[实用新型]基于USB接口的人体平衡功能测试装置

说明书

一、技术领域

本实用新型属于康复医学工程领域，是一种应用于因中风、脑外伤和脊髓损伤等引起的具有平衡功能障碍患者的平衡测试装置，本实用新型尤其涉及一种基于USB接口的人体平衡功能测试装置。

二、背景技术

平衡是人体运动机能的中心。人体对平衡功能的维持是一个综合的神经肌肉过程，是需要借助视觉系统、听觉前庭系统和本体感觉系统的协同作用来完成的。平衡功能测试在物理治疗、神经学、运动医学和康复医学等领域上有广泛的应用，对平衡功能进行检测能够帮助医生对平衡功能异常者进行诊断和训练。另外，平衡功能对射击、射箭、体操等体育项目的成绩有着重要作用。

用平衡测试仪来检查人的重心摆动情况，是近年来发展较快的一种定量评定平衡能力的方法，它有着客观、精确的特点，为研究平衡功能提供了一个新的手段，它可以检查中枢神经系统的功能，可以进行眩晕、平衡功能障碍疾病的诊断，治疗、训练效果的判断及观察病情的变化经过。并且随着计算机和控制技术的发展，平衡仪的功能日益强大，可以实现平衡训练，甚至制定训练计划。

平衡测试与训练系统主要由测力台、数据采集系统、计算机与平衡分析软件组成。在平衡仪的数据采集系统的设计和开发中，目前常用的是通过ISA或是PCI等内置式接口实现PC机与外围设备间的通信。现有的数据采集卡一般都通过系统总线也就是I/O通道总线或微型计算机总线和上位机PC系统插槽上的各扩充板卡相连，内置在PC机内。虽然他们的传输速度比较快，但由于PC接口资源有限且需要对接口卡的硬件资源进行合理的配置，以避免资源冲突。常会出现一块或多块插卡因无法合理配置而不能正常工作，严重时可导致系统崩溃，另外，内置式插卡容易受到PC机箱内高频信号的干扰影响，从而降低系统的采集精度和稳定性，同时像笔记本电脑之类的小体积PC机很难用接口插卡进行扩展。

三、发明内容

本实用新型的目的：针对现有技术存在的不足，提供一种能够利用USB接口进行数据传输的基于USB接口的人体平衡功能测试装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于USB接口的人体平衡功能测试装置，包括：1～4路力传感器、信号调理电路、基于USB的数据采集电路及平衡测试主机，1～4路力传感器的输出信号分别由各自的调理电路处理，在信号调理电路的输出端连接有基于USB的数据采集电路，经信号调理电路处理的1～4路力传感器的输出信号分别输出至基于USB的数据采集电路的输入端，基于USB的数据采集电路的输出端与平衡测试主机的输入端连接。

本实用新型可以采用一个测力台，一块数据采集电路板，一根USB线，一台计算机和一个常用的人体平衡分析软件包。其原理为：在测力台踏板下方对称安装了4个力传感器，当人站在踏板上时，4个力传感器会输出相应的电压信号，这些信号经过数据采集电路板后，通过USB线传输给主机，主机根据力矩平衡原理，计算出每一时刻人体重心在水平面上投影点的坐标，从而在界面上绘制出睁眼和闭眼两种状态下的重心移动轨迹，并通过计算有关重心轨迹的参数来定量地反映人体平衡能力。

本系统的数据采集电路包含信号调理放大电路，模拟多路开关，A/D转换器，单片机和USB控制器。信号调理放大电路将力传感器输出的差分电压信号进行放大，放大后的模拟信号由模拟多路开关进行选择，再经过A/D转换变成数字信号，其间由单片机进行控制，最后通过USB接口将数据传输给主机。

采用上述方案的有益效果：利用USB接口实现上下位的通讯，解决了外围设备与PC机接口所存在的兼容性差，干扰强，配置繁琐的技术问题，同时USB具有即插即用、连接方便，使设备更具有通用性，设备应用软件升级更加方便。

上述平衡仪具有电路结构简单，数据采集接口安装方便，成本低廉以及运行安全可靠等特点。

四、附图说明

图1系统整体框图，图1中，1.力传感器，2.信号调理电路，3.基于USB的数据采集电路，4.平衡测试主机。

图2数据采集电路图，图2中，21.接线柱，22.AD62仪用放大器3，23.TL082放大器，24.LM324放大器，35.C8051F320集成芯片，36.USB-B型接头，7.第二路电压放大信号8.第三路电压放大信号9.第四路电压放大信号。

五、具体实施方式