1. 导言
人类的平衡才能是人能够进行各种运动的根底，人的站立、坐卧、行走都需求有平衡才能。一旦人的平衡才能有妨碍，则人的举动才能就受限制，给学习、日子带来极大的不便利。在现代化的社会，人口老龄化问题杰出，老年人因某种疾病而导致脑损伤引起平衡才能下降，举动才能受阻。因而，在临床医治中,需求一种能对平衡功用查验的设备。我校在上海瑞金医院的协作下，在剖析了世界、国内有关材料的根底上，运用先进的核算机操控技能研发成功了多功用的人体平衡恢复仪。运用该仪器能够客观、定量地进行平衡功用的测验、剖析和练习，能够地进行平衡才能的静态测验和动态练习。为临床研讨供给了有用的手法。
2.仪器功用
·仪器的丈量规模：10—360kg
·重心方位：±1.0mm
·供电220V沟通
·仪器可供给重心散布图、位移图、平衡雷达图、重心谱图，能够进行人体平衡才能的定量剖析。
·仪器可完结静态的睁眼和闭眼两种状况下的人体重心轨道的测验。
·仪器能够供人体平衡才能的动态测验和练习。
3.平衡恢复仪的规划原理
平衡恢复仪是经过丈量人体的重心运动轨道图，并对重心运动轨道图进行剖析然后取得人体平衡才能的一系列数据。一个物体的重心便是该物体的各部分重力的合力的作用点，而人体的重心则是人体的各部分重力的合力的作用点。人体站立时，会不可避免地存在着细微的晃动和摇晃，而人体的各个部分的任何活动都会引起人体重心方位的改动，因而这些细微的晃动和摇晃必定引起人体的重心方位的改动。这种重心方位的改动，反映了人体晃动和摇晃的程度和规则，是研讨人体平衡功用状况的重要依据。
因而，在平衡恢复仪中，咱们用重力应变器和单片机构成一个重力测验渠道，对人体站立时的重心运动轨道进行实时丈量，将丈量得到的人体重心运动轨道数据经过RS-232串行接口传送到上位核算机，重力测验渠道每秒钟测验30个人体重心运动轨道数据。在上位核算机中，运用VISUAL BASIC可视化言语编程，对重力测验渠道传送的人体重心运动轨道数据进行核算、剖析后，画出人体重心运动的动态轨道图、重心散布图、位移图、重心谱图、平衡雷达图和参数表，能够分睁眼和闭眼两种方法测验人体的重心运动轨道。临床医师经过对图形和参数表的调查、剖析，能对病况进行判别和医治。
为了协助有平衡妨碍的患者恢复平衡才能，需求对患者进行平衡才能的练习。在平衡恢复仪中，咱们运用VISUAL BASIC可视化言语以及多媒体技能，规划了动态平衡才能练习程序。在该程序中，运用言语、音乐和动态图形，使患者在愉快、轻松的虚拟环境中进行平衡才能的练习，并能够依据患者的平衡才能挑选适宜自己的练习强度的方法进行平衡才能的恢复练习。临床医师也能够挑选适宜的计划，对患者进行平衡才能的恢复练习和医治，或进行平衡才能的动态测验。
在平衡恢复仪中，人体重心运动轨道的丈量是该仪器的关键所在。为了使测验渠道便于运用和校验，咱们运用单片机进行人体重心运动轨道的实时丈量，运用PC机进行数据处理和生成所需的图形。
4. 恢复仪的结构
4.1 恢复仪的结构示意图
恢复仪的结构示意图
图中，重力传感器1-6是型号为NEA-60kg的分量传感器，它们分别安装在二个测验渠道的三个角上，用于丈量人体重心的运动参数。重力传感器的输出信号与单片机相衔接，由单片机按每秒30次的采样速度测得人体重心运动的动态轨道，并经过RS-232串行口把数据传送到PC核算机。在核算机中对丈量的数据进行处理，并生成相应的图画显现，还能够经过打印机予以记载。
4.2测验渠道
测验渠道共有两块，每块由45厘米等边三角形5mm厚的钢板和三个重力传感器构成。三个传感器均匀地散布在测验渠道的三个顶角上，每个传感器的丈量规模为0-60 Kg。一般人的体重在100Kg以下，考虑到人体站立上去的冲击力气，咱们规划的测验渠道负荷为0-180Kg，因而两个测验渠道的总负荷为360Kg。经过测验，该测验渠道彻底能够接受，并且，在每个测验渠道的重力传感器边上安装了防过载设备。
4.3人体重心运动轨道丈量仪
丈量仪选用与MCS-51系列单片机兼容的AT89C52 CPU芯片，内带8K字节的闪存可重复擦写1000次，数据保存10年。该单片机功耗低，修正程序便利。担任数据的实时收集和传送。传感器传送来的丈量信号变换成频率信号，经过AT89C52单片机的T0口输入，丈量精度高，便于光电阻隔，抗干扰才能强。人体重心运动轨道的采样是经过力学中的力矩平衡原理来施行的。仪器在丈量渠道的三个角上均匀散布了三个力传感器。人站在丈量渠道上，人体的重心经过丈量渠道传递到力传感器上。单片机不断地检测传感器输出的信号，并经过力矩平衡原理进行力学核算，求出人体重心运动的轨道，本项目丈量精度为±0.1kg单片机收集处理后的人体重心运动轨道数据，经过RS-232串行口接到一块MAX-232芯片上，并经过MAX-232芯片与PC机交流信息，完结人体重心运动轨道的实时丈量作业。
4.4数据处理与图画生成体系
选用PC核算机，在Windows操作渠道下，运用Visual Basic的串行口编程功用读取单片机传送来的数据。数据进行处理后，构成重心散布图、位移图、平衡雷达图、重心谱图、参数表等四图一表的信息。
在人机交互方面，登录测验者的信息，包含名字、门诊编号、身高、体重、年纪、性别等信息，并有言语、音乐、布景图画等多媒体予以辅佐。
Visual Basic简称VB是一种可视化的言语，在Windows环境下的言语开发东西。在程序开发过程中，特别是图形处理方面不用编写代码去描绘界面元素的外观和方位，只要把预先树立的目标拖放到屏幕上的一点即可。在VB环境下，运用事情驱动的编程机制、新颖易用的可视化规划东西，运用Windows内部的运用程序接口(API)函数，以及动态衔接库(DLL)、动态数据交流(DDE)、目标的链接与嵌入(OLE)开放式数据库拜访(ODBC)等技能，能够高效、快速地开宣布Windows环境下功用强大、图形界面丰厚的运用软件体系。
5.项目运用远景
世界上已经有运用核算机进行人体平衡才能的测验和剖析的研讨，国内也有单个单位研发静态平衡仪。咱们这次研发的人体平衡恢复仪，是在吸取了已有的平衡仪的长处的根底上，充沛了解了上海瑞金医院的临床确诊要求，研发出了具有静态测验和动态练习两层功用的平衡恢复仪。在静态测验方面包含了较多的参数，在动态练习方面，既有恢复练习的内容，还包含临床研讨部分。该仪器既能够作为临床医治用，也能够供临床研讨用，具有较宽的运用面。
跟着我国老龄人口的添加和日子现代化展开，人体平衡才能方面的疾病不断增多，
展开这方面的研讨和医治的需求也日益添加。进口的仪器价格昂贵，每台仪器在几十万元左右，并且没有汉化功用，运用很不便利，也难以进行两次开发。而咱们自己研发的仪器，功用方面胜过进口的，价格仅十几万元，为进口仪器的三分之一到四分之一，并且便于进行两次开发。跟着医保的遍及和人们对健康的注重，对人体平衡恢复仪这一类医疗设备的需求，将会有较大的展开，并且这种低价格的仪器比较简单进入社区医院。咱们信任平衡恢复仪必将在临床医治和临床研讨方面取得广泛的运用，为人类的健康作出贡献，为进步人类的日子质量作出贡献。
参考文献
1. 全国电脑型人体平衡检测仪运用研讨会材料汇编上海市恢复医学会神经恢复专业委员会 1997年
2. 范逸之 Visual Basic与RS232串行通讯操控中国青年出版社 2000,8
3. 常健生等检测与转化技能机械工业出版社 2002,3
4 曹柏荣等单片机原理及运用技能中国民航出版社 2003,7
5. 马西秦等自动检测技能机械工业出版社 2000,5
6. 李朝青 PC机及单片机数据通讯技能空航天大学出版社 2000,12
