗訓練應用十分廣泛。 根據肌肉收縮方式的不同，可以把康復醫學中應用的阻抗訓練分為以下幾種 1、等張訓練，又稱動力性訓練，即利用肌肉等張收縮進行的阻抗訓練。所謂等張收 縮是指收縮時，肌肉張力大于阻力，肌肉可自由縮短引起響應的關節運動，因此又稱為動力 性收縮。等張訓練的典型的方法是直接或通過滑輪舉起重物的訓練，如舉鵬鈴、沙袋、或拉 力器訓練。其特點是所用器械產生的運動負荷不變。肌肉產生的最大力矩不同，所能克服 的負荷也不同，為了完成全幅度的運動，負荷不能太大，加上運動加速與減速時受慣性的影 響，阻力矩不能經常與肌肉的最大力矩相稱，使運動中一大部分時間阻力矩低于肌肉最大 力矩，影響鍛煉的效果。用等張訓練增進肌力的關鍵在于用較大阻力以求重復較少次數的 運動就能引起肌肉疲勞，即大負荷少重復的原則。 2、等長訓練，即利用肌肉等長收縮進行的肌力訓練，由于不引起明顯的關節運動， 因此，又稱為靜力訓練。所謂等長收縮是指在肌肉收縮的張力與阻力相稱時，肌肉沒有明顯 的縮短或延長，同時不產生明顯的關節運動，因此等長收縮又稱為靜力收縮。等長訓練操作 簡便，可在肢體被固定、關節活動度明顯受限制或存在關節損傷包括軟骨軟化癥或關節炎 等情況下進行，以及時預防肌肉萎縮或促進肌力恢復，在骨科康復中應用廣泛。其缺點是被 認為主要增強靜態肌力。而且有顯著的角度特異性，即只對增強訓練角度附近約20度范圍 內的肌力有效。 3、等速訓練，即利用肌肉的等速收縮進行的阻抗訓練。所謂等速運動，是指在運動 中，運動速度恒定而阻力可變，運動中的速度預先在等速儀器上設定， 一旦設定速度，不管 受試者用多大的力量，肢體運動的速度都不會超過預先設定的速度，受試者的主觀用力只 能使肌肉張力提升，力矩輸出增加，而不能產生加速度的一種運動。等速運動時，肌纖維長 度可縮短或拉長，引起明顯的關節運動，是一種動力性收縮。類似于肌肉等張收縮。但運動 中，等速儀器提供的是一種順應性阻力，阻力大小髓肌肉收縮張力的大小而變化，類似肌肉 等長收縮。因此，等速肌肉收縮兼有等張收縮和等長收縮的某些特點或優點，是一種特殊的 肌肉收縮形式。 另外，當患者肌力不足以進行阻抗訓練時，需要醫護人員或者康復設備對患者施 力，進行被動訓練。
3[0009] 目前，國內對患者上、下肢肌力的等速、等長及被動訓練大部分由醫護人員借助簡 單的設備如鵬鈴、沙袋等簡單的康復器材完成，而且對訓練的結果沒有一個科學的數據進 行比較和診斷。而進行等速測試或訓練，需要有專門的等速儀器。在國內，肌力康復技術的 研究剛剛起步，到目前為止還沒有進行康復儀器的開發和研制。所有使用的設備全部依靠 進口，因此，所進行研究都圍繞著昂貴的進口設備進行，需要花費大量的資金，這極大的限 制了我國在這一領域的發展。由于設備昂貴，在康復和臨床醫學工作中肌力康復的研究也 很少，從而反過來又限制了肌力康復設備的發展。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠實時測量和顯示等速、等長、等張肌力的方法，
并能夠進行等速、等長、等張等多種阻抗訓練和被動訓練的肌力訓練與測評裝置。 實現本實用新型目的的技術方案是一種肌力訓練與測評裝置，具有底座，所述底 座上設有可上下調節的升降支撐桿，升降支撐桿上端轉動連接支架，支架上轉動連接動力 輸出組件，所述動力輸出組件的轉動軸線與支架的轉動軸線垂直，動力輸出組件的輸出軸 后端設有傳感器，前端固定連接傳動桿，動力輸出組件上還可調設有限制傳動桿轉動角度 的限位塊。 上述一種肌力訓練與測評裝置的動力輸出組件具有殼體、端蓋以及設置在殼體內 的驅動電機。 上述一種肌力訓練與測評裝置的設置在動力輸出組件輸出軸后端的傳感器為檢 測輸出軸轉動角度的角度傳感器和檢測輸出軸扭矩的力傳感器。 上述一種肌力訓練與測評裝置的支架為"U"形支架，其底部與升降支撐桿連接，上 部設置在動力輸出組件的殼體兩側，與動力輸出組件轉動連接，動力輸出組件的轉動角度 通過緊固件固定。 上述一種肌力訓練與測評裝置的裝置還具有上位機系統和下位機系統，上位機系 統包括用于接收、處理、顯示、存儲所采集到的數據的主機、顯示器和軟件處理模塊，下位機 系統包括PLC、電機控制模塊、信息采集模塊、A/D轉換模塊，主要作用是控制電機提供阻力 的方式、采集被測者的肌力信號、轉換成數字信號后傳遞給上位機。 與現有技術相比，本實用新型的有益效果體現在(l)本實用新型可根據被訓練 對象先通過上位機界面選擇測試和訓練的模式，通過調整動力輸出組件的高度、轉角，使其 基本與被測者運動關節相匹配；再通過測試被測者最大運動角度，用機械塊進行運動范圍 的限位，操作靈活方便，安全可靠；(2)本實用新型方法可以實時、高精度地顯示被測者關 節的肌力，充分顯示康復訓練的效果，所測數據可以作為醫生針對病情進行進一步診斷的 依據；(3)本實用新型可以對膝、肩、肘、腕、踝、髖等關節進行外展/內收測評，測評模式有 等速、等長、等張測試和被動訓練。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例并結合附
圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中 圖1為本實用新型的結構示意圖；[0019] 圖2為動力輸出組件內部結構圖； 圖3為本實用新型的控制系統結構框圖。
具體實施方式
(實施例l) 見圖1至圖4，本實用新型具有底座l，底座1上設有可上下調節的升降支撐桿2， 升降支撐桿2上端轉動連接支架3，支架3上轉動連接動力輸出組件4，動力輸出組件4具 有殼體41、端蓋42以及設置在殼體41內的驅動電機43 ;支架3為"U"形支架，其底部與升 降支撐桿2連接，上部設置在動力輸出組件4的殼體41兩側，與動力輸出組件4轉動連接， 動力輸出組件4的轉動角度通過緊固件31固定；動力輸出組件4的轉動軸線a與支架3的 轉動軸線b垂直，動力輸出組件4的輸出軸后端設有傳感器，傳感器為檢測輸出軸轉動角度 的角度傳感器和檢測輸出軸扭矩的力傳感器；動力輸出組件4的輸出軸前端固定連接傳動 桿5，動力輸出組件4上還可調設有限制傳動桿5轉動角度的限位塊6。裝置還具有上位機 系統和下位機系統，上位機系統包括用于接收、處理、顯示、存儲所采集到的數據的主機、顯 示器和軟件處理模塊，下位機系統包括PLC、電機控制模塊、信息采集模塊、A/D轉換模塊， 主要作用是控制電機提供阻力的方式、采集被測者的肌力信號、轉換成數字信號后傳遞給 上位機。 種肌力訓練與測評方法是利用上述肌力訓練與測評裝置提供各種阻抗訓練的阻 力和被動訓練的驅動力，通過對電機的控制來實現等長、等張、等速、被動等不同模式的訓 練；并可進行訓練效果測試，通過力矩傳感器、角度傳感器分別采集被測人員的關節力、關 節運動速度等信號，通過下位機的A/D轉換模塊轉換后傳遞到上位機，經過計算、分析后實 時顯示，通過表格、圖形等方法科學地顯示康復醫療的效果。 在訓練的過程中，先通過上位機界面選擇測試和訓練的模式，通過升降支撐桿2
調整動力輸出組件4的高度、轉角，使其基本與被測者運動關節相匹配；再通過支架3將傳
動桿5調整到其軸線與被測者運動關節軸線共線的位置；接著測試被測者最大運動角度，
用限位塊6進行運動范圍的限位，驅動電機43通過傳動桿5輸出相對于被測者運動方向的
阻力，來實現等長、等張、等速、被動等不同模式的訓練，被測者的關節力由力傳感器測得，
經過A/D轉換后由下位機系統傳遞給上位機系統，最終實時顯示在顯示器上，關節轉動的
角速度由編碼器采集后，經由驅動器、下位機傳遞給上位機，實時顯示在顯示器上。 顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而
并非是對本實用新型的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明
的基礎上還可以做出其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以 窮舉，而這些屬于本實用新型的精神所引出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的 保護范圍之中。
權利要求一種肌力訓練與測評裝置，具有底座(1)；其特征在于所述底座(1)上設有可上下調節的升降支撐桿(2)，升降支撐桿(2)上端轉動連接支架(3)，支架(3)上轉動連接動力輸出組件(4)，所述動力輸出組件(4)的轉動軸線(a)與支架(3)的轉動軸線(b)垂直，動力輸出組件(4)的輸出軸后端設有傳感器，前端固定連接傳動桿(5)，動力輸出組件(4)上還可調設有限制傳動桿(5)轉動角度的限位塊(6)。
2. 根據權利要求1所述的一種肌力訓練與測評裝置，其特征在于所述動力輸出組件 (4)具有殼體(41)、端蓋(42)以及設置在殼體(41)內的驅動電機(43)。
3. 根據權利要求2所述的一種肌力訓練與測評裝置，其特征在于所述設置在動力輸 出組件(4)輸出軸后端的傳感器為檢測輸出軸轉動角度的角度傳感器和檢測輸出軸扭矩 的力傳感器。
4. 根據權利要求2所述的一種肌力訓練與測評裝置，其特征在于所述支架(3)為"U" 形支架，其底部與升降支撐桿(2)連接，上部設置在動力輸出組件(4)的殼體(41)兩側，與 動力輸出組件(4)轉動連接，動力輸出組件(4)的轉動角度通過緊固件(31)固定。
5. 根據權利要求1至4其中之一所述的一種肌力訓練與測評裝置，其特征在于所述 裝置還具有上位機系統和下位機系統，上位機系統包括用于接收、處理、顯示、存儲所采集 到的數據的主機、顯示器和軟件處理模塊，下位機系統包括PLC、電機控制模塊、信息采集模 塊、A/D轉換模塊，主要作用是控制電機提供阻力的方式、采集被測者的肌力信號、轉換成數 字信號后傳遞給上位機。
專利摘要本實用新型涉及一種肌力訓練與測評裝置，具有底座，所述底座上設有可上下調節的升降支撐桿，升降支撐桿上端轉動連接支架，支架上轉動連接動力輸出組件，所述動力輸出組件的轉動軸線與支架的轉動軸線垂直，動力輸出組件的輸出軸后端設有傳感器，前端固定連接傳動桿，動力輸出組件上還可調設有限制傳動桿轉動角度的限位塊；通過對電機的控制來實現等長、等張、等速、被動等不同模式的訓練；并可進行訓練效果測試，通過力矩傳感器、角度傳感器分別采集被測人員的關節力、關節運動速度等信號，通過下位機的A/D轉換模塊轉換后傳遞到上位機，經過計算、分析后實時顯示，通過表格、圖形等方法科學地顯示康復醫療的效果，操作靈活方便，安全可靠。
文檔編號A63B21/00GK201492855SQ20092030618
公開日2010年6月2日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者吳毅, 唐東青, 孫健, 張志華, 徐林森, 時張杰, 樊金成, 申林, 繆琴, 胡永善 申請人:常州市錢璟康復器材有限公司;常州機械電子工程研究所