專利名稱：具有量程和靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的肌電生物反饋儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，更具體地，涉及具有量程和靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的肌電生物反饋儀。
背景技術(shù)：
生物反饋療法是指利用現(xiàn)代儀器對(duì)人體的生理學(xué)指標(biāo)，如心率、血壓、皮膚溫度、腦電及肌電等信息加以處理，然后以視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)等方式顯示給患者——即信息的反饋，讓患者通過(guò)訓(xùn)練并認(rèn)知這些信息，學(xué)會(huì)有意識(shí)地控制自己的生理活動(dòng)，以達(dá)到調(diào)整機(jī)體功能、防病治病的目的。
肌電生物反饋技術(shù)是目前常用的一種生物反饋技術(shù)。一般而言，肌肉緊張程度與情緒焦慮程度呈正相關(guān)，患者心理、生理放松的程度是通過(guò)自身肌電信號(hào)的強(qiáng)弱程度反映出來(lái)的。當(dāng)患者放松時(shí)，肌電信號(hào)較弱，而緊張時(shí)，肌電信號(hào)較強(qiáng)。由此將體表電極置于相應(yīng)的骨骼肌上，攝取肌電信號(hào)，通過(guò)反饋儀將肌電信號(hào)處理后輸出，并轉(zhuǎn)換成患者能直接接受的反饋信息?；颊呖筛鶕?jù)反饋信息的大小，對(duì)骨骼肌進(jìn)行放松訓(xùn)練或運(yùn)動(dòng)功能訓(xùn)練。
傳統(tǒng)的肌電生物反饋儀設(shè)有靈敏度調(diào)節(jié)裝置，在生物反饋訓(xùn)練中，隨著人體骨骼肌的不斷放松，肌電信號(hào)逐漸變小，此時(shí)需要通過(guò)調(diào)節(jié)儀器的靈敏度開(kāi)關(guān)增加靈敏度，達(dá)到正確指示反饋信號(hào)的目的。由于此時(shí)患者正處于逐漸放松的狀態(tài)，若本人親自調(diào)節(jié)儀器靈敏度，會(huì)使已放松的肌肉不同程度地又緊張起來(lái)，影響訓(xùn)練效果；若由其它人來(lái)調(diào)節(jié)靈敏度，也會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的問(wèn)題，使訓(xùn)練不能連續(xù)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是尋求一種方案，既能滿足肌電幅值越小時(shí)要求反饋靈敏度越高的要求，又可以免去不斷手動(dòng)調(diào)節(jié)靈敏度，而帶來(lái)不同程度的肌肉緊張現(xiàn)象。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種具有量程和靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的肌電生物反饋儀，包括輸入肌電生物信號(hào)放大及A/D變換部，采樣時(shí)鐘、CPU、輸出部、和顯示部，其特征是所述輸出部由CPU控制，將變換的數(shù)字肌電信號(hào)平均值Nn送入所述輸出部，由所述輸出部按下述方式處理后輸出表示與輸入肌電生物信號(hào)對(duì)應(yīng)等級(jí)的自然數(shù)數(shù)字n，n＝0，……nmax，nmax為設(shè)定的最大的n數(shù)值；所述輸出的n與輸入的Nn間有如下關(guān)系n＝0時(shí)N0＝a，a為設(shè)定的最小輸入數(shù)字肌電信號(hào)平均值，從n＝0起相鄰各級(jí)之間對(duì)應(yīng)的N值之差不相等，且按逐級(jí)提高方式遞增。
本發(fā)明的肌電生物反饋儀具有量程和靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，無(wú)需患者或被檢測(cè)者特別關(guān)注量程和靈敏度的調(diào)節(jié)問(wèn)題，從而不會(huì)干擾或影響訓(xùn)練進(jìn)程，保證訓(xùn)練質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成方框圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例工作流程圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例顯示數(shù)n與電壓對(duì)照柱狀圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例顯示數(shù)n與電壓對(duì)照曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合

實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成的方框圖。
本發(fā)明反饋儀的輸入信號(hào)來(lái)自貼在被檢測(cè)者體表，例如前臂骨骼肌的體表電極，此體表電極提取被測(cè)者的肌電信號(hào)。所述肌電信號(hào)加到本發(fā)明反饋儀的輸入端，首先經(jīng)過(guò)輸入放大部1放大后經(jīng)模擬門電路2，由采樣時(shí)鐘電路5分時(shí)送到A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，CPU4對(duì)此數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢波、取平均值處理后輸出給輸出部7；所述輸出部7的功能為按其所接收的信號(hào)電壓值X的大小，依指定的規(guī)律對(duì)應(yīng)地輸出一個(gè)顯示信號(hào)，例如，代表所述X值的等級(jí)的數(shù)字n，此處理過(guò)程見(jiàn)圖2所表示的流程圖。以下進(jìn)行說(shuō)明。輸出部輸出的信號(hào)是由n個(gè)等級(jí)的自然數(shù)表示，n從0開(kāi)始，最大值nmax為儀器輸出的最大顯示等級(jí)數(shù)，是個(gè)設(shè)定值。n＝0為顯示輸出信號(hào)電壓最小的等級(jí)，依次顯示輸出信號(hào)電壓逐級(jí)升高。設(shè)二相鄰等級(jí)間的信號(hào)電壓倍增率為m，設(shè)n＝0的實(shí)際信號(hào)電壓值為a，則上述最大等級(jí)數(shù)nmax以及a、m均為設(shè)定常數(shù)，它們之間關(guān)系可按級(jí)進(jìn)規(guī)律，即，使各級(jí)輸出電壓Nn不相等，且按逐漸提高方式遞增。例如本例中該級(jí)進(jìn)規(guī)律可以是當(dāng)n≥1時(shí)Nn＝m×Nn-1＝N0×mn}——(1)當(dāng)n＝0時(shí) Nn＝N0＝a其中m為設(shè)定的倍增率，相鄰兩擋N值之差為Nn-Nn-1＝(mn-mn-1)×N0——(2)在本例中，例如，取a＝1.0μv，m＝1.2倍，nmax＝15，當(dāng)輸出信號(hào)電壓最小，即顯示靈敏度最高的等級(jí)為n＝0的第一級(jí)，其實(shí)際輸出電壓1.0μv，此后每一等級(jí)按m＝1.2倍比例遞增，實(shí)際輸出電壓逐級(jí)升高到第15級(jí)，當(dāng)n＝15，實(shí)際輸出電壓為15.41μv，各級(jí)的實(shí)際輸出電壓值見(jiàn)表1。
表1


圖3、4分別是上表對(duì)應(yīng)的柱狀圖和變化曲線。
可見(jiàn)，第0和1級(jí)之間電壓相差0.2μv為最小，其后的級(jí)間電壓差逐步提高，而第14和15級(jí)之間電壓相差為2.57μv，相差13倍。
因此，輸出部7的輸出信號(hào)n，即經(jīng)過(guò)輸出部7以后將其輸入端的信號(hào)變換為與(1)式相應(yīng)的n值。就是說(shuō)，當(dāng)Nn值從高值下降，每達(dá)到與上表中的某n相應(yīng)的值，輸出部7就輸出相應(yīng)于此n值的信號(hào)，由顯示部8顯示。
被檢測(cè)者通過(guò)觀察顯示部8顯示的n值，來(lái)了解自己當(dāng)前肌電信號(hào)的強(qiáng)度所在位置，然后通過(guò)放松訓(xùn)練或運(yùn)動(dòng)功能訓(xùn)練，在心理、生理上逐漸放松。隨著骨骼肌的不斷放松，肌電信號(hào)逐漸變小，等級(jí)數(shù)n逐漸下降，逐步取得放松訓(xùn)練的效果，如果選擇適當(dāng)?shù)膎max、m、a各設(shè)定值，可以涵蓋被檢測(cè)者放松訓(xùn)練的始、末要求的范圍，那么整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程無(wú)需關(guān)注量程是否要改換，顯示靈敏度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此訓(xùn)練過(guò)程不會(huì)中斷，不會(huì)受到干擾，保證取得較好的訓(xùn)練效果。
本發(fā)明反饋儀的構(gòu)成中可以如圖1所示設(shè)定時(shí)電路6，來(lái)定時(shí)監(jiān)控輸出部7的工作過(guò)程。
以下結(jié)合圖2工作流程圖，解釋輸出部7的工作過(guò)程。
在步驟S1，設(shè)定T值、設(shè)定t＝0，其中T為預(yù)定治療時(shí)間、t為治療時(shí)間增值步長(zhǎng)，由定時(shí)電路6控制。
在步驟S2，接收輸入到輸出部7的電壓信號(hào)Nx，檢測(cè)Nx值，S3步驟，按Nx在由(1)式計(jì)算得到的表1中查找與Nx值對(duì)應(yīng)的nx所處位置，S4步驟取S3步驟中獲得位置區(qū)間中較高的值n，S5步驟，將所選取的n值向顯示部8輸出，S6步驟現(xiàn)有步長(zhǎng)加1。S7步驟是詢問(wèn)步驟，詢問(wèn)t是否等于T，即是否已經(jīng)到達(dá)訓(xùn)練設(shè)定時(shí)間，如是，工作可以結(jié)束，如否，返回S2繼續(xù)檢測(cè)Nx，重復(fù)以上步驟，即訓(xùn)練繼續(xù)進(jìn)行。
由于圖2所示各工作步驟對(duì)應(yīng)的硬件構(gòu)成均為現(xiàn)有技術(shù)中為人所知的內(nèi)容，這里將不再作詳述。
以上所述的各顯示等級(jí)間電壓遞增規(guī)律的(1)式只是示例性的，任何其它遞增規(guī)律都是可以的，此處不一一舉例說(shuō)明。同樣，在本例中，顯示部顯示的是數(shù)字n，但是也不一定如此，例如，可以是一串順序排列的指示燈，分別代表不同的等級(jí)。只要能簡(jiǎn)單醒目地反饋放松程度而無(wú)需用心去琢磨該表示內(nèi)容的任何方式，無(wú)論如上述的視覺(jué)感受方式還是其它的聽(tīng)覺(jué)或觸覺(jué)等感受方式，都能符合不干擾或妨礙放松訓(xùn)練的要求。
權(quán)利要求
1.一種具有量程和靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的肌電生物反饋儀，包括輸入肌電生物信號(hào)放大及A/D變換部，采樣時(shí)鐘、CPU、輸出部、和顯示部，其特征是所述輸出部由CPU控制，將變換的數(shù)字肌電信號(hào)平均值Nn送入所述輸出部，由所述輸出部按下述方式處理后輸出表示與輸入肌電生物信號(hào)對(duì)應(yīng)等級(jí)的自然數(shù)數(shù)字n，n＝0，……nmax，nmax為設(shè)定的最大的n數(shù)值；所述輸出的n與輸入的Nn間有如下關(guān)系n＝0時(shí)N0＝a，a為設(shè)定的最小輸入數(shù)字肌電信號(hào)平均值，從n＝0起相鄰各級(jí)之間對(duì)應(yīng)的N值之差不相等，且按逐級(jí)提高方式遞增。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反饋儀，其特征是所述逐漸提高方式遞增是第n級(jí)對(duì)應(yīng)N的值為當(dāng)n≥1時(shí)Nn＝m×Nn-1＝N0×mn當(dāng)n＝0時(shí)N0＝a其中m為設(shè)定的倍增率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反饋儀，其特征是所述反饋儀還包括定時(shí)電路，控制所述輸出電路工作的開(kāi)始和結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反饋儀，其特征是所述a＝1.0μv，m＝1.2，nmax＝15。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反饋儀，其特征是所述a＝1.0μv，m＝1.2，nmax＝15。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反饋儀，其特征是所述顯示部的顯示方式是視覺(jué)的、聽(tīng)覺(jué)的、或觸覺(jué)的方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反饋儀，其特征是所述視覺(jué)的方式是數(shù)字顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反饋儀，其特征是所述視覺(jué)的方式是排列成串的指示燈。
全文摘要
一種具有量程和靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的肌電生物反饋儀，根據(jù)在反饋訓(xùn)練過(guò)程，當(dāng)肌電幅度越小時(shí)，要求肌電反饋靈敏度越高的這一特點(diǎn)，提出了多級(jí)顯示肌電幅度，相鄰各級(jí)之間對(duì)應(yīng)的肌電幅度值之差不相等，且按逐級(jí)提高方式遞增的方案。在本發(fā)明方案中，肌電幅度值越小時(shí)顯示靈敏度越大，在全顯示范圍內(nèi)可顯示訓(xùn)練始末全部肌電值，被訓(xùn)練者在訓(xùn)練過(guò)程中無(wú)調(diào)節(jié)肌電信號(hào)靈敏度和量程的必要性，更有利于被訓(xùn)練者在訓(xùn)練過(guò)程中集中精力進(jìn)行放松訓(xùn)練，不受干擾，保證訓(xùn)練質(zhì)量。
文檔編號(hào)A61B5/0488GK1541613SQ20031010428
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者楊雪琴, 張力軍, 李鈾, 張洪成, 王玲, 俞夢(mèng)孫 申請(qǐng)人:北京泰達(dá)新興醫(yī)學(xué)工程技術(shù)有限公司, 中國(guó)人民解放軍空軍第四研究所