基于光电联合检测的人体运动能力评估装置及其评估方法与流程

文档序号:17817205发布日期:2019-06-05 21:53

技术特征:

1.一种基于光电联合检测的人体运动能力评估装置,其特征在于:包括高密度表面肌电采集前端、近红外光谱采集前端和FPGA后端,所述高密度表面肌电采集前端、近红外光谱采集前端安装在目标肌群上并与FPGA后端相连接,所述FPGA后端控制高密度表面肌电采集前端、近红外光谱采集前端,分别采集肌电信号和近红外信号并对人体运动能力进行评估。

2.根据权利要求1所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置,其特征在于:所述高密度表面肌电采集前端、近红外光谱采集前端采用柔性电路线或无线方式与FPGA后端相连接。

3.根据权利要求1或2所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置,其特征在于:所述高密度表面肌电采集前端采用一片或多片柔性高密度阵列式电极。

4.根据权利要求1或2所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置,其特征在于:所述近红外光谱采集前端采用反射式近红外探头,该近红外探头由近红外光源和探测器构成。

5.根据权利要求4所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置,其特征在于:所述近红外光源选择700nm至1300nm之间的近红外光波长。

6.根据权利要求1或2所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置,其特征在于:所述FPGA后端包括主控模块、光源驱动模块、电源模块、ADC信号采集模块和信号处理模块;所述主控模块与高密度表面肌电采集前端、近红外光谱采集前端、光源驱动模块、ADC信号采集模块及信号处理模块相连接;所述光源驱动模块根据主控模块发送的时序信号控制近红外光谱采集前端的多波长LED;所述ADC信号采集模块读取高密度表面肌电采集前端、近红外光谱采集前端的信号并进行滤波放大以及模数转换;所述电源模块采用有线电源或移动可充电电源为整个装置进行供电;所述信号处理模块对采集到的表面肌电信号和近红外信号进行信号处理和分析,并对人体运动能力评估。

7.一种如权利要求1至6所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置的评估方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1:对受试者目标肌群进行皮肤前处理,根据解剖学特性对目标肌群进行定标;

步骤2:根据步骤1中的目标肌群定标,在较深层肌肉处放置近红外探头,采用高密度柔性表面肌电电极覆盖整块目标肌群;

步骤3:根据有氧运动能力指标,选用递增功率型范式进行运动生理测试;

步骤4:通过高密度柔性表面肌电记录肌电信号,通过近红外接收器接受光强和相位变化,并通过有线或者无线的形式将两种信号上传至FPGA后端;

步骤5、FPGA后端进行特征提取、参数估计,并根据肌电信号与近红外信号的特征参数相关性进行融合评估,获得实时有效的运动能力评估结果。

8.根据权利要求7所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置的评估方法,其特征在于:所述步骤2的具体实现方法为:

步骤2.1:根据步骤1中标定的深层肌肉位置,将接收器放置于步骤1中标定的较深层肌肉的肌腹位置,将光源放置于沿肌肉方向远端位置,光源通过FPGA后端的光源驱动循环点亮,接收器依驱动顺序依次记录反射信号;

步骤2.2:根据步骤1中标定的浅层肌肉位置,按步骤2.1安放的近红外光源和接收器位置,使用高密度表面肌电电极覆盖目标浅层肌肉的位置,若表面肌电放置位置与近红外光源/接收器的放置位置有重叠,则将一块或多块柔性表面肌电电极安置在近红外光源/接收器邻近位置。

9.根据权利要求7所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置的评估方法,其特征在于:所述步骤3的递增功率型范式包括Bruce运动测试范式和Balke运动测试范式。

10.根据权利要求7所述基于光电联合检测的人体运动能力评估装置的评估方法,其特征在于:所述运动能力评估结果包括从运动单元的特性到肌肉状态、从动作电位数目估计、肌肉时频域特性、血液动力学特性及血氧代谢。

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