便攜式肌力與溫度測試儀的設計與應用

0.前言

體能康復訓練是運動員機體的運動能力，是運動員競技能力的基礎；體能訓練和技術訓練、心理訓練一起構成了一個完整的訓練體系。體能訓練提高運動員的體能，改變身體形態(tài)以適合運動的專項要求；同時，康復訓練對于普通患者也是非常重要的環(huán)節(jié)，不管是在高水平運動員和普通病患都需要對肌力這一重要指標來反映體能進行測試。在國外有精準的瑞士的kistler三維測力臺和美國的isomed 2000等速測力儀進行測試，其結果誤差小，準確性高。但是對于肌肉力量在國內多年的臨床測試中基本都是徒手肌力5級評定法，這種方法誤差高，沒有準確性，肌肉力量在2級以下幾乎無區(qū)別的標準。造成了體能康復評估的困難，現(xiàn)階段不管是國外的專家和國內的康復專家都對康復過程中的“再評估”非常重視，再評估是需要有準確數(shù)據(jù)指標來對比前后變化情況。但目前針對運動員以及偏癱、截癱、四肢癱瘓病人康復期的肌力程度具體化、數(shù)字化的報道很少，因此研究希望通過多學科的介入，通過對“肌力與體溫從測試儀”的研制與開發(fā)來改善現(xiàn)有體能康復肌肉力量的測試現(xiàn)狀。

1.研究對象與方法

1.1研究對象

便攜式肌力與溫度測試儀的設計：

1.2研究方法

1.2.1文獻資料法

查閱了大量的相關文獻資料進行整理、分析，為研究提供參考依據(jù)。

1.2.2實驗法

利用力學傳感器、溫度傳感器的科學原理進行的從分開設計到最后的整合組裝的方法來完成整個實驗項目。

1.2.3邏輯分析法

對實驗結果、實驗中所出現(xiàn)的問題展開科學分析和討論，在比較的基礎上得出結論。

2.研究結果與分析

2.1研究結果

本研究通過便攜式肌力和溫度測試儀的成功研制，利用課題組學生成員在陜西省康復醫(yī)院康復科實習過程中，用已經完成儀器對正處于偏癱、截癱等康復過程中的四名患者進行了多次反復測試，測試結果表明，該儀器可以很快捷、方便測量并記錄此類病人的肌力、體溫的詳細變化情況，在測試過程中還受到醫(yī)院醫(yī)生的好評，他們認為將原始的肌力評定的六級分法取代，有了一定的實踐價值。

2.2肌力與溫度測試儀的設計研發(fā)及可行性討論

（1）收集各種壓力傳感器和溫度傳感器的工作原理和數(shù)據(jù)，對比分析后確定采用壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性（感受壓力）和體溫傳感器才用503ET-1溫度傳感器為日本產NTC型溫度電阻，主要用于人體體溫計， R25℃=50KΩ±3% B：4055K±1% 測溫范圍：-40～100℃。

（2）把壓力感受器和溫度感受器合成在一個較小的力反饋端（接觸受試者體表某一部位）合成的肌力與體溫測試儀進行力的砝碼校準單位為公斤，最大力為100公斤的力，溫度為-40～100℃。

（3）主要的評價：用精準的kistler三維測力臺和Isomed2000等速測力的進行重復測試來觀察測試結果的誤差率和準確性。

2.3肌力與溫度測試儀的技術關鍵

（1）肌力、體溫和關節(jié)活動度測試儀能夠有效、準確和快速的測量是該研究的應用技術關鍵。

（2）何進行儀器的各測試環(huán)節(jié)合理組合設計做到盡量“小”、“價格便宜”、“質量可靠”是研究的核心技術關鍵。

2.4實踐操作的技術關鍵分析

本實驗通過對人體結構設計出一種可以快速測量人體肌力、體溫于一體的先進電子儀器，可以大大減少在測量過程中的時間和人力。通過設計和研制“肌力與體溫度測試儀”來對體能康復訓練者的肌力和溫度變化進行準確快速的測量，使原來模糊的指標變?yōu)榱炕笜?。并對康復評估環(huán)節(jié)的重復和再次對比提供保證。儀器中的體溫測試也一直是一個比較好的反映人體亞健康和局部血流變化的指標，本研究希望通過體溫高敏度的測試，來對急性損傷和局部熱效應進行及時的掌握和監(jiān)控。起到防病的目的。借助運動生物力學、運動醫(yī)學、微電路和電子學和功能康復學的方法與手段，與專項運動訓練和臨床康復評估緊密結合，達到整體系統(tǒng)化的評價。

通過我們以往的研究成果和正在進行研發(fā)“肌力與體溫測試儀”的體會，以及已經完成前期研究來看，以運動員為例如果將對抗儀器所產生的力量與體溫作為技術參數(shù)，在測試穩(wěn)定性和校準方面進行一定臨床實驗，這個儀器就能批量生產，直接應用在體能康復第一線的教練和臨床醫(yī)生診斷方面。

3.結論及建議

本研究已經成功的將便攜式肌力和溫度測試儀研發(fā)出實物，達到了預期的成果。成功的體現(xiàn)了便攜、便宜、操作簡單、實用價值高等創(chuàng)新點。但在目中程度上來說，由于我們專業(yè)知識、實驗經費、實驗時間等多方面的因素，我們研發(fā)的便攜式肌力和溫度測試儀還有很多的地方還需要改善。比如說溫度的精度太低，因為經費受限制我們只能購買體溫遙測感應器，所以人體溫度高于36Co以上才能捕捉到，低于這個溫度就沒法記錄下來，從測試角度上來說我們還可以繼續(xù)研究將關節(jié)角度等測量加入我們的儀器當中，實現(xiàn)其多功能的測量，從而改善我們原始的測量方法與儀器。