CN110833410A - 一种肌肉活动评估装置及评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种肌肉活动评估装置，通过检测肌肉活动评估其平衡性，包括主机壳体及评估单元，评估单元半埋于主机壳体中，包括电控部、连接杆及皮肤适应结构，电控部设置主机壳体内，皮肤适应结构凸出于主机壳体；电控部包括检测装置，连接杆一端与检测装置刚性连接、另一端与皮肤适应结构连接；还公开一种评估方法，利用肌肉活动评估装置检测不同部位待测肌肉收缩时产生的径向压力及高频振动；对不同部位的所述径向压力及高频振动数据并根据对应部位数据库进行对比分析；将对比分析结果通过显示提供给用户或专业人士。实施本发明，解决了采用肌电数据进行平衡性评估复杂，精度不能保证及要求条件苛刻的问题。

Description

一种肌肉活动评估装置及评估方法
技术领域
本发明涉及人体肌肉活动监测技术领域，更具体说，设计一种肌肉活动评估装置及评估方法。
背景技术
肌肉的正常活动对维持人体的运动功能至关重要。肌肉活动可用于判断肌肉病理性变化、评估肌肉控制关节的稳定性、确定肌肉锻炼效果以及作为控制义肢或机械臂的输入信号等场景。
通常，肌肉的活动状态通过肌电信号进行评估。肌电信号的采集依赖于将特殊的电极贴附在被测肌肉皮肤表面或者使用侵入性针状电极插入被测肌肉。但肌电信号的采集通常需要相对复杂的皮肤表面处理技术，以保证采集电极与皮肤之间的低电阻，进而提高信号采集精度。此外，肌电信号与肌肉收缩力并不呈严格的线性关系，因此提高肌电信号判断肌肉活动的准确性尚需深入研究和验证。肌肉电信号的采集对实验室或临床环境外的使用有严格限制。侵入性针状电极的使用更为复杂，无法用于多场景下实时动态监测肌肉活动。上述方法通常在静态条件下来评估肌肉的活动，但肌肉活动在机体运动过程中状态更具意义，与运动损伤风险等的关系更为密切。
发明专利201780034727.3公开了一种利用磁场感知肌肉活动状态的装置和方法。相比磁场，肌肉活动时最为直观的输出时收缩力，通过力反应肌肉的活动状态更为直接。肌肉收缩时会产生横向振动和压力。发明专利201710422576.0公开了一种通过电刺激定量诱发肌肉收缩检测肌肉振动振幅和频率的测定片，但该装置未考虑测定片对肌肉产生的压力，以及不同压力下肌肉振动振幅和频率的变化，所以无法精确评估肌肉的活动状态。
上述两种方案，不仅实现复杂，而且精度难以保证。从而不能准确地评估肌肉活动。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有肌肉活动评估装置实现复杂，精度难以保证、不能准确评估肌肉活动的问题，提出一种肌肉活动评估装置及评估方法，通过在装置内设置压力传感器及加速度传感器，连接杆内侧与所述压力传感器及加速度传感器刚性连接，外侧与皮肤适应结构连接，待测肌肉的收缩性活动通过连接杆传输到上述传感器中，再通过对收缩性数据进行不同部位及数据库进行对比分析，进而实现有效评估不同部位肌肉平衡性的目的，实现简单、精度高，解决了现有技术中采用肌电数据进行平衡性评估过程中的实现复杂，精度不能保证及要求条件苛刻的问题，具有积极的现实意义。
第一方面，提出一种肌肉活动评估装置，通过检测肌肉活动评估其平衡性，包括主机壳体及评估单元，所述评估单元半埋于所述主机壳体中，包括电控部、连接杆及皮肤适应结构，所述电控部设置所述主机壳体内，所述皮肤适应结构凸出于所述主机壳体；
所述电控部包括检测装置，所述连接杆一端与所述检测装置刚性连接、另一端与所述皮肤适应结构连接，所述皮肤适应结构用于使所述肌肉活动评估装置与待测部分皮肤舒适接触。
优选地，所述肌肉活动评估装置还包括固定带，所述主机壳体两端设有对称的连接孔，所述固定带连接所述连接孔，用于对待测部分皮肤施加一定压力并固定所述肌肉活动评估装置。
优选地，皮肤适应结构为圆弧形结构，所述连接杆与所述圆弧形结构内侧中心固定连接。
优选地，所述检测装置包括压力传感器及加速度传感器，所述压力传感器用于检测待测肌肉收缩时产生的径向压力，所述加速度传感器用于检测待测肌肉收缩时产生的高频振动。
优选地，所述压力传感器采样频率为20HZ，所述加速度传感器采样频率为100HZ。
优选地，所述压力传感器测量范围为0-50N，所述加速度传感器测量范围0-2.5g。
优选地，所述固定带为圆环形或交叉环形结构。
优选地，所述固定带上设有阵列分布的硅胶颗粒。
第二方面，提出一种肌肉活动评估方法，包括以下步骤：
利用第一方面提供的肌肉活动评估装置检测不同部位待测肌肉收缩时产生的径向压力及高频振动；
对不同部位的所述径向压力及高频振动数据并根据对应部位数据库进行对比分析；
将对比分析结果通过显示提供给用户或专业人士；
其中，所述肌肉活动评估装置通过皮肤适应结构与待测肌肉皮肤接触。
结合第二方面，第一种实施方式中所述皮肤适应结构为圆弧形结构，所述肌肉活动评估装置的连接杆与所述圆弧形结构内侧中心固定连接。
实施本发明所述的一种肌肉活动评估装置及评估方法，通过在装置内设置压力传感器及加速度传感器，连接杆内侧与所述压力传感器及加速度传感器刚性连接，外侧与皮肤适应结构连接，待测肌肉的收缩性活动通过连接杆传输到上述传感器中，再通过对收缩性数据进行不同部位及数据库进行对比分析，进而实现有效评估不同部位肌肉平衡性的目的，实现简单、精度高，解决了现有技术中采用肌电数据进行平衡性评估过程中的实现复杂，精度不能保证及要求条件苛刻的问题，具有积极的现实意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的一种肌肉活动评估装置的整体结构示意图；
图2为本发明中的一种肌肉活动评估装置的连接孔与固定带连接实施例的主视图示意图；
图3为本发明中的一种肌肉活动评估装置的连接孔与固定带连接实施例的俯视图示意图；
图4为本发明中的一种肌肉活动评估装置放置在固定带内侧实施例的主视图示意图；
图5为本发明中的一种肌肉活动评估装置放置在固定带内侧实施例的俯视图示意图；
图6为本发明中的一种肌肉活动评估方法流程示意图；
图7为本发明中的一种肌肉活动评估方法实现过程示意图；
图8为本发明中的一种单个肌肉活动评估装置测量单侧下肢示意图；
图9为本发明中的一种多个肌肉活动评估装置测量单侧下肢示意图；
图10为本发明中的一种肌肉活动评估装置测量双侧上肢示意图；
图11为本发明中的一种肌肉活动评估装置测量双侧下肢示意图；
附图编号说明：100——肌肉活动评估装置、110——主机壳体、111——上壳体、112——主壳体、1121——连接孔、120——评估单元、121——皮肤适应结构、122——连接杆、123——检测装置、124——主板、125——可充电锂电池、200——固定带、210——硅胶颗粒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请主要适用于专业运动员、健身爱好者、骨关节术后康复患者、长期坐姿站姿不正确等需要评估肌肉活动的人群。以便于健身教练、理疗师或医生判断肌肉活动状态，给予专业合理的运动或康复建议，达到合理强化肌肉力量、避免病理性肌肉功能失调及关节功能紊乱、损伤、疼痛等运动损伤的发生。
现有的肌肉评估装置实现复杂，精度难以保证、不能准确评估肌肉活动。
针对上述问题，提出一种肌肉活动评估装置100。
如图1，图1为本发明中的一种肌肉活动评估装置100的整体结构示意图，一种肌肉活动评估装置100，通过检测肌肉活动评估其平衡性，包括主机壳体110及评估单元120，评估单元120半埋于主机壳体110中，包括电控部、连接杆122及皮肤适应结构121，电控部设置主机壳体110内，皮肤适应结构121凸出于主机壳体110；电控部包括检测装置123，连接杆122一端与检测装置123刚性连接、另一端与皮肤适应结构121连接，皮肤适应结构121用于使得肌肉活动评估装置100与待测部分皮肤舒适接触。实现简单、精度高，解决了现有技术中采用肌电数据进行平衡性评估过程中的实现复杂，精度不能保证及要求条件苛刻的问题，具有积极的现实意义。
主机壳体110包括上壳体111、主壳体112，上壳体111与主壳体112构成一容纳空间。容纳主板、可充电锂电池及检测装置123等。
检测装置123包括压力传感器及加速度传感器，压力传感器与加速度传感器刚性连接，压力传感器用于检测待测肌肉收缩时产生的径向压力，加速度传感器用于检测待测肌肉收缩时产生的高频振动。检测装置123用于检测待测肌肉收缩时的活动参数，然后将这些数据发送到主板124进行分析，以评估肌肉活动是否平衡。
压力传感器为单方向压力传感器，可测量0-100N的压力，优选测量范围为0-50N。压力传感器采样率最高为1000Hz，在采样率最高为100Hz时范围时较佳，在采样率最高为20Hz时效果最好。加速度传感器采样率最高为1000Hz，优选地，采样率最高为100Hz。加速度传感器在测量范围为0-2.5g时最好。
本申请中的肌肉活动评估装置100主要用于一端贴附在待测肌肉皮肤上，检测肌肉收缩时的径向压力和高频振动，因此皮肤适应结构121设计为一种能舒适贴合用户皮肤的结构。在一种实施方式中，皮肤适应结构121为圆弧形结构，连接杆122与圆弧形结构内侧中心连接。圆弧形结构能够更好地贴合皮肤，且适应肌肉受压时的形变。
在有的实施方式中，皮肤适应结构121也可以设计成其他流线型的结构以适应形变的皮肤，均在本申请保护范围之内。
在一种实施方式中，如图2和3，图2为本发明中的一种肌肉活动评估装置100的连接孔1121与固定带200连接实施例的主视图示意图，图3为本发明中的一种肌肉活动评估装置100的连接孔1121与固定带200连接实施例的俯视图示意图。肌肉活动评估装置100还包括固定带200，主机壳体110两端设有对称的连接孔1121，固定带200连接在连接孔1121上，用于对待测部分皮肤施加一定压力并固定肌肉活动评估装置100。上述固定带200可以具有弹性，以便于给待测肌肉施加一定的压力，固定带200的两端有连接结构设计，例如插扣结构、魔术贴等。固定带200整体形状可以为圆环形或交叉环形结构。
在另一实施方式中，肌肉活动评估装置100没有设置连接孔1121，固定带200与肌肉活动评估装置100分离设计，使用时通过固定带200的弹力将装置固定在待测肌肉部位，如图4和5，图4为本发明中的一种肌肉活动评估装置100放置在固定带200内侧实施例的主视图示意图，图5为本发明中的一种肌肉活动评估装置100放置在固定带200内侧实施例的俯视图示意图。
在一种实施方式中，为了防止滑动，固定带200上设有阵列分布的硅胶颗粒210。硅胶颗粒210的密度可以根据需要设置。
本申请中还提出一种肌肉活动评估方法，如图6和7，图6为本发明中的一种肌肉活动评估方法流程示意图，图7为本发明中的一种肌肉活动评估方法实现过程示意图，包括以下步骤：
S1、利用第一方面提供的肌肉活动评估装置100检测不同部位待测肌肉收缩时产生的径向压力及高频振动。
肌肉活动评估装置100置于待测肌肉表面皮肤，通过固定带200对皮肤肌肉施加一定压力，检测装置123中压力传感器和加速度传感器分别用于检测待测肌肉收缩时产生的径向压力和肌肉收缩时产生的高频振动。
S2、对不同部位的径向压力及高频振动数据并根据对应部位数据库进行对比分析。
如图8-11，图8为本发明中的一种单个肌肉活动评估装置100测量单侧下肢示意图，图9为本发明中的一种多个肌肉活动评估装置100测量单侧下肢示意图，图10为本发明中的一种肌肉活动评估装置100测量双侧上肢示意图，图11为本发明中的一种肌肉活动评估装置100测量双侧下肢示意图，将上述数据传输到主板124中的数据处理模块进行对比分析，主要是对不同肢体或不同部位的对比，例如上肢或下肢的左右侧，同一肢体的不同部位例如主动肌和拮抗肌，参考数据库中对应部位的历史数据进行综合分析。
S3、将对比分析结果通过显示提供给用户或专业人士；
其中，肌肉活动评估装置100通过皮肤适应结构121与待测肌肉皮肤接触。皮肤适应结构121为圆弧形结构，肌肉活动评估装置100的连接杆122与圆弧形结构内侧中心连接。
作为一种评估装置，还可以设有显示模块，用于将分析结果显示出来供用户或专业人士参考，或者直接将肌肉锻炼建议显示出来。
为了节约成本和环保的需要，本申请中的评估装置采用可连续充电锂电池125，重复使用。
为了减轻产品的重量，便于携带，本申请中主机壳体110材料优选塑胶材质。
本申请中的肌肉活动评估装置100还包括蓝牙模块，用于与移动终端通讯。一种实施方式中，移动终端为装置的显示模块。主要实现方式为，装置通过蓝牙模块与移动终端通信连接，移动终端上安装有肌肉活动评估APP，装置检测的实时数据及最终的分析结果显示在移动终端的APP上。移动终端可以为手机、手表或其他便于携带的智能终端。通过这些智能终端，用户实时监测待测部位的肌肉活动数据，并根据分析结果建议进行有针对性的训练。当监测肌肉活动情况超出设定阈值或不符合预期程度时，通过移动终端交互界面提供警示信息，应适当增加训练强度或停止运动，以免提高训练效果或降低受伤风险。
评估装置的使用方法为通过固定带200固定于人体股四头肌中的股直肌上方，在移动终端APP中选择所测试的肌肉，选择即将进行的运动动作等信息进行选择并开始测试，受测者进行负重推举等特定动作。压力传感器采集肌肉收缩过程中产生的径向压力，加速度传感器采集肌肉收缩时产生的径向振动信息，经数据处理模块处理，计算股直肌收缩时产生的不同径向压力条件下振动信号，与历史数据或数据库进行比较分析，通过蓝牙模块发送至移动终端APP进行显示。当监测肌肉活动情况超出设定阈值或不符合预期程度时，通过手机交互界面提供警示信息，应适当增加训练强度或停止运动，以免提高训练效果或降低受伤风险。
实施本发明所述的一种肌肉活动评估装置100及评估方法，通过在装置内设置压力传感器及加速度传感器，连接杆122内侧与所述压力传感器及加速度传感器刚性连接，外侧与皮肤适应结构连接，待测肌肉的收缩性活动通过连接杆122传输到上述传感器中，再通过对收缩性数据进行不同部位及数据库进行对比分析，进而实现有效评估不同部位肌肉平衡性的目的，实现简单、精度高，解决了现有技术中采用肌电数据进行平衡性评估过程中的实现复杂，精度不能保证及要求条件苛刻的问题，具有积极的现实意义。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种肌肉活动评估装置，通过检测肌肉活动评估其平衡性，其特征在于，包括主机壳体及评估单元，所述评估单元半埋于所述主机壳体中，包括电控部、连接杆及皮肤适应结构，所述电控部设置所述主机壳体内，所述皮肤适应结构凸出于所述主机壳体；
所述电控部包括检测装置，所述连接杆一端与所述检测装置刚性连接、另一端与所述皮肤适应结构连接，所述皮肤适应结构用于使所述肌肉活动评估装置与待测部分皮肤舒适接触。
2.根据权利要求1所述的肌肉活动评估装置，其特征在于，所述肌肉活动评估装置还包括固定带，所述主机壳体两端设有对称的连接孔，所述固定带连接所述连接孔，用于对待测部分皮肤施加一定压力并固定所述肌肉活动评估装置。
3.根据权利要求1所述的肌肉活动评估装置，其特征在于，所述皮肤适应结构为圆弧形结构，所述连接杆与所述圆弧形结构内侧中心连接。
4.根据权利要求1所述的肌肉活动评估装置，其特征在于，所述检测装置包括压力传感器及加速度传感器，所述压力传感器用于检测待测肌肉收缩时产生的径向压力，所述加速度传感器用于检测待测肌肉收缩时产生的高频振动。
5.根据权利要求4所述的肌肉活动评估装置，其特征在于，所述压力传感器采样频率为20HZ，所述加速度传感器采样频率为100HZ。
6.根据权利要求5所述的肌肉活动评估装置，其特征在于，所述压力传感器测量范围为0-50N，所述加速度传感器测量范围0-2.5g。
7.根据权利要求2所述的肌肉活动评估装置，其特征在于，所述固定带为圆环形或交叉环形结构。
8.根据权利要求7所述的肌肉活动评估装置，其特征在于，所述固定带上设有阵列分布的硅胶颗粒。
9.一种肌肉活动评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用肌肉活动评估装置检测不同部位待测肌肉收缩时产生的径向压力及高频振动；
对不同部位的所述径向压力及高频振动数据并根据对应部位数据库进行对比分析；
将对比分析结果通过显示提供给用户或专业人士；
其中，所述肌肉活动评估装置通过皮肤适应结构与待测肌肉皮肤接触。
10.根据权利要求9所述的肌肉活动评估方法，其特征在于，所述皮肤适应结构为圆弧形结构，所述肌肉活动评估装置的连接杆与所述圆弧形结构内侧中心固定连接。
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