一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置以及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置以及方法，包括第一束缚带，还设有监测刺激结构；监测刺激结构包括：肌电信号无线采集贴片、无线经皮电刺激电极片、肌电信号采集盒和工控机；无线经皮电刺激电极片，用于对疲劳部位进行经皮电刺激；肌电信号无线采集贴片，用于采集疲劳部位的肌电模拟信号；肌电信号采集盒，用于将肌电模拟信号转化为肌电数字信号；工控机，用于对肌电数字信号进行分析，确定疲劳部位的肌肉状态。本发明专利技术缓解了现有技术中存在的不能及时有效地对肌肉进行疲劳监测的技术问题。的技术问题。的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置以及方法


[0001]本专利技术涉及人体生物电信号分析评估
，尤其涉及一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置以及方法。

技术介绍

[0002]军事训练伤是指军事训练直接导致的参训人员的组织器官功能障碍或病理改变，简称“军训伤”，主要分为软组织损伤、骨与关节损伤两大类，运动性肌肉损伤一直是困扰战士军事体能训练的顽疾，也是运动医学界长期关注的热点问题。训练伤发生于下肢的人数最多，其次是上肢及躯干。训练中下肢承受的负荷最重，下肢中以膝盖最易受伤。在持续的训练过程中，部分原动肌负荷过重出现劳损或整个肌肉的动力传动链出现弱链而导致损伤。早期发现军事训练所致肌肉疲劳及损伤对于预防军事训练伤至关重要。大强度长时间军事训练后可出现肌肉酸痛、痉挛、肿胀等症状，统称为训练性肌肉损伤。在这种训练性肌肉损伤发生的早期，机体对肌肉疼痛的敏感性较差，一旦识别这种肌肉疼痛即达到肌肉损伤的阈值。
[0003]传统肌肉疲劳评估是由Borg提出的一种推测运动强度和疲劳的方法，其所用的指标是心理学与生理学，并不能及时有效的进行疲劳监测。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置以及方法，以缓解现有技术中存在的不能及时有效地对肌肉进行疲劳监测的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置，包括第一束缚带，所述第一束缚带的两端分别设有第一魔术贴a和第一魔术贴b；所述第一束缚带上还设有监测刺激结构；所述监测刺激结构包括：肌电信号无线采集贴片、无线经皮电刺激电极片、肌电信号采集盒和工控机；所述肌电信号无线采集贴片和所述无线经皮电刺激电极片均与所述肌电信号采集盒电连接；所述肌电信号采集盒与所述工控机电连接；所述第一束缚带，用于将所述监测装置固定在被监测目标的疲劳部位；所述无线经皮电刺激电极片设置于所述第一束缚带的内侧壁面上，用于对所述疲劳部位进行经皮电刺激；所述肌电信号无线采集贴片设置于所述第一束缚带的内侧壁面上，用于采集所述疲劳部位的肌电模拟信号；所述肌电信号采集盒，用于将所述肌电模拟信号转化为肌电数字信号；所述工控机，用于对所述肌电数字信号进行分析，确定所述疲劳部位的肌肉状态。
[0006]进一步地，所述监测刺激机构还包括：两个橡胶条、两个安装组件、第一肌电采集线、第二肌电采集线、采集总线、传输线、充电线和锂电池；两个所述橡胶条安装于第一束缚带内侧壁面上，两个所述橡胶条上均开设有条形通孔，两个所述安装组件活动安装于所述条形通孔上，所述无线经皮电刺激电极片和所述肌电信号无线采集贴片分别安装于两个所述安装组件上；所述第一肌电采集线的一端与所述无线经皮电刺激电极片连接，所述第二肌电采集线的一端与所述肌电信号无线采集贴片连接，所述第一肌电采集线和所述第二肌
电采集线的另一端合并接入所述采集总线的一端，所述采集总线的另一端与所述肌电信号采集盒连接；所述肌电信号采集盒和所述工控机通过所述传输线相连接；所述工控机通过所述充电线与所述锂电池电连接；所述锂电池安装于所述第一束缚带内侧壁面上。
[0007]进一步地，所述第一肌电采集线、所述第二肌电采集线和所述采集总线上均设有防拉扯组件；所述防拉扯组件包括：固定块、固定螺栓和压板；所述固定块固定于所述第一束缚带内侧壁面上，所述固定螺栓活动插装于所述固定块上，所述压板安装于所述固定螺栓一端。
[0008]进一步地，所述安装组件均包括：卡纽、安装条和固定板；所述卡纽活动插装于所述条形通孔上，所述安装条固定于所述卡纽上，所述固定板固定于所述安装条上；所述无线经皮电刺激电极片和所述肌电信号无线采集贴片分别安装于所述固定板上。
[0009]进一步地，还包括：防脱组件，所述防脱组件包括松紧带和第二束缚带；所述第二束缚带两端分别设有第二魔术贴a和第二魔术贴b；所述第二束缚带通过所述松紧带与所述第一束缚带连接；所述防脱组件用于防止所述监测装置从所述疲劳部位脱落。
[0010]进一步地，所述肌电信号采集盒包括：模拟电子开关、A/D转换单元和无线收发模块；所述模拟电子开关、所述A/D转换单元和所述无线收发模块均设置于所述肌电信号采集盒内部。
[0011]进一步地，所述工控机包括：D/A转换单元、差分低通滤波单元和四路SPST开关；所述D/A转换单元、所述差分低通滤波单元和所述四路SPST开关均安装于所述工控机内部。
[0012]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于肌电信号的肌肉状态监测方法，应用于上述第一方面所述的监测装置；包括：通过所述监测装置对所述被监测目标的疲劳部位进行时间序列肌电信号采集，得到表面肌电信号序列；运用小波分析的方法对所述表面肌电信号序列进行去噪，得到消噪后的表面肌电信号序列；基于模糊近似熵的方法，确定所述消噪后的表面肌电信号序列的近似熵；基于非线性动力学方法，确定连续多段时间内的近似熵的变化趋势，并根据所述变化趋势判断所述疲劳部位的肌肉状态。
[0013]进一步地，基于模糊近似熵的方法，确定所述消噪后的表面肌电信号序列的近似熵，包括：将所述消噪后的表面肌电信号序列按序号连续顺序组成一组m维矢量，为X(1)到X(N
‑
m+1)；其中，X(i)＝[u(i),u(i+1),
……
u(i+m
‑
1)](i＝1,2,
…
N
‑
m+1)；u(i)为所述消噪后的表面肌电信号序列中按照时间点排列的第i个表面肌电信号；N为表面肌电信号的采样个数；统计矢量X(i)和X(j)间的距离小于预设阈值的数目与距离总数N
‑
m+1的比值，记作Cim
i
(r)＝sum{d[X(i),X(j)]＜r}/(N
‑
m+1)，i＝1,2,
…
N
‑
m+1；其中，矢量X(i)和X(j)间的距离d[X(i),X(j)]为两矢量对应元素中差值最大的一个，d[X(i),X(j)]＝max(u(i+k)
‑
u(j+k))；r>0；增加维数，变成m+1，并重复上述步骤；计算所述消噪后的表面肌电信号序列的近似熵为：ApEn(m,r)＝lim[φ
m
(r)
‑
φ
m+1
(r)]；其中，φ
m
(r)＝mean(log(Cim
i
(r)))，i＝1,2,
…
N
‑
m+1，log()为取自然对数函数，mean()为取平均值函数。
[0014]进一步地，还包括：若判断所述疲劳部位的肌肉状态为疲劳状态，则控制所述无线经皮电刺激电极片对所述疲劳部位进行经皮电刺激。
[0015]本专利技术提供了一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置以及方法，通过在束缚带上设置肌电信号无线采集贴片，可以对训练所致肌肉疼痛及疲劳的肌电信号进行采集、分析和处理，缓解了现有技术中存在的不能及时有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于肌电信号的肌肉状态监测装置，包括第一束缚带，所述第一束缚带的两端分别设有第一魔术贴a和第一魔术贴b；其特征在于，所述第一束缚带上还设有监测刺激结构；所述监测刺激结构包括：肌电信号无线采集贴片、无线经皮电刺激电极片、肌电信号采集盒和工控机；所述肌电信号无线采集贴片和所述无线经皮电刺激电极片均与所述肌电信号采集盒电连接；所述肌电信号采集盒与所述工控机电连接；所述第一束缚带，用于将所述监测装置固定在被监测目标的疲劳部位；所述无线经皮电刺激电极片设置于所述第一束缚带的内侧壁面上，用于对所述疲劳部位进行经皮电刺激；所述肌电信号无线采集贴片设置于所述第一束缚带的内侧壁面上，用于采集所述疲劳部位的肌电模拟信号；所述肌电信号采集盒，用于将所述肌电模拟信号转化为肌电数字信号；所述工控机，用于对所述肌电数字信号进行分析，确定所述疲劳部位的肌肉状态。2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测刺激机构还包括：两个橡胶条、两个安装组件、第一肌电采集线、第二肌电采集线、采集总线、传输线、充电线和锂电池；两个所述橡胶条安装于第一束缚带内侧壁面上，两个所述橡胶条上均开设有条形通孔，两个所述安装组件活动安装于所述条形通孔上，所述无线经皮电刺激电极片和所述肌电信号无线采集贴片分别安装于两个所述安装组件上；所述第一肌电采集线的一端与所述无线经皮电刺激电极片连接，所述第二肌电采集线的一端与所述肌电信号无线采集贴片连接，所述第一肌电采集线和所述第二肌电采集线的另一端合并接入所述采集总线的一端，所述采集总线的另一端与所述肌电信号采集盒连接；所述肌电信号采集盒和所述工控机通过所述传输线相连接；所述工控机通过所述充电线与所述锂电池电连接；所述锂电池安装于所述第一束缚带内侧壁面上。3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述第一肌电采集线、所述第二肌电采集线和所述采集总线上均设有防拉扯组件；所述防拉扯组件包括：固定块、固定螺栓和压板；所述固定块固定于所述第一束缚带内侧壁面上，所述固定螺栓活动插装于所述固定块上，所述压板安装于所述固定螺栓一端。4.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述安装组件均包括：卡纽、安装条和固定板；所述卡纽活动插装于所述条形通孔上，所述安装条固定于所述卡纽上，所述固定板固定于所述安装条上；所述无线经皮电刺激电极片和所述肌电信号无线采集贴片分别安装于所述固定板上。5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括：防脱组件，所述防脱组件包括松紧带和第二束缚带；所述第二束缚带两端分别设有第二魔术贴a和第二魔术贴b；所述第二束缚带通过所述松紧带与所述第一束缚带连接；所述防脱组件用于防止所述监测装置从所述疲劳部位脱落。6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述肌电信号采集盒包括：模拟电子开关、A/D转换单元和无线收发模块；所述模拟电子开关、所述A/D转换单元和所述无线收发模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振国，杨天赤，朱雷，李正超，苏彬，孙圣凯，杜振华，胡金朋，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队特色医学中心，
类型：发明
国别省市：