一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统的制作方法

本发明属于FES功能设备领域，具体涉及一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统。
背景技术：
：神经肌肉电刺激(NeuromuscularElectricStimulation，以下简称“NMES”)是指任何利用低频脉冲电流，刺激神经或肌肉，引起肌肉收缩，提供肌肉功能，或治疗神经肌肉疾患的一种治疗方法。NMES的临床应用已有100多年的历史，近年来在神经肌肉骨骼疾病的康复中NMES的应用显著增加。主要的采用经皮电神经刺激(TranscutaneousElectricalNerveStimulation,以下简称“TENS”)和功能性电刺激(FunctionalElectricalStimulation,以下简称“FES”)。大量的动物实验和人体实验证明(Salmons、Hudlicka、Erisksson等)肌肉受电刺激收缩后，肌纤维增粗、肌肉的体积和重量增加、肌肉内毛细血管变丰富、琥珀酸脱氢酶(SDH)和三磷酸腺苷酶(ATPase)等有氧代谢酶增多并活跃、慢肌纤维增多、并出现快肌纤维向慢肌纤维特征转变的现象。1982年，美国FDA正式宣布NMES用于下列三种情况是安全、有效的：1.治疗废用性肌肉萎缩；2.增加和维持关节活动度(ROM)；3.肌肉再学习和易化作用。此外，NMES还有生理治疗作用：4.减轻肌肉痉挛；5.促进失神经支配肌肉的恢复；6.强壮健康肌肉；7.替代矫形器或肢体和器官已丧失的功能。另外，基本上中国减肥产品市场是三分天下，第一类是减肥保健品、药品、木糖醇，其市场份额约占65％；第二类是外用减肥品，其市场份额约占20％；第三类是减肥、美体医疗器械，其市场份额约为15％。另外较多其他对女性身体有害的减肥产品也充斥着市场，让减肥产品市场鱼龙混杂。其中，第三类减肥产品具有许多优势，减肥、美体医疗器械与皮肤接触无任何不良反应，可多部位按摩，强度、速度位置随意可调，有效缓解腹部、背部、腰部酸痛；用于腹部、腰部可明显起到减肚子，瘦腰的效果。现有FES装置产品的不足：所有基于FES功能原则的同类装置产品均采用固定参数、程序模式，内置程序，无法进行自主调节。不同人群的体测数据不同，而现有的FES装置使用参数没有变化或只能在少数范围内选择，不能精准地针对不同人群的体测数据，不能形成针对性的锻炼或治疗。现有FES功能装置需要较长时期的持续性使用才能实现减肥、锻炼及康复目的，然而现有产品只能实现单次锻炼，无法自主形成周期性的锻炼或治疗计划。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可精准制定训练计划的，合理组合不同参数，科学实现肌肉电刺激的；可有效限制用户过量使用FES造成的伤害的，可对锻炼数据进行数据收集及分析的，可定期更新训练计划的，可确保安全与有效性的基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统，包括通讯单元，用于收集输入的用户体测数据并将其上传给服务器分析单元；服务器分析单元，用于在接收通讯单元的用户体测数据后，提取服务器存储单元中的标准体测数据，将用户体测数据与标准体测数据进行比值计算得出定义参数，并将定义参数发送给服务器判定单元；服务器存储单元，用于存储标准体测数据，并将标准体测数据发送给服务器分析单元；服务器判定单元，用于在接收服务器分析单元的定义参数后，将定义参数与内设的多个用户体型类别对应的参数范围比较，判定用户体型类别，并将其发送给服务器计划单元；服务器计划单元，用于在接收用户体型类别后，制定周期训练计划、单日训练程序及计划锻炼参数，并通过通讯单元将周期训练计划、单日训练程序及计划锻炼参数发送给FES执行单元；FES执行单元,用于从通讯单元处接收周期训练计划及计划锻炼参数后，对用户按周期训练计划通过单日训练程序执行相应计划锻炼参数下的电刺激。本发明具体用于胸部、腰部、臀部、大腿、上臂等部位，通过收集使用者体测数据，可以实现个性化的精准训练计划制定。训练计划充分考虑肌肉生理功能性，合理的进行不同参数的组合，包括肌肉的锻炼与放松，实现肌肉电刺激锻炼的科学性，可以实现自主调节。FES执行单元-通讯单元-服务器内的各单元形成闭环，脱离任一部分，FES执行单元都无法启动，有效限制用户过量使用FES造成的伤害。为实现减肥、锻炼及康复目的，本发明能实现多次锻炼，可自主形成周期性的锻炼或治疗计划。具体地，服务器存储单元存储有多个不同性别和不同年龄段的标准组，各标准组与不同的标准体测数据相对应；通讯单元还用于收集输入的用户性别和年龄，并将其上传给服务器判定单元；服务器判定单元还用于在提取服务器存储单元中的多个标准组后，判定用户性别和年龄所在的标准组，并命令服务器存储单元将已判定标准组所对应的标准体测数据发送给服务器分析单元,用以计算定义参数。本发明可进一步根据不同人群进行细分不同的参数，建立起对不同性别和年龄段的标准组，当服务器判定单元判定用户所在的标准组时,命令服务器存储单元将对应的标准体测数据发送给服务器分析单元用以计算定义参数。进一步地，标准体测数据包括标准身高、标准体重、标准三围、标准体脂率、标准皮褶厚度、标准上臂围和标准大腿围，可根据不同部位参数精确地进行判定使用者是哪一种用户体型类别，最终可对用户不同各部位进行精准锻炼，适用范围广；计划锻炼参数括波形、脉冲宽度、频率、强度、周期、波升/波降、通电/断电比、时间，即本发明具有精细化的电刺激控制。进一步地，定义参数包括BMI、腰臀比、三围差值比和三围差值比平均值，比值计算包括BMI＝用户体重/用户身高的平方、腰臀比＝用户腰围/用户臀围、三围差值比＝(用户三围-标准三围)/标准三围*100％、三围差值比平均值＝(胸围差值比+腰围差值比+臀围差值比)/3。定义参数包括多个比值计算结果，比值计算结果种类越多越便于精准地判定标准组。进一步地，服务器计划单元还用于将计划锻炼参数发送给服务器判定单元；FES执行单元还用于检测实际锻炼参数，并通过通讯单元将其反馈给服务器判定单元；服务器判定单元还用于计算实际锻炼参数与计划锻炼参数之间的锻炼参数偏差，并将其发送给服务器计划单元；服务器计划单元还用于在接收服务器判定单元的锻炼参数偏差后，调整计划锻炼参数，并通过通讯单元将调整后的计划锻炼参数发送给FES执行单元。即FES执行单元-通讯单元-服务器内的各单元可以长期对实际锻炼参数进行数据收集及分析，同时根据实际情况调整计划锻炼参数。本发明具有数据记录与跟踪的功能，用户的持续使用或短时间过量使用均会被监测与控制，监督用户按科学的减肥锻炼及放松组合进行程序组合，有效限制用户过量使用FES造成的伤害。此外，本发明可在用户每次登陆使用时输入的用户体测数据后，进行定期依据训练进展及使用者生理变化对训练计划进行更新，确保装置的安全与有效性。进一步地，通讯单元为手机，移动通讯便于携带；服务器存储单元、服务器分析单元、服务器判定单元和服务器计划单元集成于服务器内。进一步地，通讯单元、服务器和FES执行单元之间通过蓝牙、WIFI或移动网络进行联接通信，连接方式广泛。例如，其中FES执行单元上设有执行电刺激的FES电极，通讯单元为手机，服务器为MCU。其原理步骤如下：第一步，当用户登录手机APP，手机通过蓝牙检测到MCU，并与之进行电路匹配相联结进行相互通讯；第二步，根据通讯设定，电源对MCU的各电路进行供电；接着，当AD检测电路二检测各充电电路无异常，并将信号传递给MCU；第三步，MCU接受到AD检测电路二的信号后，MCU电连接AD检测电路一，FES执行单元的FES电极在接收到AD检测电路一的电信号时，对该部位进行电刺激；在电刺激的同时，MCU电连接信号处理电路，信号处理电路分析FES电极的实际强度和使用时间，并反馈给MCU，MCU与手机APP通讯；同时AD检测电路一时刻检测报警电路是否供电，报警电路用于检测FES电极反馈的强度和时间是否超范围，若报警电路报警，则AD检测电路一则断电，停止电刺激，并反馈给MCU进行调整。本发明的一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼方法，包括以下步骤：a.通讯单元登录后，通讯单元收集性别、年龄和用户体测数据，并将其上传给服务器；b.服务器建立有一个含多个针对不同性别、不同年龄段的标准组的标准体测数据库、多个按待测的用户体测数据与标准体测数据的比值计算出的定义参数范围进行分类的用户体型类别；服务器根据性别、年龄提取标准体测数据，用户体测数据与标准体测数据比值计算得出定义参数，并判断用户体型类别，确定相应用户体型类别下的FES执行单元的计划锻炼参数、单日训练程序，形成相应的周期训练计划，并将计划锻炼参数、单日训练程序和周期锻炼计划发送至通讯单元；c.通讯单元按周期锻炼计划将单日训练程序及锻炼参数发送至FES执行单元；d.按照周期锻炼计划，FES执行单元根据接收到的通讯单元的锻炼参数，通过单日训练程序对肌肉实施电刺激；同时FES执行单元将电刺激信号通过通讯单元反馈给服务器，服务器对反馈数据进行分析和保存，并根据分析结果重新调整计划锻炼参数。其中，不同部位的各用户体型类别可分为肥胖型、瘦弱型和匀称/肌肉型，若服务器根据收集的体测数据得出用户体型类别与前期的不一致，则重排计划，排定月计划、确定计划锻炼参数和单日训练程序，制定周计划，并最终排定日计划，然后将日计划、计划锻炼参数和单日训练程序发送给通讯单元，后续步骤同上。综上所述，本发明使用安全，操作方便，功能多样，是集瘦身、保健、休闲三者一体，是所有爱美女士男士理想的瘦身减肥用品，是理想的瘦身保健用品。其中，FES执行单元可使用最新的TICC2540/CC2541的低功耗功能，据官方资料该技术使用一块纽扣电池可以使用半年以上，每天使用，电池至少使用10天以上；而传统的减肥产品使用的电池来供电使用时间不长，需要经常充电。一般的减肥产品的减肥对于用户来说选择性很少，而本发明对于用户来说可以选择性很多，一共有多个模式，每个模式又分为100个强度的选择，这些选择完全由用户来根据自己的身体特点来选择。本发明与手机APP建立连接后，接收手机下发的命令来执行相应的动作，期间产生的数据，当用户需要查看时，可以下发查询命令可以得到相应的数据，当本发明与手机建立断开后，数据会自动保存在设备中，等待与手机再次建立连接后可以进行数据的上传，保证数据的完整性，不会丢失。本发明的工作机制是设备开机后，等待与用户的手机APP来建立连接，接收手机下发的命令才开始运行，如果用户没有下发命令，该设备是不会主动执行相应的动作，完全由用户来确定是否开始进入减肥动作，这样对于其他想复制本发明的功能来说，是不可能实现的。本发明基于不同个体基本生理体测数据和锻炼为目的，设定FES执行单元各相关参数的计算算法，通过蓝牙联接及服务器，从而使得FES执行单元的程序能够依据不同个体进行参数设定及组合，并通过手机及远程服务器，实现产品计划与锻炼情况的记录与跟踪。本发明的基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统具有以下的效果：本发明具体用于胸部、腰部、臀部、大腿、上臂等部位，通过收集使用者体测数据，可以实现个性化的精准训练计划制定。训练计划充分考虑肌肉生理功能性，合理的进行不同参数的组合，包括肌肉的锻炼与放松，实现肌肉电刺激锻炼的科学性。FES执行单元-通讯单元-服务器形成闭环，脱离任一部分，FES执行单元都无法启动，有效限制用户过量使用FES造成的伤害。其中通讯单元优选为手机，使用方便。FES执行单元-通讯单元-服务器可以长期对用户锻炼数据进行数据收集及分析，定期依据训练进展及使用者生理变化对训练计划进行更新，确保装置的安全与有效性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明的一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统的简化结构的示意图；图2为本发明的一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统的流程示意图；图3为本发明的一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统的FES执行单元-通讯单元-服务器的连接示意图；图4为本发明的作用于腰部的FES执行单元主视图；图5为本发明的作用于腰部的FES执行单元后视图；图6为本发明的原理框图。其中：通讯单元1；服务器分析单元2，服务器存储单元3，服务器判定单元4，服务器计划单元5，FES执行单元6。具体实施方式在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。如图1-6所示，本实施例的一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼系统,包括通讯单元1，用于收集输入的用户体测数据并将其上传给服务器分析单元2；服务器分析单元2，用于在接收通讯单元1的用户体测数据后，提取服务器存储单元3中的标准体测数据，将用户体测数据与标准体测数据进行比值计算得出定义参数，并将定义参数发送给服务器判定单元4；服务器存储单元3，用于存储标准体测数据，并将标准体测数据发送给服务器分析单元2；服务器判定单元4，用于在接收服务器分析单元2的定义参数后，将定义参数与内设的多个用户体型类别对应的参数范围比较，判定用户体型类别，并将其发送给服务器计划单元5；服务器计划单元5，用于在接收用户体型类别后，制定周期训练计划、单日训练程序及计划锻炼参数，并通过通讯单元1将周期训练计划、单日训练程序及计划锻炼参数发送给FES执行单元6；FES执行单元6,用于从通讯单元1处接收周期训练计划及计划锻炼参数后，对用户按周期训练计划通过单日训练程序执行相应计划锻炼参数下的电刺激。本实施例具体用于胸部、腰部、臀部、大腿、上臂等部位，通过收集使用者体测数据，可以实现个性化的精准训练计划制定。训练计划充分考虑肌肉生理功能性，合理的进行不同参数的组合，包括肌肉的锻炼与放松，实现肌肉电刺激锻炼的科学性，可以实现自主调节。FES执行单元6-通讯单元1-服务器内的各单元形成闭环，脱离任一部分，FES执行单元6都无法启动，有效限制用户过量使用FES造成的伤害。为实现减肥、锻炼及康复目的，本实施例能实现多次锻炼，可自主形成周期性的锻炼或治疗计划。具体地，服务器存储单元3存储有多个不同性别和不同年龄段的标准组，各标准组与不同的标准体测数据相对应；通讯单元1还用于收集输入的用户性别和年龄，并将其上传给服务器判定单元4；服务器判定单元4还用于在提取服务器存储单元3中的多个标准组后，判定用户性别和年龄所在的标准组，并命令服务器存储单元3将已判定标准组所对应的标准体测数据发送给服务器分析单元2,用以计算定义参数。本实施例可进一步根据不同人群进行细分不同的参数，建立起对不同性别和年龄段的标准组，当服务器判定单元4判定用户所在的标准组时,命令服务器存储单元3将对应的标准体测数据发送给服务器分析单元2用以计算定义参数。进一步地，标准体测数据包括标准身高、标准体重、标准三围、标准体脂率、标准皮褶厚度、标准上臂围和标准大腿围，可根据不同部位参数精确地进行判定使用者是哪一种用户体型类别，最终可对用户不同各部位进行精准锻炼，适用范围广；计划锻炼参数括波形、脉冲宽度、频率、强度、周期、波升/波降、通电/断电比、时间，即本实施例具有精细化的电刺激控制。进一步地，定义参数包括BMI、腰臀比、三围差值比和三围差值比平均值，比值计算包括BMI＝用户体重/用户身高的平方、腰臀比＝用户腰围/用户臀围、三围差值比＝(用户三围-标准三围)/标准三围*100％、三围差值比平均值＝(胸围差值比+腰围差值比+臀围差值比)/3。定义参数包括多个比值计算结果，比值计算结果种类越多越便于精准地判定标准组。进一步地，服务器计划单元5还用于将计划锻炼参数发送给服务器判定单元4；FES执行单元6还用于检测实际锻炼参数，并通过通讯单元1将其反馈给服务器判定单元4；服务器判定单元4还用于计算实际锻炼参数与计划锻炼参数之间的锻炼参数偏差，并将其发送给服务器计划单元5；服务器计划单元5还用于在接收服务器判定单元4的锻炼参数偏差后，调整计划锻炼参数，并通过通讯单元1将调整后的计划锻炼参数发送给FES执行单元6。即FES执行单元6-通讯单元1-服务器内的各单元可以长期对实际锻炼参数进行数据收集及分析，同时根据实际情况调整计划锻炼参数。本实施例具有数据记录与跟踪的功能，用户的持续使用或短时间过量使用均会被监测与控制，监督用户按科学的减肥锻炼及放松组合进行程序组合，有效限制用户过量使用FES造成的伤害。此外，本实施例可在用户每次登陆使用时输入的用户体测数据后，进行定期依据训练进展及使用者生理变化对训练计划进行更新，确保装置的安全与有效性。进一步地，通讯单元1为手机，移动通讯便于携带；服务器存储单元3、服务器分析单元2、服务器判定单元4和服务器计划单元5集成于服务器内。进一步地，通讯单元1、服务器和FES执行单元6之间通过蓝牙、WIFI或移动网络进行联接通信，连接方式广泛。如图6所示的刺激某部位的产品原理结构框图，其中FES执行单元6上设有执行电刺激的FES电极，通讯单元1为手机，服务器为MCU。其原理步骤如下：第一步，当用户登录手机APP，手机通过蓝牙检测到MCU，并与之进行电路匹配相联结进行相互通讯；第二步，根据通讯设定，电源对MCU的各电路进行供电；接着，当AD检测电路二检测各充电电路无异常，并将信号传递给MCU；第三步，MCU接受到AD检测电路二的信号后，MCU电连接AD检测电路一，FES执行单元6的FES电极在接收到AD检测电路一的电信号时，对该部位进行电刺激；在电刺激的同时，MCU电连接信号处理电路，信号处理电路分析FES电极的实际强度和使用时间，并反馈给MCU，MCU与手机APP通讯；同时AD检测电路一时刻检测报警电路是否供电，报警电路用于检测FES电极反馈的强度和时间是否超范围，若报警电路报警，则AD检测电路一则断电，停止电刺激，并反馈给MCU进行调整。如图2所示的本实施例的一种基于体测数据进行功能性电刺激肌肉锻炼方法，包括以下步骤：a.通讯单元1登录后，通讯单元1收集性别、年龄和用户体测数据，并将其上传给服务器；b.服务器建立有一个含多个针对不同性别、不同年龄段的标准组的标准体测数据库、多个按待测的用户体测数据与标准体测数据的比值计算出的定义参数范围进行分类的用户体型类别；服务器根据性别、年龄提取标准体测数据，用户体测数据与标准体测数据比值计算得出定义参数，并判断用户体型类别，确定相应用户体型类别下的FES执行单元6的计划锻炼参数、单日训练程序，形成相应的周期训练计划，并将计划锻炼参数、单日训练程序和周期锻炼计划发送至通讯单元1；c.通讯单元1按周期锻炼计划将单日训练程序及锻炼参数发送至FES执行单元6；d.按照周期锻炼计划，FES执行单元6根据接收到的通讯单元1的锻炼参数，通过单日训练程序对肌肉实施电刺激；同时FES执行单元6将电刺激信号通过通讯单元1反馈给服务器，服务器对反馈数据进行分析和保存，并根据分析结果重新调整计划锻炼参数。其中，不同部位的各用户体型类别可分为肥胖型、瘦弱型和匀称/肌肉型，若服务器根据收集的体测数据得出用户体型类别与前期的不一致，则重排计划，排定月计划、确定计划锻炼参数和单日训练程序，制定周计划，并最终排定日计划，然后将日计划、计划锻炼参数和单日训练程序发送给通讯单元1，后续步骤同上。具体地，本实施例的实施步骤如下：1.利用手机软件APP端收集数据：2.服务器计算建立基础模型的标准组2.1服务器可根据身高、体重、性别、年龄建立的体测模型标准组，如下：2.2计算用户体测数据与标准体测数据的比值计算BMI＝体重Kg/(身高m的平方)，计算腰臀比＝腰围/臀围，计算各围度与标准模型的差值比＝(个人数据-体测模型)/体测模型*100％，计算三围平均差值比值＝(胸围(上胸围)比值+腰围比值+臀围比值)/3。3.在根据不同部位建立的用户体型类别中进行判断分组：腰腹部：腿臀部：上臂：4.设立用户体型类别所适配的计划锻炼参数5.训练程序分组细分为：热身组、放松组、辅助训练组、均衡训练组、巩固训练组、减脂训练组、提高训练组和增肌训练组。例如单次训练程序模式：6.月训练计划排布起始月周次编号123456789101112训练天数445566656665说明：第1、2周为起始适应周，周训练次数4次，第3、4周为进阶提高，周训练次数为5次，之后的周训练次数为6次，每连续三周有一个放松周，训练次数为5次。任何一周训练次数少于3次，则重新排布计划为：7.周训练计划错过计划时的重排：周训练计划不进行重排，错过训练，可以选择前一日训练计划进行训练。8.训练程序中的强度强度范围0-100核心训练起始强度：首次注：头8次为固定预设强度，之后按用户最近连续三次的核心强度为基准，乘上平均增长率，再+2，取整数部分；计算数据大于95时取95。重排计划一般不重排强度，中断训练超过4周，强度按起始模式设置。其中，平均核心强度＝(A+B+C)/3平均增长率＝(B/A+C/B)/2计算公式D＝(A+B+C)/3+(B/A+C/B)/2+2。综上所述，本实施例使用安全，操作方便，功能多样，是集瘦身、保健、休闲三者一体，是所有爱美女士男士理想的瘦身减肥用品，是理想的瘦身保健用品。其中，FES执行单元6可使用最新的TICC2540/CC2541的低功耗功能，据官方资料该技术使用一块纽扣电池可以使用半年以上，每天使用，电池至少使用10天以上；而传统的减肥产品使用的电池来供电使用时间不长，需要经常充电。一般的减肥产品的减肥对于用户来说选择性很少，而本实施例对于用户来说可以选择性很多，一共有多个模式，每个模式又分为100个强度的选择，这些选择完全由用户来根据自己的身体特点来选择。本实施例与手机APP建立连接后，接收手机下发的命令来执行相应的动作，期间产生的数据，当用户需要查看时，可以下发查询命令可以得到相应的数据，当本实施例与手机建立断开后，数据会自动保存在设备中，等待与手机再次建立连接后可以进行数据的上传，保证数据的完整性，不会丢失。本实施例的工作机制是设备开机后，等待与用户的手机APP来建立连接，接收手机下发的命令才开始运行，如果用户没有下发命令，该设备是不会主动执行相应的动作，完全由用户来确定是否开始进入减肥动作，这样对于其他想复制本实施例的功能来说，是不可能实现的。本实施例基于不同个体基本生理体测数据和锻炼为目的，设定FES执行单元6各相关参数的计算算法，通过蓝牙联接及服务器，从而使得FES执行单元6的程序能够依据不同个体进行参数设定及组合，并通过手机及远程服务器，实现产品计划与锻炼情况的记录与跟踪。应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。当前第1页1 2 3