CN1256915C - 具有量程和灵敏度自动调节装置的肌电生物反馈仪 - Google Patents

Abstract

一种具有量程和灵敏度自动调节装置的肌电生物反馈仪，根据在反馈训练过程，当肌电幅度越小时，要求肌电反馈灵敏度越高的这一特点，提出了多级显示肌电幅度，相邻各级之间对应的肌电幅度值之差不相等，且按逐级提高方式递增的方案。在本专利方案中，肌电幅度值越小时显示灵敏度越大，在全显示范围内可显示训练始末全部肌电值，被训练者在训练过程中无调节肌电信号灵敏度和量程的必要性，更有利于被训练者在训练过程中集中精力进行放松训练，不受干扰，保证训练质量。

Description

具有量程和灵敏度自动调节装置的肌电生物反馈仪

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及具有量程和灵敏度自动调节装置的肌电生物反馈仪。

背景技术

生物反馈疗法是指利用现代仪器对人体的生理学指标，如心率、血压、皮肤温度、脑电及肌电等信息加以处理，然后以视觉或听觉等方式显示给患者——即信息的反馈，让患者通过训练并认知这些信息，学会有意识地控制自己的生理活动，以达到调整机体功能、防病治病的目的。

肌电生物反馈技术是目前常用的一种生物反馈技术。一般而言，肌肉紧张程度与情绪焦虑程度呈正相关，患者心理、生理放松的程度是通过自身肌电信号的强弱程度反映出来的。当患者放松时，肌电信号较弱，而紧张时，肌电信号较强。由此将体表电极置于相应的骨骼肌上，摄取肌电信号，通过反馈仪将肌电信号处理后输出，并转换成患者能直接接受的反馈信息。患者可根据反馈信息的大小，对骨骼肌进行放松训练或运动功能训练。

传统的肌电生物反馈仪设有灵敏度调节装置，在生物反馈训练中，随着人体骨骼肌的不断放松，肌电信号逐渐变小，此时需要通过调节仪器的灵敏度开关增加灵敏度，达到正确指示反馈信号的目的。由于此时患者正处于逐渐放松的状态，若本人亲自调节仪器灵敏度，会使已放松的肌肉不同程度地又紧张起来，影响训练效果；若由其它人来调节灵敏度，也会带来相应的问题，使训练不能连续进行。

发明内容

本发明要解决的问题是寻求一种方案，既能满足肌电幅值越小时要求反馈灵敏度越高的要求，又可以免去不断手动调节灵敏度，而带来不同程度的肌肉紧张现象。

本发明的技术方案是：一种具有量程和灵敏度自动调节装置的肌电生物反馈仪，包括：输入肌电生物信号放大及A/D变换部，采样时钟、CPU、输出部、和显示部，其特征是所述输出部由CPU控制，将变换的数字肌电信号平均值Nn送入所述输出部，由所述输出部按下述方式处理后输出表示与输入肌电生物信号对应等级的自然数数字n，n＝0，……n_max，n_max为设定的最大的n数值；所述输出的n与输入的Nn间有如下关系：n＝0时N₀＝a，a为设定的最小输入数字肌电信号平均值，从n＝0起相邻各级之间对应的N值之差不相等，且按逐级提高方式递增。

本发明的肌电生物反馈仪具有量程和灵敏度自动调节功能，无需患者或被检测者特别关注量程和灵敏度的调节问题，从而不会干扰或影响训练进程，保证训练质量。

附图说明

图1是本发明实施例构成方框图。

图2是本发明实施例工作流程图。

图3是本发明实施例显示数n与电压对照柱状图。

图4是本发明实施例显示数n与电压对照曲线图，

具体实施方式

以下将结合附图说明实施例。

图1是本发明实施例构成的方框图。

本发明反馈仪的输入信号来自贴在被检测者体表，例如前臂骨骼肌的体表电极，此体表电极提取被测者的肌电信号。所述肌电信号加到本发明反馈仪的输入端，首先经过输入放大部1放大后经模拟门电路2，由采样时钟电路5分时送到A/D转换器3转换成数字信号，CPU4对此数字信号进行检波、取平均值处理后输出给输出部7；所述输出部7的功能为按其所接收的信号电压值X的大小，依指定的规律对应地输出一个显示信号，例如，代表所述X值的等级的数字n，此处理过程见图2所表示的流程图。以下进行说明。输出部输出的信号是由n个等级的自然数表示，n从0开始，最大值n_max为仪器输出的最大显示等级数，是个设定值。n＝0为显示输出信号电压最小的等级，依次显示输出信号电压逐级升高。设二相邻等级间的信号电压倍增率为m，设n＝0的实际信号电压值为a，则上述最大等级数n_max以及a、m均为设定常数，它们之间关系可按级进规律，即，使各级输出电压Nn不相等，且按逐渐提高方式递增。例如本例中该级进规律可以是：

当n≥1时    Nn＝m×N_n-1＝N₀×mⁿ

                                     }——(1)

当n＝0时    Nn＝N₀＝a

其中m为设定的倍增率，相邻两档N值之差为

Nn-N_n-1＝(mⁿ-m^n-1)×N₀                ——(2)

在本例中，例如，取a＝1.0μv，m＝1.2倍，n_max＝15，当输出信号电压最小，即显示灵敏度最高的等级为n＝0的第一级，其实际输出电压1.0μv，此后每一等级按m＝1.2倍比例递增，实际输出电压逐级升高到第15级，当n＝15，实际输出电压为15.41μv，各级的实际输出电压值见表1。

表1

n	0	1	2	3	4	5	6	7
									电压μv	1.00	1.20	1.44	1.73	2.07	2.49	2.99	3.58

n	8	9	10	11	12	13	14	15
									电压μv	4.30	5.16	6.19	7.43	8.92	10.70	12.84	15.41

图3、图4分别是上表对应的柱状图和变化曲线。

可见，第0和1级之间电压相差0.2μv为最小，其后的级间电压差逐步提高，而第14和15级之间电压相差为2.57μv，相差13倍。

因此，输出部7的输出信号n，即经过输出部7以后将其输入端的信号变换为与(1)式相应的n值。就是说，当Nn值从高值下降，每达到与上表中的某n相应的值，输出部7就输出相应于此n值的信号，由显示部8显示。

被检测者通过观察显示部8显示的n值，来了解自己当前肌电信号的强度所在位置，然后通过放松训练或运动功能训练，在心理、生理上逐渐放松。随着骨骼肌的不断放松，肌电信号逐渐变小，等级数n逐渐下降，逐步取得放松训练的效果，如果选择适当的n_max、m、a各设定值，可以涵盖被检测者放松训练的始、末要求的范围，那么整个训练过程无需关注量程是否要改换，显示灵敏度会自动调节，因此训练过程不会中断，不会受到干扰，保证取得较好的训练效果。

本发明反馈仪的构成中可以如图1所示设定时电路6，来定时监控输出部7的工作过程。

以下结合图2工作流程图，解释输出部7的工作过程。

在步骤S1，设定T值、设定t＝0，其中：T为预定治疗时间、t为治疗时间增值步长，由定时电路6控制。

在步骤S2，接收输入到输出部7的电压信号N_x，检测N_x值，S3步骤，按N_x在由(1)式计算得到的表1中查找与N_x值对应的n_x所处位置，S4步骤：取S3步骤中获得位置区间中较高的值n，S5步骤，将所选取的n值向显示部8输出，S6步骤：现有步长加1。S7步骤是询问步骤，询问t是否等于T，即是否已经到达训练设定时间，如是，工作可以结束，如否，返回S2继续检测N_x，重复以上步骤，即训练继续进行。

由于图2所示各工作步骤对应的硬件构成均为现有技术中为人所知的内容，这里将不再作详述。

以上所述的各显示等级间电压递增规律的(1)式只是示例性的，任何其它递增规律都是可以的，此处不一一举例说明。同样，在本例中，显示部显示的是数字n，但是也不一定如此，例如，可以是一串顺序排列的指示灯，分别代表不同的等级。只要能简单醒目地反馈放松程度而无需用心去琢磨该表示内容的任何方式，无论如上述的视觉感受方式还是其它的听觉或触觉等感受方式，都能符合不干扰或妨碍放松训练的要求。

Claims (8)

1、一种具有量程和灵敏度自动调节装置的肌电生物反馈仪，包括：输入肌电生物信号放大及A/D变换部，采样时钟、CPU、输出部、和显示部，其特征是所述输出部由CPU控制，将变换的数字肌电信号平均值Nn送入所述输出部，由所述输出部输出表示与输入肌电生物信号对应等级的自然数数字n，n＝0，……n_max，n_max为设定的最大的n数值；所述输出的n与输入的Nn间有如下关系：n＝0时N₀＝a，a为设定的最小输入数字肌电信号平均值，从n＝0起相邻各级n之间对应的N值之差不相等，后一相邻二级n对应的N值之差比前一相邻级n对应的N值之差大，即该N的差值逐级递增。

2、根据权利要求1所述的反馈仪，其特征是所述逐级递增的规律是：第n级对应N的值为

当n≥1时    Nn＝m×Nn_-1＝N₀×mⁿ

当n＝0时    N₀＝a

其中m为设定的倍增率。

3、根据权利要求1或2所述的反馈仪，其特征是所述反馈仪还包括定时电路，控制所述输出电路工作的开始和结束.

4、根据权利要求2所述的反馈仪，其特征是所述a＝1.0μv，m＝1.2，n_max＝15。

5、根据权利要求3所述的反馈仪，其特征是所述a＝1.0μv，m＝1.2，n_max＝15。

6、根据权利要求1或2所述的反馈仪，其特征是所述显示部的显示方式是视觉的、听觉的、或触觉的方式。

7、根据权利要求6所述的反馈仪，其特征是所述视觉的方式是数字显示。

8、根据权利要求6所述的反馈仪，其特征是所述视觉的方式是排列成串的指示灯。

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