CN109550146A - 一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置 - Google Patents

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CN109550146A CN201811367926.9A CN201811367926A CN109550146A CN 109550146 A CN109550146 A CN 109550146A CN 201811367926 A CN201811367926 A CN 201811367926A CN 109550146 A CN109550146 A CN 109550146A
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Abstract

本发明公开了一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，包括肌肉疲劳信息检测模块、便携式多通道电刺激系统模块、刺激电极和电极佩戴模块；其中，肌肉疲劳信息检测模块采集和处理目标肌肉的表面肌电和近红外光谱信号，实现肌肉的疲劳和非疲劳状态特征标定，并将运动肌肉的实时疲劳特征以数字信号的方式传输给电刺激系统装置；便携式多通道电刺激系统模块依据目标肌肉的疲劳信息，通过刺激电极输出匹配的刺激电脉冲，缓解目标肌肉的疲劳。本发明体积小巧、便于携带，通过点击佩戴模块，适用于各类场景和各种人群运动肌肉的疲劳信息检测与疲劳缓解。

Description

一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置
技术领域
本发明涉及生物医学领域，尤其涉及一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置。
背景技术
肌肉疲劳通常是由运动引起的肌肉收缩产生最大收缩力量或者最大输出功率暂时性下降的生理现象。人们在日常生活与工作中难免会经历高负荷的重复性肢体运动，例如军人或运动员的高强度训练、工人的机械式流水作业以及运动达人的户外极限运动等。长时间的超负荷运动不但会消耗大量的体能，也会不可避免的造成肌肉疲劳，极大的影响了实际的训练效果或工作效能。过度的运动性肌肉疲劳不及时消除会形成运动训练症候群，最终损害人体健康。通过对目标运动肌群信息的实时监测，评估肢体运动的疲劳状况，并进行适当的疲劳缓解，避免过度疲劳的产生，对于提高人们的工作效能与人体安全具有重要意义。但目前还没有成熟的设备可同时用于人体运动肌群的疲劳检测和疲劳缓解。
作为无创的检测方法，表面肌电图(Surface electromyography，sEMG)能够反映肌肉静止或收缩时的生物电活动，而近红外光谱(NIRS)可以检测肌肉的血液动力学特性和血氧代谢变化。运动生理学研究发现，动态和静态运动负荷诱发肌肉疲劳中，主要运动肌的平均功率(Mean power frequency,MPF)和中位频率(MF)均呈单调递减变化，而表征信号能量的均方根值(RMS)增大。变化率大小取决于运动强度，并与肌肉疲劳度或肌肉耐力明显相关。此外，肌肉的疲劳特征也可直接表现为肌肉的血氧代谢变化。具体表现为：肌肉疲劳过程中，耗氧量增加，导致含氧血红蛋白浓度降低，脱氧血红蛋白浓度增加，这些血氧代谢变化都可通过近红外光谱(NIRS)计算表征。因此，结合表面肌电和近红外光谱技术能够获取更丰富的肌肉疲劳信息，能够实现对肌肉疲劳状态的监测。
研究发现，神经肌肉电刺激(Neuromuscular Electrical Stimulation,NMES)，即利用预定强度的低频电脉冲序列作用于特定的肌肉使其收缩，继而达到辅助运动或“功能”修复的技术。早期的神经肌肉电刺激常用于功能障碍肌肉的力量训练与辅助运动。随着电刺激技术和相关研究领域的发展，功能电刺激被广泛应用于医疗康复领域的疼痛缓解、神经调节以及人体感知替代等应用。大量研究表明，优选的肌肉电刺激方法可有效的促进局部肌肉机能状态的恢复，加快局部肌肉疲劳的消除。特定模式的电脉冲刺激作用于人体疲劳肌肉(如肱二头肌)，其对应的运动神经和感知神经能够被同时激活，高能量的运动神经刺激可作为主动运动的补充手段，在减少能量消耗的同时，还能增强运动效果。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，实时监测并解析目标肌肉的疲劳特征，并同步施加编码电刺激，从而实现人体运动肌肉的运动辅助和疲劳缓解目的。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何开发一种便携，同时能够实时监测并解析目标肌肉的疲劳特征，有针对性的施加电刺激，从而辅助运动或缓解肌肉疲劳的一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，包括肌肉疲劳信息检测模块、便携式多通道电刺激系统模块、刺激电极和电极佩戴模块；所述肌肉疲劳信息检测模块被配置为检测肌肉信息，并通过有线通信控制所述便携式多通道电刺激系统模块输出刺激电脉冲；所述便携式多通道电刺激系统模块被配置为通过所述刺激电极，输出刺激电脉冲作用于目标肌肉；所述刺激电极被配置为实现目标肌肉疲劳的触觉刺激提示或疲劳缓解；所述电极佩戴模块被配置为将所述刺激电极固定于人体；所述肌肉疲劳信息检测模块和所述刺激电极通过电线分别与所述便携式多通道电刺激系统模块相连；所述的肌肉疲劳信息检测模块和所述刺激电极被配置为直接与目标肌肉接触。
进一步地，所述肌肉疲劳信息检测模块还包括信号采集模块和信号处理模块；所述信号采集模块被配置为采集目标肌肉收缩产生的表面肌电和近红外光谱信号，并传输给所述信号处理模块；所述信号处理模块被配置为标定目标肌肉的疲劳特征并数字化，再实时传输给所述便携式多通道电刺激系统模块，并将初次疲劳的疲劳特征作为疲劳基线。
进一步地，标定的所述疲劳特征包括表面肌电信号的均方根值，具体计算公式如式(1)：
式(1)中，XRMS为所述表面肌电信号的均方根值，xi为目标肌肉疲劳时的表面肌电信号，N为单位窗长下的样本数。
进一步地，所述的疲劳特征还包括表面肌电信号的中值频率，计算公式如下：
式(2)中，MDF为所述表面肌电信号的中值频率；PSD(f)为目标肌肉疲劳时的所述表面肌电信号的功率谱密度函数，fs为采样频率。
进一步地，所述的疲劳特征还包括目标肌肉位置的氧合血红蛋白浓度的变化量，具体计算过程如下：
步骤一、计算所述信号采集模块采集的近红外光谱的光强特征，如式(3)：
式(3)中，XNIRS为所述近红外光谱的光强特征，xi为目标肌肉疲劳时的表近红外信号，N为单位窗长下的样本数；
步骤二、归一化处理步骤一中的XNIRS，得到归一序列{XNIRS}；
步骤三、翻转处理步骤二中的归一序列{XNIRS}，计算血液体积变化趋势如式(4)：
BV＝2－{XNIRS} (4)
式(4)中，BV为目标肌肉疲劳时的血液体积变化；
步骤四、基于朗伯-比尔定律，通过步骤三的BV，计算血液中的氧合血红蛋白浓度的变化量。
进一步地，所述信号处理模块数字化所述目标肌肉的疲劳特征，被配置为基于所述疲劳基线，实时数字化目标肌肉的疲劳特征信号。
进一步地，所述便携式多通道电刺激系统模块输出的刺激电脉冲，电流幅值、脉冲宽度和刺激频率能够独立调节。
进一步地，所述便携式多通道电刺激系统模块，具备多个输入控制端口和多个输出刺激端口；所述任意输出刺激端口能够实时接收任意输入控制端口的信号作为触发控制，也能够在不同时刻接收不同输入控制端口的时序脉冲信号作为触发控制。
进一步地，所述便携式多通道电刺激系统模块，能够将刺激电脉冲的电流幅值、脉冲宽度、刺激频率与任意输入控制端口和输出刺激端口进行多参数组合编码，生成并存储典型编码电刺激序列。
进一步地，其特征在于，所述刺激电极配置一对或多对，能够同时作用于不同部位的目标肌肉。
和现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
1、本发明实现了运动肌肉的疲劳检测与电刺激疲劳缓解的可穿戴式集成，通过有线方式通信，体积小且便携，在不同的工作或生活运动场景下均可适用，且不影响使用者的正常工作或运动；
2、本发明能够兼具肌肉的疲劳检测、电刺激运动辅助和电刺激疲劳缓解三种模式，可以针对人体不同的运动场景，单独使用或三种模式组合使用；
3、本发明通过多输入多输出(MIMO)通道及典型编码电刺激序列，可以通过大数据享受康复专家的数据库；也可以通过个性化定制，基于个人需求实际设置预期的疲劳阈值，实现目标肌群(多组肌肉)精准的疲劳预测与缓解。
4、本发明基于实时肌肉信息监测，基于疲劳基线量化目标肌肉的疲劳程度，并有针对性的施加刺激电脉冲，既能够用于运动肌肉的疲劳缓解，也能够用于静态或强直肌肉的疲劳放松，还可用于偏瘫或中风病人的被动运动辅助或感知康复。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置各模块功能示意图；
图2是本发明的另一个较佳实施例的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置工作过程与使用者使用交互示意图；
图3是本发明的另一个较佳实施例的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置人体可穿戴式肌群位置示意图；
图4是本发明的另一个较佳实施例的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置的肌肉疲劳信息检测模块的结构示意图；
图5是本发明的另一个较佳实施例的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置的肌肉疲劳信息检测模块与便携式多通道电刺激系统模块的结构与连接示意图；
图6是本发明的另一个较佳实施例的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置的电极佩戴模块示意图。
其中，1-便携式多通道电刺激系统模块，2-电极佩戴模块，3-刺激电极，4-电线，5-肌肉疲劳信息检测模块，6-差分电极，7-参考电极，8-近红外LED，9-光电探测器，10-FPC连线，11-第一电源充电端口，12-阈值标定按钮，13-输出端口，14-输入控制端口，15-输出刺激端口，16-总电源开关，17-输入控制分开关，18-输出控制分开关，19-USB端口，20-信号采集模块，21-固定板，22-信号处理模块，23-固定带，24-电极佩戴模块固定带，25-魔术贴，26-封口拉链，27-窗口。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
实施例一
图1所示是本发明一个较佳实施例的一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置各模块功能示意图，包括肌肉疲劳信息检测模块5、便携式多通道电刺激系统模块1和刺激电极3；所述肌肉疲劳信息检测模块5被配置为检测肌肉疲劳信息，并通过有线通信控制所述便携式多通道电刺激系统模块1输出刺激电脉冲；所述便携式多通道电刺激系统模块1被配置为通过所述刺激电极3，输出刺激电脉冲作用于目标肌肉；所述刺激电极3被配置为实现目标肌肉疲劳的触觉刺激提示或疲劳缓解；所述肌肉疲劳信息检测模块5和所述刺激电极3通过电线分别与所述便携式多通道电刺激系统模块1相连；所述的肌肉疲劳信息检测模块5和所述刺激电极3被配置为直接与目标肌肉接触。
本实施例中，肌肉疲劳信息检测模块5采集目标肌肉收缩产生的表面肌电和近红外光谱信号，标定目标肌肉的疲劳特征并数字化，再实时传输给所述便携式多通道电刺激系统模块1，并将初次疲劳的疲劳特征作为疲劳基线。
为量化使用者的肌肉疲劳程度，优选地，通过最大静力收缩法快速制造肌肉疲劳，标定的所述疲劳特征包括表面肌电信号的均方根值，具体计算公式如式(1)：
式(1)中，XRMS为所述表面肌电信号的均方根值，xi为目标肌肉疲劳时的表面肌电信号，N为单位窗长下的样本数。
优选地，所述的疲劳特征还包括表面肌电信号的中值频率，计算公式如下：
式(2)中，MDF为所述表面肌电信号的中值频率；PSD(f)为目标肌肉疲劳时的所述表面肌电信号的功率谱密度函数，fs为采样频率。
考虑到近红外光谱的光强度信号能够反映人体的血液体积的变化，而肌肉的疲劳状态可通过血液体积的变化来反映；优选地，所述的疲劳特征还包括目标肌肉位置的氧合血红蛋白浓度的变化量，具体计算过程如下：
步骤一、计算肌肉疲劳信息检测模块5采集的近红外光谱的光强特征，如式(3)：
式(3)中，XNIRS为所述近红外光谱的光强特征，xi为目标肌肉疲劳时的表近红外信号，N为单位窗长下的样本数；
步骤二、归一化处理步骤一中的XNIRS，得到归一序列{XNIRS}；
步骤三、翻转处理步骤二中的归一序列{XNIRS}，计算血液体积变化趋势如式(4)：
BV＝2－{XNIRS} (4)
式(4)中，BV为目标肌肉疲劳时的血液体积变化；
步骤四、基于朗伯-比尔定律，通过步骤三的BV，计算血液中的氧合血红蛋白浓度的变化量△HbO2。
实施例二
图2所示是本发明另一较佳实施例的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置工作过程与使用者使用交互示意图。
为多元化个性化需求，本实施例中，便携式多通道电刺激系统模块1针对不同场景和使用者需求提供4种应用功能：1)仅初次疲劳提示：使用者仅需要获取初次疲劳提示；2)仅持续疲劳提示：使用者仅需肌肉疲劳信息检测模块5检测到肌肉疲劳超过疲劳基线发出提醒；3)疲劳缓解功能：便携式多通道电刺激系统模块1输出特定的电刺激序列作用于目标肌肉，快速放松肌肉，实现肌肉疲劳的快速恢复，通常用于目标肌肉已经肌肉疲劳且处于使用者停止或间断休息的过程；4)运动辅助功能：使用者在运动过程中，通过便携式多通道电刺激系统模块1精准的刺激时序，缓解目标肌肉的疲劳程度。
结合图2，具体说明本实施例的装置工作过程及与使用者的交互过程：
1)使用者选择目标肌肉及初始化刺激参数后，使用者开始正常的工作或运动；
2)当目标肌肉的疲劳特征达到肌肉疲劳信息检测模块5设定的阈值时，肌肉疲劳信息检测模块5触发便携式多通道电刺激系统模块1；便携式多通道电刺激系统模块1通过刺激电极3，输出刺激电脉冲提示肌肉疲劳，完成初次的疲劳预警提示；
3)当使用者感知到初次疲劳预警时，可根据当前工作或运动状态，选择具体的需求模式(该选择也可在初次疲劳预警前预先设置)：具体分为以下4种情况：1)当仅需系统对目标运动肌肉进行初次疲劳提示时，使用者在感受到疲劳提示后，可关闭仅持续触觉提示、运动辅助功能和疲劳缓解功能；2)当仅需要提供持续疲劳提示功能时，使用者只需选择仅有触觉提示功能即可；3)当使用者需要系统提供疲劳缓解或运动辅助功能时，可选择对应的功能，使便携式多通道电刺激系统模块1输出相应的编码刺激序列。结合医疗研究及试验结果，运动辅助功能和疲劳缓解功能通常分时使用效果较好。
实施例三
图3所示是本发明另一较佳实施例的人体可穿戴肌群位置示意图。
本实施例中，一块目标肌肉对应一个肌肉疲劳信息检测模块5和一对构成刺激回路的刺激电极3。为提高检测质量，优选地，肌肉疲劳检测模块5通常位于目标肌肉的肌腹位置，一对刺激电极3位于两侧，具体贴放位置如图3中的右半图所示。
本实施例中，还配置了电极佩戴模块2，通过其端部带有魔术贴的绑带，将刺激电极3和肌肉疲劳检测模块5固定于目标肌肉。
便携式多通道电刺激系统模块1穿戴于使用者的背部(本图未画出)，通过电线4与刺激电极3和肌肉疲劳检测模块5连接。为进一步降低使用者肌肉负担，当使用者无需运动或行走时，便携式多通道电刺激系统模块1可放置于身体之外。
实施例四
图4是本发明的另一个较佳实施例的肌肉疲劳信息检测模块5的结构示意图，包括信号采集模块20、固定板21、信号处理模块22和信号采集模块的固定带23；信号采集模块20与信号处理模块22分别与固定板21胶合连接，固定板21为中空横向贯通，且与与信号采集模块20等长等宽，用于穿过绑带23将信号采集模块20固定到目标肌肉。
本实施例中，信号采集模块20采用过肌电和近红外混合传感器，被配置为采集目标肌肉收缩产生的表面肌电和近红外光谱信号，并传输给所述信号处理模块22；信号处理模块22具有MCU微控制单元，被配置为标定目标肌肉的疲劳特征并数字化，再实时传输给所述便携式多通道电刺激系统模块1，并将初次疲劳的疲劳特征作为疲劳基线。
实施例五
图5是本发明的另一个较佳实施例的肌肉疲劳信息检测模块5与便携式多通道电刺激系统模块1的结构与连接示意图。
本实施例中，信号采集模块20还包括差分电极6、参考电极7、近红外LED 8和光电探测器9；差分电极6和参考电极7用于目标肌肉的表面肌电信号采集；近红外LED 8和光电探测器9，用于目标肌肉的近红外光谱采集。
本实施例中，肌肉疲劳信息检测模块5还包括第一电源系统；第一电源系统由小体积的锂电池和电源管理模块组成，用于对信号采集模块20和信号处理模块22供电。信号处理模块22与第一电源系统集成于方形塑料壳体内，方形塑料壳体侧面留有信号处理模块的接线端口和第一电源充电端口11，信号采集模块20通过柔性电路线(FPC线)与信号处理模块22相连接。工作时，肌肉疲劳信息检测模块5通过第一电源充电端口11用于与外接电源设备连接充电，通过阈值标定按钮12完成疲劳阈值标定，最终通过信号处理模块22的输出端口13进行疲劳特征的数字化映射输出。
本实施例中，便携式多通道电刺激系统模块1通过输入控制端口14接收输出端口13的输出信号，判断并处理后通过输出刺激端口15输出刺激电脉冲，并通过电线4连接的刺激电极3作用于人体。为便于控制，便携式多通道电刺激系统模块还设置了总电源开关16，用于控制整个装置的电源通断；通过输入控制分开关17控制输入控制端口14接收信号的通断；通过输出控制分开关18实现输出刺激端口15的电刺激输出的通断与安全应急保护。
本实施例还设置了上位机，并通过便携式多通道电刺激系统模块1的USB端口19，实现充电以及仅“初次疲劳提示、仅持续疲劳提示、疲劳缓解功能和运动辅助功能”等4种应用功能的切换。
实施例六
图6所示是本发明的另一个较佳实施例的电极佩戴模块2示意图，包括电极佩戴模块固定带24、魔术贴绑带25和封口拉链26；其中，电极佩戴模块固定带24分为上、中、下三层结构：中层和下层之间轴向端口贯通、侧边封死，用于穿过魔术贴绑带25；上层和中层之间轴向端口封死，刺激电极3从带有封口拉链26的侧边装入，刺激电极3的端部连线通过另一侧预留的电极接线口穿出，电极佩戴模块固定带24的上表面预留有与刺激电极3等大的窗口27，用于将刺激电极3贴放到目标肌肉。
魔术贴绑带25能够快速将刺激电极3固定于目标肌肉，且置换方便，可多次重复使用。
考虑实际需要，当刺激电极3用于缓解肌肉疲劳或运动辅助时，一个电极佩戴模块2通常只固定一个刺激电极3；当用于疲劳提示，一个电极佩戴模块2可同时用于4个不同刺激通道的电极固定，可佩戴与腕部或脚踝处。
另外，考虑到刺激电极3可能用于目标肌肉部位不同，为尽可能延长刺激电极3的使用寿命，优选地，刺激电极3采用无纺布湿电极或带有导电水凝胶层的干电极，且尺寸大小可根据实际需求进行更换。
实施例七
本实施例中，便携式多通道电刺激系统模块1，还包括第二电源系统，由锂电池和电源管理模块组成；具备刺激脉冲的电流幅值、脉冲宽度、刺激频率单独可调功能，并配置多个输入控制端口和多个输出刺激端口；任意输出刺激端口通道既可实时接收任意输入控制端口输入的数字脉冲信号作为触发控制，也可以在不同时刻接收不同输入控制端口的时序脉冲信号实现刺激电脉冲输出控制。
为提高本发明的科学治疗效果，考虑到个体差异及人体生理规律，优选地，便携式多通道电刺激系统模块1内存通过大量的人体的电生理实验测试得到典型编码电刺激序列；并具备刺激电脉冲的电流幅值、脉冲宽度、刺激频率与刺激通道和触发通道之间的多参数组合编码功能，生成并存储个性化的编码电刺激序列。
本实施例中，接收肌肉疲劳信息检测模块5通过输出端口13的输出信号，序列控制便携式多通道电刺激系统模块1，按照预设的编码电刺激序列输出刺激电脉冲。
实施例八
本实施例中，为提高本装置对肌群的疲劳消除效果，优选地，所述便携式多通道电刺激系统模块1设有8个独立的输入控制端口、8个独立的输出刺激端口，所有输入/输出均为标准的BNC端口，能够实现具体刺激参数的分辨率为：刺激电流幅值为0.1毫安，刺激脉宽为10微秒，刺激频率为1赫兹。
此外，本实施例的便携式多通道电刺激系统模块1，还能够自由选择脉冲波形，包括方波、正弦波或三角波中的某一种或自由组合。
应用本实施例的装置时，首先依据使用者的肢体运动状态，选定需要监测的目标肌肉，根据目标肌肉的位置和肌肉大小，完成肌肉疲劳信息检测模块5的穿戴和刺激电极3的选择、贴放与固定；再通过最大静力收缩法快速制造疲劳，完成目标肌肉的疲劳基线标定，并与便携式多通道电刺激系统模块1的电线4连接；然后，使用者通过按钮开关或上位机选择典型的编码电刺激序列，初次感受目标肌肉疲劳时，疲劳提示、疲劳缓解功能和运动辅助功能所对应的刺激电脉冲输出强度，并根据使用者的实际体验进行微调；使用者完成编码刺激序列的个性化配置后，同步完成肌群疲劳输出刺激端口与刺激电极3输入端的电线连接，佩戴好电极佩戴模块2，即可正式使用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，包括肌肉疲劳信息检测模块、便携式多通道电刺激系统模块、刺激电极和电极佩戴模块；所述肌肉疲劳信息检测模块被配置为检测肌肉信息，并通过有线通信控制所述便携式多通道电刺激系统模块输出刺激电脉冲；所述便携式多通道电刺激系统模块被配置为通过所述刺激电极，输出刺激电脉冲作用于目标肌肉；所述刺激电极被配置为实现目标肌肉疲劳的触觉刺激提示或疲劳缓解；所述电极佩戴模块被配置为将所述刺激电极固定于人体；所述肌肉疲劳信息检测模块和所述刺激电极通过电线分别与所述便携式多通道电刺激系统模块相连；所述的肌肉疲劳信息检测模块和所述刺激电极被配置为直接与目标肌肉接触。
2.如权利要求1所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述肌肉疲劳信息检测模块还包括信号采集模块和信号处理模块；所述信号采集模块被配置为采集目标肌肉收缩产生的表面肌电和近红外光谱信号，并传输给所述信号处理模块；所述信号处理模块被配置为标定目标肌肉的疲劳特征并数字化，再实时传输给所述便携式多通道电刺激系统模块，并将初次疲劳的疲劳特征作为疲劳基线。
3.如权利要求2所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，标定的所述疲劳特征包括表面肌电信号的均方根值，具体计算公式如式(1)：
式(1)中，XRMS为所述表面肌电信号的均方根值，xi为目标肌肉疲劳时的表面肌电信号，N为单位窗长下的样本数。
4.如权利要求2所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述的疲劳特征还包括表面肌电信号的中值频率，计算公式如下：
式(2)中，MDF为所述表面肌电信号的中值频率；PSD(f)为目标肌肉疲劳时的所述表面肌电信号的功率谱密度函数，fs为采样频率。
5.如权利要求2所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述的疲劳特征还包括目标肌肉位置的氧合血红蛋白浓度的变化量，具体计算过程如下：
步骤一、计算所述信号采集模块采集的近红外光谱的光强特征，如式(3)：
式(3)中，XNIRS为所述近红外光谱的光强特征，xi为目标肌肉疲劳时的表近红外信号，N为单位窗长下的样本数；
步骤二、归一化处理步骤一中的XNIRS，得到归一序列{XNIRS}；
步骤三、翻转处理步骤二中的归一序列{XNIRS}，计算血液体积变化趋势如式(4)：
BV＝2－{XNIRS} (4)
式(4)中，BV为目标肌肉疲劳时的血液体积变化；
步骤四、基于朗伯-比尔定律，通过步骤三的BV，计算血液中的氧合血红蛋白浓度的变化量。
6.如权利要求2所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述信号处理模块数字化所述目标肌肉的疲劳特征，被配置为基于所述疲劳基线，实时数字化目标肌肉的疲劳特征信号。
7.如权利要求1所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述便携式多通道电刺激系统模块输出的刺激电脉冲，电流幅值、脉冲宽度和刺激频率能够独立调节。
8.如权利要求1所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述便携式多通道电刺激系统模块，具备多个输入控制端口和多个输出刺激端口；所述任意输出刺激端口能够实时接收任意输入控制端口的信号作为触发控制，也能够在不同时刻接收不同输入控制端口的时序脉冲信号作为触发控制。
9.如权利要求8所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述便携式多通道电刺激系统模块，能够将刺激电脉冲的电流幅值、脉冲宽度、刺激频率与任意输入控制端口和输出刺激端口进行多参数组合编码，生成并存储典型编码电刺激序列。
10.如权利要求1所述的基于电刺激与肌肉信息检测的疲劳缓解装置，其特征在于，所述刺激电极配置一对或多对，能够同时作用于不同部位的目标肌肉。
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