本實用新型涉及一種肌電反饋呼吸訓(xùn)練服，尤其涉及一種可測量全身精細肌肉發(fā)力的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服。

背景技術(shù)：

呼吸作為人的一種生理本能，是無意識的自然律動。但事實上，許多人的呼吸是不正確的。據(jù)美國健康學(xué)家的一項最新調(diào)查顯示：不論在發(fā)達國家，還是在發(fā)展中國家，城市人口中至少有三分之二的人呼吸方式不正確，其具體表現(xiàn)為只用胸部來呼吸，俗稱為“胸式呼吸”。這種呼吸方法只使用了肺的上半部來進行呼吸，這樣的呼吸過程僅僅涉及肋骨上下運動及胸部微微擴張，會限制肺部吸入的氧氣量和吐出的二氧化碳,同時令呼吸短促,容易造成精神緊張和疲倦。

正確的呼吸方法是基于人體生理機制的自然深呼吸方法，是一種科學(xué)的呼吸方法，又稱為胸腹聯(lián)合呼吸法。該方法吸取了胸式呼吸和腹式呼吸的長處，運用胸腔、橫膈膜和腹部肌群相互協(xié)調(diào)配合進行呼吸與控制氣息。它的優(yōu)點在于全面地調(diào)動了全身呼吸器官的能動作用，使得胸腔、橫膈膜和腹肌充分?jǐn)U展，互相配合。這種正確的呼吸方法可以最大限度地利用肺組織，充分進行氣體交換，使肺組織得到健康的鍛煉。

正確的呼吸方法主要的應(yīng)用領(lǐng)域還包括：保健養(yǎng)生、臨床醫(yī)療、康復(fù)醫(yī)療、體育訓(xùn)練以及藝術(shù)培訓(xùn)等。

目前，有些醫(yī)療機構(gòu)，康復(fù)機構(gòu)設(shè)置有相應(yīng)的呼吸訓(xùn)練課程，由專業(yè)的醫(yī)師進行指導(dǎo)練習(xí)呼吸訓(xùn)練，由于其吸入的氧氣量是高于正常情況下的兩到三倍，所以可用來治療人體內(nèi)臟各部位的疾病。但是這些課程主要針對一些重癥疾病患者的康復(fù)治療，對于廣大健康和亞健康的人群來說，受到場地、距離的限制，無法得到正確的呼吸訓(xùn)練指導(dǎo)。加之目前很多人已經(jīng)習(xí)慣了短促的胸式呼吸，或者說養(yǎng)成了壞習(xí)慣，如果不借助合適的訓(xùn)練方法及系統(tǒng)，很難改正錯誤，將錯誤的呼吸方式變?yōu)檎_的呼吸方式。

現(xiàn)有技術(shù)中，公開號為CN1559342的中國專利公開了一種反饋式腹式呼吸訓(xùn)練儀，其采用的腹式呼吸方法與胸腹聯(lián)合呼吸法(即本申請所述正確的呼吸方法)相比，因其采用腹部鼓起與收縮的動作來進行呼吸和控制呼吸，將氣息壓迫得過深，導(dǎo)致胸腔肋骨受到壓縮，失去胸腔肋間肌肉控制呼吸的能力，且氣息容量不夠大。公開號為CN202526846的中國專利公開了一種呼吸訓(xùn)練裝置，其主要針對潛水員的呼吸訓(xùn)練，通過增加阻力加強呼吸訓(xùn)練，適用面窄，無普適性和推廣潛力。

現(xiàn)有技術(shù)中缺乏基于人體呼吸肌群生物電的正確呼吸方法的指導(dǎo)及示范作用，用戶難以通過上述的訓(xùn)練裝置學(xué)會并形成正確的呼吸方法。

鑒于此，本實用新型提供一種肌電反饋呼吸訓(xùn)練服。

生物電是反映人體各種生理狀態(tài)的一種重要信息。隨著人類健康和保健意識的增強，醫(yī)療儀器也從適用于醫(yī)院的復(fù)雜、大型設(shè)備，轉(zhuǎn)向一些小巧、便攜式并適用于家庭、軍事和運動員訓(xùn)練的裝置。在運動監(jiān)測、病人肢體活動等領(lǐng)域，表面肌電的采集具有十分重要的意義。

現(xiàn)有的表面肌電采集技術(shù)通常采用在肌肉表面貼附電極片并通過導(dǎo)線傳輸至主機的方式。然而這種方式存在的缺陷主要包括：1)導(dǎo)線不利于測試者的自由肢體運動，大幅限制了測試時的運動自由度；2)設(shè)備體積龐大，難以實現(xiàn)遠程化移動化的智能測量；3)貼片貼附結(jié)構(gòu)在運動時不能保持穩(wěn)定，會嚴(yán)重影響記錄時的信號質(zhì)量；4)現(xiàn)有技術(shù)中由于電極貼片面積大，多通道測量時導(dǎo)線常發(fā)生纏繞等原因，無法實現(xiàn)測量全身精細肌肉發(fā)力的測量。

另一方面，現(xiàn)有技術(shù)中無線表面肌電(sEMG)信號采集系統(tǒng)均采用體積較大的三導(dǎo)采集系統(tǒng)，即需要2個差分電極置于所測肌肉表面處，以及1個參考電極置于遠離所測肌肉表面處的人體表面另一位置。其原因為表面肌電信號較為微弱，約為微伏級別，在采集時極易受到各類外界電磁干擾影響，如靜電、電磁輻射、工頻干擾，所以需要在采集時另外設(shè)置一個參考電極，以保持信號采集的準(zhǔn)確和穩(wěn)定。這種三導(dǎo)表面肌電采集系統(tǒng)的缺點是：參考電極需要遠離采集電極，導(dǎo)致系統(tǒng)體積過大，不能很好地應(yīng)用于一些小肌肉群的采集。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種可測量全身精細肌肉發(fā)力的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服，用以通過肌電反饋幫助用戶學(xué)會并形成正確的呼吸方法。

本實用新型所述的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服包括信號采集服、多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器和顯示裝置，所述的信號采集服在全身精細肌肉各處都設(shè)有鏤空的傳感器放置囊，所述的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器設(shè)置在傳感器放置囊中；所述的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器用于測量人體肌肉的肌電信號；所述的顯示裝置與多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器連接，多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器測量得到的肌電信號在顯示裝置上顯示，用于反饋給用戶以供用戶判斷其呼吸方法是否正確。

所述的信號采集服包括胸背部分、肩臂部分、小臂肌肉群部分、腹股部分和小腿肌肉群部分；所述的胸背部分用于實現(xiàn)胸背部大肌肉群的肌電測量；所述的肩臂部分用于實現(xiàn)肩部和上臂肌肉群的肌電測量；所述的小臂肌肉群部分用于完成小臂肌肉群的肌電測量；所述的腹股部分用于完成腹部、腰部和大腿肌肉群的肌電測量；所述的小腿肌肉群部分用于完成小腿肌肉群的肌電測量。

所述的胸背部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括胸大肌上束、胸大肌中束、胸大肌下束、斜方肌上束、斜方肌下束、小圓肌、大圓肌、背闊肌上束、背闊肌中束和/或背闊肌下束。

所述的肩臂部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括三角肌前束、三角肌中束、三角肌后束、肱二頭肌長頭、肱二頭肌短頭、肱三頭肌外頭、肱三頭肌內(nèi)頭和/或肱三頭肌長頭。

所述的小臂肌肉群部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括肱橈肌、旋前圓肌、橈側(cè)腕屈肌、掌長肌、尺側(cè)腕屈肌、淺屈肌、拇長屈肌、指深屈肌和/或旋前方肌。

所述的腹股部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括腹直肌、腹內(nèi)斜肌、腹外斜肌、腹橫肌、股中肌、股大肌、豎脊肌、股二頭肌、內(nèi)收大肌和/或半腱肌。

所述的小腿肌肉群部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括腓腸肌、脛骨前肌、趾長伸肌、拇長伸肌、腓骨長肌、腓骨短肌、趾長屈肌、拇長屈肌和/或脛骨后肌。

所述的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器由多個獨立的二導(dǎo)無線表面肌電傳感器組成，二導(dǎo)無線表面肌電傳感器包括前端采集模塊、信號調(diào)理模塊、無線通訊模塊、存儲模塊和電源模塊，所述的前端采集模塊與信號調(diào)理模塊連接，所述的信號調(diào)理模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與存儲模塊連接，所述的電源模塊與采集模塊、信號調(diào)理模塊、無線通訊模塊和存儲模塊分別連接，所述的前端采集模塊用于完成原始表面肌電信號的初步采集，并將采集到的原始信號傳輸至信號調(diào)理模塊；所述的信號調(diào)理模塊用于對前端采集模塊輸入的信號進行濾波和放大，并將信號輸出至無線通訊模塊；所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制器單元和主機接收單元，所述的無線發(fā)射單元用于進行無線傳輸和通訊；所述的微控制器單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時序；所述的主機接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號，并上傳至上位機；所述的電源模塊用于為傳感器的電路提供穩(wěn)定的工作電壓；所述的存儲模塊用于為傳感器提供緩存功能，在主機接收單元無法正常接收信號時，由微控制器單元控制將信號存至存儲模塊。

所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大單元；二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大單元連接，二導(dǎo)采集電極單元由2個相同的金屬探頭組成，2個金屬探頭相距不超過1厘米；所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將微弱的原始信號傳輸至前置信號放大單元；所述的前置信號放大單元用于將原始信號抑制噪聲后傳輸至信號調(diào)理模塊，從而提高信號調(diào)理模塊的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗；所述的前端信號放大單元采用虛擬接地的方式，可有效為前端信號放大單元提供穩(wěn)定的參考電壓。

所述的信號調(diào)理模塊包括濾波單元、主級放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對所輸入的信號進行20Hz-200Hz的帶通濾波處理；所述的主級放大單元用于對濾除低頻和高頻噪音的信號進行倍數(shù)可調(diào)的放大；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對模擬信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。

所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓單元，所述的電池單元用于為采集系統(tǒng)的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓單元穩(wěn)壓后為系統(tǒng)中的各個模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。

本實用新型的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：

本實用新型所述的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服的采集設(shè)備體積極小，能夠?qū)崿F(xiàn)全身精細肌肉發(fā)力的實時表面肌電信號采集，能夠通過肌電反饋幫助用戶學(xué)會并形成正確的呼吸方法。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服的信號采集服的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的模塊示意圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

如圖1和2所示，本實用新型所述的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服包括信號采集服、多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器和顯示裝置，所述的信號采集服在全身精細肌肉各處都設(shè)有鏤空的傳感器放置囊，所述的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器設(shè)置在傳感器放置囊中；所述的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器用于測量人體肌肉的肌電信號；所述的顯示裝置與多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器連接，多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器測量得到的肌電信號在顯示裝置上顯示，用于反饋給用戶以供用戶判斷其呼吸方法是否正確。

例如，首先由專業(yè)人員穿上本申請所述的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服，按照正確的呼吸方法呼吸，測量專業(yè)人員呼吸過程中全身肌肉的肌電信號并記錄下來，也可以采集多個不同的專業(yè)人員在不同的時間采用正確的呼吸方法呼吸時全身肌肉的肌電信號并記錄下來，取平均值形成正確的呼吸方法的肌電信號曲線。

這樣在用戶(非專業(yè)人員)進行呼吸訓(xùn)練時，將自己的肌電信號與正確的呼吸方法的肌電信號曲線作對比就能清楚地得知自己的呼吸方法是否正確，并且可以在專業(yè)人員的指導(dǎo)下調(diào)整呼吸的方法，逐步形成正確的呼吸方法。

如圖1所示，所述的信號采集服包括胸背部分1、肩臂部分2、小臂肌肉群部分3、腹股部分4和小腿肌肉群部分5。

所述的胸背部分用于實現(xiàn)胸背部大肌肉群的肌電測量；所述的肩臂部分用于實現(xiàn)肩部和上臂肌肉群的肌電測量；所述的小臂肌肉群部分用于完成小臂肌肉群的肌電測量；所述的腹股部分用于完成腹部、腰部和大腿肌肉群的肌電測量；所述的小腿肌肉群部分用于完成小腿肌肉群的肌電測量。

所述的胸背部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括胸大肌上束、胸大肌中束、胸大肌下束、斜方肌上束、斜方肌下束、小圓肌、大圓肌、背闊肌上束、背闊肌中束和/或背闊肌下束。

所述的肩臂部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括三角肌前束、三角肌中束、三角肌后束、肱二頭肌長頭、肱二頭肌短頭、肱三頭肌外頭、肱三頭肌內(nèi)頭和/或肱三頭肌長頭。

所述的小臂肌肉群部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括肱橈肌、旋前圓肌、橈側(cè)腕屈肌、掌長肌、尺側(cè)腕屈肌、淺屈肌、拇長屈肌、指深屈肌和/或旋前方肌。

所述的腹股部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括腹直肌、腹內(nèi)斜肌、腹外斜肌、腹橫肌、股中肌、股大肌、豎脊肌、股二頭肌、內(nèi)收大肌和/或半腱肌。

所述的小腿肌肉群部分設(shè)置的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器的設(shè)置位置包括腓腸肌、脛骨前肌、趾長伸肌、拇長伸肌、腓骨長肌、腓骨短肌、趾長屈肌、拇長屈肌和/或脛骨后肌。

所述的多通道二導(dǎo)無線表面肌電傳感器由多個獨立的二導(dǎo)無線表面肌電傳感器組成。二導(dǎo)無線表面肌電傳感器包括前端采集模塊、信號調(diào)理模塊、無線通訊模塊、存儲模塊和電源模塊。如圖2所示，所述的前端采集模塊與信號調(diào)理模塊連接，所述的信號調(diào)理模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與存儲模塊連接，所述的電源模塊與采集模塊、信號調(diào)理模塊、無線通訊模塊和存儲模塊分別連接，所述的前端采集模塊用于完成原始表面肌電信號的初步采集，并將采集到的原始信號傳輸至信號調(diào)理模塊；所述的信號調(diào)理模塊用于對前端采集模塊輸入的信號進行濾波和放大，并將信號輸出至無線通訊模塊；所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制器單元和主機接收單元，所述的無線發(fā)射單元用于進行無線傳輸和通訊；所述的微控制器單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時序；所述的主機接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號，并上傳至上位機；所述的電源模塊用于為傳感器的電路提供穩(wěn)定的工作電壓；所述的存儲模塊用于為傳感器提供緩存功能，在主機接收單元無法正常接收信號時，由微控制器單元控制將信號存至存儲模塊。

所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大單元；二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大單元連接，二導(dǎo)采集電極單元由2個相同的金屬探頭組成，2個金屬探頭相距不超過1厘米，金屬探頭的材質(zhì)為高導(dǎo)電性的金、銀或銅；所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將微弱的原始信號傳輸至前置信號放大單元；所述的前置信號放大單元用于將原始信號抑制噪聲后傳輸至信號調(diào)理模塊，從而提高信號調(diào)理模塊的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗；所述的前端信號放大單元采用虛擬接地的方式，可有效為前端信號放大單元提供穩(wěn)定的參考電壓。

所述的信號調(diào)理模塊包括濾波單元、主級放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對所輸入的信號進行20Hz-200Hz的帶通濾波處理；所述的主級放大單元用于對濾除低頻和高頻噪音的信號進行倍數(shù)可調(diào)的放大；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對模擬信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。

所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓單元，所述的電池單元用于為采集系統(tǒng)的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓單元穩(wěn)壓后為系統(tǒng)中的各個模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。

本實用新型所述的肌電反饋呼吸訓(xùn)練服采用體積極小的無線表面肌電采集設(shè)備(體積小至10mm×10mm×8mm)，能夠?qū)崿F(xiàn)對全身精細肌肉發(fā)力的實時表面肌電信號采集，可應(yīng)用于體育訓(xùn)練、診斷治療和康復(fù)理療，能夠通過肌電反饋幫助用戶學(xué)會并形成正確的呼吸方法，能夠?qū)崿F(xiàn)更低的輸入電壓噪聲，小于14Nv/Hz；更低的輸入電流噪聲，小于1Fa/Hz；更大的共模抑制比CMRR，能達到100；更大的差模輸入阻抗以及更小的偏置電流。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本實用新型作了詳盡的描述，但在本實用新型基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本實用新型要求保護的范圍。