CN108744279A - 生物反馈中频刺激肌肉训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物反馈中频刺激肌肉训练装置，其特征是，包括处理及控制模块和与处理及控制模块连接的生理信号采集模块、中频刺激模块，所述生理信号采集模块和中频刺激模块连接接触电极模块，接触电极模块连接装置使用者。这种装置使肌肉节律性收缩和舒张、有效训练肌肉、在保证足够运动量的前提下避免肌肉损伤，加快肌紧张所产生的代谢产物的排出与消除，达到帮助人们快速高效地健身、美体塑形、减肥增肌的目的。
Description
技术领域
本发明涉及运动辅助技术领域，尤其涉及一种生物反馈中频刺激肌肉训练装置。
背景技术
肌肉电刺激技术（简称EMS）是指通过脉冲电流代替由大脑发出的神经冲动，使肌肉产生收缩产生生理、生化变化。通过对电流强度、频率、波形、刺激和间歇时间等因素的控制,旨在随意控制肌肉的收缩强度、收缩时间和收缩节律，最终达到发展肌肉力量、消除训练后的疲劳和治疗肌肉软组织伤病的目的，采用EMS加强运动员肌肉力量训练也逐渐成为现代竞技体育的有效强化手段和方法，频率在1kHz以下的低频脉冲电流作用深度浅，难以深入到深层组织，因此在运动及健身领域一般采用频率1-100kHz的中频脉冲电流进行肌肉力量训练。
中国专利公开号CN1325742A公开了一种基于电刺激的肌肉训练装置及其使用方法，该技术方案通过一系列脉冲信号来进行热身、平静、肌肉块、最大力、突发力、抵抗力、耐久力、肌肉的活化、或肌肉的拉紧中的至少一个。
中国专利公开号CN1678368A公开了一种应用可变电肌肉刺激的方法及系统，该技术方案包括一个环形放置于腹直肌和四头肌上的具有复数个电极的带子、一个附有传感器的旋转单元、一个EMS发生器，使用者在运动过程中，EMS发生器根据其运动方向进行相应的刺激。
以上两种技术方案用于肌肉训练时，装置或系统根据已设定频率的电流刺激使用者，没有收集使用者的生物反馈信息，没有根据使用者的用力程度及肌肉拉伸状态进行相应调整，没有对训练的实时评估。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术得到不足，而提供一种生物反馈中频刺激肌肉训练装置。这种装置使肌肉节律性收缩和舒张、有效训练肌肉、在保证足够运动量的前提下避免肌肉损伤，加快肌紧张所产生的代谢产物的排出与消除，达到帮助人们快速高效地健身、美体塑形、减肥增肌的目的。
实现本发明目的的技术方案是：
一种生物反馈中频刺激肌肉训练装置，与现有技术不同的是，包括处理及控制模块和与处理及控制模块连接的生理信号采集模块、中频刺激模块，所述生理信号采集模块和中频刺激模块连接接触电极模块，接触电极模块连接装置使用者。
所述处理及控制模块包括控制芯片和与控制芯片连接的存储器芯片、模数转换器、数模转换器和蓝牙通信单元，模数转换器将来自生理信号采集模块的模拟信号数字化,输出给控制芯片，蓝牙通信单元接收来自客户端的数据，输出给控制芯片，控制芯片根据模数转换器和蓝牙通信单输入的数据进行计算，计算过程中涉及的中间结果存放在存储器芯片，最终得出的及中频脉冲信号通过数模转换器输出到中频刺激模块。
所述生理信号采集模块设有顺序连接的运算放大器、带通滤波器、工频陷波器、信号积分电路和与运算放大器连接的共模抑制电路，所述运算放大器将来自接触电极模块的肌电信号放大后，输出给带通滤波器，所述信号积分电路将来自工频陷波器的信号放大后，输出给处理及控制模块的模数转换器。
所述中频刺激模块设有顺序连接的频率合成器、混频器、数字功放板、中频脉冲变压器，混频器接收处理及控制模块的数模转换器输入的数据，中频脉冲变压器将来自数字功放板的信号输出到接触电极模块。
所述接触电极模块设有通过电极线电连接的多对接触电极片，接触电极片与生理信号采集模块的运算放大器、中频刺激模块的中频脉冲变压器连接，电极片连接装置使用者的身体与训练相关的肌肉部位。
所述多对接触电极片的数量为至少4对。
接触电极模块获取装置使用者的肌电信号及向装置使用者输出中频脉冲信号，接触电极模块的电极片将获得的肌电信号输出到生理信号采集模块的运算放大器，经过带通滤波器、工频陷波器、信号积分电路的处理，发送给处理及控制模块，中频刺激模块的中频脉冲变压器将中频信号输出到连接电极片的装置使用者。
处理及控制模块用于接收来自生理信号采集模块的肌电信号，通过模数转换器将所采集的肌电信号从模拟信号转换成数字信号，控制芯片分析该数字信号，得出装置使用者肌肉的收缩张力、收缩速度和收缩持续时间等参数并存储到存储器芯片，评估装置使用者肌肉的当前活动情况，生成与装置使用者当前肌肉活动情况匹配的中频脉冲信号的波形、频率、刺激时间及间隔时间，并将该中频脉冲信号通过数模转换器输出到中频刺激模块，蓝牙通信单元将使用者肌肉的当前活动情况参数传输到客户端操作软件，同时接收客户端操作软件的指令。
来自处理及控制模块的中频脉冲信号和频率合成器产生的信号同时输入到中频刺激模块的混频器，经数字功放板调制后，通过中频脉冲变压器输出到接触电极模块。
这种装置通过生理信号采集模块采集使用者运动时肌肉的收缩张力、收缩速度、收缩持续时间等参数，使用者完成所做运动的运动姿势前期训练；正式训练过程中，使用者必须主动对抗中频刺激产生的阻力，同时处理及控制模块将根据使用者肌肉状态，实时评估并动态调整中频脉冲信号，以产生最适合使用者的阻力，使肌肉节律性收缩和舒张；在保证足够运动量的前提下避免肌肉损伤，加快肌紧张所产生的代谢产物的排出与消除，达到帮助人们快速高效地健身、美体塑形、减肥增肌的目的。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
参照图1，一种生物反馈中频刺激肌肉训练装置，包括处理及控制模块和与处理及控制模块连接的生理信号采集模块、中频刺激模块，生理信号采集模块和中频刺激模块连接接触电极模块，接触电极模块连接装置使用者。
一种生物反馈中频刺激肌肉训练装置，与现有技术不同的是，包括处理及控制模块和与处理及控制模块连接的生理信号采集模块、中频刺激模块，所述生理信号采集模块和中频刺激模块连接接触电极模块，接触电极模块连接装置使用者。
所述处理及控制模块包括控制芯片和与控制芯片连接的存储器芯片、模数转换器、数模转换器和蓝牙通信单元，模数转换器将来自生理信号采集模块的模拟信号数字化,输出给控制芯片，蓝牙通信单元接收来自客户端的数据，输出给控制芯片，控制芯片根据模数转换器和蓝牙通信单元输入的数据进行计算，计算过程中涉及的中间结果存放在存储器芯片，最终得出的及中频脉冲信号通过数模转换器输出到中频刺激模块，本例中，模数转换器为ADS1256，控制芯片为STM32F407，蓝牙通信单元为ST17H26芯片，存储器芯片为K9F4G08U0M，数模转换器为LTC2622CMS8。
所述生理信号采集模块设有顺序连接的运算放大器、带通滤波器、工频陷波器、信号积分电路和与运算放大器连接的共模抑制电路，运算放大器将来自接触电极模块的肌电信号放大后，输出给带通滤波器，信号积分电路将来自工频陷波器的信号放大后，输出给处理及控制模块的ADS1256模数转换器，本例中，运算放大器为OP747，带通滤波器为FLT-112386，工频陷波器为HJ050，信号积分电路为OP777，共模抑制电路为AD8222。
所述中频刺激模块设有顺序连接的频率合成器、混频器、数字功放板、中频脉冲变压器，混频器接收处理及控制模块的LTC2622CMS8数模转换器输入的数据，中频脉冲变压器将来自数字功放板的信号输出到接触电极模块，本例中，频率合成器为AD9832，混频器为AD5262，数字功放板为TPA3116。
所述接触电极模块设有通过电极线电连接的多对接触电极片，接触电极片与生理信号采集模块的OP747运算放大器、中频刺激模块的中频脉冲变压器连接，电极片连接装置使用者的身体与训练相关的肌肉部位。
所述多对接触电极片的数量为至少4对，本例为4对。
接触电极模块获取装置使用者的肌电信号及向装置使用者输出中频脉冲信号，接触电极模块的电极片将获得的肌电信号输出到生理信号采集模块的OP747运算放大器，经过FLT-112386带通滤波器、HJ050工频陷波器、OP777信号积分电路的处理，发送给处理及控制模块，中频刺激模块的中频脉冲变压器将中频信号输出到连接电极片的装置使用者。
处理及控制模块用于接收来自生理信号采集模块的肌电信号，通过ADS1256模数转换器将所采集的肌电信号从模拟信号转换成数字信号，STM32F407控制芯片分析该数字信号，得出装置使用者肌肉的收缩张力、收缩速度和收缩持续时间等参数并存储到K9F4G08U0M存储器芯片，评估装置使用者肌肉的当前活动情况，生成与装置使用者当前肌肉活动情况匹配的中频脉冲信号的波形、频率、刺激时间及间隔时间，并将该中频脉冲信号通过LTC2622CMS8数模转换器输出到中频刺激模块，蓝牙通信单元ST17H26芯片将使用者肌肉的当前活动情况参数传输到客户端，同时接收客户端的指令。
来自处理及控制模块的中频脉冲信号和AD9832频率合成器产生的信号同时输入到中频刺激模块的AD5262混频器，经TPA3116数字功放板调制后，通过中频脉冲变压器输出到接触电极模块。
Claims (6)
1.一种生物反馈中频刺激肌肉训练装置，其特征是，包括处理及控制模块和与处理及控制模块连接的生理信号采集模块、中频刺激模块，所述生理信号采集模块和中频刺激模块连接接触电极模块，接触电极模块连接装置使用者。
2.根据权利要求1所述的生物反馈中频刺激肌肉训练装置，其特征是，所述处理及控制模块包括控制芯片和与控制芯片连接的存储器芯片、模数转换器、数模转换器和蓝牙通信单元。
3.根据权利要求1所述的生物反馈中频刺激肌肉训练装置，其特征是，所述生理信号采集模块设有顺序连接的运算放大器、带通滤波器、工频陷波器、信号积分电路和与运算放大器连接的共模抑制电路。
4.根据权利要求1所述的生物反馈中频刺激肌肉训练装置，其特征是，所述中频刺激模块设有顺序连接的频率合成器、混频器、数字功放板、中频脉冲变压器。
5.根据权利要求1所述的生物反馈中频刺激肌肉训练装置，其特征是，所述接触电极模块设有通过电极线电连接的多对接触电极片，电极片连接装置使用者的身体与训练相关的肌肉部位。
6.根据权利要求1所述的生物反馈中频刺激肌肉训练装置，其特征是，所述多对接触电极片的数量为至少4对。
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