專利名稱：一種用于測(cè)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(cè)試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置和方法。其應(yīng)用價(jià)值在于能定量、精確測(cè)定受試者仰臥時(shí)脊柱處床墊的下陷量，來反映人體仰臥時(shí)的脊柱形態(tài)，也為個(gè)性化床墊的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
背景技術(shù)：
人的身體呈自然曲線，各個(gè)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(shí)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(jìn)而控制全身各重要器官。在睡眠或站立時(shí)，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(jì)來保證人體舒適性。當(dāng)人體站立時(shí)，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(shí)，三重力方向則是平行的，分別對(duì)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(duì)上浮造成身體呈W形，使脊柱的椎間盤內(nèi)壓力增大，對(duì)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(qiáng)，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(shí)，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(shí)，S形脊柱處下凹一般 4-6cm，睡眠感到舒適時(shí)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(shí)，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(duì)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(duì)脊椎內(nèi)受力之交互影響。Ori Hay等人對(duì)脊柱彎曲進(jìn)行脊柱曲線模擬。但是對(duì)人體仰臥時(shí)，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(cè)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(shí)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(duì)應(yīng)，可測(cè)量出人體仰臥前后標(biāo)桿在床墊各測(cè)點(diǎn)上的伸出量，計(jì)算床墊各測(cè)點(diǎn)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(duì)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(shí)，脊柱線與標(biāo)桿形成的直線相對(duì)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(duì)應(yīng)于標(biāo)桿間的距離。本發(fā)明只適用于人體仰臥時(shí)床墊下陷量的測(cè)試來反映人體仰臥的脊柱形態(tài)，可以為床墊設(shè)計(jì)提供依據(jù)。


下面結(jié)合

和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖I為用于測(cè)試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置的透視2為用于測(cè)試人體仰臥脊柱形態(tài)的裝置的平面3為用于測(cè)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(jì)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(diǎn)7標(biāo)尺板
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)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(duì)應(yīng)標(biāo)尺，讀取各個(gè)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(duì)應(yīng)，讀取此時(shí)床墊彈性變形后的各個(gè)標(biāo)桿伸出量，即H’。H和H’的差值就是受試者脊椎部分對(duì)應(yīng)的床墊下陷量，且通過測(cè)量肩背部、腰部、臀部的下陷量和水平距離，可計(jì)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(cè)定方法(I)制作床墊按測(cè)試要求把彈簧層、鋪墊層和面料層組合成實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)標(biāo)桿伸出量數(shù)值；(4)重復(fù)試驗(yàn)受測(cè)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(cè)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(jìn)行相同的測(cè)試，只是直至測(cè)試完全部的受試者；(5)計(jì)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(gè)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(jì)算腰背間隙將測(cè)試三次的數(shù)據(jù)平均值繪制成的曲線，計(jì)算腰背間隙，即腰背高點(diǎn)到肩背和臀部低點(diǎn)的切線的垂距。其中h :肩背部最低點(diǎn)與臀部最低點(diǎn)下陷量的差值；h’ 腰部最高點(diǎn)與臀部最低點(diǎn)下陷量的差值；I :肩背部最低點(diǎn)與臀部最高點(diǎn)的水平距離；I’ 腰部最低點(diǎn)與臀部最高點(diǎn)的水平距離；S :腰部最高點(diǎn)到肩背部和臀部最低點(diǎn)切線的垂距，即腰背間隙。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)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(duì)應(yīng)，可測(cè)量出人體仰臥前后標(biāo)桿在床墊各測(cè)點(diǎn)上的伸出量，計(jì)算床墊各測(cè)點(diǎn)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(cè)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(cè)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(duì)齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)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(cè)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(shí)，脊柱線與標(biāo)桿形成的直線相對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)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(duì)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(cè)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(duì)應(yīng)，可測(cè)量出人體仰臥前后標(biāo)桿在床墊各測(cè)點(diǎn)上的伸出量，計(jì)算床墊各測(cè)點(diǎn)的下陷量，繪出人體仰臥的脊柱形態(tài)的方法。其應(yīng)用價(jià)值在于能定量、精確測(cè)定受試者仰臥時(shí)脊柱處床墊的下陷量，來反映人體仰臥時(shí)的脊柱形態(tài)。
文檔編號(hào)A61B5/103GK102599914SQ201110394508
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)