CN110639126B - 一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置，该方法包括：电刺激控制器接收肌肉电刺激控制指令；分析肌肉电刺激控制指令得到中频载波控制指令、低频基波控制指令及强度调制包络控制指令；根据中频载波控制指令产生中频载波电信号；根据低频基波控制指令产生低频基波电信号；根据强度调制包络控制指令产生强度调制包络信号；将中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据强度调制包络信号对低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号；通过电极将肌肉电刺激信号传导至机体的肌肉。本发明现实了与低频刺激一样的收缩效果，且更加安全、更加舒适的肌肉电刺激。

Description

一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置

技术领域

本申请涉及电刺激技术的技术领域，尤其涉及一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置。

背景技术

现阶段的功能性电刺激属于神经肌肉电刺激的范畴，是利用一定强度的低频脉冲电流，通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。

利用肌肉电刺激，可提供对身体的特定肌群区域选择性地提供脉冲电刺激的穿戴式装置和配套服装，应用于物理治疗或者职业运动员肌肉力量训练。通过合理有效的电刺激可改善肢体活动能力，减少肌肉缺血缺氧，预防肌肉萎缩，增强肌肉和肌群功能，且可实现锻炼肌肉的力量、耐力及肌群协调性的目的。

在肌肉电刺激过程中，低频信号一般作为收缩肌肉的电信号，中频对肌肉的刺激呈现积分效应，需要多个脉冲周期诱发一次肌肉收缩。低频电刺激信号受到人体皮肤与电极间阻抗的影响产生刺痛感，而中频电刺激信号可以有效减小阻抗的不良影响，达到不引起刺痛感的效果。

目前常用的外加电流肌肉刺激一般使用的是一定频率的电刺激，而为保证肢体运动的协调性，机体肌肉在运动过程中的收缩幅度也是动态调整的，生物机体所产生的神经冲动的频率在整个关节运动过程中并不是保持不变的。仅使用固定频率和刺激电流幅度的肌肉电脉冲刺激，不能动态调整刺激频率和刺激强度，这会导致引导用户所产生的产生不协调的速度和幅度关节运动，不利于用户的康复训练或肌肉锻炼。

因此，如何提供一种智能可调制式的肌肉电脉冲刺激的方案是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置，解决现有技术中没有使用强度调制实现使用者“体感”变化的肌肉电脉冲刺激的技术问题。

为达到上述目的，本申请提供一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法，包括：

将电极穿戴至机体肌肉相应位置；

电刺激控制器接收肌肉电刺激控制指令；

根据预设的控制指令与电刺激指令对应关系，分析所述肌肉电刺激控制指令得到中频载波控制指令、低频基波控制指令及强度调制包络控制指令；

根据所述中频载波控制指令产生对应的中频载波电信号；根据所述低频基波控制指令产生对应的低频基波电信号；根据所述强度调制包络控制指令产生对应的强度调制包络信号；

将所述中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据所述强度调制包络信号对所述低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号；

通过所述电极将所述肌肉电刺激信号传导至所述机体的肌肉。

可选地，其中，所述电刺激控制器接收肌肉电刺激控制指令，为：

控制终端接收肌肉电刺激的输入指令，根据所述输入指令生成肌肉电刺激控制指令并发送至所述电刺激控制器；

将所述肌肉电刺激控制指令的内容以视听内容进行展现。

可选地，其中，所述根据所述中频载波控制指令产生对应的中频载波电信号，为：

利用现场可编程门阵列根据所述中频载波控制指令，生成对初始中频载波进行分频或倍频的中频载波处理指令；

根据所述初始中频载波及中频载波处理指令，产生预设中频载波时间周期范围内的中频载波电信号。

可选地，其中，所述根据所述低频基波控制指令产生对应的低频基波电信号，为：

利用数字模拟转换器及现场可编程门阵列，根据所述低频基波控制指令，生成低频基波生成指令；

根据所述低频基波生成指令进行逻辑时序处理及数字模拟转换，产生预设低频基波时间周期范围内的低频基波电信号。

可选地，其中，将所述中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据所述强度调制包络信号对所述低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号，为：

利用数字模拟转换器对所述低频基波调制波信号进行生成；

利用高压高频开关生成所述中频载波电信号，并与低频基波电信号合成，得到具有低频调制中频的频率调制波信号；

利用双运算放大器对所述频率调制波信号进行幅度上的放大或缩小调制，形成高压频率调制波信号，

利用如前所述的数字模拟转换器，在输出的范围内根据所述强度调制包络信号，对所述频率调制波信号做幅度上的放大或缩小，形成调频调幅幅度调制波信号，

利用H型桥式电路实现高压信号在正负电极之间的互补输出，得到具有互补输出的高压调频调幅的调制波信号。

另一方面，本发明还提供一种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置，包括：电刺激控制器、中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器、强度调制包络处理器、中频调制波信号生成处理器及电极；其中，

所述电刺激控制器，与所述中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器及强度调制包络处理器相连接，接收肌肉电刺激控制指令；根据预设的控制指令与电刺激指令对应关系，分析所述肌肉电刺激控制指令得到中频载波控制指令、低频基波控制指令及强度调制包络控制指令；

所述中频载波生成处理器，与所述电刺激控制器及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述中频载波控制指令产生对应的中频载波电信号；

所述低频基波拟合处理器，与所述电刺激控制器及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述低频基波控制指令产生对应的低频基波电信号；

所述强度调制包络处理器，与所述电刺激控制器及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述强度调制包络控制指令产生对应的强度调制包络信号；

所述中频调制波信号生成处理器，与所述中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器、强度调制包络处理器及电极相连接，将所述中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据所述强度调制包络信号对所述低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号；

所述电极，与所述中频调制波信号生成处理器相连接，并穿戴至机体肌肉相应位置，通过所述电极将所述肌肉电刺激信号传导至所述机体的肌肉。

可选地，其中，该装置还包括：控制终端；通过有线或无线的方式与所述电刺激控制器相连接，接收肌肉电刺激的输入指令，根据所述输入指令生成肌肉电刺激控制指令并发送至所述电刺激控制器；

将所述肌肉电刺激控制指令的内容以视听内容进行展现。

可选地，其中，所述中频载波生成处理器，包括：中频载波处理单元及中频载波生成单元；其中，

所述中频载波处理单元，与所述电刺激控制器及中频载波生成单元相连接，利用现场可编程门阵列根据所述中频载波控制指令，生成对初始中频载波进行分频或倍频的中频载波处理指令；

所述中频载波生成单元，与所述中频载波处理单元及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述初始中频载波及中频载波处理指令，产生预设中频载波时间周期范围内的中频载波电信号。

可选地，其中，所述低频基波拟合处理器，包括：低频基波处理单元及低频基波生成单元；其中，

所述低频基波处理单元，与所述电刺激控制器及低频基波生成单元相连接，利用数字模拟转换器及现场可编程门阵列，根据所述低频基波控制指令，生成低频基波生成指令；

所述低频基波生成单元，与所述低频基波处理单元及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述低频基波生成指令进行逻辑时序处理及数字模拟转换，产生预设低频基波时间周期范围内的低频基波电信号。

可选地，其中，所述中频调制波信号生成处理器，包括：双运算放大器、高频高压开关、H型桥式处理器及肌肉电刺激信号生成处理器；其中，

所述双运算放大器，与所述中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器及H型桥式处理器相连接，利用双运算放大器对所述中频载波电信号及低频调制电信号进行放大；

所述H型桥式处理器，与所述双运算放大器及肌肉电刺激信号生成处理器相连接，利用高压高频开关将放大后的所述中频载波电信号及低频调制电信号合成，得到具有低频调制中频的调制波信号；

所述肌肉电刺激信号生成处理器，与所述H型桥式处理器、强度调制包络处理器及电极相连接，同时根据所述强度调制包络信号按比例对所述低频调制波信号，进行放大或者缩小幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号。

本申请的调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置，实现的有益效果至少如下：

(1)本申请的调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置，可对身体的特定肌群区域选择性地提供脉冲电刺激的穿戴式装置和配套服装，通过中频刺激作为基底载波，并在其基础上调制了低频基波，可以产生与低频刺激一样的收缩效果，但是对于使用者来讲，更加安全，更加舒适。

(2)本申请的调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置，在使用者做特定训练动作时，通过改变调制波强度“包络”，引导用户通过感受强度来完成动作设计。这种方式可以让使用者在锻炼时，不用看智能终端的界面，更加关注于动作本身实现电流强度和训练流程的配合。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中第二种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的系统流程示意图；

图4为本发明实施例中一种中频刺激肌肉装置产生的强度调制信号示意图；

图5为本发明实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的系统的结构示意图；

图6为本发明实施例中第三种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图；

图7为本发明实施例中第四种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图；

图8为本发明实施例中第五种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图；

图9为本发明实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置的结构示意图；

图10为本发明实施例中第二种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置的结构示意图；

图11为本发明实施例中第三种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置的结构示意图；

图12为本发明实施例中的用于肌肉电脉冲刺激的信号生成电路的结构示意图；

图13为本发明实施例中的用于肌肉电脉冲刺激的信号生成电路的组成电路的示意图；

图14为本发明实施例中的用于肌肉电脉冲刺激的信号强度调制电路的结构示意图；

图15为本发明实施例中用于肌肉电脉冲刺激的信号强度调制电路的组成电路的示意图；

图16为本发明实施例中第四种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置的结构示意图；

图17为本发明实施例中第五种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置的结构示意图；

图18为本发明实施例中用于肌肉电脉冲刺激的波形信号输出电路的组成电路的示意图；；

图19为本发明实施例中用于肌肉电脉冲刺激的电极连接电路的组成电路的示意图；

图20为本发明实施例中一种互补波形的示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1所示，为本实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图。本方法涉及到一种使用强度调制实现使用者“体感”变化的肌肉电刺激方法或系统，配合智能终端设备的视听觉输出，可以指导使用者进行运动训练的流程切换。本实施例中使用的智能终端设备(控制终端)，包括且不限于智能手机、智能平板、智能手表、智能音响等可以对人体进行输出的音视频设备。具体地，该方法包括如下步骤：

步骤101、将电极穿戴至机体肌肉相应位置。

步骤102、电刺激控制器接收肌肉电刺激控制指令。

步骤103、根据预设的控制指令与电刺激指令对应关系，分析肌肉电刺激控制指令得到中频载波控制指令、低频基波控制指令及强度调制包络控制指令。

步骤104、根据中频载波控制指令产生对应的中频载波电信号；根据低频基波控制指令产生对应的低频基波电信号；根据强度调制包络控制指令产生对应的强度调制包络信号。

步骤105、将中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据强度调制包络信号对低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号。

步骤106、通过电极将肌肉电刺激信号传导至机体的肌肉。

可选地，本实施例中使用的肌肉电刺激系统，可以是贴片式、半穿戴式、全穿戴式，甚至是植入式。

在一些可选的实施例中，如图2至5所示，图2为本实施例中第二种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图；图3为本实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的系统流程示意图；图4为本实施例中一种中频刺激肌肉装置产生的强度调制信号示意图；图5为本实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的系统的结构示意图。与图1中不同的是，电刺激控制器接收肌肉电刺激控制指令，为：

步骤201、控制终端接收肌肉电刺激的输入指令，根据输入指令生成肌肉电刺激控制指令并发送至电刺激控制器。

步骤202、将肌肉电刺激控制指令的内容以视听内容进行展现。

本实施例的系统提供了一种中频可调制肌肉电刺激方式，配合一种智能终端设备可指导使用者进行运动锻炼以达到强化肌肉与燃脂的效果。音视频设备向使用者指导的同时，电刺激器的强度包络也同步更新。使用者熟悉后，可以仅仅通过电刺激强度变化来判断训练动作的流程。

本实施例中调制式的肌肉电脉冲刺激的系统如图3所示，可以由中频可调制肌肉电刺激器301、智能终端设备302(可以是控制终端)、使用者304组成。流程如下：使用者304可对智能终端设备302操作，通过智能终端设备302与中频可调制肌肉电刺激器301上的控制单元进行无线数据通信。经过无线通信，中频可调制肌肉电刺激器301接收到智能终端设备302的控制数据，产生具备强度调制变化且可让使用者“体感”产生变化的电肌肉刺激信号(3)。与此同时，智能终端设备302的视听觉输出可同步的将电肌肉刺激信号(3)的强度变化展现出来以指导使用者304完成动作训练。使用者304可根据智能终端设备302所产生的电肌肉刺激信号(3)或者根据智能终端设备302所提供的视听觉输出指导，完成训练动作。例如使用者304可在电肌肉刺激信号(3)强度增强过程(8)中完成某个动作，在电肌肉刺激信号303强度达到最大(9)之后维持某个动作，在电肌肉信号(3)强度递减过程(10)中完成某个动作。

本实施例的中频可调制肌肉电刺激器产生的强度调制变化信号如图4所示，由中频电载波信号(5)、低频调制电信号(6)、强度调制包络信号(7)组成。以本实施例图3的中频可调制肌肉电刺激器301产生的具备强度调制的电肌肉刺激信号(3)进行进一步说明。中频载波电信号(5)是时间周期上为微秒级别的电信号，低频调制电信号(6)是时间周期上为毫秒级别的电信号，这两种电信号通过电肌肉刺激器合成以中频载波电信号(5)为载波的低频调制波信号。低频调制波信号可让皮下组织与深层肌肉收缩或者松弛，达到肌肉训练的效果。强度调制包络信号(7)是秒级的包络信号，该包络信号与低频调制波信号组成完整的电肌肉刺激信号(3)，并且可以控制电肌肉刺激信号(3)的强度变化。例如控制调整使用者304的肌肉收缩或者松弛时间，让使用者304达到不同的“体感”。以驱使使用者304根据调制包络信号(7)的变化情况进行各种训练动作。另外的，智能终端设备302可将强度调制包络信号(7)的变化以视听觉的形式输出，指导使用者304进行各种训练动作。

本实施例的调制式的肌肉电脉冲刺激的系统的结构如图5所示，主要由控制单元501、中频载波生成单元502、低频拟合单元503、强度调制单元504、中频调制波单元505及电极单元506组成。

控制单元501具备无线通信功能，可与智能终端302建立例如WIFI、蓝牙、GPS和其他无线通信。主要是由无线通信芯片与串行通信接口组成，无线通信芯片可接受智能终端302发送的控制信号并进行处理，通过串行通信接口串行地将数据发送给中频载波生成单元，并进行控制。

中频载波单元502是现场可编程门阵列内构成的模块，现场可编程门阵列内部集成接口可接收控制单元发送的控制信号，从而对中频载波生成单元控制，中频载波信号单元通过内部时钟对电信号进行分频或者倍频处理，产生时间周期上为微秒级别的中频载波电信号(5)。

低频拟合单元503由数字模拟转换器与现场可编程门阵列低频拟合模块组成，现场可编程门阵列内部集成接口接收到控制单元发送的控制信号，现场可编程门阵列低频拟合模块通过算法处理，逻辑时序处理并且控制数字模拟转换器，产生时间周期为毫秒级别的低频调制电信号(6)。

强度调制单元504由数字模拟转换器与现场可编程门阵列强度调制模块组成，现场可编程门阵列内部集成接口接收到控制单元发送的控制信号，现场可编程门阵列强度调制模块通过对低频调制电信号(6)进行逻辑算法处理与后，产生时间周期为秒级别的强度调制包络信号(7)。

中频调制波单元505由双运算放大器与H型桥式电路组成，双运算放大器对中频载波信号(5)与低频调制电信号(6)进行放大。中频载波信号(5)与低频调制电信号(6)经过高压高频开关后可合成为具备低频调制中频的调制波信号。强度调制包络信号(7)同时按比例对低频调制波信号进行放大或者缩小，从而产生幅度上的调制，以形成完整的电肌肉刺激信号(3)。

电极单元506由连接端子与电极组成。连接端子直接与本发明的中频刺激肌肉装置相连，并且将电肌肉刺激信号(3)传导至电极单元的电极。电极单元使用的电极，包括且不限于贴片式电极，穿戴式电极，植入式电极等可将电肌肉刺激信号(3)导向至人体肌肉507的传导体。

在一些可选的实施例中，如图6所示，为本实施例中第三种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图。与图1中不同的是，根据中频载波控制指令产生对应的中频载波电信号，为：

步骤601、利用现场可编程门阵列根据中频载波控制指令，生成对初始中频载波进行分频或倍频的中频载波处理指令。

步骤602、根据初始中频载波及中频载波处理指令，产生预设中频载波时间周期范围内的中频载波电信号。

在一些可选的实施例中，如图7所示，为本实施例中第四种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图。与图1中不同的是，根据低频基波控制指令产生对应的低频基波电信号，为：

步骤701、利用数字模拟转换器及现场可编程门阵列，根据低频基波控制指令，生成低频基波生成指令。

步骤702、根据低频基波生成指令进行逻辑时序处理及数字模拟转换，产生预设低频基波时间周期范围内的低频基波电信号。

在一些可选的实施例中，如图8所示，为本实施例中第五种调制式的肌肉电脉冲刺激的方法的流程示意图。与图1中不同的是，将中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据强度调制包络信号对低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号，为：

步骤801、利用双运算放大器对中频载波电信号及低频调制电信号进行放大。

步骤802、利用H型桥式处理器将放大后的中频载波电信号及低频调制电信号合成，得到具有低频调制中频的调制波信号。

步骤803、同时根据强度调制包络信号按比例对低频调制波信号，进行放大或者缩小幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号。

在一些可选的实施例中，如图9所示，为本实施例中一种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置900的结构示意图，该装置可用于实施上述的调制式的肌肉电脉冲刺激的方法。具体地，该装置包括：电刺激控制器901、中频载波生成处理器902、低频基波拟合处理器903、强度调制包络处理器904、中频调制波信号生成处理器905及电极906。

其中，电刺激控制器901，与中频载波生成处理器902、低频基波拟合处理器903及强度调制包络处理器904相连接，接收肌肉电刺激控制指令；根据预设的控制指令与电刺激指令对应关系，分析肌肉电刺激控制指令得到中频载波控制指令、低频基波控制指令及强度调制包络控制指令。

中频载波生成处理器902，与电刺激控制器901及中频调制波信号生成处理器905相连接，根据中频载波控制指令产生对应的中频载波电信号。

低频基波拟合处理器903，与电刺激控制器901及中频调制波信号生成处理器905相连接，根据低频基波控制指令产生对应的低频基波电信号。

强度调制包络处理器904，与电刺激控制器901及中频调制波信号生成处理器905相连接，根据强度调制包络控制指令产生对应的强度调制包络信号。

中频调制波信号生成处理器905，与中频载波生成处理器902、低频基波拟合处理器903、强度调制包络处理器904及电极906相连接，将中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据强度调制包络信号对低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号。

电极906，与中频调制波信号生成处理器905相连接，并穿戴至机体肌肉相应位置，通过电极将肌肉电刺激信号传导至机体的肌肉。

在一些可选的实施例中，如图10所示，为本实施例中第二种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置1000的结构示意图。与图9中不同的是，还包括：控制终端1001；通过有线或无线的方式与电刺激控制器901相连接，接收肌肉电刺激的输入指令，根据输入指令生成肌肉电刺激控制指令并发送至电刺激控制器；将肌肉电刺激控制指令的内容以视听内容进行展现。

在一些可选的实施例中，如图11至15所示，图11为本实施例中第三种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置1100的结构示意图；图13为本实施例中用于肌肉电脉冲刺激的信号生成电路的组成电路的示意图；图15为本实施例中用于肌肉电脉冲刺激的信号强度调制电路的组成电路的示意图。与图9中不同的是，中频载波生成处理器902，包括：中频载波处理单元1101及中频载波生成单元1102。

其中，中频载波处理单元1101，与电刺激控制器901及中频载波生成单元1102相连接，利用现场可编程门阵列根据中频载波控制指令，生成对初始中频载波进行分频或倍频的中频载波处理指令。

中频载波生成单元1102，与中频载波处理单元1101及中频调制波信号生成处理器905相连接，根据初始中频载波及中频载波处理指令，产生预设中频载波时间周期范围内的中频载波电信号。

在图13中，现场可编程门阵列通过输出串行数据信号给数模转换模块的BCK接口、WS接口、DIN接口，数模转换模块将接收到的串行数据转换成时间周期上为毫秒级别的不同波形，如正弦波、三角波、锯齿波等，并且通过RCH接口、LCH接口输出(根据现场可编程门阵列输入串行数据不同数模转换模块转换成不同的波形)，再将RCH接口、LCH接口输出的信号输入给两个模拟开关，模拟开关的开关频率是时间周期上为微秒级别的信号，将毫秒级别波形信号切成微秒级别的波形信号，最后波形从模拟开关输出脚输出两路(第一中频载波电信号和第二中频载波电信号)毫秒级别的调制波及微秒级别的波形。

可选地，毫秒波形为5-200ms频率为5-200HZ，微秒波形为100-500us频率为2000HZ-10KHZ。数模转换模块的RCH接口、LCH接口输出的波型可以不同，左通道可以固定为大于700mv的波型，也可以固定为880mV，给后面的波形信号输出电路用，导通波形信号输出电路中的三极管。RCH接口、LCH接口输出的波型可以不固定(可以根据主控芯片输入给数模转换模块数据决定)。

可选地，通过两个模拟开关可以输出两路波形并且是互补波型，LCH接口输出可以为数字信号RCH接口输出为数字或模拟信号，第一BL1551模拟开关输出的第一中频载波电信号、和第二BL1551模拟开关输出的第二中频载波电信号输出的可以是数字或模拟信号。

第一BL1551模拟开关输出可以是波形周期为500us频率为2000HZ，首先数模转换模块芯片从RCH接口、LCH接口输出波形，再将RCH接口、LCH接口输出的波形输入给第一BL1551模拟开关，模拟开关通过2000HZ频率的开关切换数模转换模块芯片输入的RCH接口、LCH接口输出的波形，最终第一BL1551模拟开关输出频率为2000HZ周期为500us的波型。

第二BL1551模拟开关输出可以是波形周期为500us频率为2000HZ，首先数模转换模块芯片输出从RCH接口、LCH接口输出的波形，再将RCH接口、LCH接口输出的波形输入给第二BL1551模拟开关，模拟开关通过2000HZ频率的开关切换数模转换模块芯片输入的RCH接口、LCH接口输出的波形，最终第二BL1551模拟开关输出频率为2000HZ周期为500us的波型。

如图12和图13所示，信号生成电路包括：

现场可编程门阵列100，用于输出串行数据信号；

与现场可编程门阵列100相连接的数模转换模块200，根据接收到的串行数据信号生成低频基波电信号和导通信号；

与数模转换模块200相连接的第一开关模块300，接收来自数模转换模块200的低频基波电信号并将低频基波电信号转换为第一中频载波电信号；

以及与数模转换模块200相连接的第二开关模块400，接收来自数模转换模块200的低频基波电信号并将低频基波电信号转换为第二中频载波电信号。

所述低频基波电信号是周期为5-200ms、频率为5-200HZ的波形信号；所述导通信号为大于700mv的波型信号。优选地，所述导通信号为880mv的波型信号。

所述第一中频载波电信号和第二中频载波电信号是周期100-500us、频率为2000HZ-10KHZ的波形信号；所述第一中频载波电信号和第二中频载波电信号为互补波形。

所述低频基波电信号、第一中频载波电信号和第二中频载波电信号为数字或模拟信号，所述导通信号为数字信号。所述低频基波电信号、导通信号、第一中频载波电信号和第二中频载波电信号的波形例如可以是正弦波、三角波、锯齿波等，在此不做限定。

所述数模转换模块200包括PT8211-S芯片，PT8211-S芯片包括RCH接口、LCH接口、BCK接口、WS接口、DIN接口、VDD接口以及GND_1接口；BCK接口、WS接口和DIN接口与现场可编程门阵列100相连接；RCH接口和LCH接口与第一开关模块300和第二开关模块400相连接。所述PT8211-S芯片为普诚科技股份有限公司生产的型号为PT8211-S的芯片。所述RCH接口用于输出低频基波电信号，所述LCH接口输出导通信号。

BCK接口为串行位时钟输入引脚，WS接口为字选择时钟输入引脚，DIN接口为数据输入引脚，PT8211-S芯片通过BCK接口、WS接口和DIN接口接收现场可编程门阵列100输出的串行数据信号，并转换成周期为5-120ms频率为10-200HZ的低频基波电信号，低频基波电信号通过RCH接口传输至第一开关模块300的A1_1接口和第二开关模块400的A2_2接口。低频基波电信号的波形可以为正弦波、三角波、锯齿波等，其波形由串行数据信号决定。

所述数模转换模块200还包括电源VDD11、电容C11、电容C12、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16；电源VDD11与VDD接口相连接；电容C11的一端与VDD接口相连接，另一端接地；电容C12的一端与VDD接口相连接，另一端接地；电容C11和电容C12并联设置；电阻R11与BCK接口相连接；电阻R12与WS接口相连接；电阻R13与DIN接口相连接；电阻R14与RCH接口相连接；电阻R15与LCH接口相连接；电阻R16与电源VDD11相连接。所述电源VDD11优选为5.0V的直流电。

第一开关模块300包括第一BL1551模拟开关，第一BL1551模拟开关包括B_1接口、A1_1接口、A2_1接口、ENB_1接口、GND_2接口以及VCC_1接口；所述A1_1接口与RCH接口相连接；所述A2_1接口与LCH接口相连接；GND_2接口接地。

第一开关模块300还包括电源VDD12、电阻R17以及电容C13；电源VDD12与VCC_1接口相连接；电阻R17与ENB_1接口相连接；电容C13一端与VCC_1接口相连接，另一端接地。所述电源VDD12优选为5.0V的直流电。

ENB_1接口为逻辑控制信号输入引脚，根据逻辑控制信号控制B_1接口与A1_1接口和A2_1接口之间的开合。当逻辑控制信号为1时，B_1接口与A1_1接口相连接；当逻辑控制信号为0时，B_1接口与A2_1接口相连接。

第二开关模块400包括第二BL1551模拟开关，第二BL1551模拟开关包括B_2接口、A1_2接口、A2_2接口、ENB_2接口、GND_3接口以及VCC_2接口；所述A1_2接口与LCH接口相连接；所述A2_2接口与RCH接口相连接；所述GND_3接口接地。

第二开关模块400还包括电源VDD13、电阻R18以及电容C14；所述电源VDD13与VCC_2接口相连接；电阻R18与ENB_2接口相连接；电容C14一端与VCC_2接口相连接，另一端接地。所述电源VDD13优选为5.0V的直流电。

ENB_2接口为逻辑控制信号输入引脚，根据逻辑控制信号控制B_2接口与A1_2接口和A2_2接口之间的开合。当逻辑控制信号为1时，B_2接口与A1_2接口相连接；当逻辑控制信号为0时，B_2接口与A2_2接口相连接。

所述第一BL1551模拟开关和第二BL1551模拟开关块均为上海贝岭股份有限公司生产的型号为BL1551模拟开关。BL1551模拟开关是一款单芯片宽带快速单刀双掷(SPDT)CMOS开关，其导通电阻为2.7欧姆，VCC＝5.0V，宽电源范围为1.8V至5.5V。300MHz的高带宽性能支持两个部件的高频应用中断前功能，这消除了切换期间的信号中断，防止了两个开关同时被启用。

第一BL1551模拟开关通过ENB_1接口接收的逻辑控制信号控制B_1接口与A1_1接口和A2_1接口之间的开合。相应的第二BL1551模拟开关通过ENB_2接口中接收的逻辑控制信号控制B_2接口与A1_2接口和A2_2接口之间的开合。且所述第一BL1551模拟开关和第二BL1551模拟开关接收到的逻辑控制信号相同，即当逻辑控制信号为1时，B_1接口与A1_1接口相连接，B_2接口与A1_2接口相连接。由此当逻辑控制信号为1时第一BL1551模拟开关可传输RCH接口中传输的低频基波电信号，同时第二BL1551模拟开关传输LCH接口中传输的导通信号。当逻辑控制信号为0时相反。通过对ENB_1接口和ENB_2接口传输频率为2KHZ的逻辑控制信号，控制第一BL1551模拟开关和第二BL1551模拟开关的开合，由此形成周期为500us频率为2KHZ的第一中频载波电信号和第二中频载波电信号，且所述第一中频载波电信号和第二中频载波电信号为互补波形。互补波形是指两个波形组合在一起形成互补，以一个基准电压为标准，同时输出两个波型，并且一个波形为低另一个波形为高，反之亦然。

所述用于肌肉电脉冲刺激的信号生成电路包括还包括电容C15和电容C16；电容C15一端与RCH接口、A1_1接口以及A2_2接口相连接，另一端接地的；电容C16一端与LCH接口、A1_2接口以及A2_1接口相连接，另一端接地的。

如图14至图15所示，一种用于肌肉电脉冲刺激的信号强度调制电路，所述用于肌肉电脉冲刺激的信号强度调制电路包括：

运算放大模块210，运算放大模块210包括第一运算放大器211和第二运算放大器212；

用于输入第一中频载波电信号的第一信号输入模块220，所述第一信号输入模块220与第一运算放大器211同相输入端相连接；

用于输入导通信号和第一反馈信号的第二信号输入模块230，所述第二信号输入模块230与第一运算放大器211反向输入端相连接；

用于输入第二中频载波电信号的第三信号输入模块240，所述第三信号输入模块240与第二运算放大器212同相输入端相连接；

以及用于输入导通信号和第二反馈信号的第四信号输入模块250，所述第四信号输入模块250与第二运算放大器212反向输入端相连接。

在本实施例中，所述第一中频载波电信号和第二中频载波电信号是周期为100-500us、频率为2000HZ-10KHZ的波形信号；所述导通信号为880mv的波型信号；所述第一中频载波电信号和第二中频载波电信号为互补波形。

在本实施例中，所述运算放大模块210为LM358G-S08-R芯片；所述LM358G-S08-R芯片包括P1.1接口、P1.2接口、P1.3接口、P1.4接口、P1.5接口、P1.6接口、P1.7接口和P1.8接口；

P1.1接口连接第一运算放大器211的输出端；P1.2接口连接第一运算放大器211的反向输入端；P1.3接口连接第一运算放大器211的同向输入端；

P1.7接口连接第一运算放大器211的输出端；P1.6接口连接第一运算放大器211的反向输入端；P1.5接口连接第一运算放大器211的同向输入端；

P1.4接口接地，P1.8接口与电源VCC21相连接。

所述LM358G-S08-R芯片为友顺科技股份有限公司(UNISONIC TECHNOLOHIES CO.,LTD)生产的LM358G-S08-R芯片。

在本实施例中，第一信号输入模块220包括电阻R21和电阻R22；电阻R21一端为第一中频载波电信号的输入端，另一端与P1.3接口相连接；电阻R22一端与接地，另一端与P1.3接口相连接。

在本实施例中，第二信号输入模块230包括电阻R23、电阻R24和电容C21；所述电阻R23一端为导通信号的输入端，另一端与P1.2接口相连接；所述电阻R24一端为第一反馈信号的输入端，另一端与P1.2接口相连接；所述电容C21与电阻R24并联。

在本实施例中，第三信号输入模块240包括电阻R25和电阻R26；电阻R25一端为第二中频载波电信号的输入端，另一端与P1.5接口相连接；电阻R26一端与接地，另一端与P1.5接口相连接。

在本实施例中，第四信号输入模块250包括电阻R27、电阻R28和电容C22；所述电阻R27一端为导通信号的输入端，另一端与P1.6接口相连接；所述电阻R28一端为第二负反馈信号的输入端，另一端与P1.6接口相连接；电容C22与电阻R28并联。

所述用于肌肉电脉冲刺激的信号强度调制电路由第一运算放大器211和第二运算放大器212组成的双运放负反馈放大电路，利用运放的虚短原理，负反馈运放的两个输入电压相等。所以第一运算放大器211的同相输入端P1.3接口的输入电压等于第一运算放大器211的负反馈端P1.2接口的输入电压，第二运算放大器212的同相输入端P1.5接口的输入电压等于第一运算放大器211的负反馈端P1.6接口的输入电压。当第一运算放大器211和第二运算放大器212的同相输入端输入的信号第一中频载波电信号和第二中频载波电信号波形增大时，第一运算放大器211和第二运算放大器212的输出端输出的信号第一放大信号和第二放大信号的波形增大，第一运算放大器211和第二运算放大器212的反向输入端的第一反馈信号和第二反馈信号的波形增大。反之亦然，如此循环工作，电路能实现稳定的增益输出。

在一些可选的实施例中，如图16所示，图16为本实施例中第四种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置1400的结构示意图。与图9中不同的是，低频基波拟合处理器903，包括：低频基波处理单元1401及低频基波生成单元1402。

其中，低频基波处理单元1401，与电刺激控制器901及低频基波生成单元1402相连接，利用数字模拟转换器及现场可编程门阵列，根据低频基波控制指令，生成低频基波生成指令。

低频基波生成单元1402，与低频基波处理单元1401及中频调制波信号生成处理器905相连接，根据低频基波生成指令进行逻辑时序处理及数字模拟转换，产生预设低频基波时间周期范围内的低频基波电信号。

在一些可选的实施例中，如图17至19所示，图17为本实施例中第五种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置1500的结构示意图；图18为本实施例中用于肌肉电脉冲刺激的波形信号输出电路的组成电路的示意图；图19为本实施例中用于肌肉电脉冲刺激的电极连接电路的组成电路的示意图。与图9中不同的是，中频调制波信号生成处理器905，包括：双运算放大器1501、高频高压开关、H型桥式处理器1502及肌肉电刺激信号生成处理器1503。

其中，双运算放大器1501，与中频载波生成处理器902、低频基波拟合处理器903及H型桥式处理器1502相连接，利用双运算放大器对中频载波电信号及低频调制电信号进行放大。

H型桥式处理器1502，与双运算放大器1501及肌肉电刺激信号生成处理器1503相连接，利用高压高频开关将放大后的中频载波电信号及低频调制电信号合成，得到具有低频调制中频的调制波信号。

肌肉电刺激信号生成处理器1503，与H型桥式处理器1502、强度调制包络处理器904及电极906相连接，同时根据强度调制包络信号按比例对低频调制波信号，进行放大或者缩小幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号。

在图18中，所述用于肌肉电脉冲刺激的波形信号输出电路包括电源VCC31，三极管Q1，三极管Q2，三极管Q3，三极管Q4，电阻R31，电阻R32，电阻R33，电阻R34，电阻R35以及电阻R36；所述用于肌肉电脉冲刺激的波形信号输出电路具有第一电刺激信号输出端，第二电刺激信号输出端，第一放大信号输入端，以及第二放大信号输入端；

电阻R31一端连接第二放大信号输入端，另一端连接三极管Q1的基极B1；

电阻R32一端连接第一放大信号输入端，另一端连接三极管Q2的基极B2；

电阻R33一端连接第二放大信号输入端，另一端连接三极管Q3的基极B3；

电阻R34一端连接第一放大信号输入端，另一端连接三极管Q4的基极B4；

电阻R35一端接地，另一端连接三极管Q3的集电极C3；

电阻R36一端接地，另一端连接三极管Q4的集电极C4；

三极管Q1的集电极C1与电源VCC31相连接，三极管Q1的发射极E1与第一电刺激信号输出端和三极管Q3的发射极E3相连接；

三极管Q2的集电极C2与电源VCC31相连接，三极管Q2的发射极E2与第二电刺激信号输出端和三极管Q4的发射极E4相连接；

三极管Q1和三极管Q2为NPN型三极管,三极管Q3和三极管Q4为PNP型三极管。

所述第一放大信号输入端和第二放大信号输入端输入的第一放大信号和第二放大信号的信号波形为互补波形。

所述第一电刺激信号输出端和第二电刺激信号输出端输出的第一电刺激信号和第二电刺激信号的信号波形为互补波形。其中，第一电刺激信号和第二电刺激信号也作为第一反馈信号和第二反馈信号输送至第一运算放大器211和第二运算放大器212。

所述用于肌肉电脉冲刺激的波形信号输出电路包括电容C31，所述电容C31一端与电源VCC31相连接，另一端接地。电容C31为滤波电容。

本实施例中的用于肌肉电脉冲刺激的波形信号输出电路，由2个NPN型三极管和2个PNP型三极管组成H桥电路，用做信号驱动及波形互补输出，增加刺激强度。具体工作为，4个三极管任意时刻只能是Q1和Q4或Q2和Q3对角线两个三极管导通工作，因为第一放大信号输入端和第二放大信号输入端输入的第一放大信号和第二放大信号的信号波形为互补波形，当第二放大信号输入端输出高时第一放大信号输入端输出低，反之亦然。电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34用做将输入的电压信号转换成电流驱动三极管，两个接地电阻R35、R6是为了限制电流，防止工作时电流太大烧录三极管。

在图19中，用于肌肉电脉冲刺激的电极连接电路包括电源模块410，用于输入和输出第二电刺激信号的第一光电继电器420，用于输入和输出第一电刺激信号的第二光电继电器430，以及用于控制第一光电继电器420和第二光电继电器430连通或断开的开关模块；所述电源模块410与第一光电继电器420相连接，所述第一光电继电器420与第二光电继电器430相连接，所述第二光电继电器430与开关模块440相连接。

所述第一光电继电器420包括光电二极管VD1、P2.1接口、P2.2接口、P2.3接口和P2.4接口；

光电二极管VD1的正极与P2.1接口连接，光电二极管VD1的负极与P2.2接口连接；P2.4接口为第二电刺激信号输入端，P2.3接口为第二电刺激信号输出端。

所述第二光电继电器430包括光电二极管VD2、P3.1接口、P3.2接口、P3.3接口和P3.4接口；

光电二极管VD2的正极与P3.1接口连接，光电二极管VD1的负极与P3.2接口连接；P3.4接口为第一电刺激信号输入端，P3.3接口为第一电刺激信号输出端；

第一光电继电器420的P2.2接口和第二光电继电器430的P3.1接口相连接。

所述电源模块410包括电源VDD41，电阻R41，以及电容C41；

电阻R41一端与电源VDD41以及电容C41相连接，另一端与第一光电继电器420的P2.1接口相连接；

电容C41一端与电源VDD41以及电阻R41相连接，另一端接地。

所述开关模块440包括三极管Q11，电阻R42和电阻R43；

电阻R42一端为开关信号的输入端，另一端与电阻R43以及三极管Q11的基极相连接；

电阻R43一端与三极管Q11的基极相连接，另一端与三极管Q11的发射极相连接后接地；

三极管Q11的集电极与第二光电继电器430的P3.2接口相连接。

所述第一光电继电器420和第二光电继电器430均为G3VM-61VY3光电继电器。

第二电刺激信号输出端和第一电刺激信号输出端连接电极，通过电极对肌肉进行电刺激，因此通过开关模块440控制第一光电继电器420和第二光电继电器430的开合来控制电肌肉刺激信号的传输，可有效防止其他通道信号输入进来，引起各通道间信号串扰。

本实施例中的用于肌肉电脉冲刺激的电极连接电路，由两个光电继电器组成一个通道刺激信号做信号隔离和开关使用，当不需要某个通道工作时需要将这个通道光电继电器关闭，防止其他通道信号输入进来，引起各通道间信号串扰，开关信号是控制继电器的开和关，Q5用作信号的驱动。

本实施例中调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置实现的有益效果如下：

(1)本实施例的调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置，可对身体的特定肌群区域选择性地提供脉冲电刺激的穿戴式装置和配套服装，通过中频刺激作为基底载波，并在其基础上调制了低频基波，可以产生与低频刺激一样的收缩效果，但是对于使用者来讲，更加安全，更加舒适。

(2)本实施例的调制式的肌肉电脉冲刺激的方法及装置，在使用者做特定训练动作时，通过改变调制波强度“包络”，引导用户通过感受强度来完成动作设计。这种方式可以让使用者在锻炼时，不用看智能终端的界面，更加关注于动作本身实现电流强度和训练流程的配合。

在上述的实施例中，所述的“互补波形”是指两个波形组合在一起形成互补，以一个基准电压为标准，同时输出两个波型，并且一个波形为低另一个波形为高，反之亦然，具体参见图20的互补波形示意图。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种调制式的肌肉电脉冲刺激的装置，其特征在于，包括：电刺激控制器、中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器、强度调制包络处理器、中频调制波信号生成处理器及电极；其中，

所述电刺激控制器，与所述中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器及强度调制包络处理器相连接，接收肌肉电刺激控制指令；根据预设的控制指令与电刺激指令对应关系，分析所述肌肉电刺激控制指令得到中频载波控制指令、低频基波控制指令及强度调制包络控制指令；

所述中频载波生成处理器，与所述电刺激控制器及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述中频载波控制指令产生对应的中频载波电信号；

所述低频基波拟合处理器，与所述电刺激控制器及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述低频基波控制指令产生对应的低频基波电信号；

所述强度调制包络处理器，与所述电刺激控制器及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述强度调制包络控制指令产生对应的强度调制包络信号；

所述中频调制波信号生成处理器，与所述中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器、强度调制包络处理器及电极相连接，将所述中频载波电信号及低频调制电信号进行合成处理，得到具有低频调制中频的调制波信号；根据所述强度调制包络信号对所述低频调制波信号进行幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号；

所述电极，与所述中频调制波信号生成处理器相连接，并穿戴至机体肌肉相应位置，通过所述电极将所述肌肉电刺激信号传导至所述机体的肌肉；

所述中频载波生成处理器，包括：中频载波处理单元及中频载波生成单元；其中，所述中频载波处理单元，与所述电刺激控制器及中频载波生成单元相连接，利用现场可编程门阵列根据所述中频载波控制指令，生成对初始中频载波进行分频或倍频的中频载波处理指令；所述中频载波生成单元，与所述中频载波处理单元及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述初始中频载波及中频载波处理指令，产生预设中频载波时间周期范围内的中频载波电信号。

2.根据权利要求1所述的调制式的肌肉电脉冲刺激的装置，其特征在于，还包括：控制终端；通过有线或无线的方式与所述电刺激控制器相连接，接收肌肉电刺激的输入指令，根据所述输入指令生成肌肉电刺激控制指令并发送至所述电刺激控制器；

将所述肌肉电刺激控制指令的内容以视听内容进行展现。

3.根据权利要求1所述的调制式的肌肉电脉冲刺激的装置，其特征在于，所述低频基波拟合处理器，包括：低频基波处理单元及低频基波生成单元；其中，

所述低频基波处理单元，与所述电刺激控制器及低频基波生成单元相连接，利用数字模拟转换器及现场可编程门阵列，根据所述低频基波控制指令，生成低频基波生成指令；

所述低频基波生成单元，与所述低频基波处理单元及中频调制波信号生成处理器相连接，根据所述低频基波生成指令进行逻辑时序处理及数字模拟转换，产生预设低频基波时间周期范围内的低频基波电信号。

4.根据权利要求1所述的调制式的肌肉电脉冲刺激的装置，其特征在于，所述中频调制波信号生成处理器，包括：双运算放大器、高频高压开关、H型桥式处理器及肌肉电刺激信号生成处理器；其中，

所述双运算放大器，与所述中频载波生成处理器、低频基波拟合处理器及H型桥式处理器相连接，利用双运算放大器对所述中频载波电信号及低频调制电信号进行放大；

所述H型桥式处理器，与所述双运算放大器及肌肉电刺激信号生成处理器相连接，利用高压高频开关将放大后的所述中频载波电信号及低频调制电信号合成，得到具有低频调制中频的调制波信号；

所述肌肉电刺激信号生成处理器，与所述H型桥式处理器、强度调制包络处理器及电极相连接，同时根据所述强度调制包络信号按比例对所述低频调制波信号，进行放大或者缩小幅度上的调制，形成肌肉电刺激信号。

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