用于姿势控制研究的站姿突发减载装置及方法与流程

本发明属于用于人体生理学研究的领域，尤其涉及一种站姿突发减载装置及用其研究突发性失衡对人体影响的方法。

背景技术：

人-椅界面不稳定作为动态座椅的一个基本工效学特征，对于改善人-椅界面适配度缓解坐面压力和改善坐不舒适具有明显的作用。然而，有关生理、心理机制尚不明确。有研究表明，腰椎稳定肌在维系腰椎稳定性中发挥80％以上的作用，因而腰部的舒适度和腰椎功能等发挥着重要的作用。目前该领域研究突发性失衡对人体影响主要通过简单的支撑结构与人工减载相配合的形式来进行，在实验中对于受试者心理干扰较大，进一步使得受试者产生心理预期导致肌肉预先控制而产生较大的实验误差。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明的目的之一是提供一种结构简单，操作方便且对受试者干扰性较小的站姿突发减载装置，本发明的目的之二是提供一种采用该装置研究突发性失衡对人体影响的方法。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用了以下的技术方案：

用于姿势控制研究的站姿突发减载装置，包括箱体、信号发射装置、磁力锁、连杆机构、复位弹簧、踏板、和缓冲平台，所述箱体的上壁设有通孔，连杆机构的一端与箱体的侧壁相铰接，所述踏板位于通孔的上方，且踏板底部通过连接片与连杆机构的另一端相连接，所述连杆机构与箱体顶部之间固定有磁力锁和复位弹簧，所述信号发射装置与磁力锁电气连接，所述缓冲平台设置在箱体内且位于踏板的下方。

作为优选方案：所述箱体的上壁的通孔为两个，相互间隔设置，所述磁力锁、复位弹簧、踏板和连杆机构的数量也相应为两个。两组结构的配合使得该装置能有效模拟左脚突发减载，右脚突发减载，双脚同时突发减载等三种状态。

作为优选方案：所述两个连杆机构相互平行设置，且连杆机构包括上下两根相互平行的连杆，所述连杆的两端分别与箱体侧壁和连接片相互铰接。踏板在减载过程中始终处于水平状态，稳定性更高，受试者不易摔倒，人身安全更有保障。

作为优选方案：所述连接片与箱体侧壁相互平行，且连接片平面与踏板平面相互垂直。

作为优选方案：所述复位弹簧位于在磁力锁与踏板之间。所述复位弹簧用于踏板复位及缓冲，且由杠杠原理可知复位弹簧位于在磁力锁与踏板之间所起的复位及缓冲效果最佳。

作为优选方案：所述磁力锁包括固定在箱体上的吸附金属和固定在连杆机构上的电磁铁。

作为优选方案：所述缓冲平台采用橡胶材质。缓冲平台用于实验中连杆下坠缓冲，进而减缓踏板刚性冲击，避免对受试者的身体产生不良影响。

为了实现上述第二个发明目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种采用上述站姿突发减载装置研究突发性失衡对人体影响的方法，包括如下步骤：

a)将站姿突发减载装置平放在地面，踏板朝上；初始状态时，踏板在复位弹簧的作用下保持高于箱体上平面的状态；

b)将装置通电之后，磁力锁中的电磁铁在电流的作用下，产生强大的吸引力，使得电磁铁与吸附金属两部分牢牢吸住；

c)受试者踏上装置平台，保持身体放松，双脚分别站在两个踏板上，踏板在磁力锁的工作下对受试者产生有效的支撑；

d)实验人员通过信号发射装置控制任意踏板的电流断路来模拟突发减载环境，磁力锁在断电的情况下，电磁铁的吸力消失，踏板未能对受试者有效支撑，造成受试者突发性失衡；

e)信号发射装置精确记录负载发生的时间，且通过传感器将此情况下受试者身体部分肌肉的肌电信号记录，以提供研究。

本发明通过磁力锁产生远大于人体体重的吸力，并通过连杆机构和踏板对人体形成支撑，实验时通过信号发射装置控制磁力锁的开关，模拟左脚突发减载，右脚突发减载，双脚同时突发减载等三种状态，并通过信号发射装置精确记录负载发生的时间，避免人工减载在实验中对于受试者心理干扰，进一步避免了受试者产生心理预期导致肌肉预先控制而产生较大的实验误差。

本发明结构简单，操作方便，在姿势控制研究中能有效发生姿势干扰，可模拟腰椎稳定肌突发性失衡，形成非稳定坐面，进而研究突发性失衡对于腰部多裂肌和竖脊肌快速反应的能力。

本发明所采用的方法，实施方便，实验效果好，数据精确，能对突发性失衡对人体的影响，尤其是对腰椎稳定肌的影响提供生理、心理机制方面的重要启示。

附图说明

图1是本发明的侧面结构示意图。

图2是本发明的俯视结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1和图2所示的一种站姿突发减载装置，包括箱体1，信号发射装置2、磁力锁、连杆机构3、复位弹簧6、踏板7、和缓冲平台8，所述箱体的上壁设有通孔，连杆机构3的一端与箱体的侧壁相铰接，所述踏板7位于通孔的上方，且踏板7底部通过连接片与连杆机构3的另一端相连接，所述连杆机构3与箱体1顶部之间固定有磁力锁和复位弹簧6，所述磁力锁包括固定在箱体1上的吸附金属4和固定在连杆机构3上的电磁铁5。所述信号发射装置2与磁力锁电气连接，所述缓冲平台8设置在箱体1内且位于踏板7的下方。所述缓冲平台8 采用橡胶材质。

所述箱体的上壁的通孔为两个，相互间隔设置，所述磁力锁、复位弹簧6、踏板7和连杆机构3的数量也相应为两个。所述两个连杆机构3相互平行设置，且连杆机构3包括上下两根相互平行的连杆，所述连杆的两端分别与箱体1侧壁和连接片相互铰接。所述连接片与箱体1侧壁相互平行，且连接片平面与踏板平面相互垂直。所述复位弹簧6位于在磁力锁与踏板7之间。

一种采用上述站姿突发减载装置研究突发性失衡对人体影响的方法，包括如下步骤：

a)将站姿突发减载装置平放在地面，踏板朝上；初始状态时，踏板7在复位弹簧6的作用下保持高于箱体1上平面的状态；

b)将装置通电之后，磁力锁中的电磁铁5在电流的作用下，产生强大的吸引力，使得电磁铁5与吸附金属4两部分牢牢吸住；

c)受试者踏上装置平台，保持身体放松，双脚分别站在两个踏板7上，踏板7在磁力锁的工作下对受试者产生有效的支撑；

d)实验人员通过信号发射装置2控制任意踏板7的电流断路来模拟突发减载环境，磁力锁在断电的情况下，电磁铁5的吸力消失，踏板7未能对受试者有效支撑，造成受试者突发性失衡；

e)信号发射装置2精确记录负载发生的时间，且通过传感器将此情况下受试者身体部分肌肉的肌电信号记录，以提供研究。

所述磁力锁产生远大于人体体重的吸力，可通过连杆机构和踏板对人体形成支撑。所述踏板在磁力锁断电情况下通过施加外力可自由活动，但在复位弹簧的作用下，保持踏板高出箱体。进一步，由于实验要求对随机下肢发生突然减载，踏板数量为2。在实验中，踏板活动数量≥1，可有效模拟左脚突发减载，右脚突发减载，双脚同时突发减载等三种状态。本发明采用复位弹簧6保持在断电情况下踏板的初始位置。进一步，复位弹簧减缓踏板刚性冲击，避免对受试者的身体产生不良影响。为了将对受试者的不良影响降到最低，本发明还采用缓冲平台对受试者进行二级保护。

应当指出，以上实施例仅是本发明的代表性例子。本发明还可以有许多变形。凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。