專利名稱：一種用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法。其應(yīng)用價值在于能定量、精確測定受試者仰臥時脊柱處床墊的下陷量，來反映人體仰臥時的脊柱形態(tài)，也為個性化床墊的設(shè)計提供依據(jù)。
背景技術(shù)：
人的身體呈自然曲線，各個部位重量差別很大，躺在同一彈性的床墊上，有些部位得不到充分支撐，特別是腰部和頸部，在睡眠中不能放松而造成頸椎和腰椎疼痛。醫(yī)學(xué)研究顯示，人體平躺時身體各部位重量分布為臀部40%，背部15 %，頭部10 %，腰部25 %，身體與床面接觸部分承受壓力平均是500kpa。而脊椎是支撐人體最主要的骨骼結(jié)構(gòu)，而經(jīng)由脊椎骨節(jié)與骨節(jié)間的接縫延伸分布到全身各部位，進而控制全身各重要器官。在睡眠或站立時，必須保持脊椎自然的伸展。因此，一張理想的床墊，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)依據(jù)人體各部位占重分布及脊椎正常曲線來設(shè)計來保證人體舒適性。當(dāng)人體站立時，頭部、胸部和臀部的重力方向基本上是重合的，脊椎與人的背部形態(tài)相似，基本上是自然的“S”形；當(dāng)臥姿時，三重力方向則是平行的，分別對脊柱產(chǎn)生彎曲作用。如果床墊太軟，背部接觸面積大，重的身體部分(臀部)下陷就深，輕的部分則下陷小，這樣使腹部相對上浮造成身體呈W形，使脊柱的椎間盤內(nèi)壓力增大，對內(nèi)臟造成壓迫。 如果床墊太硬，背部接觸面積小，局部壓力大，背部肌肉收縮增強，使人感到不舒服。因此， 床墊不能太硬或太軟，保證人體處于仰臥時，應(yīng)使脊椎S曲線接近自然曲線。腰背間隙在一定程度上反映出脊柱的彎曲程度，站立時，S形脊柱處下凹一般 4-6cm，睡眠感到舒適時脊柱彎曲相當(dāng)于它的1/2，即2-3cm。如果腰背間隙值過大，脊柱彎曲程度就過大，久臥容易引起病變；而如果腰背間隙值過小，脊柱被過度拉直，久臥感到疲勞。因此，人體仰臥時，腰背間隙應(yīng)保證在使人舒適范圍之內(nèi)。Martin C Normand等人在2005年探討了床墊對腰椎支撐的生物力學(xué)的影響。 Christopher E. Kemper等人發(fā)明脊柱拉力和壓力減輕的身體支撐裝置。蔡哲民碩士在2006 年利用有限元素法分析比較身體脊椎曲度變化與床墊彈性對脊椎內(nèi)受力之交互影響。Ori Hay等人對脊柱彎曲進行脊柱曲線模擬。但是對人體仰臥時，脊柱的彎曲形態(tài)和腰背間隙等有待研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的旨在提供一種用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法。本發(fā)明的目的是通過下述方式實現(xiàn)的該裝置由腳架、床墊、標(biāo)桿和標(biāo)尺組成，床墊安放在腳架上，標(biāo)桿插入床墊成一條直線。該方法結(jié)合脊柱的S形態(tài)，以床墊為受試物體，當(dāng)受試者躺在插有標(biāo)桿的床墊上，脊柱線與標(biāo)桿形成的直線相對應(yīng)，可測量出人體仰臥前后標(biāo)桿在床墊各測點上的伸出量，計算床墊各測點的下陷量，繪出人體仰臥的脊柱形態(tài)的方法。
所述的腳架要高于人體蹲立的高度，便于人蹲在腳架下記錄下陷量。所述的標(biāo)尺有上下兩塊。上標(biāo)尺放于床墊上，下標(biāo)尺裝在標(biāo)尺板上，上下標(biāo)尺應(yīng)縱向平行于床墊，且上下孔對齊。所述的標(biāo)桿由針和螺帽組成，上方平滑的螺帽以防標(biāo)桿從床墊上方滑落。標(biāo)桿依據(jù)標(biāo)尺以一定距離豎直插入床墊上，保證不傾斜。當(dāng)上標(biāo)尺撤去后，標(biāo)桿在床墊上成一直線排列。所述的受試者仰臥時，脊柱線與標(biāo)桿形成的直線相對應(yīng)。所述的標(biāo)尺板固定在床架下方中間，板上貼有紙質(zhì)標(biāo)尺，紙質(zhì)標(biāo)尺的間隔距離對應(yīng)于標(biāo)桿間的距離。本發(fā)明只適用于人體仰臥時床墊下陷量的測試來反映人體仰臥的脊柱形態(tài)，可以為床墊設(shè)計提供依據(jù)。


下面結(jié)合

和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明圖I為用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置的透視2為用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置的平面3為用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置的標(biāo)尺、標(biāo)桿和標(biāo)尺板的透視4為用于計算腰背間隙的示意圖其中I、標(biāo)尺2、紙質(zhì)標(biāo)尺3、腳架4、床墊5、標(biāo)桿6、定位點7標(biāo)尺板
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的描述I、本發(fā)明的主要原理本發(fā)明包括床架、床墊、標(biāo)尺、標(biāo)桿等，標(biāo)桿依次垂直插入標(biāo)桿條、床墊，以一定的間距在床墊長度方向的一條直線排列著，使伸出的標(biāo)桿能垂直穿過釘梢，并對應(yīng)標(biāo)尺，讀取各個標(biāo)桿的初始伸出量，即H。人仰臥在床墊上后，脊椎線與標(biāo)桿形成的直線相對應(yīng)，讀取此時床墊彈性變形后的各個標(biāo)桿伸出量，即H’。H和H’的差值就是受試者脊椎部分對應(yīng)的床墊下陷量，且通過測量肩背部、腰部、臀部的下陷量和水平距離，可計算出腰背間隙，也能反映人體臥姿狀態(tài)下脊椎形態(tài)。2、測定方法(I)制作床墊按測試要求把彈簧層、鋪墊層和面料層組合成實驗用床墊，或?qū)⒊善反矇|放在該裝置的腳架上。(2)安放標(biāo)桿將上標(biāo)尺放于床墊上，使上標(biāo)尺和下標(biāo)尺的孔心對齊。然后將標(biāo)桿通過上標(biāo)尺孔插入床墊，再通過下標(biāo)尺。每只標(biāo)桿插入床墊后需用手反復(fù)按壓直到伸出量穩(wěn)定，目的在于避免標(biāo)桿與床墊之間的摩擦力對實驗造成的干擾；還要保持標(biāo)桿在縱向成一直線，豎直垂直于床墊。(3)讀取數(shù)據(jù)
標(biāo)桿插入床墊后在紙質(zhì)標(biāo)尺處的位置,讀取標(biāo)桿伸出量的原始數(shù)值；受試者躺在床墊上，脊椎位置與標(biāo)桿連線相對應(yīng)，標(biāo)桿的伸出量隨著人體各部分體重的不同，標(biāo)桿的伸出量也不同，讀取此時標(biāo)桿伸出量數(shù)值；(4)重復(fù)試驗受測者起身再躺下，按照前面的步驟重新讀取標(biāo)桿伸出量數(shù)值，重復(fù)測量3次；重新讀取標(biāo)桿伸出量的原始數(shù)據(jù)，更換受試者，進行相同的測試，只是直至測試完全部的受試者；(5)計算床墊下陷量標(biāo)桿插入床墊后,原始伸出量為H ;受試者躺在床墊上后，壓縮床墊，標(biāo)桿的伸出量為H’ ；則每個標(biāo)桿的床墊下陷量為Λ H = H’ -H ;將所有的標(biāo)桿的床墊下陷量結(jié)合起來，繪制成連續(xù)的曲線，反映人體脊柱形態(tài)的情況。(6)計算腰背間隙將測試三次的數(shù)據(jù)平均值繪制成的曲線，計算腰背間隙，即腰背高點到肩背和臀部低點的切線的垂距。其中h :肩背部最低點與臀部最低點下陷量的差值；h’ 腰部最高點與臀部最低點下陷量的差值；I :肩背部最低點與臀部最高點的水平距離；I’ 腰部最低點與臀部最高點的水平距離；S :腰部最高點到肩背部和臀部最低點切線的垂距，即腰背間隙。
權(quán)利要求
1.一種用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法。該裝置由腳架、床墊、標(biāo)桿和標(biāo)尺組成，床墊安放在腳架上，標(biāo)桿插入床墊成一條直線。該方法結(jié)合脊柱的S形態(tài)，以床墊為受試物體，當(dāng)受試者躺在插有標(biāo)桿的床墊上，脊柱線與標(biāo)桿形成的直線相對應(yīng)，可測量出人體仰臥前后標(biāo)桿在床墊各測點上的伸出量，計算床墊各測點的下陷量，繪出人體仰臥的脊柱形態(tài)的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法，其特征在于所述的腳架要高于人體蹲立的高度，便于人蹲在腳架下記錄下陷量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法，其特征在于所述的標(biāo)尺有上下兩塊。上標(biāo)尺放于床墊上，下標(biāo)尺裝在標(biāo)尺板上，上下標(biāo)尺應(yīng)縱向平行于床墊， 且上下孔對齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法，其特征在于所述的標(biāo)桿由針和螺帽組成，上方平滑的螺帽以防標(biāo)桿從床墊上方滑落。標(biāo)桿依據(jù)標(biāo)尺以一定距離豎直插入床墊上，保證不傾斜。當(dāng)上標(biāo)尺撤去后，標(biāo)桿在床墊上縱向成一直線排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法，其特征在于所述的受試者仰臥時，脊柱線與標(biāo)桿形成的直線相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法，其特征在于所述的標(biāo)尺板固定在床架下方中間，板上貼有紙質(zhì)標(biāo)尺，紙質(zhì)標(biāo)尺的間隔距離對應(yīng)于標(biāo)桿間的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法。該裝置由腳架、床墊、標(biāo)桿和標(biāo)尺組成，床墊安放在腳架上，標(biāo)桿插入床墊成一條直線。該方法結(jié)合脊柱的S形態(tài)，以床墊為受試物體，當(dāng)受試者躺在插有標(biāo)桿的床墊上，脊柱線與標(biāo)桿形成的直線相對應(yīng)，可測量出人體仰臥前后標(biāo)桿在床墊各測點上的伸出量，計算床墊各測點的下陷量，繪出人體仰臥的脊柱形態(tài)的方法。其應(yīng)用價值在于能定量、精確測定受試者仰臥時脊柱處床墊的下陷量，來反映人體仰臥時的脊柱形態(tài)。
文檔編號A61B5/103GK102599914SQ201110394508
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者侯建軍, 宋杰, 朱芋錠, 申黎明 申請人:南京林業(yè)大學(xué)