CN113854794B

CN113854794B - 基于emg的枕高智能调节方法及枕头

Info

Publication number: CN113854794B
Application number: CN202111286853.2A
Authority: CN
Inventors: 赵志刚; 白赫; 刘慧�
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2041-11-02
Also published as: CN113854794A

Abstract

本发明公开了一种能够适用于不同使用者的基于EMG的枕高智能调节方法及枕头。基于EMG的枕高智能调节方法用于调节枕头的高度，枕头包括有高度调节机构、EMG采集单元、EMG处理单元和控制器，基于EMG的枕高智能调节方法包括如下步骤：S101、控制高度调节机构工作使枕头高度由第一高度逐渐调整至第二高度；S102、针对不同的枕头高度采集多组人体肌电信号，每一枕头高度对应采集一组人体肌电信号；S103、对采集到的多组人体肌电信号分别做分析处理，相应输出多个肌电信号指标；S104、对多个肌电信号指标做比对分析，获取最优枕高及其对应的肌电信号指标；S105、控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为该最优枕高。

Description

基于EMG的枕高智能调节方法及枕头

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于EMG的枕高智能调节方法及枕头。

背景技术

颈椎病又称颈椎综合征，是颈椎骨关节炎、增生性颈椎炎。颈神经根综合征、颈椎间盘脱出症的总称，是一种以退出性病理改变为基础的疾患，主要由于颈椎长期劳损、骨质增生，或椎间盘脱出、韧带增厚，致使颈椎脊髓、神经根或椎动脉受压，出现一系列功能障碍的临床综合征。

目前市面上有很多种针对颈椎病患者的枕头，其原理都是维持颈椎正常的生理曲度，但不同人的颈椎生理曲度存在差异，无法用固定单一曲度的枕头适应不同人的差异。另外，由于当前的颈椎枕形状都是固定的，使用时需要患者将颈部固定在枕头支撑处的位置，但在睡眠时人不可能保持一个姿势不变，可能会做翻身、移动、转头、低头动作等，这样无法保证颈部一直得到有效的支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够适用于不同使用者的基于EMG的枕高智能调节方法及枕头。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：

一种基于EMG的枕高智能调节方法，用于调节枕头的高度，所述枕头包括有高度调节机构、EMG采集单元、EMG处理单元和控制器，所述基于EMG的枕高智能调节方法包括如下步骤：S101、控制高度调节机构工作使枕头高度由第一高度逐渐调整至第二高度；S102、针对不同的枕头高度采集多组人体肌电信号，每一枕头高度对应采集一组人体肌电信号；S103、对采集到的多组人体肌电信号分别做分析处理，相应输出多个肌电信号指标；S104、对所述多个肌电信号指标做比对分析，获取最优枕高及其对应的肌电信号指标；S105、控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为所述最优枕高。

一种枕头，其包括有一高度调节机构、一EMG采集单元、一EMG处理单元和一控制器，所述控制器控制高度调节机构工作使枕头高度由第一高度逐渐调整至第二高度，在此过程中，所述EMG采集单元采集人体肌电信号，针对不同的枕头高度，每一枕头高度对应采集一组人体肌电信号，所述EMG处理单元对EMG采集单元采集到的多组人体肌电信号分别做分析处理，相应输出多个肌电信号指标，所述控制器对所述多个肌电信号指标做比对分析以获取最优枕高及其对应的肌电信号指标，进而控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为所述最优枕高。

本发明的有益技术效果在于：本发明针对不同的枕头高度采集多组人体肌电信号进行分析处理，并根据分析结果控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为最适合使用者的枕高，从而使枕头能够适用于不同使用者。

附图说明

图1为本发明的一种枕头的结构示意图；

图2为本发明一个实施例中的基于EMG的枕高智能调节方法的流程示意图；

图3为本发明另一个实施例中的基于EMG的枕高智能调节方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

本发明提供了一种枕头，如图1所示，在本发明的一个实施例中，枕头包括有一高度调节机构10、一EMG(肌电信号)模块20和一控制器30。

其中，所述EMG模块20包括用于采集人体肌电信号的EMG采集单元21和用于对采集到的人体肌电信号进行分析处理的EMG处理单元22，所述EMG采集单元21可以采用诸如电极贴片等现有的EMG采集单元，同样的，EMG处理单元22也可以采用现有的EMG处理单元，这里不对其进行限制。

在本实施例中，所述高度调节机构10包括有一气囊11、一与所述气囊11相连的用于对气囊11进行充放气的充气泵12、一连接于气囊11与充气泵12之间的电磁阀13，通过对气囊11充放气来实现枕头高度的调节。而在其他实施例中，可以采用诸如丝杆机构等其他类型的高度调节机构来实现枕头高度的调节。

所述控制器30分别与高度调节机构10、EMG模块20连接，用于根据EMG模块20采集到的肌电信号而相应调整高度调节机构10的状态，进而相应调整枕头高度。

基于上述的枕头，本发明提供了一种基于EMG的枕高智能调节方法。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，基于EMG的枕高智能调节方法包括有步骤S101至步骤S105：

S101、控制高度调节机构工作使枕头高度由第一高度逐渐调整至第二高度。

在本实施例中，高度调节机构通过调整气囊11的状态来调整枕头的高度，气囊11的不同状态对应不同的枕头高度，因此，可以用气囊11的状态来表征枕头高度。其中，气囊11无气状态对应所述第一高度，即气囊11无气状态时枕头的高度为第一高度(枕头可调节的最低高度)；气囊11充满气状态对应所述第二高度，即气囊11充满气状态时枕头的高度为第二高度(枕头可调节的最高高度)。

因此，在本实施例中，步骤S101的具体工作过程为：控制器30控制电磁阀13打开，并控制充气泵12对无气的气囊11进行充气直至气囊11充满气，控制电磁阀关闭。而在其他实施例中，可以根据高度调节机构的具体结构来调整步骤S101的具体工作过程，这里不再限制，只要能够使枕头高度由第一高度逐渐调整至第二高度即可。

S102、针对不同的枕头高度采集多组人体肌电信号，每一枕头高度对应采集一组人体肌电信号。

在本实施例中，高度调节机构通过调整气囊11的状态来调整枕头的高度，气囊11的不同状态对应不同的枕头高度，而气囊11的状态又可以用气囊11的压力值来表征，因此，可以用气囊11的压力值来表征枕头高度，不同的压力值对应不同的枕头高度。

因此，在本实施例中，步骤S102的具体工作过程为：在充气泵12对气囊11充气的过程中，EMG采集单元21针对气囊11的不同压力值采集多组人体肌电信号，每一压力值对应采集一组人体肌电信号。而在其他实施例中，可以根据高度调节机构的具体结构来选用相应的物理量来表征枕头高度，进而相应调整步骤S102的具体工作过程，这里不再限制，只要保证完成每一枕头高度对应采集一组人体肌电信号即可。

S103、对采集到的多组人体肌电信号分别做分析处理，相应输出多个肌电信号指标。

在该步骤中，EMG处理单元22分别对采集到的多组人体肌电信号做频域分析，从而相应输出多个肌电信号频域指标给控制器30。对人体肌电信号做频域分析可以选用如下方式，即计算人体肌电信号的平均功率频率(以下用MPF表示)或计算人体肌电信号的中位频率(以下用MF表示)。

一、人体肌电信号的MPF计算步骤如下：

a1、对人体肌电信号做快速傅里叶变换(FFT)；

a2、求人体肌电信号的功率谱P(f)；

a3、根据公式

计算MPF值。

二、人体肌电信号的MF计算步骤如下：

b1、对人体肌电信号做快速傅里叶变换(FFT)；

b2、求人体肌电信号的功率谱P(f)；

b3、根据公式

计算MF值。

在步骤S103中，也可以分别对采集到的多组人体肌电信号做时域分析，从而相应输出多个肌电信号时域指标。

S104、对所述多个肌电信号指标做比对分析，获取最优枕高及其对应的肌电信号指标。

在该步骤中，控制器30接收EMG处理单元22输出的多个肌电信号指标(频域指标或时域指标)，根据指标与肌肉疲劳程度的关系，选出最适合使用者的枕高(即最优枕高)及其对应的肌电信号指标。

例如，由于MPF、MF(频域指标)随疲劳积累程度呈下降趋势，MPF、MF越小，枕高越合适。即MPF或MF最小的一组人体肌电信号对应的枕高为最优枕高。

在本实施例中，采用气囊11的压力值来表征枕头高度，且在步骤S103中，EMG处理单元22分别对采集到的多组人体肌电信号做频域分析而相应输出多个肌电信号频域指标，因此，在本实施例中，步骤S104的具体工作过程为：将所述多个肌电信号频域指标作对比，选出数值最小的肌电信号频域指标对应的压力值，记为最优气囊压力值，该最优气囊压力值对应最优枕高，即气囊11的压力值为最优气囊压力值时，枕头的高度为最优枕高。

S105、控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为所述最优枕高。

在本实施例中，高度调节机构通过调整气囊11的状态来调整枕头的高度，且采用气囊11的压力值来表征枕头高度，因此，在本实施例中，步骤S105的具体工作过程为：控制器30控制电磁阀13打开，控制充气泵12对气囊11进行放气使气囊11压力值达到最优气囊压力值，控制电磁阀13关闭，此时枕头的高度为最优枕高。

需要说明的是，在所述基于EMG的枕高智能调节方法中，所述人体肌电信号包括有颈部肌肉的肌电信号或颈椎出现神经压迫的节段对应的肌肉的肌电信号。当使用者为普通使用者，EMG采集单元21采集颈部肌肉(颈部肌肉中夹肌、胸锁乳突肌以及斜方肌)的肌电信号；当使用者为神经根型颈椎病患者，EMG采集单元21采集颈椎出现神经压迫的节段对应肌肉的肌电信号，颈椎各个节段神经根对应的肌肉部位参考如下：

本发明实施例中的基于EMG的枕高智能调节方法，针对不同的枕头高度采集多组人体肌电信号进行分析处理，并根据分析结果控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为最适合使用者的枕高，从而使枕头能够适用于不同使用者。

如图3所示，在本发明的另一个实施例中，基于EMG的枕高智能调节方法包括有步骤S201至步骤S210，其中步骤S201至步骤S205与图2所示实施例中的步骤S101至步骤S105相同，这里不再赘述。

S206、维持枕头的高度，并实时采集人体肌电信号。

该步骤应用于在使用者睡眠过程中，经过步骤S201至步骤S205，枕头的高度已调整为最优枕高，从而与使用者的睡姿进行匹配。但是睡眠时人可能会做翻身、移动、转头、低头等动作，睡姿与枕高不再匹配，从而需要通过采集人体肌电信号来监测睡姿，调整枕高，从而保证颈部一直得到有效的支撑。

在本实施例中，步骤S206的具体工作过程为：控制器30控制电磁阀13关闭，并控制充气泵12停止工作，维持枕头的高度不变，EMG采集单元21每隔一段时间采集一组人体肌电信号。

S207、对当前采集到的人体肌电信号做分析处理，输出相应的肌电信号指标。

在该步骤中，EMG处理单元22对当前采集到的人体肌电信号做时域或频域分析，并相应输出肌电信号时域或肌电信号频域指标给控制器30。对人体肌电信号的分析处理方式与图2所示实施例中的步骤S103相同，这里不在赘述。

S208、计算当前肌电信号指标与最优枕高对应的肌电信号指标之间的差值。

在该步骤中，控制器30实时获取EMG处理单元22输出的肌电信号指标(频域指标或时域指标)，并计算当前肌电信号指标与最优枕高对应的肌电信号指标之间的差值。在本实施例中，肌电信号指标可取MPF或MF中任一频域指标；而在其他实施例中，肌电信号指标也可取诸如方差、均方根等时域指标。

S209、判断所述差值是否符合预设条件，若是，执行步骤S210，若否，执行步骤S206。

在本实施例中，肌电信号指标取MPF或MF中任一频域指标，因此，所述差值为肌电信号的MPF或MF值与最优枕高对应的肌电信号的MPF或MF值之间的差值。所述预设条件可以根据实际需要灵活设置，在本实施例中，所述预设条件为大于最优枕高对应的肌电信号的MPF或MF值的20％。

因此，当所述差值大于最优枕高对应的肌电信号的MPF或MF值的20％时，执行步骤S210；当所述差值小于等于最优枕高对应的肌电信号的MPF或MF值的20％时，执行步骤S206，继续维持枕高不变。

S210、控制高度调节机构工作使枕头高度调整为第一高度，并跳转执行步骤201至步骤205。

当所述差值大于最优枕高对应的肌电信号的MPF或MF值的20％时，说明枕高与睡姿不再匹配，需要重新调整枕头的高度。因此，控制器30控制高度调节机构工作使枕头高度调整为第一高度，并跳转执行步骤201至步骤205，重新调整枕头的高度。

在本实施例中，高度调节机构通过调整气囊11的状态来调整枕头的高度，气囊11的不同状态对应不同的枕头高度，因此，可以用气囊11的状态来表征枕头高度。因此，在本实施例中，步骤S210的具体工作过程为：控制器30控制电磁阀13打开，并控制充气泵12对气囊11进行放气直至气囊11变为无气状态，此时，跳转执行步骤201至步骤205，重新调整枕头的高度。

本发明实施例中的基于EMG的枕高智能调节方法，不仅能够使枕头适用于不同使用者，而且在使用者睡眠过程中，实时采集人体肌电信号进行分析处理，根据分析结果可以实时调整枕头高度，保证颈部一直得到有效的支撑。

以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于EMG的枕高智能调节方法，用于调节枕头的高度，其特征在于，所述枕头包括有高度调节机构、EMG采集单元、EMG处理单元和控制器，所述基于EMG的枕高智能调节方法包括如下步骤：

S101、控制高度调节机构工作使枕头高度由第一高度逐渐调整至第二高度；

S102、针对不同的枕头高度采集多组人体肌电信号，每一枕头高度对应采集一组人体肌电信号；

S103、对采集到的多组人体肌电信号分别做分析处理，相应输出多个肌电信号指标；

S104、对所述多个肌电信号指标做比对分析，获取最优枕高及其对应的肌电信号指标；

S105、控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为所述最优枕高；

S106、维持枕头的高度，并实时采集人体肌电信号；

S107、对当前采集到的人体肌电信号做分析处理，输出相应的肌电信号指标；

S108、计算当前肌电信号指标与最优枕高对应的肌电信号指标之间的差值；

S109、判断所述差值是否符合预设条件，若是，执行步骤S110，若否，执行步骤S106；

S110、控制高度调节机构工作使枕头高度调整为第一高度，并跳转执行步骤S101至步骤S105，重新调整枕头的高度。

2.如权利要求1所述的基于EMG的枕高智能调节方法，其特征在于，所述人体肌电信号包括有颈部肌肉的肌电信号或颈椎出现神经压迫的节段对应的肌肉的肌电信号。

3.如权利要求1所述的基于EMG的枕高智能调节方法，其特征在于，

所述步骤S103进一步包括有：对采集到的多组人体肌电信号分别做频域分析处理，相应输出多个肌电信号频域指标；

所述步骤S104进一步包括有：对所述多个肌电信号频域指标做比对分析，选出数值最小的肌电信号频域指标对应的枕头高度作为最优枕高，记录该最优枕高以及记录最小频域指标。

4.如权利要求3所述的基于EMG的枕高智能调节方法，其特征在于，

所述步骤S107进一步包括有：对当前采集到的人体肌电信号做频域分析，相应输出肌电信号频域指标；

所述步骤S108进一步包括有：计算当前肌电信号频域指标与所述最小频域指标之间的差值。

5.如权利要求4所述的基于EMG的枕高智能调节方法，其特征在于，所述频域指标为平均功率频率或中位频率。

6.如权利要求1所述的基于EMG的枕高智能调节方法，其特征在于，所述高度调节机构包括有一气囊、一与所述气囊相连的用于对气囊进行充放气的充气泵，

所述步骤S101进一步包括有：控制充气泵对气囊进行充气使气囊从无气状态到充满气状态；

所述步骤S102进一步包括有：针对气囊的不同压力值采集多组人体肌电信号，每一压力值对应采集一组人体肌电信号；

所述步骤S104进一步包括有：对所述多个肌电信号指标做比对分析，获取最优气囊压力值及其对应的肌电信号指标；

所述步骤S105进一步包括有：控制充气泵对气囊进行放气使气囊压力值达到最优气囊压力值，此时枕头的高度为最优枕高；

所述步骤S106进一步包括有：维持枕头的高度，并实时采集人体肌电信号；

所述步骤S107进一步包括有：对当前采集到的人体肌电信号做分析处理，输出相应的肌电信号指标；

所述步骤S108进一步包括有：计算当前肌电信号指标与最优气囊压力值对应的肌电信号指标之间的差值；

所述步骤S109进一步包括有：判断所述差值是否符合预设条件，若是，执行步骤S110，若否，执行步骤S106；

所述步骤S110进一步包括有：控制充气泵对气囊进行放气使气囊变为无气状态，并跳转执行步骤S101至步骤S105，重新调整枕头的高度。

7.一种枕头，其特征在于，所述枕头包括有一高度调节机构、一EMG采集单元、一EMG处理单元和一控制器，所述控制器控制高度调节机构工作使枕头高度由第一高度逐渐调整至第二高度，在此过程中，所述EMG采集单元采集人体肌电信号，针对不同的枕头高度，每一枕头高度对应采集一组人体肌电信号，所述EMG处理单元对EMG采集单元采集到的多组人体肌电信号分别做分析处理，相应输出多个肌电信号指标，所述控制器对所述多个肌电信号指标做比对分析以获取最优枕高及其对应的肌电信号指标，进而控制高度调节机构工作使枕头的高度调整为所述最优枕高。

8.如权利要求7所述的枕头，其特征在于：所述高度调节机构采用一气囊、一与所述气囊相连的充气泵，所述控制器控制充气泵对气囊进行充放气以调整枕头的高度。