专利名称:人体重心摆动状态测量分析仪的制作方法
本发明涉及一种测量分析人体重心稳定性的仪器，特别是采用微型计算机测量分析人体站立姿态重心摆动轨迹的仪器。
本发明参照日本
ィマ株式会社生产的G4301S型重心计。该仪器由测量平台和主机两部分组成，其技术方案是由三个负荷传感器所支撑的人体站立测量平台和通过模拟计算机对体重、重心摆动距离(重心摆动的总长度)、重心摆动范围(面积)进行测量和计算，带动XY记录仪绘出重心摆动状态图，并转换成数字信号进行实时显示。但是这种仪器所显示的上述三种数字要靠手工记录，没有自动记录、保存和重复输出的功能，也未建立病案管理系统。该仪器采用模拟电路和XY记录仪，将所测得的较高频率部分滤掉，频率分辨率较低，特别是模拟技术方案不能进行重心摆动状态的频谱分析。其次对负荷传感器只有手动调零，需要经常调整人体重心零位。
本发明的任务是在测量人体重心摆动状态的仪器中，提高频率分辨率，进行频谱分析，绘出幅频特性和相频特性图，能自动记录、保存、检索、修改并能重复输出信息和绘图，进而建立病案管理系统，对负荷传感器加自动调零功能。
本发明的特征在于与前置放大器连接的是一个A/D变换器，并作为计算机接口接至计算机，计算机还配有软盘驱动器和硬盘驱动器键盘、显示器、打印机和绘图仪组成计算机测量和分析系统。而为这个硬件系统配套的专用计算机软件是在中英文操作系统支持下开发的。这套专用软件包括1.信号采集与控制2.数据处理和存储3.动态频谱分析4.平台调整与校验5.病案分析6.病案检索与修改7.病案打印8.幅频特性与相频特性绘制9.重心摆动状态绘制这种模块式结构程序设计，不但增加了软件的可靠性和透明度，而且便于修改和扩充。
本发明在上述硬件和软件的配合下实现了下述功能本发明的整个操作使用过程是在显示器屏幕上进行问答式的人机对话，并显示各种状态和计算结果。可输入、显示、中英文打印。因此可按已设定的规范步骤和时间进行测量，并可进行病案分析。若使用中超出所设规范的范围，计算机可自动保护和屏幕提示。
信号采集和控制软件(1)首先检查测量平台传感器零点是否处于正常范围内，超出规定范围时报警，并指示应调整测量平台，然后返回主菜单状态。若系统零点正常，则保存零点状态，以便实现自动调零功能，随后接收从键盘输入的被测者的病历号、姓名、年龄、性别、职业、初诊或复诊的信息，并自动生成序号作为病案管理的初始值。在测量时首先计算体重。然后在双脚、左、右单脚站立及开、闭眼组合成六种测量方式下保存这些信息，并以一定的采样时间获取重心摆动信息。由于人体重心的摆动频率一般在0.2-0.3Hz，最高频率为2-3Hz。只要选择截止频率为15Hz，采样时间间隔不大于32毫秒，采样数选定为512点时，其频率分辨率即可达到0.06Hz，因此在绘图仪上用数字量划出的重心摆动状态图比在XY记录仪上绘制的图形要精细和真实。
数据处理和存贮软件(2)主要是对软件(1)中的六种测量方式下的数据进行计算以便求出坐标值并计算出重心摆动轨迹的长度和摆动范围，连同人体重量和病案管理的初始值一并送入软磁盘上进行保存。重心摆动状态绘制软件(9)即可在绘图仪上绘出其图形，动态频谱分析软件(3)是依据软件(2)所得出的座标值，用快速富里哀分析方法计算出幅频特性和相频特性的值，幅频特性及相频特性绘制软件(8)即可在绘图仪上绘出其图形。
病案检索及修改软件(6)保存着人工输入的有关病案数据，和所计算出来的数据，可按姓名、病历号、序号进行检索，人工输入的数据可以修改，有纠错功能，计算的数据不准修改，并有显示和打印的功能。病案分析软件(5)保存有病案管理的初始值，能够输入重心摆动状态的图形特征。可以输入医生的初诊印象和初诊意见。可以输入医疗结果的确诊情况。在软件中已将重心摆动状态图的形状特征约定为前后型、左右型、多中心型、求心型、弥漫型、扇型、斜线型及其它八种形状特征，方便了医生对疾病的特征分析。负荷传感器的调零通过平台调整和校验软件(4)是对测量平台的误差测量校准用。它的另一功能是使用前对平台的三个传感器的零点进行预先测量，并在其误差超过调整的上限时，显示器则转为越限显示其每个传感器的数字量，以便有选择的进行手动调零，调好后自动恢复正常状态。
本发明有助于神经科、临床内外科、五官科、、妇科、运动学、抗运动药物、职业病等早期诊断。
本发明对于病情诊断效果仅举三种疾病为例颈椎性眩晕，在重心摆动状态图闭眼双足立方式均为伞形特征，频谱特性中频带加宽，频率明显增高。
神经性眩晕或药物中毒患者，重心摆动轨迹长度有明显增加，幅频特性中频谱分布在整个频率域内。
血管性眩晕者的重心摆动轨迹图形成斜线形的特征。
本发明现以实施例并结合附图加以说明之图1为重心摆动分析仪硬件方框图图2为测量平台结构图图3为重心摆动分析仪软件方框图图4为重心摆动状态图图5为重心摆动的幅频特性图图6为重心摆动的相频特性图图1中方框(1)为测量平台，其结构详见图2。
上图为俯视图，P1、P2、P3为负荷传感器的安装位置。在测量平台的垂直中心线上，X为P1P2之间的距离为430毫米。P1、P2之间中点至P3的距离Y为385毫米。L为测量时人体站立的基准线。图2的下图为测量平台的侧视图，两块金属板之间，除安装三个负荷传感器之外，还有三路放大器A(3)和三个手动调零电位器W1、W2、W3，本实施例中所使用的是BH型铂金丝负荷传感器，其性能为载荷能力为120KG最大载荷能力不超过满量程的120%KG额定输出电压力10mv输出电压灵敏3mv/v滞后误差、非线性、不重复误差均＜0.1%供电桥压为6V阻抗为350Ω温度零飘0.008%/℃图1中方框(2)为12BIT16通道的A/D变换器，其最快采样频率为30KC，输入电压为0～5V或0～10V，为计算机的接口板。
图1中的(3)键盘、(4)显示器、(5)主机、(6)软盘驱动器、(7)硬盘驱动器为IBM-PC/XT微型机或其兼容机系统，实施例是采用长城-0520A微机标准系统。彩色显示器，5吋软盘驱动器二个，20兆硬盘一个，方框(8)为一台3070打印机，方框(9)为六笔彩色绘图仪，也可以用8笔、16笔等绘图仪。
图3中的框图(10)为测量平台，(1)为信息采集与控制软件，(3)为动态频谱分析软件，(4)平台的调整和校验软件，(5)为病案分析软件，(6)病案检索与修改软件(7)为病案打印软件，是在3070打印机上实现病案输出的，(8)为幅频特性和相频特性绘制软件，(9)重心摆动状态绘制软件，(8)和(9)是在六笔彩色绘图仪上实现的。
上述软件已具备本发明中的前述功能。
图4、图5、图6均为使用六笔彩色绘图仪绘出的诊断现行实用图。
图4为重心摆动状态图，图中X轴0-±0180MM，Y轴为0-250mm，比例为1∶1。能够将通过测量的数据绘出六种测量方式的重心摆动状态图，必要时还可绘制出左、右眼分别闭合的多种重心摆动状态图。每个图均又描绘出对应摆动范围，每种状态对应一种颜色。
在图的左上方写出该图的标记和计算数据。
图5图6分别是重心摆动状态的X幅频特性和相频特性图，幅频特性图中X轴座标值为0-15.6Hz，Y轴为0-250mm的振幅值。左上方符号HXM为X方向的最大振幅值，HQX为与HXM对应的频率点，HYM为Y方向的最大振幅值，HQY为与HYM对应的频率点。
权利要求
1.人体重心摆动状态测量分析仪，包括具有三个负荷传感器的测量平台，每个传感器各接一个前置放大器。本发明的特征是上述放大器通过多路A/D变换器的微机接口板接于通用微型计算机系统，将人体体重和重心摆动信息进行数据采集、控制、计算并通过彩色绘图仪输出重心摆动状态图和频谱分析图。通过键盘、显示器进行人机对话、检索、修改、显示各种工作状态和病案参数。通过软、硬盘进行信息存贮，可备长期使用，通过打印机打印病案信息。
2.根据权利要求
1所述的仪器，其特征是所述的频谱分析图是指能够测量、计算、存储并能多次绘制人体重心摆动轨迹的幅频特性和相频特性图。
3.根据权利2所述的人体重心摆动轨迹的幅频特性和相频特性图，其特征是进行座标重定位技术，即将分析结果去掉了直流分量，突出了交流分量。
4.根据权利要求
1所述的人体重心摆动状态量分析仪，其特征是所绘制的重心摆动状态图、幅频特性和相频特性图所用的装置是一个六笔以上的彩色绘图仪。
5.根据权利要求
4所述用一个六笔以上的彩色绘图仪所绘制的三种图，其特征是绘图长度单位的比例是1∶1，超限时自动转换量程至2∶1。
6.根据权利要求
1所述的仪器，其特征是A/D变换器微机接口板使用12BIT16路转换，采样频率可达30KC，输出电压为0-5V或0-10V。
7.根据权利要求
1、6所述的仪器及A/D转换器，其特征是采样周期在32毫秒以内，则频率分辨率达到0.06Hz。
8.根据权利要求
1所述的人体重心摆动状态测量分析仪其特征是负荷传感器增加软件自动调零，并在超过自动调零范围时自动转换到超限显示状态，进行手动调零。
9.根据权利要求
1所述的人体重心摆动状态测量分析仪，其特征是所用通用微型计算机是指长城0520A型机或IBMPC/XT及其兼容机系统。
10.根据权利要求
1所述的仪器，其特征是采用3070打印机打印病案管理文件。
专利摘要
人体重心摆动状态测量分析仪，通过装有三个应变式传感器及前置放大器的测量平台，接于IBMPC/XT通用微机上的12位A/D变换器接口板上，微机系统输出端接打印机并建起病案管理系统。另接一六笔以上彩色绘图仪，可重复绘出1∶1的人体重心摆动状态图，幅频特性和相频特性图及测出体重，频响快，图形准确逼真，突破原模拟技术方案的局限性，适用于临床内外科、神经科、五官科、运动生理学、抗药性等早期诊断。
文档编号A61B5/00GK87106988SQ87106988
公开日1988年8月3日 申请日期1987年10月16日
发明者吴茂桐, 高冠珍, 钟志强, 刘桂玲 申请人:中国科学院合肥智能机械研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan