CN109260590A - 一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法涉及一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统和一种能够基于肌肉的神经支配信号实时反馈调节电刺激信号的算法两个方面，其中，一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统，包括信号采集电极、移动应用端、控制器、信号发送电极。本发明的有益效果为：该电刺激系统可以实时处理和分析肌肉的神经支配信号特性参数，从而针对不同的肌肉进行反馈生成不同的电刺激，真正做到根据不同肌肉、状态实行不同的电刺激，以达到理想的训练或治疗效果，此外，在检测到有肌肉神经支配活动时增加了除基准电刺激外的额外电刺激，且额外的电刺激参数随该支配信号的反馈变化，能提高电刺激的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种肌肉训练系统，尤其涉及一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法。
技术背景
以低频脉冲电流刺激神经肌肉以治疗疾病的方法称为神经肌肉电刺激疗法，该种疗法自从1990年代开始越来越广泛的被使用，尤其是用于因为长时间无法正常活动而造成肌肉萎缩，例如，加护病房中的病人，运动量很少的老人或者是骨科术后，也被用于体育训练中用于辅助增强肌肉的维度和力量。该种疗法对病变神经及其支配的肌肉进行电刺激可以引起肌肉节律性收缩，改善血液循环，促进静脉与淋巴回流，延缓病肌的萎缩，有助于肌纤维的代偿性增生，促进神经兴奋和传导功能的恢复。
鉴于电刺激疗法可推广性好，因此，在该领域上不断的进行着技术革新，如201210167253.9专利（无线肌电反馈电刺激仪）提供了一种通过一台计算机控制多台肌电反馈式刺激仪的装置，201210482781.3专利（一种功能性电刺激装置及方法）设计了一种程序控制的电刺激装置，控制刺激的程序是模拟正常人肢体运动涉及到的肌肉活动时序的程序。但是经过各类创新后，对于电刺激技术还存在以下缺陷：现有的电刺激器大多是采用通过人工调节电刺激参数进行电刺激，由于在肌肉训练中，不同的运动模式，不同部位的肌肉，达到最好的电刺激训练效果的参数各异，采用统一的标准对不同的肌肉进行电刺激，很难达到理想的训练或治疗效果。
因此，针对以上缺陷，需要对现有技术进行有效创新。
为了克服上述方式的不足，本发明设计一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提供一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法，该电刺激系统可以实时处理和分析肌肉的神经支配信号特性参数，从而针对不同的肌肉进行反馈生成不同的电刺激，真正做到根据不同肌肉、状态实行不同的电刺激，以达到理想的训练或治疗效果，此外，在检测到有肌肉神经支配活动时增加了除基准电刺激外的额外电刺激，且额外的电刺激参数随该支配信号的反馈变化，能提高电刺激的效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法涉及一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统和一种能够基于肌肉的神经支配信号实时反馈调节电刺激信号的算法两个方面，其中，
一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统，包括信号采集电极、移动应用端、控制器、信号发送电极，所述的信号采集电极获取肌肉的神经支配特性指标，所述移动应用端用于设置电刺激信号的参数，所述的控制器对从信号采集电极获取的肌肉神经支配特性指标进行处理，并参照移动应用端上设置的参数，从而生成电刺激信号所需的参数，产生电刺激电流，并由所述的信号发送电极发送出去，对肌肉进行刺激。
相应的，信号采集电极和信号发送电极可以是两个独立的电极，也可以是集成在一起的电极，一个电刺激系统中包括多个信号采集电极和信号发送电极；
相应的，信号采集电极的信号采集同信号发送电极的刺激信号发送进行交替设置，确保互不干扰；
相应的，移动应用端设置的电刺激信号的参数类型包括产生电刺激信号的强度、波形、频率、活动区间以及肌肉间的协同关系；
相应的，控制器上设置信号接收模块、信号处理模块、微处理器以及信号生成模块，信号接收模块用于接收来自移动应用端设置的电刺激信号参数，信号处理模块对信号采集电极上获取的神经支配特征进行数字化处理，再由微处理器对处理过的信号进行激活辨别，最终由信号生成模块发出准确的电刺激；
相应的，微处理器进行信号激活辨别涉及到的参数包括发力强度、信号频率成分、多块肌肉的时序以及多块肌肉的协同关系。
一种能够基于肌肉的神经支配信号实时反馈调节电刺激信号的算法，具体步骤如下：
1. 信号处理模块接收信号采集电极获取的信号（该信号包括肌肉活动的强度、波形、频率、活动区间以及肌肉间的协同关系），并将信号进行数字化处理；
2. 微处理器根据数字化后的信号，分别从发力强度、信号频率成分、多块肌肉的时序以及多块肌肉的协同关系来判断信号是否被激活；
3. 当信号未激活时，则信号生成模块以从移动应用端获取的参数为基准生成刺激信号，并由信号发送电极发出基准电刺激信号；
4. 当信号被激活时，则信号生成模块参照移动应用端设置的参数，根据实际信号强度增加对应等级的电刺激强度，并根据频谱改变刺激信号的频率及波形，最终由信号发送电极发出基准和额外的电刺激信号。
本发明的有益效果为：
该电刺激系统可以实时处理和分析肌肉的神经支配信号特性参数，从而针对不同的肌肉进行反馈生成不同的电刺激，真正做到根据不同肌肉、状态实行不同的电刺激，以达到理想的训练或治疗效果，此外，在检测到有肌肉神经支配活动时增加了除基准电刺激外的额外电刺激，且额外的电刺激参数随该支配信号的反馈变化，能提高电刺激的效率。
附图说明
图1是本发明所述一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统的示意图。
图2为本发明一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激方法的示意图。
具体实施方式
一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法涉及一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统和一种能够基于肌肉的神经支配信号实时反馈调节电刺激信号的算法两个方面，其中，
一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统，包括信号采集电极、移动应用端、控制器、信号发送电极，所述的信号采集电极获取肌肉的神经支配特性指标，所述移动应用端用于设置电刺激信号的参数，所述的控制器对从信号采集电极获取的肌肉神经支配特性指标进行处理，并参照移动应用端上设置的参数，从而生成电刺激信号所需的参数，产生电刺激电流，并由所述的信号发送电极发送出去，对肌肉进行刺激。
实施例一
将参数做如下设置：电刺激频率范围为10~100Hz，间隔为10Hz，设置10个频率等级；电刺激的波形为脉冲宽度为20~400，间隔为20，设置20脉冲宽度个等级；波形主要有：方波、三角波、梯形波、正弦波四种波形；电刺激电流的振幅从10~100，等间隔划分10个等级，可以根据不同的肌肉设置不同强度的电刺激。
实时反馈生成的附加电刺激强度等级从10%~100%，等间隔划分10个等级，标准电流振幅为100，初始设置附加的电刺激强度等级，当检测到肌肉的神经支配信号活动时，将增加相应强度的电流刺激。且未检测到肌肉的神经支配信号活动的时间段，仍然只进行基准电刺激，判断肌肉的神经支配信号是否激活的参数为50。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法涉及一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统，包括信号采集电极、移动应用端、控制器、信号发送电极，其特征在于：所述的信号采集电极获取肌肉的神经支配特性指标，所述移动应用端用于设置电刺激信号的参数，所述的控制器对从信号采集电极获取的肌肉神经支配特性指标进行处理，并参照移动应用端上设置的参数，从而生成电刺激信号所需的参数，产生电刺激电流，并由所述的信号发送电极发送出去，对肌肉进行刺激。
2.根据权利要求1所述的一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统，其特征在于：所述的信号采集电极和信号发送电极可以是两个独立的电极，也可以是集成在一起的电极，一个电刺激系统中包括多个信号采集电极和信号发送电极。
3.根据权利要求1所述的一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统，其特征在于：所述的信号采集电极的信号采集同信号发送电极的刺激信号发送进行交替设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统，其特征在于：所述的移动应用端设置的电刺激信号的参数类型包括产生电刺激信号的强度、波形、频率、活动区间以及肌肉间的协同关系。
5.根据权利要求1所述的一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法，其特征在于：所述的控制器上设置信号接收模块、信号处理模块、微处理器以及信号生成模块，信号接收模块用于接收来自移动应用端设置的电刺激信号参数，信号处理模块对信号采集电极上获取的神经支配特征进行数字化处理，再由微处理器对处理过的信号进行激活辨别，最终由信号生成模块发出准确的电刺激。
6.根据权利要求1或5所述的一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法，其特征在于：所述的微处理器进行信号激活辨别涉及到的参数包括发力强度、信号频率成分、多块肌肉的时序以及多块肌肉的协同关系。
7.一种基于肌肉神经支配特性调节的电刺激系统及方法涉及一种能够基于肌肉的神经支配信号实时反馈调节电刺激信号的算法，具体步骤如下：
信号处理模块接收信号采集电极获取的信号（该信号包括肌肉活动的强度、波形、频率、活动区间以及肌肉间的协同关系），并将信号进行数字化处理；
微处理器根据数字化后的信号，分别从发力强度、信号频率成分、多块肌肉的时序以及多块肌肉的协同关系来判断信号是否被激活；
当信号未激活时，则信号生成模块以从移动应用端获取的参数为基准生成刺激信号，并由信号发送电极发出基准电刺激信号；
当信号被激活时，则信号生成模块参照移动应用端设置的参数，根据实际信号强度增加对应等级的电刺激强度，并根据频谱改变刺激信号的频率及波形，最终由信号发送电极发出基准和额外的电刺激信号。
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