一種基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的裝置和方法，目的在于能夠控制發(fā)射信號的強(qiáng)弱，經(jīng)過目標(biāo)肌肉的超聲波對組織無損傷，受到周圍環(huán)境的無線電的干擾以及受試者本身皮膚脂肪溫度的影響小，無需后期處理，所采用的技術(shù)方案為：包括以下步驟：首先將兩個(gè)超聲換能器分別固定在目標(biāo)肌肉兩側(cè)；然后調(diào)節(jié)信號發(fā)生器以產(chǎn)生穩(wěn)定信號，目標(biāo)肌肉組織處電信號通過輸入端超聲換能器轉(zhuǎn)換為超聲波，超聲波經(jīng)過目標(biāo)肌肉組織后由輸出端超聲換能器輸出，超聲波輸入至示波器，完成信號的接收輸出；最后控制示波器間隔采集數(shù)據(jù)并儲存，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出超聲波輸入、輸出信號的幅度平均值，計(jì)算出兩者的比值，將比值與理論幅度比值對比分析，完成肌肉疲勞程度的測量。
【專利說明】一種基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種肌肉疲勞的測量方法，具體涉及一種基于超聲波衰減測量肌肉疲 勞程度的裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 肌肉疲勞是肌肉組織的一個(gè)重要運(yùn)動特征，處理不當(dāng)會嚴(yán)重影響人們的日常生活 質(zhì)量，特別是體育運(yùn)動的訓(xùn)練效果，并且準(zhǔn)確估計(jì)肌肉疲勞程度可以減小運(yùn)動員在比賽訓(xùn) 練中受傷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003] 從檢測到人體肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的電信號開始，這個(gè)表面肌電信號就廣泛地應(yīng)用于 分析肌肉特征的研究，是目前肌肉疲勞的估計(jì)最常用的方法，但是表面肌電信號本身屬于 微弱的生物電信號，影響其測量精度的因素很多，比如，如果是遙測肌電儀，空間傳播的無 線電波是影響肌電信號精度的最為突出的問題。肌電測量時(shí)，周圍環(huán)境中可能存在很多無 線電干擾，造成肌電信號一定程度上的失真。另外，皮脂厚度和皮膚溫度也都會影響到肌電 的測量精度。皮脂越厚，電阻越大。不同受試者的皮脂厚度不同，對肌電輸出到皮膚表面有 著很大的影響。受試者的皮膚溫度對肌電信號的影響也很大，研究表明受試者肌肉表面的 溫度升高，肌電信號的振幅減小，等等這些因素都使得微弱的肌電信號容易淹沒在各種噪 聲當(dāng)中，從而需要后期的各種精細(xì)復(fù)雜的處理才能進(jìn)一步研究分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種能夠控制發(fā)射信號的強(qiáng)弱，經(jīng)過目 標(biāo)肌肉的超聲波對組織無損傷，受到周圍環(huán)境的無線電的干擾以及受試者本身皮膚脂肪溫 度的影響小，無需后期處理的基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的裝置和方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的方法，包括以下步驟：
[0007] 首先，將兩個(gè)超聲換能器分別固定在目標(biāo)肌肉兩側(cè)，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器以產(chǎn)生穩(wěn)定 信號，目標(biāo)肌肉組織處電信號通過輸入端超聲換能器轉(zhuǎn)換為超聲波，超聲波經(jīng)過目標(biāo)肌肉 組織后由輸出端超聲換能器輸出，超聲波輸入至示波器，完成信號的接收輸出；
[0008] 然后，控制示波器間隔采集數(shù)據(jù)并儲存，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出超聲波輸入、輸出信號 的幅度平均值，再計(jì)算出超聲波輸入、輸出信號的幅度平均值的比值；
[0009] 最后，利用理論幅度比值公式計(jì)算出超聲波輸入、輸出信號的理論幅度比值，將上 一步驟得到的幅度平均值的比值與理論幅度比值對比分析，完成肌肉疲勞程度的測量。
[0010] 所述的超聲波輸入、輸出信號的理論幅度比值按以下公式計(jì)算：
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的方法，其特征在于：包括以下步驟： 首先，將兩個(gè)超聲換能器分別固定在目標(biāo)肌肉兩側(cè)，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器以產(chǎn)生穩(wěn)定信號， 目標(biāo)肌肉組織處電信號通過輸入端超聲換能器轉(zhuǎn)換為超聲波，超聲波經(jīng)過目標(biāo)肌肉組織后 由輸出端超聲換能器輸出，超聲波輸入至不波器，完成信號的接收輸出； 然后，控制示波器間隔采集數(shù)據(jù)并儲存，通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出超聲波輸入、輸出信號的幅 度平均值，再計(jì)算出超聲波輸入、輸出信號的幅度平均值的比值； 最后，利用理論幅度比值公式計(jì)算出超聲波輸入、輸出信號的理論幅度比值，將上一步 驟得到的幅度平均值的比值與理論幅度比值對比分析，完成肌肉疲勞程度的測量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的方法，其特征在于：所 述的超聲波輸入、輸出信號的理論幅度比值按以下公式計(jì)算：
其中，A為輸出信號幅度，慫為輸入信號幅度，t為時(shí)間，X(I為超聲波經(jīng)過的目標(biāo)肌肉的 初始厚度，α是介質(zhì)的衰減系數(shù)，e為自然對數(shù)的底數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的方法，其特征在于：所 述的超聲波在肌肉組織橫纖維方向傳播時(shí)，介質(zhì)衰減系數(shù)α為5. 75dB/cm2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的方法，其特征在于：所 述的超聲換能器固定在目標(biāo)肌肉時(shí)，在超聲換能器與皮膚之間填充耦合劑。
5. -種基于超聲波衰減測量肌肉疲勞程度的裝置，其特征在于：包括兩個(gè)超聲換能 器，兩個(gè)超聲換能器分別與信號發(fā)生器和示波器連接，信號發(fā)生器和示波器均與計(jì)算機(jī)連 接。
【文檔編號】A61B8/00GK104116522SQ201410350795
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】郭建中, 李培暢, 劉昕, 李霖 申請人:陜西師范大學(xué)