专利名称：一种皮肤肌张力测量装置的制作方法肌肉是人体的重要组成部分，在神经的控制下，可以通过自身的主动收缩产生运 动，从而实现对外界环境以及外界物体的作用。肌肉在接受一次适宜的刺激后，会产生一次收缩，在短暂的收缩之后，随即舒张。 而肌肉收缩反应的大小取决于对他的刺激强度。刺激太弱，不能诱发反应。随着刺激强度 的增加，收缩反应逐渐增大，当刺激强度超过阈值后，肌肉只能产生微弱的反应。肌肉在前一次刺激产生的收缩反应消失之前，接受第二次刺激，产生的效应将会 叠加，会产生更大的肌肉张力。刺激的频率越高，产生的肌肉张力就会越大。频率足够高的 时候，肌肉的张力达到最大，这时候，肌肉张力不再随频率发生变化，进入肌肉痉挛状态。因 此，人们在剧烈运动后，为了增加人体对肌肉的控制，往往通过按摩等方法，舒张人体肌肉 的张力，使肌肉能够敏感地接受刺激控制。因此，测量肌肉的张紧程度，是评估肌肉舒张程 度是否达到预期效果的有效方法。人们评估肌肉张紧程度的传统方法是根据被测试肌肉的部位不同，被测对象处 于不同测试姿态，测试者凭借经验，利用手指对被测肌肉的拿捏，感受并评估被测肌肉的张 紧程度。这种方法受限于有经验的测试者，没有统一的标准。
本发明的目的是为了解决传统的肌肉张紧程度测试方法对测试者经验的依赖，定 量评估肌肉的张紧程度。提供了一种利用差动变压器和压力传感器来测量肌肉受压移动的 距离和压力值，以测量肌肉张紧程度的肌张力测量装置。本发明的一种皮肤肌张力测量装置，包括压力传感器、弹簧、差动变压器、内部上 支撑板、内部上直线轴承、内部下直线轴承、密封底盖、手持外罩、测量杆、手压柄、基座和控 制盒；手压柄位于手持外罩顶端的外部，穿过手持外罩顶端的通孔，与手持外罩构成间 隙配合；压力传感器位于手持外罩顶端的内部，连接测量杆和手压柄；弹簧套在手压柄的 外围，位于手压柄和手持外罩之间，一端连接手压柄，另一端连接手持外罩；内部上直线轴 承套在测量杆外围构成滑动配合，内部上支撑板套在内部上直线轴承的外围构成过盈配 合，内部上支撑板与手持外罩固结在一起，差动变压器位于内部上支撑板的下端，套在测量 杆外围，差动变压器内部的磁芯与测量杆固结在一起，差动变压器底部连接到密封底盖上 与其固结在一起，内部下直线轴承套在测量杆外围构成滑动配合，密封底盖套在内部下直 线轴承的外围构成过盈配合，手持外罩下端连接密封底盖并固结在一起，手持外罩还固定 连接基座，测量杆穿出密封底盖和基座与其构成间隙配合，压力传感器和差动变压器通过导线连接控制盒，控制盒连接计算机。本发明的优点在于该装置是利用测量杆对被测肌肉施加一定的作用力，由差动变压器和压力传感器 来测量肌肉受压移动的位移值和压力值，用压力值和位移值的比值曲线来定量衡量肌肉的 张紧程度。 本发明是一种皮肤肌张力测量装置，如图1、图2、图3所示，包括压力传感器1、弹 簧2、差动变压器3、内部上支撑板4、内部上直线轴承5、内部下直线轴承6、密封底盖7、手 持外罩8、测量杆9、控制盒11、计算机12、手压柄13和基座14。手压柄13位于手持外罩8顶端的外部，穿过手持外罩8顶端的通孔804，与手持外 罩8构成间隙配合；压力传感器1位于手持外罩8顶端的内部，连接测量杆9和手压柄13 ； 弹簧2套在手压柄13的外围，位于手压柄13和手持外罩8之间，一端连接手压柄13，另一 端连接手持外罩8 ；内部上直线轴承5套在测量杆9外围构成滑动配合，内部上支撑板4套 在内部上直线轴承5的外围构成过盈配合，内部上支撑板4与手持外罩8固结在一起，差动 变压器3位于内部上支撑板4的下端，套在测量杆9外围，差动变压器3内部的磁芯301与 测量杆9固结在一起，差动变压器3底部连接到密封底盖7上与其固结在一起，内部下直线 轴承6套在测量杆9外围构成滑动配合，密封底盖7套在内部下直线轴承6的外围构成过 盈配合，手持外罩8下端连接密封底盖7并固结在一起，手持外罩8还固定连接基座14，基 座14下端设有一个圆形空腔1402，测量杆9穿出密封底盖7和基座14与其构成间隙配合， 测量杆9的伸出端位于空腔1402中，压力传感器1和差动变压器3通过导线10连接控制 盒11。测试人员对手压柄13施加垂直于皮肤向下的压力，从而使测量杆9通过空腔 140214伸出，紧贴被测的肌肉位置并对其施加一定的作用力，控制盒11采集压力传感器1 测量肌肉承受的压力值F和差动变压器3在压力值F作用下的肌肉压缩位移值L，对采集到 的压力值和位移值进行电路处理和模数转化，得到数据量的压力值和位移值，获取压力值F 与肌肉压缩位移值L的比值曲线，用压力值F与肌肉压缩位移值L的比值曲线定量衡量肌 肉的张紧程度，曲线的斜率越大表明皮肤肌张力的张紧程度越厉害。控制盒11也可以通过 串口与计算机12进行通讯，方便对测量值的处理。手持外罩8如图4、图5所示，用来支撑测量装置的其他部件，外部为曲面803，适 合人手的把持，并且在手持外罩8的上部设有导线口 801，导线10通过导线口 801，以便信 号的输出、压力传感器1和差动变压器3的供电，手持外罩8的底端设有安装孔802，用于安 装密封底盖7，手持外罩8的顶端设有通孔804，以便手压柄13的压轴穿过。差动变压器3如图6、图7所示，由磁芯301、导磁外壳302、初级线圈303、参数完 全相同的第一次级线圈304和第二次级线圈305组成，导磁外壳302顶端和底端都设有通 孔306，用于穿出测量杆9，磁芯301、初级线圈303、第一次级线圈304、第二次级线圈305 位于导磁外壳302内，初级线圈303位于阀芯301外围，第一次级线圈304和第二次级线圈 305分别位于初级线圈303的上侧和下侧，第一次级线圈304和第二次级线圈305反极性 串联，当给初级线圈303提供交流电压时，第一次级线圈304和第二次级线圈305都有电压 值，但由于磁芯位于中间位置，第一次级和第二次级线圈产生的电压相等，故反极性串联的 第一次级线圈304和第二次级线圈305输出电压值为零，磁芯301与测量杆9固结在一起。密封底盖7如图8、图9所示，内部有直线轴承座701，设有直线轴承安装口，底部 还设用通孔702，内部下直线轴承6位于直线轴承安装口内，以保证测量杆9的直线移动，减 少移动中的摩擦力，并且密封该装置。内部上支撑板4如图10所示，内部有直线轴承座401，设有直线轴承安装口，内部 上直线轴承5位于直线轴承安装口内，以保证测量杆9的直线运动，减少移动中的摩擦力。5
测量杆9如图11所示，测量杆9的伸出端设有测量头901，测量头901由较粗的 锥形头组成，前端圆头设计防止伤害皮肤，用于对肌肉施加作用力，并将位置和力量传递上 去。基座14如图12、图13所示，内部设有通孔1401和空腔1402，其中通孔1401便于 测量杆9穿过，空腔1402给肌肉一定的自由伸缩空间，提高测量的精度。手压柄13如图14所示，末端为手柄1301，方便测试者对其施加压力，手柄1301连 接压轴1302，压轴1302的另一端连接压力传感器1，压轴1302用来将手柄1301受的压力 传递给测量杆9和肌肉。其中压力传感器1用来测量肌肉承受的压力大小；弹簧2用来恢复测量杆9的 初始位置；差动变压器3用来测量肌肉在压力作用下的压缩位移值；内部上支撑板4，内部 上直线轴承5，内部下直线轴承6，密封底盖7用来保证测量杆9做直线运动，其中直线轴承 摩擦系数小，可以提高压力值的测量精度；测量杆9接触皮肤，用来给肌肉施加不同的压力 值；手压柄13是用来给测量杆9施加作用力，从而使得测量杆9可以接触皮肤，给肌肉施加 不同的压力；基座14是测量肌肉在压力作用下移动位移的基准；手持外罩8是整个装置的 框架，用来支撑以上各零件，同时方面人手操作。工作过程测试者对手压柄13施加垂直于皮肤向下的压力时候，压力会通过压力 传感器1和测量杆9施加到肌肉上，当测量杆9在压力作用下移动时，磁芯301随着移动， 使得第一次级线圈304和第二次级线圈305产生不同的电压值，反极性串联输出为两次级 电压的差动值，与移动位移成线性关系，从而可以得到测量杆9的移动位移值，进而得到肌 肉在压力作用下的压缩位移值。与此同时，促使肌肉移动的压力值由压力传感器1测得，压 力传感器1连接手压柄13和测量杆9，用来测量肌肉承受测量杆9的压力值，与差动变压 器3共同组成一个精密的位置和力量测量装置，由压力传感器1测量肌肉承受的压力值F 和差动变压器3测量的对应压力F作用下的肌肉压缩位置值L的比值曲线的斜率来定量衡 量肌肉的张紧程度。其中压力值F和压缩位移值L由控制盒11中的电路来实现测量和显 示，控制盒11将比值曲线及斜率大小显示到显示屏上，以便操作者比较和记录。并且控制 盒11具有一定的接口，可以与计算机12实现串口通讯，方便对测量值的处理和利用。


本发明公开了一种皮肤肌张力测量装置，包括压力传感器，弹簧，差动变压器，内部上支撑板，内部上直线轴承，内部下直线轴承，密封底盖，手持外罩，测量杆，手压柄和基座。压力传感器用来测量肌肉承受的压力大小；弹簧用来恢复测量杆的初始位置；差动变压器用来测量肌肉在压力下的压缩位移值；内部上支撑板，内部上直线轴承，内部下直线轴承，密封底盖用来保证测量杆做直线运动；测量杆用来给肌肉施加压力值；手压柄是用来给测量杆施加作用力；基座是测量肌肉在压力作用下移动位移的基准；手持外罩是装置的框架。本发明利用差动变压器和压力传感器来测量肌肉受压移动的位移值和压力值，用压力值和位移值的比值曲线的斜率来定量衡量肌肉的张紧程度。