CN104224168B - 一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，包括：表面肌电传感器，配置用于采集用户的肌电信号；信号发射器，配置用于接收并发射所述肌电信号；节奏互动装置，配置用于产生并向所述用户提供特定节奏，接收所述肌电信号，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则给出负反馈。本发明所述肌肉康复治疗系统通过节奏互动装置使得用户不断强化、锻炼目标肌肉或肌群，熟练运动神经对于目标肌肉的操控和抑制肌肉的错误收缩达到平衡对抗肌群的效果，又具有极高的互动性、智能性和趣味性，提升了用户坚持长期治疗的意愿，并使得用户自主治疗成为可能。

Description

一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统
技术领域
本发明涉及医疗器械装置领域，尤其涉及一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统。
背景技术
生物反馈是用各种仪器反映人体生理活动状况，从而让该用户获得瞬时直观感受，经过辅以正反馈负反馈的行为激励，最终达到随心所欲控制本来无法操控的生理活动的治疗概念。如何基于生物反馈概念，设计出使用户更加专注于治疗过程，能够坚持长期的反馈治疗以达到最佳的治疗效果的治疗方法，一直是该领域应用研究的前沿课题。
现有的肌肉康复治疗系统一般都是在诊所或医院中进行治疗和康复，需要患者预约时间亲自到诊所或医院中，浪费了大量的时间和人力，并且治疗过程中比较乏味，患者坚持长期治疗的意愿不强烈，使得患者自主治疗的可能性很小；现有的肌肉康复治疗系统比较笨重，各个设备之间连接严重依赖USB等有线传输，从而不便于携带。在实际的治疗过程中，由于上述缺陷，导致了绝大多数患者无法坚持下去，最终不得不放弃治疗，从而极大地影响了肌肉恢复的效果。
此外，由于一般是一个医生或治疗师面对一位患者，因此治疗效率也较低。
发明内容
为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的至少一部分的新肌肉康复治疗系统。
本发明提供了一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，包括：表面肌电传感器，配置用于采集用户的肌电信号；信号发射器，配置用于接收并发射所述肌电信号；节奏互动装置，配置用于产生并向所述用户提供特定节奏，接收所述肌电信号，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则给出负反馈。
根据本发明的一个实施方式，进一步包括：信号处理器，其配置用于从所述表面肌电传感器接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行平滑处理。
根据本发明的一个实施方式，其中，通过如下方式对所述肌电信号进行平滑处理，得到输出y：其中，x为输入信号的采样，n为采样数量，dt为采样时间间隔，tn为采样总时长。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述节奏互动装置经过如下方式校准：计算稳态数值域，所述稳态数值域的范围在(1-b％)a至(1+b％)a之间，其中b％是环境噪声域值，a是肌肉放松时的均值；对于数值大于(1+b％)a的肌电信号，设定为1，对于数值小于(1+b％)a的肌电信号，设定为0。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述节奏互动装置经过如下方式校准：计算稳态数值域，所述稳态数值域的范围在(1-b％)a至(1+b％)a之间，其中b％是环境噪声域值，a是肌肉放松时的均值；计算所述肌电信号的绝对值；计算所述肌电信号的绝对值与所述稳态数值阈的上限(1+b％)a之差，同所述稳态数值阈的上限(1+b％)a的比值；以及计算所述比值的对数。
根据本发明的一个实施方式，进一步包括远程监视设备，其配置用于从节奏互动装置至少接收所述正反馈和/或负反馈，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述节奏包括初级阶段模式、中级阶段模式和高级阶段模式中的至少一种，其中，在所述初级阶段模式，必须在一个互动元素被完成之后，才给出下一个互动元素；在所述中级阶段模式，每个互动元素间隔较长且规律性出现；在所述高级阶段模式，每个互动元素间隔较短且非规律性出现。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述节奏的形式包括音频、视频和触觉感应中的至少一种。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述信号发射器为无线发射器。
本发明还提供一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗设备，包括：用于产生并向用户提供特定节奏的装置；用于接收肌电信号的装置；用于当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则给出负反馈的装置。
本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统通过节奏互动装置使得用户不断强化、锻炼目标肌肉或肌群，熟练运动神经对于目标肌肉的操控和抑制肌肉的错误收缩达到平衡对抗肌群的效果，又具有极高的互动性、智能性和趣味性，提升了用户坚持长期治疗的意愿，并使得用户自主治疗成为可能。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中：
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图；
图2为表面肌电传感器的结构示意图；
图3-1为未经处理的肌电信号波形图；
图3-2为经过平滑处理后的肌电信号波形图；
图4为图3-1中经处理的肌电信号波形图转化为的二元值波形图；
图5为经过对数化之后的肌电信号波形图；以及
图6为根据本发明另一实施方式的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗设备的框图。
其中，附图中各标记的含义为：
表面肌电传感器10、电极感应器11、信号放大电路12、信号全波整流电路13、信号平滑电路14、信号处理器15、信号发射器20、节奏互动装置30、远程监视设备40、用于产生并向用户提供特定节奏的装置100、用于接收肌电信号的装置200和用于当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则给出负反馈的装置300。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图。如图1所示，所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统包括表面肌电传感器10、信号处理器15、信号发射器20以及节奏互动装置30，其中，所述表面肌电传感器10配置用于采集用户的肌电信号，所述表面肌电传感器信号采集器10包括电极感应器11、信号放大电路12、信号全波整流电路13和信号平滑电路14。
信号发射器20可以是有线发射器，也可以为无线发射器，无线发射器例如可以为蓝牙、红外发射器或WiFi，蓝牙最重要的特性是省电，极低的运行和待机功耗可以使一粒纽扣电池连续工作数年之久,其主要的优点为：超低的峰值、平均和待机模式功耗；低成本；无线覆盖范围增强；完全向下兼容和低延迟(APT-X)，所述信号发射器20优选为蓝牙。所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统中所述表面肌电传感器10采集到的肌电信号优良的情况下可以直接传送给所述信号发射器20，在肌电信号不好的情况下通过所述信号处理器15处理后传送给所述信号发射器20，所以所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统优选的包括所述信号处理器15。
如图2所示，所述表面肌电传感器信号采集器10包括电极感应器11、信号放大电路12、信号全波整流电路13和信号平滑电路14，所述电极感应器11与所述信号放大电路12相连接，所述电极感应器11包括参考电极、肌肉中端电极和肌肉末端电极，所述电极感应器11把从体表获取的第一电信号传输给所述信号放大电路12，所述信号放大电路12把第一电信号放大后传送给所述信号全波整流电路13，所述信号全波整流电路13与所述信号平滑电路14相连接，所述信号全波整流电路13把交流电转化为直流电，把直流电信号传送给所述信号平滑电路14，所述信号平滑电路14把直流电信号平滑化和方波化后得到第二电信号传输给所述信号处理器15。
所述信号发射器20与所述信号处理器15相连接，所述信号发射器20配置用于接收并发射所述肌电信号；所述节奏互动装置30用于产生特定节奏，所述节奏互动装置30从所述信号发射器20接收所述肌电信号，并将所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，并且当所述肌电信号与所述特定节奏未匹配时，给出负反馈。
本发明所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统针对的目标疾病分为肌力不平衡，如上、下交叉综合征、颈椎不稳(颈椎周围肌群失调)；肌力衰弱，如髌骨关节痛综合症、腰椎不稳、颈椎不稳；运动神经控制肌肉障碍，如盆腔肌群失调，产后盆腔肌肉松弛、失禁、垂足步態；本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统通过节奏互动装置使得用户不断强化、锻炼目标肌肉或肌群，熟练运动神经对于目标肌肉的操控和抑制肌肉的错误收缩达到平衡对抗肌群的效果，又具有极高的互动性、智能性和趣味性，提升了用户坚持长期治疗的意愿。
本发明所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统中，所述信号处理器15位于所述表面肌电传感器10与所述信号发射器20之间，所述信号处理器15包括A/D转换器和数字信号处理器，所述信号处理器15配置用于从所述表面肌电传感器10接收所述肌电信号，把所述肌电信号经过放大、转化、平滑、方波化处理后得到的第二电信号，然后把第二电信号传送给所述信号处理器15；所述信号处理器15与所述信号发射器20相连接，所述信号处理器15把第二电信号转化为第一数字信号，把所述第一数字信号经过数值积分再平均算法得到第二数字信号，具体处理方法如下式：
y = ∫ 0 t n x dt n dt
其中，x为输入信号的采样，n为采样数量，dt为采样时间间隔，tn为采样总时长。通过以上方式对所述肌电信号进行平滑处理，以得到输出y。图3-1为未经处理的肌电信号波形图，图3-2为经过平滑处理后的肌电信号波形图，有效避免了某个瞬时产生的突发噪音，避免了无法准确判断用户的肌肉控制行为。
本发明所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统中，所述节奏互动装置30经过如下方式校准：计算稳态数值域，所述稳态数值域的范围在(1-b％)a至(1+b％)a之间，其中b％是环境噪声阈值，a是肌肉放松时的均值；对于数值大于(1+b％)a的肌电信号，设定为1，对于数值小于(1+b％)a的肌电信号，设定为0。稳态数值域，即用户肌肉完全放松状态下的数值区间，没有稳态数值域，就无法判断肌肉是否收缩，在用户未开始治疗时，肌肉处于放松状态下，瞬时节奏互动装置30便开始收集数据并加以分析，最终获得肌肉放松时的均值a和环境噪音域值b％，肌肉在完全放松时，接收到的数据会在区间(1-b％)a到(1+b％)a之间震动，即在稳态数值域中震动。当用户的肌肉收缩和放松的过程中会产生肌电信号，对接收到的肌电信号的连续数值转化为二元值，在二元值中，1表示正确，0表示不正确，对于数值大于(1+b％)a的肌电信号，设定为1，对于数值小于(1+b％)a的肌电信号，设定为0，图4为图3-1中未经处理的肌电信号波形图转化为的二元值波形图。
本发明所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统中，所述节奏互动装置30经过如下方式校准：计算稳态数值域，所述稳态数值域的范围在(1-b％)a至(1+b％)a之间，其中b％是环境噪声域值，a是肌肉放松时的均值；计算所述肌电信号的绝对值；计算所述肌电信号的绝对值与所述稳态数值阈的上限(1+b％)a之差，同所述稳态数值阈的上限(1+b％)a的比值；以及计算所述比值的对数。图5为图3-1中未经处理的肌电信号波形图经对数化之后的肌电信号波形图。
本发明所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统中，进一步包括远程监视设备40。如图1所示，所述远程监视设备40与所述节奏互动装置30相连接，所述远程监视设备40配置用于从节奏互动装置30至少接收所述正反馈和/或负反馈，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。医生或治疗师可以通过远程监视设备40上的反馈结果得知用户的肌肉恢复状况，从而制定出不同的治疗阶段。
本发明所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统中，节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调。
根据本发明提出的节奏和节奏形式可以设计出多种实施例，因此具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。为了具体的描述本发明，选择以下实施例进行示例性说明。
实施例1
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图。如图1所示，所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统包括表面肌电传感器10、信号处理器15、信号发射器20以及节奏互动装置30，所述表面肌电传感器10配置用于采集用户的肌电信号，所述信号处理器15配置用于从所述表面肌电传感器10接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行处理得到平滑处理后的肌电信号，然后把平滑处理后的肌电信号传送给所述信号发射器20，所述节奏互动装置30从所述信号发射器20接收所述肌电信号，所述节奏互动装置30用于产生特定节奏，并将所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，并且当所述肌电信号与所述特定节奏未匹配时，给出负反馈。
所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调，由此可以根据患者肌肉恢复阶段的不同来设定合理的间隔。所述节奏为初级阶段模式，所述节奏的形式为音频、视频或触觉感应，所述音频为一切可以听到声音的音频，所述视频为一切可以看到的视频，而触觉感应可以是一切可以通知肢体感知的刺激，例如震动等等。本实施例所述节奏的形式为音频，所述初级阶段模式为用户尚不能正确控制肌肉行为的阶段，所述节奏的形式为音乐的音频，音乐的某个特定的音节为互动元素，如“滴答”的音节，听到“滴答”的音节时，用户控制肌肉，所述节奏为非即时的，当用户完成这个互动元素后才能进行下一个互动元素的练习。所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则为负反馈，给出所述正反馈和/或负反馈的形式有多种，如当为正反馈时，所述节奏互动装置30会加分，当为负反馈时，所述节奏互动装置30会减分，增加了趣味性，并可以鼓励患者不断取得更高分数。所述正反馈和/或负反馈传送到所述远程监视设备40，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。所述音频还可以为蜂鸣的声音，所述音频的表现形式有很多，不局限于本实施例中提及的音乐和蜂鸣的声音。此外所述节奏的形式还可以为触觉感应，当用户触觉感受到变化时进行响应。
实施例2
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图。如图1所示，所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统包括表面肌电传感器10、信号处理器15、信号发射器20以及节奏互动装置30，所述表面肌电传感器10配置用于采集用户的肌电信号，所述信号处理器15配置用于从所述表面肌电传感器10接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行处理得到平滑处理后的肌电信号，然后把平滑处理后的肌电信号传送给所述信号发射器20，所述节奏互动装置30从所述信号发射器20接收所述肌电信号，所述节奏互动装置30用于产生特定节奏，并将所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，并且当所述肌电信号与所述特定节奏未匹配时，给出负反馈。
所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调，由此可以根据患者肌肉恢复阶段的不同来设定合理的间隔。所述节奏为中级阶段模式，所述节奏的形式为音频、视频或触觉感应，所述音频为一切可以听到声音的音频，所述视频为一切可以看到的视频。本实施例所述节奏的形式为音频，所述中级阶段模式为用户尚不能熟练控制肌肉行为的阶段，所述节奏的形式为音乐的音频，音乐的某个特定的音节为互动元素，如“滴答”的音节，所述节奏为较慢的规律性节奏，如每隔5秒钟有个“滴答”的音节，听到“滴答”的音节时，用户需要即时响应即控制肌肉，每隔5秒钟用户需要互动一次。所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则为负反馈，给出所述正反馈和/或负反馈的形式有多种，如当为正反馈时，所述节奏互动装置30会自动加分，当为负反馈时，所述节奏互动装置30会自动减分，增加了趣味性。所述正反馈和/或负反馈传送到所述远程监视设备40，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。所述音频还可以为蜂鸣的声音，所述音频的表现形式有很多，不局限于本实施例中提及的音乐和蜂鸣的声音。此外所述节奏的形式还可以为触觉感应，当用户触觉感受到变化时进行响应。
实施例3
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图。如图1所示，所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统包括表面肌电传感器10、信号处理器15、信号发射器20以及节奏互动装置30，所述表面肌电传感器10配置用于采集用户的肌电信号，所述信号处理器15配置用于从所述表面肌电传感器10接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行处理得到平滑处理后的肌电信号，然后把平滑处理后的肌电信号传送给所述信号发射器20，所述节奏互动装置30从所述信号发射器20接收所述肌电信号，所述节奏互动装置30用于产生特定节奏，并将所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，并且当所述肌电信号与所述特定节奏未匹配时，给出负反馈。
所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调，由此可以根据患者肌肉恢复阶段的不同来设定合理的间隔。所述节奏为高级阶段模式，所述节奏的形式为音频、视频或触觉感应，所述音频为一切可以听到声音的音频，所述视频为一切可以看到的视频，本实施例所述节奏的形式为音频，所述高级阶段模式为用户能较为熟练控制肌肉行为的阶段，所述节奏的形式为音乐的音频，音乐的某个特定的音节为互动元素，如“滴答”的音节，所述节奏为较快的非规律性节奏，如“滴答”的音节随机的出现，听到“滴答”的音节时，用户需要即时响应即控制肌肉。所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则为负反馈，给出所述正反馈和/或负反馈的形式有多种，如当为正反馈时，所述节奏互动装置30会自动加分，当为负反馈时，所述节奏互动装置30会自动减分，增加了趣味性。所述正反馈和/或负反馈传送到所述远程监视设备40，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。所述音频还可以为蜂鸣的声音，所述音频的表现形式有很多，不局限于本实施例中提及的音乐和蜂鸣的声音。此外所述节奏的形式还可以为触觉感应，当用户触觉感受到变化时进行响应。
实施例4
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图。如图1所示，所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统包括表面肌电传感器10、信号处理器15、信号发射器20以及节奏互动装置30，所述表面肌电传感器10配置用于采集用户的肌电信号，所述信号处理器15配置用于从所述表面肌电传感器10接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行处理得到平滑处理后的肌电信号，然后把平滑处理后的肌电信号传送给所述信号发射器20，所述节奏互动装置30从所述信号发射器20接收所述肌电信号，所述节奏互动装置30用于产生特定节奏，并将所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，并且当所述肌电信号与所述特定节奏未匹配时，给出负反馈。
所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调，由此可以根据患者肌肉恢复阶段的不同来设定合理的间隔。所述节奏为初级阶段模式，所述节奏的形式为音频、视频或触觉感应，所述音频为一切可以听到声音的音频，所述视频为一切可以看到的视频，本实施例所述节奏的形式为视频，所述初级阶段模式为用户尚不能正确控制肌肉行为的阶段，所述节奏的形式选为跑酷游戏应用中跳跃障碍物的视频，每个障碍物为互动元素，用户看到所述节奏互动装置30的显示障碍物时，用户需要进行响应即控制肌肉，这个动作完成以后再显示下一个障碍物，用户控制肌肉的肌电信号被所述表面肌电传感器10采集，所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则为负反馈，给出所述正反馈和/或负反馈的形式有多种，如当为正反馈时，所述节奏互动装置30会自动加分，当为负反馈时，所述节奏互动装置30会自动减分，增加了趣味性。所述正反馈和/或负反馈传送到所述远程监视设备40，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。所述视频的表现形式有很多种，不局限于本实施例中提及的跑酷游戏应用中跳跃障碍物的视频。此外所述节奏的形式还可以为触觉感应，当用户触觉感受到变化时进行响应。
实施例5
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图。如图1所示，所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统包括表面肌电传感器10、信号处理器15、信号发射器20以及节奏互动装置30，所述表面肌电传感器10配置用于采集用户的肌电信号，所述信号处理器15配置用于从所述表面肌电传感器10接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行处理得到平滑处理后的肌电信号，然后把平滑处理后的肌电信号传送给所述信号发射器20，所述节奏互动装置30从所述信号发射器20接收所述肌电信号，所述节奏互动装置30用于产生特定节奏，并将所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，并且当所述肌电信号与所述特定节奏未匹配时，给出负反馈。
所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调，由此可以根据患者肌肉恢复阶段的不同来设定合理的间隔。所述节奏为中级阶段模式，所述节奏的形式为音频、视频或触觉感应，所述音频为一切可以听到声音的音频，所述视频为一切可以看到的视频，本实施例所述节奏的形式为视频，所述中级阶段模式为用户尚不能熟练控制肌肉行为的阶段，所述节奏为规律性的较慢节奏，所述节奏的形式选为跑酷游戏应用中跳跃障碍物的视频，每个障碍物为互动元素，每个障碍物在视频中规律性的出现，且间隔的时间较长，用户看到所述节奏互动装置30的显示障碍物时，用户需要进行响应即控制肌肉，规律性的显示下一个障碍物时，用户即时响应，用户控制肌肉的肌电信号被所述表面肌电传感器10采集，所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则为负反馈，给出所述正反馈和/或负反馈的形式有多种，如当为正反馈时，所述节奏互动装置30会自动加分，当为负反馈时，所述节奏互动装置30会自动减分，增加了趣味性。所述正反馈和/或负反馈传送到所述远程监视设备40，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。所述视频的表现形式有很多种，不局限于本实施例中提及的跑酷游戏应用中跳跃障碍物的视频。此外所述节奏的形式还可以为触觉感应，当用户触觉感受到变化时进行响应。
实施例6
图1为本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统的结构示意图。如图1所示，所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统包括表面肌电传感器10、信号处理器15、信号发射器20以及节奏互动装置30，所述表面肌电传感器10配置用于采集用户的肌电信号，所述信号处理器15配置用于从所述表面肌电传感器10接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行处理得到平滑处理后的肌电信号，然后把平滑处理后的肌电信号传送给所述信号发射器20，所述节奏互动装置30从所述信号发射器20接收所述肌电信号，所述节奏互动装置30用于产生特定节奏，并将所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，并且当所述肌电信号与所述特定节奏未匹配时，给出负反馈。
所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调，由此可以根据患者肌肉恢复阶段的不同来设定合理的间隔。所述节奏为高级阶段模式，所述节奏的形式为音频、视频或触觉感应，所述音频为一切可以听到声音的音频，所述视频为一切可以看到的视频，本实施例所述节奏的形式为视频，所述高级阶段模式为用户能较为熟练控制肌肉行为的阶段，所述节奏为非规律性的较快节奏，所述节奏的形式选为跑酷游戏应用中跳跃障碍物的视频，每个障碍物为互动元素，每个障碍物在视频中非规律性的出现，且间隔的时间较短，用户看到所述节奏互动装置30的显示障碍物时，用户需要进行响应即控制肌肉，非规律性的显示下一个障碍物时，用户即时响应，用户控制肌肉的肌电信号被所述表面肌电传感器10采集，所述肌电信号与所述特定节奏进行比较以确定二者是否匹配，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则为负反馈，给出所述正反馈和/或负反馈的形式有多种，如当为正反馈时，所述节奏互动装置30会自动加分，当为负反馈时，所述节奏互动装置30会自动减分，增加了趣味性。所述正反馈和/或负反馈传送到所述远程监视设备40，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。此外所述节奏的形式还可以为触觉感应，当用户触觉感受到变化时进行响应。
所述视频的表现形式有很多种，不局限于本实施例中提及的跑酷游戏应用中跳跃障碍物的视频。所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统通过所述节奏互动装置30使得用户不断强化、锻炼目标肌肉或肌群，熟练运动神经对于目标肌肉的操控和抑制肌肉的错误收缩达到平衡对抗肌群的效果，又具有极高的互动性、智能性和趣味性，提升了用户坚持长期治疗的意愿。
本发明所述智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统通过节奏互动装置使得用户不断强化、锻炼目标肌肉或肌群，熟练运动神经对于目标肌肉的操控和抑制肌肉的错误收缩达到平衡对抗肌群的效果，又具有极高的互动性、智能性和趣味性，提升了用户坚持长期治疗的意愿；又通过远程监视设备检测用户的治疗过程，使得用户不需要到诊所或医院中进行治疗，节省了用户很多时间和劳力。本发明还提供一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗设备，包括：用于产生并向用户提供特定节奏的装置100；用于接收肌电信号的装置200；用于当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则给出负反馈的装置300。图6为根据本发明另一实施方式的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗设备的框图。
应该理解，框图和流程图的每个框以及框图和流程图的框的组合可以分别由电路、处理器、软件以及上述的各种组合等等来实现，也可以由包括计算机程序指令的各种装置来实施。这些计算机程序指令可以加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备上以产生机器，从而在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令创建了用于实现一个或多个流程图框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令还可以存储在可以引导计算机或其他可编程数据处理设备的计算机可读存储器中从而以特定方式起作用，从而存储在计算机可读存储器中的指令制造包括一个或多个流程图框中所指定功能的计算机可读指令的制品。计算机程序指令还可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上以使得在计算机或其他可编程数据处理设备上执行一系列的操作步骤，从而产生计算机实现的过程，进而在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令提供了用于实现一个或多个流程图框中所指定功能的步骤。
因而，框图和流程图的框支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的步骤的组合和用于执行指定功能的程序指令装置的组合。还应该理解，框图和流程图的每个框以及框图和流程图的框的组合可以由执行指定功能或步骤的、基于硬件的专用计算机系统实现，或由专用硬件和计算机指令的组合实现。
这些实施方式所涉及的、从上面描述和相关联的附图中呈现的教导获益的领域中的技术人员将认识到这里记载的本发明的很多修改和其他实施方式。因此，应该理解，本发明不限于公开的具体实施方式，旨在将修改和其他实施方式包括在所附权利要求书的范围内。尽管在这里采用了特定的术语，但是仅在一般意义和描述意义上使用它们并且不是为了限制的目的而使用。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (11)

1.一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，包括：
表面肌电传感器(10)，配置用于采集用户的肌电信号；
信号发射器(20)，配置用于接收并发射所述肌电信号；
节奏互动装置(30)，配置用于产生并向所述用户提供特定节奏，接收所述肌电信号，当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则给出负反馈。
2.根据权利要求1所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，进一步包括：
信号处理器(15)，其配置用于从所述表面肌电传感器(10)接收所述肌电信号，并对所述肌电信号进行平滑处理。
3.根据权利要求2所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，其中，通过如下方式对所述肌电信号进行平滑处理，得到输出y：
y = ∫ 0 t n x dt n dt
其中，x为输入信号的采样，n为采样数量，dt为采样时间间隔，tn为采样总时长。
4.根据权利要求1所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，其中，所述节奏互动装置(30)经过如下方式校准：
计算稳态数值域，所述稳态数值域的范围在(1-b％)a至(1+b％)a之间，其中b％是环境噪声域值，a是肌肉放松时的均值；
对于数值大于(1+b％)a的肌电信号，设定为1，对于数值小于(1+b％)a的肌电信号，设定为0。
5.根据权利要求1所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，其中，所述节奏互动装置(30)经过如下方式校准：
计算稳态数值域，所述稳态数值域的范围在(1-b％)a至(1+b％)a之间，其中b％是环境噪声域值，a是肌肉放松时的均值；
计算所述肌电信号的绝对值；
计算所述肌电信号的绝对值与所述稳态数值阈的上限(1+b％)a之差，同所述稳态数值阈的上限(1+b％)a的比值；以及
计算所述比值的对数。
6.根据权利要求1所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，进一步包括远程监视设备(40)，其配置用于从节奏互动装置(30)至少接收所述正反馈和/或负反馈，以便于对用户的肌肉反应进行远程监视。
7.根据权利要求1所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，其中，所述节奏包括多个互动元素，每个互动元素之间的时间间隔可调。
8.根据权利要求7所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，其中，所述节奏包括初级阶段模式、中级阶段模式和高级阶段模式中的至少一种，其中，
在所述初级阶段模式，必须在一个互动元素被完成之后，才给出下一个互动元素；
在所述中级阶段模式，每个互动元素间隔较长且规律性出现；
在所述高级阶段模式，每个互动元素间隔较短且非规律性出现。
9.根据权利要求1所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，其中，所述节奏的形式包括音频、视频和触觉感应中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗系统，其中，所述信号发射器为无线发射器。
11.一种智能节奏互动式肌电信号肌肉康复治疗设备，包括：
用于产生并向用户提供特定节奏的装置(100)；
用于接收肌电信号的装置(200)；
用于当所述肌电信号与所述特定节奏相匹配时，给出正反馈，否则给出负反馈的装置(300)。
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