[发明专利]一种动物的三维振动训练方法及频率参数的选取方法

权利要求书

1.一种动物的三维振动频率参数的选取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将背部设有三向加速度传感器一的试验小鼠的四肢置于其腹部下方，腹部和四肢与三维振动台工作台面贴合；在三维振动台工作台面上固定一枚三向加速度传感器二，将三向加速度传感器一和三向加速度传感器二接入数据采集卡；

步骤2：首先在三维振动台上对该小鼠进行扫频振动，然后对没有生命体征的该小鼠再进行扫频振动；对小鼠进行两次扫频振动的同时，通过三向加速度传感器一和三向加速度传感器二分别测量小鼠和工作台的加速度信号；

步骤3：对所述步骤2中的加速度信号进行处理，确定小鼠身体固有频率的范围；

所述步骤2中测得的加速度信号包括竖直、水平左右和水平前后三个方向；

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：对三维振动台的三维线性扫频范围设置为0-200Hz，增量分辨率为1Hz，线性扫频的频率变化率设置为aHz/s，a≤0.5，加速度g值为a/2m/s²，则扫频频率f与时间t的函数关系为：

f＝at (1)

开启三维振动台，采集获得该小鼠和三维振动台工作台的三向加速度信号；

步骤2.2：保持同一加速度g值，重复执行所述步骤2.1四次；

步骤2.3：对三维振动台的加速度g值分别设置为0.5m/s²、0.75m/s²和1m/s²，对于每种g值分别重复所述步骤2.1和步骤2.2；

步骤2.4：将无生命体征的该小鼠重复所述步骤2.1、步骤2.2和步骤2.3。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：对小鼠测得的三向加速度传感器一和三向加速度传感器二的信号进行前处理；

步骤3.2：使用双尾配对T检验，对前处理后的传感器中竖直方向的加速度信号进行对比；若三向加速度传感器一竖直方向的加速度信号明显小于三向加速度传感器二对应方向的信号，则将其描述为衰减；若三向加速度传感器一竖直方向的加速度信号等于或大于三向加速度传感器二对应方向的信号，则将其描述为非衰减；将非衰减信号所对应的时间序列t_v代入式(1)，得到该小鼠在竖直方向上的固有频率范围向量f_vt；

步骤3.3：对三向加速度传感器一的数据进行快速傅里叶变换，根据功率谱图提取频率成分向量f_vf；对f_vt和f_vf进行相关性分析，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，得到该小鼠在竖直方向的固有频率；

步骤3.4：分别对三向加速度传感器一和三向加速度传感器二沿水平左右和水平前后两个方向的信号按所述步骤3.2和步骤3.3进行处理分析，得到该小鼠在水平左右和水平前后方向上的固有频率；

步骤3.5：对无生命体征的该小鼠的试验数据按所述步骤3.1～步骤3.4进行处理分析，得到无生命体征的该小鼠在竖直、水平左右和水平前后方向上的固有频率；将其与小鼠生前的三个方向的固有频率进行检验，比较其相关性，显著性定义为p≤0.05，保留相关性强的频率，最终得到小鼠在三个方向上的固有频率向量f_v、f_L以及f_A，分别为竖直方向、水平左右和水平前后的固有频率向量。

2.一种动物的三维振动训练方法，其特征在于，使用权利要求1所述的动物的三维振动频率参数的选取方法获取振动频率，所述振动训练方法包括以下步骤：

步骤1：设三维全身振动训练频率范围向量分别为f_WBV-v、f_WBV-L以及f_WBV-A，设在200Hz以内扫频频率向量为f＝{0,1,2,…,200}，剔除掉f_v、f_L以及f_A，得到训练频率范围向量：

步骤2：分别在所述步骤1中得到的向量f_WBV-V、f_WBV-L以及f_WBV-A中各选取一个值作为三维全身振动训练三个方向的振动频率，对三维振动台进行振动训练模式设置，训练模式包括以下几种：

三维同时振动持续训练模式，三个方向按设定的频率f_WBV-V、f_WBV-L和f_WBV-A同时持续振动时间，中间不间断，待到达时间后停止训练；

三维同时振动间断训练模式，三个方向按设定的频率f_WBV-v、f_WBV-L和f_WBV-A同时振动，时间设为t_b；间歇时间设为t_s；再同时振动，往复循环次数设为n；

三维交替单独振动持续训练模式，三个方向按设定的频率f_WBV-v、f_WBV-L和f_WBV-A分别单独持续振动，振动时间分别设为t_b-v，t_b-L以及t_b-A，中间不间断，三个方向的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；

三维交替单独振动间歇训练模式，三个方向按设定的频率f_WBV-v、f_WBV-L和f_WBV-A分别单独振动，振动时间分别设为t_b-v，t_b-L以及t_b-A；三个方向的间歇时间分别设为t_s-v，t_s-L，t_s-A；三个方向各自的循环次数设为n_v，n_L，n_A；三个方向的振动全部完成视为一个大循环，设大循环次数为N，待大循环N次后停止训练；

三维交替二向振动持续训练模式，三个方向按频率f_WBV-v、f_WBV-L和f_WBV-A进行设定，分别按″竖直-左右″、″竖直-前后″以及″前后-左右″的二向组合振动进行持续振动训练，振动时间分别设为t_b-v-L，t_b-v-A以及t_b-L-A，中间不间断，三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练；

三维交替二向振动间歇训练模式，三个方向按频率f_WBV-v、f_WBV-L和f_WBV-A进行设定，分别按″竖直-左右″、″竖直-前后″以及″前后-左右″的二向组合振动进行振动，振动时间分别设为t_b-v-L，t_b-v-A以及t_b-L-A；三个组合振动的间歇时间分别设为t_s-v-L，t_s-v-A，t_s-L-A；三个组合振动各自的循环次数设为n_v-L，n_v-A，n_L-A；三个组合的振动全部完成视为一个循环，设循环次数为N，待循环N次后停止训练。