专利名称:下肢肌力训练与测评系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种下肢肌力训练与测评系统，包括座椅本体，还包括立位红外光电开关、坐位红外光电开关和单片机，所述立位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接并指向立位测定区域，所述坐位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接并指向坐位测定区域，所述单片机依据所述红外光电开关的信号对受试者的动作和测试时间进行记录、统计、输出并显示。本实用新型能够自动识别受试者的动作，通过坐站测试，客观反映下肢肌力，特别是中老年人的下肢肌力，还能有效预测老年人的跌倒风险，对跌倒预防研究提供依据，同时还可以进行相应的能力训练。
【专利说明】下肢肌力训练与测评系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种下肢肌力测试与评价系统，该系统通过坐站测试，客观反映下肢肌力，特别是中老年人的下肢肌力，通过下肢肌力测试和评价还能有效预测老年人的跌倒风险，对跌倒预防研宄提供依据，同时还可以进行相应的能力训练。
【背景技术】
[0002]肌肉力量是肌肉收缩产生力以对抗阻力或负荷的能力，是有关健康和体质的重要成分之一。从日常生活的角度，力量训练使肌肉力量增加，这意味着人们有更强的能力完成日常工作。此外，力量训练可以减少运动过程中发生伤病的危险，也能够在一定程度上抵抗因自然衰老而发生的肌肉量和骨密度的下降，力量训练可以增加能量消耗，对预防和控制肥胖具有重要意义，通过规律的力量训练可使个人的体型更加健美，增强个人的自信心。下肢肌肉力量是走、跑、跳等各种活动的动力，它的训练及测评是运动能力和生活能力评价的重要指标。
[0003]现行的下肢肌力训练方法，包括静力性力量练习和动力性力量练习。静力性的力量练习只是发展了肌肉在关节特定角度的力量，与人们完成动力性工作所需要的肌肉力量不完全一致，并且静力性练习单调、枯燥无味，经常与动力性练习方法相结合。动力性力量练习方法包括各种蹲跳，此外还有等动力量练习和电刺激力量练习方法等。各种力量练习方法要么需要专门的训练器材，要么需要特定的运动场地，且训练和测评往往不能在同一器械上完成，少数能够实现训练和测评同时完成的设备通常又比较昂贵，不能适应广大人群的需要，特别是不能适用于中老年人的下肢肌力练习。
[0004]跌倒常给老年人造成严重的伤害，导致死亡率和失能情况的增加，跌倒已成为老年社会中一个严重的公共卫生问题，预防跌倒的主要策略是准确地识别危险因素，然后进行有效地干预。美国老年医学会制定的跌倒预防指南中指出肌力、平衡和步态等方面问题是造成老年人跌倒发生的常见高危因素，也是影响老年人身体移动能力的重要因素。正确识别老年人发生跌倒的危险，有利于预防和康复战略的制定，在这个过程中，康复从业人员的专业知识和处理骨骼肌肉和平衡问题方面的经验在预防跌倒发生的多学科合作中发挥着重要作用。从坐到站是人类基本动作要素之一，也是移行能力的基础，完成坐到站需要良好的关节活动度、肌肉力量和姿势控制能力。老年人随着老化的过程会导致身体功能的退化，将使得坐到站移动变得困难，影响到执行日常生活活动的能力，也增加了跌倒发生率。在临床上常用重复性的坐到站动作来评估下肢肌力，其中5次坐站试验(five times sitto stand test FTSST)因简便、快捷而常用于评估老年人的下肢力量和平衡功能，也被用于跌倒危险的筛查。5次坐站试验的具体做法是受试者坐在43cm高无扶手的椅子上，双脚着地，背部不贴靠椅背，双手交叉于胸前，在听到测试开始命令后，以尽可能快的速度完成5次起立和坐下动作。记录受测者完成5次动作的时间，以s为单位。在测试过程中要求受试，目前用于这种测试的设备是没有扶手的座椅，完全依靠人工观察的方式确定受试者的动作完成情况并进行计数和统计，一是不利于实现自动化和信息化，二是存在因人为判断导致的误差。
实用新型内容
[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种下肢肌力测试与评价系统，该系统能够自动识别受试者的动作。
[0006]本实用新型所采用的技术方案:一种下肢肌力训练与测评系统，包括座椅本体，其特征在于还包括立位红外光电开关和坐位红外光电开关，所述立位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接，与所述座椅本体固定连接的所述立位红外光电开关指向立位测定区域，与所述座椅本体活动连接的所述立位红外光电开关的活动范围包括能够使该立位红外光电开关指向立位测定区域的位置/区域，所述坐位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接，与所述座椅本体固定连接的所述坐位红外光电开关指向坐位测定区域，与所述座椅本体活动连接的所述坐位红外光电开关的活动范围包括能够使该坐位红外光电开关指向坐位测定区域的位置/区域。
[0007]本实用新型的有益效果:由于设置了能够自动检测受试者动作的立位红外光电开关和坐位红外光电开关，通过这些红外光电开关对受试者的动作进行判断，自动采集受试者符合要求的动作完成信息，由此不仅有利于实现自动化和信息化，而且还避免了人工观察导致的判断误差，使检测更规范。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]参见图1，本实用新型涉及一种下肢肌力训练与测评系统，包括座椅本体，还包括立位红外光电开关31和坐位红外光电开关32，所述立位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接，与所述座椅本体固定连接的所述立位红外光电开关指向立位测定区域，与所述座椅本体活动连接的所述立位红外光电开关的活动范围包括能够使该立位红外光电开关指向立位测定区域的位置/区域，所述坐位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接，与所述座椅本体固定连接的所述坐位红外光电开关指向坐位测定区域，与所述座椅本体活动连接的所述坐位红外光电开关的活动范围包括能够使该坐位红外光电开关指向坐位测定区域的位置/区域。由此，受试者在从坐姿开始起身到完全站立再从完全站立到完全坐下的过程中，分时阻断所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关，依据所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关的信号变化就可以识别和/或记录受试者的坐、立动作的完成情况，并据此统计出在一定时间内完成坐立动作的次数或完成一定次数的坐立动作所花费的时间，例如，完成5次完整坐立动作的时间(秒)、完成10次完整的坐立动作的时间(秒)和在一分钟内完成的坐立动作的次数，所述识别、记录和统计的方式可以采用任意适宜的现有技术，例如通过与所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关连接的声/光显示电路的显示进行人工识别、记录和统计。
[0010]优选的，该系统还设有信号处理电路，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关连接在所述信号处理电路上。由此，所述信号处理电路依据来自所述立位红外光电开关和坐位红外光电开关的相应通断信号，可以自动识别和记录坐站次数，并依据测试要求自动给出在一定时间内完成坐立动作的次数或完成一定次数的坐立动作所花费的时间等统计数据，所述信号处理电路可以采用任意适宜的现有技术，例如常规电子电路、集成电路和数据处理器等。
[0011]优选的，所述信号处理电路为单片机，以满足信息化数据处理和数据传送的要求，并尽可能地降低成本。
[0012]优选的，所述座椅至少包括椅腿13和安装在椅腿上的椅座12，所述椅腿的底部设有吸盘式底座，以增加椅腿与地面的接触面积，增加椅子的稳定性，增加测试的安全性。
[0013]优选的，所述椅腿为高度固定的椅腿或者为高度可调的椅腿。通过采用高度可调的椅腿看，可以依据受试者的情况调节椅座高度，使不同身高的受测者在测试起始位或者完全坐好的姿态下，膝关节能够大致为90°弯曲。所述高度可调的椅腿可以采用任意现有技术，例如可以采用上下两部分相互插接的椅腿并在相互插接的区域上设有若干定位孔，适当调节插接后的高度，将上下两部分的定位孔相互对齐后插入/旋接定位销/柱或定位螺栓进行定位，由此可以形成若干不同的高度档位，例如高、中、低3档。
[0014]优选的，所述椅座上设有椅背11但不设扶手，不设扶手可以避免手受试者在坐立过程中借助手臂用力，影响检测结果的准确性。
[0015]优选的，该系统还设有立杆21，所述立杆的数量为一个或两个，所述立杆通过相应的水平连杆22连接所述座椅本体，所述红外光电开关安装在所述立杆上，所述红外光电开关在所述立杆上的安装方式为固定连接或者为允许所述红外光电开关在所述立杆上上下移动的活动连接，所述红外光电开关在所述立杆上的活动连接设有紧固螺栓紧固装置，例如通过设有与所述立杆滑动配合的滑槽的红外光电开关安装底座与所述立杆滑动连接，并所述红外光电开关安装底座的侧壁上设有螺纹通孔，所述紧固螺栓旋接在所述螺纹通孔上，旋紧紧固螺栓就可以将所述安装底座固定在所述立杆上，松开紧固螺栓就可以使所述安装底座在所述立杆上滑动。
[0016]优选的，所述红外光电开关为漫射式红外光电开关、对射式红外光电开关或镜面反射式红外光电开关，当所述红外光电开关为漫射式红外光电开关时，所述立杆的数量为一个，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关均安装在所述的一个立杆上，当所述红外光电开关为对射式红外光电开关时，所述立杆的数量为两个，分别位于所述座椅本体的两侧，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关的发射器和接收器均分别安装在两个立杆上，当所述红外光电开关为镜面反射式红外光电开关，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关的本体(发射器和接收器的组合)和反射镜均分别安装在两个立杆上。
[0017]优选的，所述连杆为结构固定的立杆或者为可折叠的立杆，将立杆设置成可折叠的有利于存放。
[0018]优选的，所述立杆的下端安装在所述连杆的外端，所述连杆的里端安装在所述底座的底面上，所述立杆的下端在所述连杆的外端上的安装方式为固定连接或者为旋转轴线沿连杆延伸方向并设有旋转阻尼装置和/或旋转定位装置的旋转连接，所述连杆的里端在所述椅座的底面上的安装方式为固定连接或者为旋转轴线沿垂直方向并设有旋转阻尼装置和/或旋转定位装置的旋转连接，通过上述一处或两处旋转连接，可以在不用时折叠起来，减少存放空间，在使用时可以调节立杆的位置，以方便使用。
[0019]本实用新型可以采用下列具体方法:将两个红外红外光电开关分别安装在座椅本体左右两边的立杆上，受测者测试时，起始位置是坐在椅座上，计时开始后，尽最快速度完成站、坐动作，一个站、坐回合记为完成I次。随着完成站、坐动作，会将两路红外光电开关分时阻断。通过调节红外红外光电开关在立杆上位置(高度)，适应于受试者的身高情况，以检测受测者的动作是否完整，动作不完整的不计入总完成次数。以单片机为信息处理电路，通过编程判别、处理红外红外光电开关的状态，来完成三种方式的测试，并送液晶屏显示。方式一:记录完成5次动作的时间；方式二:记录完成10次动作的时间；方式三:记录一分钟完成动作的次数。
[0020]本实用新型不仅可以实现5次坐站试验的自动判别、记录和评价，而且为了兼顾更多的测试人群，加入了 10次坐站测试时间的测定，可以针对测试人群选择测试次数，加入了完成I分钟坐站实验次数的测定，可以测试受测者的力量耐力，进而综合反映受测者的下肢肌肉功能和运动能力，既解决了多数力量训练仪器不适合老年人的问题，又解决了多数动力性力量练习需要通过人工测定、记录和评价的问题(如负重蹲起、蛙跳、提踵、蹲跳等)
[0021]本实用新型所称红外光电开关包括立位红外光电开关和坐位红外光电开关。所述立位红外光电开关的数量通常可以为一个，根据需要，也可以是多个，所述多个立位红外光电开关可以同时使用，也可以部分使用，部分备用；所述坐位红外光电开关的数量通常可以为一个，根据需要，也可以是多个，所述多个坐位红外光电开关可以同时使用，也可以部分使用，部分备用。
[0022]本实用新型所称立位红外光电开关指向立位测定区域是指:立位红外光电开关的光线发射方向朝向立位测定区域且所述立位测定区域位于该立位红外光电开关的检测范围之内。当人体进入立位测定区域时立位红外光电开关发射出来的光线被人体阻断且在人体离开立位测定区域后不能阻断立位红外光电开关发射出来的光线，由此获得用于标识站姿的检测信号，所述立位测定区域依据检测要求和受试者的身高确定，受试者从座椅本体起身做站立动作，在人体相应部位(通常可以是头顶部)未进入该区域之前，认为未完成站立动作，一旦人体相应部位进入了该区域，则认为完成了站立动作，处于站姿，由此可以依据立位红外光电开关的信号确定受试者完成了站的动作。所述立位测定区域优选为人从座椅本体上完全站立起来后才能够达到的测定区域，以保证受试者真正完成了站立动作。
[0023]本实用新型所称坐位红外光电开关指向坐位测定区域是指:坐位红外光电开关的光线发射方向朝向坐位测定区域且所述坐位测定区域位于该坐位红外光电开关的检测范围之内。当人体进入坐位测定区域时坐位红外光电开关发射出来的光线被人体阻断且在人体离开坐位测定区域后不能阻断坐位红外光电开关发射出来的光线，由此获得用于标识坐姿的检测信号，所述坐位测定区域依据检测要求和受试者的身高确定，受试者从座椅本体起身后人体进入该区域，坐位红外光电开关的光线被阻断，当受试者重新在座椅本体上做好后，人体重新离开该区域，不再阻断坐位红外光电开关的光线，处于坐姿，由此能够依据坐位红外光电开关的信号确定受试者完成了坐的动作。所述坐位测定区域优选为人从座椅本体上刚刚起身后就能够达到的测定区域，以保证受试者真正完成了坐的动作。
[0024]本实用新型公开的各优选技术手段，除特别说明外及一个优选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。
【权利要求】
1.一种下肢肌力训练与测评系统，包括座椅本体，其特征在于还包括立位红外光电开关和坐位红外光电开关，所述立位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接，与所述座椅本体固定连接的所述立位红外光电开关指向立位测定区域，与所述座椅本体活动连接的所述立位红外光电开关的活动范围包括能够使该立位红外光电开关指向立位测定区域的位置/区域，所述坐位红外光电开关与所述座椅本体固定连接或活动连接，与所述座椅本体固定连接的所述坐位红外光电开关指向坐位测定区域，与所述座椅本体活动连接的所述坐位红外光电开关的活动范围包括能够使该坐位红外光电开关指向坐位测定区域的位置/区域。2.如权利要求1所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于还设有信号处理电路，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关连接在所述信号处理电路上。3.如权利要求2所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述信号处理电路为单片机。4.如权利要求3所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述座椅至少包括椅腿和安装在椅腿上的椅座，所述椅腿的底部设有吸盘式底座。5.如权利要求4所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述椅腿为高度固定的椅腿或者为高度可调的椅腿。6.如权利要求5所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述椅座上设有椅背但不设扶手。7.如权利要求4、5或6所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于还设有立杆，所述立杆的数量为一个或两个，所述立杆通过相应的水平连杆连接所述座椅本体，所述红外光电开关安装在所述立杆上，所述红外光电开关在所述立杆上的安装方式为固定连接或者为允许所述红外光电开关在所述立杆上上下移动的活动连接，所述红外光电开关在所述立杆上的活动连接设有紧固螺栓紧固装置。8.如权利要求7所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述红外光电开关为漫射式红外光电开关、对射式红外光电开关或镜面反射式红外光电开关，当所述红外光电开关为漫射式红外光电开关时，所述立杆的数量为一个，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关均安装在所述的一个立杆上，当所述红外光电开关为对射式红外光电开关时，所述立杆的数量为两个，分别位于所述座椅本体的两侧，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关的发射器和接收器均分别安装在两个立杆上，当所述红外光电开关为镜面反射式红外光电开关，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关的本体和反射镜均分别安装在两个立杆上。9.如权利要求8所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述连杆为结构固定的立杆或者为可折叠的立杆。10.如权利要求9所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述立杆的下端安装在所述连杆的外端，所述连杆的里端安装在所述底座的底面上，所述立杆的下端在所述连杆的外端上的安装方式为固定连接或者为旋转轴线沿连杆延伸方向并设有旋转阻尼装置和/或旋转定位装置的旋转连接，所述连杆的里端在所述椅座的底面上的安装方式为固定连接或者为旋转轴线沿垂直方向并设有旋转阻尼装置和/或旋转定位装置的旋转连接。11.如权利要求1、2或3所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于还设有立杆，所述立杆的数量为一个或两个，所述立杆通过相应的水平连杆连接所述座椅本体，所述红外光电开关安装在所述立杆上，所述红外光电开关在所述立杆上的安装方式为固定连接或者为允许所述红外光电开关在所述立杆上上下移动的活动连接，所述红外光电开关在所述立杆上的活动连接设有紧固螺栓紧固装置。12.如权利要求11所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述红外光电开关为漫射式红外光电开关、对射式红外光电开关或镜面反射式红外光电开关，当所述红外光电开关为漫射式红外光电开关时，所述立杆的数量为一个，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关均安装在所述的一个立杆上，当所述红外光电开关为对射式红外光电开关时，所述立杆的数量为两个，分别位于所述座椅本体的两侧，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关的发射器和接收器均分别安装在两个立杆上，当所述红外光电开关为镜面反射式红外光电开关，所述立位红外光电开关和所述坐位红外光电开关的本体和反射镜均分别安装在两个立杆上。13.如权利要求12所述的下肢肌力训练与测评系统，其特征在于所述连杆为结构固定的立杆或者为可折叠的立杆。
【文档编号】A63B71-06GK204293774SQ201420672937
【发明者】贺莹莹, 孔振兴 [申请人]北京体育大学, 贺莹莹