一种负压体能训练仪的制作方法

xiaoxiao2021-1-8  127

一种负压体能训练仪的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于航空航天医学领域中的工业设计,涉及一种负压体能训练仪,具有训练人体体能及恢复体能的作用。该装置可应用于航空航天医学领域,也可进一步扩展应用至医学、机械构造、工业产品设计等领域。
【背景技术】
[0002]人类载人航天活动取得了巨大成就,极大地促进了生产力的发展,对社会文明进步产生了重大而深远的影响。深空探测是向更广阔的太阳系空间进行的探索,是人类社会物质和精神文明发展的需要,是科学技术进步的必然趋势。在深空探测任务中,航天员将在失重和低重力环境中停留更长时间,面临更多和更强的宇宙射线的侵害,可能还会受到低磁场的影响。同时,航天员在远离地球的飞行任务中还会面对突发疾病的诊断和处理等问题,而现有的航天医学技术,还不能完全有效地解决这些难题。为此,进行针对性的航天医学技术研究,提出和制订行星际航天飞行条件下的健康和医学保障方案将是航天医学界的一项重要任务。在我国载人航天发展计划中,需要对我国未来深空探测任务的研究提前布局,通过开发新技术和新方法,保证我国航天员在未来的飞行任务中能够健康安全和高效地工作。
[0003]在太空飞行中航天员主要采用的体育锻炼方法有以下4种:拉力器锻炼、自行车功量计锻炼、跑台锻炼、穿企鹅服。一般认为可以采用这些措施防止失重飞行中的肌肉萎缩。在地球上很容易设计一种力量锻炼方法,它可以将等张和等长运动结合起来。在失重状态下,哑铃和羽毛一样轻,很难达到这个效果。如果我们学会如何阻止飞行过程中的肌肉萎缩,这也将帮助地球上的人们永远强壮。
[0004]负压与人们的生活息息相关,利用负压可以净化空气、水流、用于临床医学研究。人类从一出生都在正常的大气压下生活,但在负压下人类的身体机能会有什么变化呢?我们设计了一种负压体能训练仪,在密闭舱体内利用真空栗将舱体内部气压降至负压,检测在做功、非做功状态下人类体能的耐受度。
[0005]负压体能训练仪的研究是在模拟失重状态下利用负压使航天员恢复类似于地面重力下的血液分布状态并进行体能训练,从而达到恢复体能,增强体质的效果。

【发明内容】

[0006]为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的是提供一种负压体能训练仪,可广泛用于航空航天医学领域,具有较大的社会效益和经济效益。
[0007]为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种负压体能训练仪,包括有柜体I;柜体I上设有负压舱体2;负压舱体2与连接舱3相连;连接舱3下方设有人体固定装置4;人体固定装置4上设头枕靠垫5;柜体I 一侧设有控制箱6;控制箱6与上位机7相连。
[0008]所述的上位机7开关量输出端与继电器AS相连;继电器AS与控制电磁阀9相连;控制电磁阀9分别与真空栗10、手动开关AU和负压舱体2相连;负压舱体2与复位电磁阀12相连;复位电磁阀12与手动开关B13、继电器B14相连;继电器B14与上位机7相连;上位机7的DA输出端、AD输入端与负压舱体相连。
[0009]所述的上位机7的DA输出端与负压舱体的功率接口相连。
[0010]所述的上位机7的AD输入端与负压舱体的传感器接口相连。
[0011 ]所述的控制电磁阀9、复位电磁阀12与负压舱体通过气路连接。
[0012]所述的负压舱体2内设有功量计系统。
[0013]所述的连接舱与负压舱体采用光圈式快速密封装置15。
[0014]在负压舱体和控制箱体连接处设有主轴,主轴的作用是作为整体装置的中心轴,负压舱体围绕主轴实现O?75度的转动;靠近连接舱的负压舱左侧最低处与支撑杆的首端相连,支撑杆的末端在非受力情况下与控制箱体接触处相连,对75度立位时的负压舱体和连接舱体起支撑作用。
[0015]控制箱体和负压舱体;负压舱体位于控制箱体上方,并且可在人力的作用下,以主轴为圆心,沿竖直方向转动,转动圆心角为O?75度,转动动力源来自人为动力和弹簧储存的弹性势能;负压舱体内装有功量计系统,功量计系统主要采用脚踏阻力进行计算,脚踏阻力由电控定量无极可调磁滞阻尼器提供,脚踏阻力由计算机根据设定值进行控制。
[0016]本系统的运行分为两种方式,手动和自动模式。在自动模式下,启动系统后,计算机控制相应的脚踏阻力,并且计算机还可以根据设定的压力参数自动控制舱体内部压力;在手动模式下,启动系统后,计算机控制相应的脚踏阻力,舱体内部压力可由控制箱上面的升压和降压旋钮来调节。
[0017]在系统运行时,所有工作情况均在电脑上显示。负压体能训练仪属于体能测试、训练类产品,在机械设计过程中,部分部件尺寸的选择和材料的选择需要考虑特征人群的身体特征。
[0018]本发明具有以下优点:
[0019]本发明旨在研究在负压状态下人体的功能状态和在负压状态下进行体能训练情况。为保证航天员在失重环境下维持肌肉功能,保持良好的健康状况和工作状态,通过负压训练以及自行车功量计系统训练,采用个人最大心率相对值作为强度指标,为每名航天员开出不同的运动处方。
[0020]I)可实现下体负压、脚踏计量做功、平卧和立位两种体位转换的多种组合训练试验。
[0021]2)平卧和头立位75°两种体位转换;平卧位进仓,光圈式快速密封方式密封。
[0022]3)手动、自动两种工作模式;手动模式下可根据需求对压力进行调节,自动模式下可根据程序设定自动运行。
[0023]4)在手动模式下,可以通过显示界面中的升压或降压按钮来调节压力,或者通过控制盒上的升压或降压旋钮来调节压力。
[0024]5)脚踏功量计系统做功功率可以程控设定调节。
[0025]6)预留正压系统开发接口。
[0026]7)采用teechart绘制做功曲线,可以实时观测做功曲线变化情况。
[0027]8)计算机操作图形显示界面,数据记录及回放。
[0028]9)增加参数标定功能,可以修改相应的注册表文件,来保存已设定的参数。
[0029]负压体能训练系统结构如图1所示,负压训练系统是以负压为核心的系统控制中心,用来向人体下体提供负压,使得人体体能得到锻炼的关键技术。负压训练过程中采集的压力值和功量计功率实时反映到计算机测试界面。运用高效的自动调节方法实现负压训练的全程调控。
[0030]采用本发明可实现下体负压、脚踏计量做功、平卧和立位两种体位转换;本发明采用光圈式快速密封方式密封,提高了密封精度;节省空间,降低成本;提高了负压训练仪的技术含量,增强创新竞争力。
【附图说明 】
[0031]图1是本发明的整体结构图。
[0032]图2是本发明压力控制系统框图。
[0033]图3是实施例中负压体能训练过程平位测试框图。
[0034]图4是实施例中负压体能训练过程立位测试框图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
[0036]参见图1?4依照本发明的技术方案,本实施例的技术路线是:
[0037]将负压体能训练仪试验台放置于平滑地面,负压舱体位于控制箱体上方,并且可以在人力的作用下,以主轴为圆心,沿竖直方向转动,转动圆心角为O?75度,转动动力源来自人力和弹簧储存的弹性势能。负压舱体内装有功量计系统,功量计系统主要采用脚踏阻力进行计算,脚踏阻力由电控定量无极可调磁滞阻尼器提供,脚踏阻力可由计算机根据设定值进行控制。本系统的运行分为两种方式,手动和自动模式。在自动模式下,启动系统后,计算机控制相应的脚踏阻力,还可以根据设定的压力参数自动控制舱体内部压力。在手动模式下,启动系统后,计算机控制相应的脚踏阻力,舱体内部压力可由控制箱上面的升压和降压旋钮来调节。在系统运行时,所有工作情况均在电脑上显示。
[0038]负压体能训练仪外形尺寸长、宽和高分别为2150mmX 100mmX 1600mm,压力调节范围为O?-lOOmmHg,脚踏功率为O?180W,训练体位分为卧位和立位。训练时间设定为O?60min,平卧位床面高度为900mm,电机功率为750W;光圈外径为480mm,电源电压采用AC220V/50HZ ;负压体能训练仪总重量为360Kg。
[0039]本发明的工作原理是:
[0040]在密闭舱体内利用真空栗将舱体内部气压降至负压,检测在做功、非做功状态下人体的功能状态。在卧位状态下,被测人员的下半身进入负压舱体内部,光圈式快速密封方式做好密封,系上安全带,调节好训练体位。在打开主电源开关前,确认急停按钮已经复位。打开主电源开关,将控制箱上面的旋钮打到自动挡。启动负压体能恢复训练系统程序。
[0041]进入计算机负压体能训练系统界面。点击读取数据按钮,从相应的Excel表中读取设定参数;点击数据检查按钮,确认数据没有溢出。选择自动模式,点击启动按钮后,系统正常运行,点击停止按钮,系统停止运行;系统运行过程中,会自动调节舱体内部压力,使之保持恒定;在液晶显示器的右上方,显示系统的运行状态、运行时间和相应的参数;系统运行过程中,如需暂停,则点击暂停按钮,点击继续按钮后系统正常运行;一次测试完毕之后,点击保存实时记录数据,自动打开新的excel表格,此时点击是,将测试数据保存;点击复位按钮可进行下一次测试。如果在测试过程中需要手动加压,可在电脑程序上点击手动模式,然后点击升压或降压按钮,进行压力控制;也可以将控制盒上的手动、自动旋钮打到自动档,进而通过升压、降压旋钮来调节负压舱体内部的压力。
[0042]做好被测人员的下半身密封后,运行负压体能训练仪进行测试和训练,每次训练时间为20-30min。图3为平卧状态下负压体能训练仪装置图。图4为头高位75度状态下负压体能训练仪装置图。
【主权项】
1.一种负压体能训练仪,包括有柜体(I);其特征在于,柜体(I)上设有负压舱体(2);负压舱体(2)与连接舱(3)相连;连接舱(3)下方设有人体固定装置(4);人体固定装置(4)上设头枕靠垫(5);柜体(I) 一侧设有控制箱(6);控制箱(6)与上位机(7)相连。2.根据权利要求1所述的一种负压体能训练仪,其特征在于,所述的上位机(7)开关量输出端与继电器A(S)相连;继电器A(S)与控制电磁阀(9)相连;控制电磁阀(9)分别与真空栗(10)、手动开关A(Il)和负压舱体(2)相连;负压舱体(2)与复位电磁阀(12)相连;复位电磁阀(12)与手动开关B(13)、继电器B(14)相连;继电器B(14)与上位机(7)相连;上位机(7)的DA输出端、AD输入端与负压舱体相连。3.根据权利要求1所述的一种负压体能训练仪,其特征在于,所述的上位机(7)的DA输出端与负压舱体的功率接口( 16)相连。4.根据权利要求1所述的一种负压体能训练仪,其特征在于,所述的上位机(7)的AD输入端通过负压传感器(18)与负压舱体的传感器接口(17)相连。5.根据权利要求2所述的一种负压体能训练仪,其特征在于,所述的控制电磁阀(9)、复位电磁阀(12)与负压舱体通过气路连接。6.根据权利要求1所述的一种负压体能训练仪,其特征在于,所述的负压舱体(2)内设有功量计系统。7.根据权利要求1所述的一种负压体能训练仪,其特征在于,所述的连接舱与负压舱体采用光圈式快速密封装置(15)。8.根据权利要求1所述的一种负压体能训练仪,其他部件包括:负压传感器(18),作用是监测负压舱体实时压力值;航空头(19) 一端与负压舱体连接,另一端与控制箱连接,作用是连接电气线路,控制电路闭合或者断开;主控制面板(20)设在控制箱(6)内,与上位机连接,作用是通过软件控制机器自动化运行;主控制板(21)也设在控制箱内,作用是连接控制电路,进行系统控制;真空栗(10)位于控制箱内控制板另一侧;通过上位机(7)可进行按钮控制、参数设置、负压监控和做功监控。9.根据权利要求1所述的一种负压体能训练仪,其特征在于,在所述的负压舱体和控制箱体连接处设有主轴,负压舱体围绕主轴实现O?75度的转动;靠近连接舱的负压舱左侧最低处与支撑杆的首端相连,支撑杆的末端在非受力情况下与控制箱体接触处相连,对75度立位时的负压舱体和连接舱体进行支撑。
【专利摘要】本发明提供一种负压体能训练仪,包括柜体、负压舱体、连接舱、人体固定装置和控制箱,柜体上设有负压舱体,负压舱体与连接舱相连;连接舱下方设有人体固定装置;柜体一侧设有控制箱,控制箱体和负压舱体相连;负压舱体位于控制箱体上方,可在人力作用下,以主轴为圆心沿竖直方向转动,转动角度为0~75度,负压舱体内装有功量计系统;功量计系统主要采用脚踏阻力进行计算,脚踏阻力由电控定量无极可调磁滞阻尼器提供,并由计算机根据设定值进行控制;负压体能训练仪可广泛用于航空航天医学领域。
【IPC分类】A63B71/06, A63B69/00, A63B21/005
【公开号】CN105498178
【申请号】CN201610046664
【发明人】孙喜庆, 周好斌, 高原, 王永春, 杨长斌
【申请人】中国人民解放军第四军医大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月17日

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