用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置及方法与流程

本发明涉及一种用于生理学研究的装置，尤其是在涉及姿势控制研究中用于施加对测试者突发加载的装置及方法。

背景技术：

腰椎是人体躯干的主要承载部位，其承受载重负荷，支撑重量作用显著。因此，在脊柱周围的躯干肌群对于维系腰椎的稳定性和进行一定限度的腰椎活动起着重要的作用。近年来，突发性负荷变化对于腰椎稳定肌活动模式及其中枢运动控制策略受到了研究者们的广泛关注，表面肌电信号常常作为测量手段来分析突发加载下腰椎稳定肌快速反应的影响。但是由于受到机械装置的限制，负荷的作用效果不尽相同。

现有技术中使人处于突发失衡状态，一般都是靠人为干预，例如用绳子猛的去牵拉人的上半身，但这样被测试的人会有心理准备，导致信号不准确，所测出的并非真实的突发失衡状态下所做出的反应。

本发明采取半跪位作为起始姿势，以达到限制髋关节和下肢的代偿运动，从而更好的研究躯干稳定肌在突发性加载下的表面肌电的影响。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置及利用该干扰装置进行测试的方法，该干扰装置结构简单，操作方便，利用该方法测试的结果准确。

本发明实现其第一个发明目的所采用的技术方案是：一种用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置，包括：

一底座，用以支撑干扰装置；

一套可调整的坐靠抵装置，用于测试者在测试中的正确的坐靠抵姿势的实现；

一信号发射装置，用于实现突然加载信号的发送控制；

一与信号发射装置信号连接的磁力锁装置，用于实现对测试者进行突然加载；

一牵拉装置，用于将测试者与磁力锁装置连接并实现突然加载控制。

该干扰装置，通过一套可调整的坐靠抵装置，实现对背部、坐姿、膝部有效的调整，使被测试者保持自然放松的姿势，限制髋关节和下肢的代偿运动，以获取有效的实验数据；通过一信号发射装置控制一磁力锁装置，以控制加载的时间，同时形成记录，有效的控制人为干扰。真正实现突然加载。而牵拉装置则是将加载和被测试者相连，即连接受测试者和负载。信号发射装置控制磁力锁装置的开关，并且记录信号发射时间。通过对所述磁力锁装置的控制，达到突然加载的效果。受测试者在实验中采取半跪位作为起始姿势，限制骨盆运动，使躯干能够自如作前、后、左、右向运动，防止髋关节、膝关节、踝关节等因负荷改变姿势调节的代偿。牵拉装置固定在受测试者的胸椎T12位置，以通过电磁锁对负载装置释放的控制，受测试者在没有意识的情况下被施加突然的外部作用力，进而产生突发性加载，造成突发性失衡，在此情况下记录受测试者身体部分肌肉的肌电信号，以提供准确的研究数据。该干扰装置结构简单，操作方便，数据准确性高。

作为优选，所述的坐靠抵装置包括一背靠架、一坐架和一膝部抵架。

作为优选，所述的背靠架通过一调节底杆与底座前后可调节连接，所述的背靠架为上下可调整的杆件，所述的背靠架上部设置有可转动的背靠垫。背靠架和背靠垫的上述结构是为了使测试者背部有良好的依靠，使测试者有自然的姿势，达到最舒适自然的位置。

作为另一种优选，所述的背靠架与底座固定连接，所述的背靠架为上下可调整的杆件，所述的背靠架上部设置有可前后调整并且可转动的背靠垫。

作为优选，所述的坐架包括一上下可调整的支撑杆、设置在支撑杆上端的坐垫、设置在支撑杆下端的可旋转的脚踏。坐架的上述结构是为了使受测试者有良好自然的坐姿，达到最舒适自然的位置。

作为优选，所述的膝部抵架包括可上下调整的抵架支撑架和设置在抵架支撑架上的可转动的膝垫。膝部抵架的上述结构是为了使受测试者达到最舒适自然的位置。

作为优选，所述的信号发射装置包括信号发射器、信号接收器、肌电信号记录仪。信号发射装置是为了发送信号控制电磁锁的开关，并能精确记录负载发生的时间，同时还要收集肌电信号，准确记录相关数据。用电信号控制电磁锁可以避免人工减载在实验中对于受测试者心理干扰，进一步避免受测试者产生心理预期，导致肌肉预先控制而产生较大的实验误差。

作为优选，所述的磁力锁装置包括一电磁锁和一负载装置，所述的电磁锁与信号发射装置信号连接，所述的负载装置与牵拉装置连接并通过电磁锁释放或锁定来实现突然牵引。电磁锁在通电状态下紧紧吸附负载装置，避免产生初始负载。

作为优选，所述电磁锁的吸力远大于负载装置的负载力，在通电状态下电磁锁紧紧吸附负载装置。这样的能够保证在突然断电时，负载装置失去吸附力而突然对测试者进行加载。

作为优选，所述的牵拉装置包括牵拉支架、滑轮、牵拉绳和牵拉定位套。牵拉装置是为了实现负载装置与测试者之间的连接并实现突然加载，上述结构能够很好的保证受测试者会受到突然加载的同时，不会产生加载阻力。

作为优选，所述的牵拉支架呈三角形架体结构设置在底座上，所述的滑轮设置在牵拉支架的顶端，所述的牵拉绳绕设在滑轮上并且牵拉绳的一端连接牵拉定位套，另一端连接磁力锁装置。

本发明实现其第二个发明目的所采用的技术方案是：一种利用用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置进行测试的方法，包括：调整干扰装置使其水平；根据受测试者的身体情况调整上下前后调整背靠架，上下调整坐架，上下调整膝部抵架，以达到最舒适、自然的位置；在调节位置之后受测试者自然坐下；通过信号发射装置开启磁力锁装置，使其处于工作模式，此时负载装置被电磁锁紧固在牵拉支架上；将牵拉装置中的牵拉定位套穿戴在受测试者身上，并且使牵拉定位套的牵拉位置在受测试者的胸椎T12处；在受测试者未知的情况下，通过信号发射装置断开磁力锁，磁力锁上的吸力消失，使得负载装置突然下坠，受测试者被施加突然的负载，造成突发性失衡，记录此时受测试者身体部分肌肉的肌电信号；整理研究得出准确结论。

本发明的有益效果是：该用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置及利用该干扰装置进行测试的方法，干扰装置结构简单，操作方便，数据准确性高，而利于该装置进行测试的方法，采取半跪位作为起始姿势，以达到限制髋关节和下肢的代偿运动，从而为更好的研究躯干稳定肌在突发性加载下的表面肌电的影响提供准确的数据。

附图说明

图1为本发明干扰装置的一种结构示意图；

图2为本发明干扰装置的一种简易加载示意图；

图中：1、底座，2、坐靠抵装置，3、信号发射装置，4、磁力锁装置，5、牵拉装置，6、背靠架，7、坐架，8、膝部抵架，9、调节底杆，10、背靠垫，11、支撑杆，12、坐垫，13、脚踏，14、抵架支撑架，15、膝垫，16、电磁锁，17、负载装置，18、牵拉支架，19、滑轮，20、牵拉绳，21、牵拉定位套。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。本申请中前后是以人体坐姿为标准。

实施例1：

在图1、图2示所示的实施例中，一种用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置，包括：

一底座1，用以支撑干扰装置；

一套可调整的坐靠抵装置2，用于测试者在测试中的正确的坐靠抵姿势的实现；

一信号发射装置3，用于实现突然加载信号的发送控制；

一与信号发射装置3信号连接的磁力锁装置4，用于实现对测试者进行突然加载；

一牵拉装置5，用于将测试者与磁力锁装置4连接并实现突然加载控制。

坐靠抵装置2包括一背靠架6、一坐架7和一膝部抵架8。背靠架6通过一调节底杆9与底座1前后可调节连接，背靠架6为上下可调整的杆件，背靠架6上部设置有可转动的背靠垫10。坐架7包括一上下可调整的支撑杆11、设置在支撑杆11上端的坐垫12、设置在支撑杆11下端的可旋转的脚踏13。膝部抵架8包括可上下调整的抵架支撑架14和设置在抵架支撑架14上的可转动的膝垫15。

信号发射装置3包括信号发射器、信号接收器、肌电信号记录仪。

磁力锁装置4包括一电磁锁16和一负载装置17，电磁锁16与信号发射装置3信号连接，负载装置17与牵拉装置5连接并通过电磁锁16释放或锁定来实现突然牵引。电磁锁16的吸力远大于负载装置17的负载力，在通电状态下电磁锁16紧紧吸附负载装置17。

牵拉装置5包括牵拉支架18、滑轮19、牵拉绳20和牵拉定位套21。牵拉支架18呈三角形架体结构设置在底座1上，滑轮19设置在牵拉支架18的顶端，牵拉绳20绕设在滑轮19上并且牵拉绳20的一端连接牵拉定位套21，另一端连接磁力锁装置4中的负载装置17。

一种利用用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置进行测试的方法，包括：调整干扰装置使其水平；根据受测试者的身体情况调整上下前后调整背靠架，上下调整坐架，上下调整膝部抵架，以达到最舒适、自然的位置；在调节位置之后受测试者自然坐下；通过信号发射装置开启磁力锁装置，使其处于工作模式，此时负载装置被电磁锁紧固在牵拉支架上；将牵拉装置中的牵拉定位套穿戴在受测试者身上，并且使牵拉定位套的牵拉位置在受测试者的胸椎T12处；在受测试者未知的情况下，通过信号发射装置断开磁力锁，磁力锁上的吸力消失，使得负载装置突然下坠，受测试者被施加突然的负载，造成突发性失衡，记录此时受测试者身体部分肌肉的肌电信号；整理研究得出准确结论。

实施例2：

实施例2中的技术方案与实施例子基本相同，不同之处在于：背靠架6与底座1固定连接，背靠架6为上下可调整的杆件，背靠架6上部设置有可前后调整并且可转动的背靠垫10。

上述实施例所述的用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置，底座1在实验过程中如示意图所示安放在平地上。受测试者在自然放松的情况下使用本干扰装置。在实验之前，先根据受测试者的身体情况调整背垫、坐垫、膝垫，以使受测试者达到最舒适自然的位置。在调节位置之后并且自然坐下，通过信号发射装置开启磁力锁的工作模式，此时负载装置被紧固在底座1上的牵拉支架上。之后为受测试者穿戴牵拉装置，牵拉装置中的牵拉定位套的牵拉位置在胸椎T12处。在受测试者未知的情况下，通过信号发射装置断开磁力锁，电磁铁的吸力消失，使得负载装置突然下坠，受测试者被施加突然的负载，造成突发性失衡，在此情况下记录受测试者身体部分肌肉的肌电信号，以提供准确的研究数据。

背靠架为可调节背垫，上下前后方向可供调节；坐架亦可上下调节，膝部抵架也可上下调节，使受测试者达到最舒适、自然的位置。可调节的背垫、坐垫、膝垫能够有效的使被测者保持自然放松的姿势，限制了髋关节和下肢的代偿运动，以获取有效的实验数据；电磁锁控制加载的时间，同时形成记录，有效的控制了人为干扰。牵拉装置通过滑轮，连接受测试者和负载。信号发射装置控制磁力锁的开关，并且记录信号发射时间。通过对磁力锁的控制，达到突然加载的效果。受测试者在实验中采取半跪位作为起始姿势，限制骨盆运动，使躯干能够自如作前、后、左、右向运动，防止髋关节、膝关节、踝关节等因负荷改变姿势调节的代偿。牵拉装置固定在受测试者的胸椎T12位置，通过滑轮连接受测试者和负载，以及通过电磁锁对于负载释放的控制，受测试者得意被施加突然的外部作用力，进而产生突发性加载。

电磁锁可产生远大于负载装置的吸力，在通电状态下紧紧吸附负载装置，避免产生初始负载。受测试者在实验中采取半跪位作为起始姿势，限制骨盆运动，使躯干能够自如作前、后、左、右向运动，防止髋关节、膝关节、踝关节等因负荷改变姿势调节的代偿。负载和受测试者通过牵拉装置在滑轮得以施力方向的转变，使受测试者仅受到矢状面上拉力的牵拉。信号发射装置控制电磁锁的开关，并能精确记录负载发生的时间。用电信号控制电磁锁可以避免人工减载在实验中对于受测试者心理干扰，进一步避免受测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。