一種用于測(cè)量肌肉信號(hào)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在正常的非疲勞狀態(tài)、疲勞狀態(tài)和被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)之間確定肌肉的狀態(tài)。在休息時(shí)通過使用電極裝置記錄來自肌肉的信號(hào)，其中接地體可以防止電極拾取超出接地體范圍的信號(hào)。通過頻譜分析(例如通過計(jì)算譜矩)來確定信號(hào)的頻率成分。正常頻率成分指示非疲勞肌肉狀態(tài)，而低頻率成分和高頻率成分則指示疲勞肌肉狀態(tài)和被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉狀態(tài)。例如，利用參考數(shù)據(jù)庫(kù)，使用映射來提高狀態(tài)確定的準(zhǔn)確性。
【專利說明】—種用于測(cè)量肌肉信號(hào)的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量肌肉信號(hào)的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。更具體地，本發(fā)明涉及肌肉的狀態(tài)和屬性的檢測(cè)以及用于該檢測(cè)的設(shè)備、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002]人類的骨骼肌肉由大量的運(yùn)動(dòng)單元構(gòu)成，運(yùn)動(dòng)單元是同步動(dòng)作并且由相同神經(jīng)信號(hào)激勵(lì)的肌肉單元束。骨骼肌肉單元束或者肌肉纖維可以被劃分為若干子類型。I類肌肉纖維(Ic)是緩慢氧化子群并且維持有氧活動(dòng)。II類肌肉纖維是快速抽動(dòng)類型，包括Ila、IIb和Ilx/IId子類型。肌肉的電激勵(lì)導(dǎo)致肌肉收縮并且執(zhí)行工作。肌肉中的電激勵(lì)能夠被測(cè)量為組織中或皮膚上的兩個(gè)電極之間的電壓?？梢詮挠呻姌O拾取的該信號(hào)的特性分析肌肉的工作。電壓信號(hào)的屬性取決于肌肉的總體活動(dòng)并且取決于給定肌肉內(nèi)不同類型的被激活的運(yùn)動(dòng)單元的相對(duì)活動(dòng)。
[0003]肌肉的強(qiáng)度和耐力可以通過有計(jì)劃的鍛煉而被增強(qiáng)。為了提升運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，肌肉需要被鍛煉以使得它們變疲勞，但也使得肌肉仍然適度快速地從鍛煉中恢復(fù)。而且，有許多當(dāng)代的職業(yè)趨向于鼓勵(lì)人們長(zhǎng)時(shí)間呆在相同的位置。這也使得肌肉感到疲勞。
[0004]利用用于分析肌肉工作的現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備，已經(jīng)證明難以確定肌肉何時(shí)疲勞到其仍然適度快速地恢復(fù)的程度，以及肌肉何時(shí)疲勞到恢復(fù)花費(fèi)明顯較長(zhǎng)時(shí)間的程度。在訓(xùn)練過程期間，難以評(píng)估是否應(yīng)當(dāng)繼續(xù)鍛煉，這取決于肌肉的當(dāng)前狀態(tài)以及所討論的個(gè)人的特性。
[0005]因此，需要一種解決方案，其使得能夠?qū)∪庑盘?hào)進(jìn)行更準(zhǔn)確且可靠的分析以確定肌肉的疲勞度，以便例如指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)鍛煉。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)明出一種改進(jìn)的方法以及實(shí)施該方法的技術(shù)設(shè)備，以上問題通過它們被緩解。本發(fā)明的各個(gè)方面包括方法、裝置、系統(tǒng)以及包括存儲(chǔ)于其中的計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，它們由獨(dú)立權(quán)利要求中陳述的內(nèi)容所表征。本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中被公開。
[0007]本發(fā)明涉及確定肌肉在正常(非疲勞的、放松的(fresh))狀態(tài)、疲勞(勞累的)狀態(tài)和被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張(passive involuntary tense,PIT)狀態(tài)之間的狀態(tài)。本發(fā)明還涉及確定肌肉的例如與給定肌肉中不同類型的運(yùn)動(dòng)單元的相對(duì)比例相關(guān)的屬性。這些實(shí)施例還可以適用于檢測(cè)某些狀態(tài)(諸如肌痛、帕金森癥、多發(fā)性硬化(MS)或者其它脫髓鞘疾病(demyelinating diseases))下的肌肉屬性。在休息時(shí)(和/或在肌肉活動(dòng)期間)通過使用電極裝置記錄來自肌肉的信號(hào)，其中接地體可以防止電極拾取超出接地體范圍的信號(hào)。通過頻譜分析(例如通過計(jì)算譜矩)來確定信號(hào)的頻率成分。在休息的肌肉中，正常頻率成分指示正常的非疲勞肌肉狀態(tài)，而低頻率成分和高頻率成分則指示疲勞狀態(tài)和被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)。換句話說，如果來自肌肉的信號(hào)包含異常大量的高頻，則確定被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉狀態(tài)。疲勞肌肉可以通過休息返回到正常狀態(tài)并且從鍛煉中恢復(fù)，并且被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)可以通過拉伸或按摩返回到正常狀態(tài)。在激活的肌肉中，頻譜的頻率成分取決于不同類型的激活的運(yùn)動(dòng)單元的相對(duì)數(shù)量。肌肉正在產(chǎn)生的力量越大，激活的頻率就越高。
[0008]所確定的高頻信號(hào)可以使用參考函數(shù)進(jìn)行映射,使得映射值可以被用來確定肌肉狀態(tài)。例如，映射可以產(chǎn)生例如對(duì)之前已知的肌肉狀態(tài)指示而言比單純PIT狀態(tài)指數(shù)更有意義的值?？商鎿Q地，映射可以被用來將所接收的信號(hào)的特性與已知種群進(jìn)行比較，以產(chǎn)生對(duì)肌肉狀態(tài)的更可靠的估計(jì)。在映射中，可以使用具有參考數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)。除了準(zhǔn)確的狀態(tài)確定之外，可能包括測(cè)量電子器件的具有周圍的無(wú)源接地體的電極裝置在深度和水平位置(沿皮膚)兩者中提供信號(hào)所來自的位置的準(zhǔn)確指示。
[0009]根據(jù)第一方面，提供了一種用于分析肌肉信號(hào)的方法，該方法包括:接收信號(hào)，該信號(hào)已經(jīng)從處于休息狀態(tài)的肌肉被測(cè)量；確定指示信號(hào)的頻率成分的量度；確定指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中高頻在頻率上高于正常頻率，其中正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率；使用指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度以及參考函數(shù)來創(chuàng)建映射，參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)；以及基于映射確定肌肉狀態(tài)。
[0010]根據(jù)實(shí)施例，該方法可用于使用肌肉信號(hào)分析來指導(dǎo)鍛煉，該方法包括從休息中的肌肉的頂部采集來自該肌肉的信號(hào)；確定該信號(hào)的譜矩值，其中該矩指示通過將頻率窗口(frequency bin)的頻率值乘以相同窗口的幅度值以形成窗口乘積并且對(duì)不同頻率的窗口乘積求和所確定的量度，并且其中該矩值對(duì)應(yīng)于該信號(hào)的頻率成分；確定該矩是否具有對(duì)應(yīng)于該信號(hào)的正常頻率成分、低頻率成分和高頻率成分的正常值、低值或高值；在該矩具有正常值的情況下，確定肌肉處于非疲勞狀態(tài)；在該矩具有低值的情況下，確定肌肉處于疲勞狀態(tài)；在該矩具有高值的情況下，確定肌肉處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)；以及使用所確定的肌肉狀態(tài)來指導(dǎo)鍛煉。根據(jù)實(shí)施例，該方法包括使用映射和參考函數(shù)來確定對(duì)肌肉狀態(tài)的時(shí)間進(jìn)展的預(yù)測(cè)。根據(jù)實(shí)施例，該方法包括從至少兩個(gè)不同的肌肉狀態(tài)接收多個(gè)肌肉信號(hào)，以及針對(duì)多個(gè)肌肉信號(hào)確定指示該信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，基于映射的結(jié)果確定肌肉狀態(tài)估計(jì)。
[0011]根據(jù)第二方面，提供了一種用于分析肌肉信號(hào)的方法，該方法包括:從至少兩個(gè)不同的肌肉狀態(tài)接收多個(gè)肌肉信號(hào)；以及確定指示該信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中高頻在頻率上高于正常頻率，其中正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率；以及使用指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度和參考函數(shù)來創(chuàng)建至少一個(gè)映射，該參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)以獲得映射結(jié)果；以及基于映射結(jié)果確定肌肉狀態(tài)估計(jì)。
[0012]根據(jù)之前方面的實(shí)施例，參考函數(shù)基于肌肉狀態(tài)的種群數(shù)據(jù)庫(kù)，使得對(duì)多個(gè)個(gè)體進(jìn)行測(cè)量以創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，或者對(duì)個(gè)體進(jìn)行多次測(cè)量以創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0013]根據(jù)第三方面，提供了一種用于在肌肉狀態(tài)分析器中使用的電極裝置，該電極裝置包括被布置為在該電極裝置被操作時(shí)與皮膚相接觸的傳導(dǎo)材料的至少兩個(gè)電極以及包圍該至少兩個(gè)電極中的至少一個(gè)電極的電絕緣體，該電極裝置的特征在于該電極裝置進(jìn)一步包括被布置為在該電極裝置被操作時(shí)與皮膚相接觸的傳導(dǎo)材料的無(wú)源接地體，該接地體包圍該至少兩個(gè)電極以限制該至少兩個(gè)電極拾取來自接地體的范圍之外的信號(hào)，該無(wú)源接地體實(shí)質(zhì)上包括用于從電極裝置接收和處理信號(hào)的電子器件。
[0014]根據(jù)實(shí)施例，電極裝置包括至少兩對(duì)電極，該至少兩對(duì)電極在成對(duì)的電極之間具有不同距離，以針對(duì)該至少兩對(duì)電極創(chuàng)建不同的深度靈敏度。根據(jù)實(shí)施例，該至少兩對(duì)電極實(shí)質(zhì)上以沿著一條直線的線性布置進(jìn)行布置，或者以諸如在電極對(duì)中的電極之間的直線形成直角交叉之類的交叉設(shè)置進(jìn)行布置。
[0015]根據(jù)第四方面，提供了根據(jù)第三方面的電極裝置在肌肉狀態(tài)分析中的使用，以在水平維度和深度維度上從肌肉收集信號(hào)。
[0016]根據(jù)第五方面，提供了一種用于確定肌肉狀態(tài)的裝置，該裝置包括處理器、包含計(jì)算機(jī)程序代碼的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)程序代碼被配置為利用該處理器使得該裝置:接收信號(hào)，該信號(hào)已經(jīng)從處于休息狀態(tài)的肌肉被測(cè)量；確定指示信號(hào)的頻率成分的量度，該裝置的特征在于其進(jìn)一步包括使得該裝置確定指示該信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度的計(jì)算機(jī)程序代碼，其中高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中高頻在頻率上高于正常頻率，其中正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率；以及使用該量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射，參考函數(shù)指不肌肉狀態(tài)；以及基于映射確定肌肉狀態(tài)。
[0017]根據(jù)實(shí)施例，該裝置包括:用于對(duì)從肌肉測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行處理的單元；如上所述的電極裝置；以及用于使用量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射的部件，參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)；以及用于基于映射確定肌肉狀態(tài)的部件，并且該裝置被布置為訪問如上所述的數(shù)據(jù)庫(kù)以創(chuàng)建映射。
[0018]根據(jù)第六方面，提供了一種用于確定肌肉狀態(tài)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:電極裝置、處理器、包含計(jì)算機(jī)程序代碼的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器和該計(jì)算機(jī)程序代碼被配置為利用該處理器使得該系統(tǒng):從肌肉采集信號(hào)，確定指示信號(hào)的頻率成分的量度，確定指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中高頻在頻率上高于正常頻率，其中正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且使用量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射，參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)，并且基于映射確定肌肉狀態(tài)。
[0019]根據(jù)實(shí)施例，該系統(tǒng)包括用于創(chuàng)建映射的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包括用于創(chuàng)建參考函數(shù)的多個(gè)肌肉狀態(tài)值。
[0020]根據(jù)第七方面，提供了一種被包含在非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)指令，該計(jì)算機(jī)指令當(dāng)在系統(tǒng)的至少一個(gè)處理器上被執(zhí)行時(shí)使得該系統(tǒng):接收信號(hào)，該信號(hào)已經(jīng)從處于休息狀態(tài)的肌肉被測(cè)量；確定信號(hào)的頻率成分；確定信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度，其中高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的休息中的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中高頻在頻率上高于正常頻率，其中正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的休息中的肌肉產(chǎn)生的頻率；以及使用量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射，參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)；以及基于映射確定肌肉狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]在下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中:
[0022]圖1a和圖1b示出了用于分析肌肉信號(hào)以確定肌肉狀態(tài)的方法的流程圖，其可以被用于預(yù)測(cè)肌肉狀態(tài)進(jìn)展或者用于確定肌肉纖維子類型分布；
[0023]圖2示出了用于確定肌肉信號(hào)的頻譜成分的方法的流程圖；
[0024]圖3a、圖3b、圖3c、圖3d、圖3e和圖3f示出了用于測(cè)量肌肉信號(hào)的不同電極裝置:電極對(duì)、環(huán)形電極和交叉電極、兩種不同類型的線性電極、電極陣列、以及具有圍繞的接地元件的電極裝置；
[0025]圖4a、圖4b和圖4c示出了手持肌肉信號(hào)分析器和用于其的電極頭；
[0026]圖5a示出了用于確定肌肉狀態(tài)的裝置的框圖；
[0027]圖5b示出了用于確定肌肉狀態(tài)的系統(tǒng)的框圖；
[0028]圖5c示出了用于確定肌肉狀態(tài)的系統(tǒng)的另一框圖；
[0029]圖6a示出了來自處于非疲勞正常狀態(tài)的肌肉的信號(hào)的頻譜；
[0030]圖6b示出了來自被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉的信號(hào)的頻譜；
[0031]圖6c示出了用于進(jìn)行映射以確定肌肉狀態(tài)進(jìn)展的預(yù)測(cè)或者確定肌肉纖維子類型分布的參考函數(shù)的示圖；
[0032]圖6d示出了用于進(jìn)行映射以確定肌肉狀態(tài)進(jìn)展的預(yù)測(cè)或者確定肌肉纖維子類型分布的參考函數(shù)的多維示圖；以及
[0033]圖7a、圖7b和圖7c示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電極單元設(shè)置。

【具體實(shí)施方式】
[0034]在下文中，將在用于分析肌肉信號(hào)以確定肌肉的疲勞的系統(tǒng)的上下文中描述本發(fā)明的若干實(shí)施例。然而將注意到，本發(fā)明不僅限于該類肌肉分析。事實(shí)上，不同的實(shí)施例可以具有在要求對(duì)生物電信號(hào)進(jìn)行記錄和分析的任何環(huán)境下的廣泛應(yīng)用。
[0035]本發(fā)明可應(yīng)用于計(jì)劃并且實(shí)施對(duì)人類和動(dòng)物的肌肉鍛煉，并且其還可應(yīng)用于為了任何實(shí)際目的而檢測(cè)和控制肌肉的疲勞。為此，呈現(xiàn)了各種設(shè)備、系統(tǒng)和布置，并且在所附權(quán)利要求中對(duì)其要求保護(hù)。這些設(shè)備、系統(tǒng)和布置可應(yīng)用于用于檢測(cè)肌肉的疲勞的私人用途(例如以便幫助練習(xí)體育活動(dòng)或者以便為了任何目的而預(yù)測(cè)和/或預(yù)防肌肉的過度疲勞)。這些設(shè)備、系統(tǒng)和布置還可被用作例如為了在造成肌肉靜態(tài)緊張的職業(yè)活動(dòng)中的職業(yè)健康的目的而使肌肉維持在良好狀態(tài)時(shí)以及為了像按摩之類物理治療的目的而檢測(cè)被擠住(jammed)的肌肉時(shí)的元件，或者甚至用作輔助診斷和/或治療與肌肉有關(guān)的疾病的其他工具和設(shè)備當(dāng)中的工具和設(shè)備。用于確定肌肉疲勞狀態(tài)的方法也被呈現(xiàn)并且要求保護(hù)。然而將會(huì)注意到，肌肉疲勞或者緊張不是疾病。因此，診斷方法或者治療方法不是本申請(qǐng)的目的。不同的實(shí)施例還可被用于確定肌肉的屬性，例如與給定肌肉中的不同類型運(yùn)動(dòng)單元的相對(duì)比例有關(guān)的屬性，因?yàn)椴煌\(yùn)動(dòng)單元產(chǎn)生不同頻率。實(shí)施例還可適用于檢測(cè)在諸如多發(fā)性硬化(MS)、肌痛或者帕金森癥之類的某些狀態(tài)下的肌肉屬性，因?yàn)榧∪庠谶@些狀態(tài)下所產(chǎn)生的頻率可能不同。然而，要注意的是，診斷方法不是本申請(qǐng)的目標(biāo)，因?yàn)樗鶛z測(cè)的肌肉屬性僅提供關(guān)于肌肉狀態(tài)的信息，并且如果由醫(yī)生進(jìn)行疾病的診斷，則肌肉狀態(tài)信息可能僅是要考慮的一個(gè)技術(shù)參數(shù)。根據(jù)實(shí)施例的設(shè)備將不執(zhí)行任何診斷方法或者提供診斷結(jié)果O
[0036]如之前所說明的，肌肉由運(yùn)動(dòng)單元組成。這些運(yùn)動(dòng)單元可被單獨(dú)受神經(jīng)支配，以使得收縮命令可被單獨(dú)遞送到這些運(yùn)動(dòng)單元。這些運(yùn)動(dòng)單元中的一些，例如更小和更慢的運(yùn)動(dòng)單元，相比其他運(yùn)動(dòng)單元可被更容易激活。每種類型的運(yùn)動(dòng)單元具有由運(yùn)動(dòng)單元的電活動(dòng)產(chǎn)生的特征頻率范圍。慢、抗疲乏的肌肉的活動(dòng)相比快、容易疲乏的肌肉的活動(dòng)處于更低頻率。取決于肌肉的工作類型和情況，不同的運(yùn)動(dòng)單元可被激活。對(duì)肌肉細(xì)胞的電激活使其收縮，并且其執(zhí)行工作。另外，同樣在肌肉的休息狀態(tài)下，一些運(yùn)動(dòng)單元被零星地激活，并且這種激活模式造成肌肉的所謂休息強(qiáng)直性(resting tonus)。換言之，即使休息的肌肉也不是完全被動(dòng)的，而是具有少量不間斷活動(dòng)發(fā)生。肌肉的收縮和穩(wěn)定長(zhǎng)度部分地由所謂的肌梭控制和維持，肌梭是感測(cè)肌肉中的伸長(zhǎng)和壓力的單元，并且能夠充當(dāng)肌肉神經(jīng)系統(tǒng)中的反饋單元。肌梭還可引起肌肉細(xì)胞的收縮。在肌肉的機(jī)械激活底層是發(fā)生在肌肉細(xì)胞中的電激勵(lì)。
[0037]肌肉的電激勵(lì)的傳播產(chǎn)生可以通過電極以及適合用于測(cè)量這種信號(hào)的電壓測(cè)量設(shè)備從體表測(cè)量得到的變化的電勢(shì)。這種信號(hào)可被稱為肌電圖(EMG)。從兩個(gè)電極之間的體表拾取的來自休息肌肉的EMG信號(hào)按照其幅度可以是幾微伏或者幾十微伏的數(shù)量級(jí)，例如5-20 μ V。休息EMG信號(hào)還包含I μ V或者少于I μ V的數(shù)量級(jí)的更小波動(dòng)。來自工作和移動(dòng)的肌肉的EMG信號(hào)可以大得多。骨骼肌肉的自主運(yùn)動(dòng)由大腦的運(yùn)動(dòng)皮層控制。肌肉的每個(gè)運(yùn)動(dòng)單元由運(yùn)動(dòng)皮層的給定部分控制。從運(yùn)動(dòng)皮層發(fā)送到運(yùn)動(dòng)單元的神經(jīng)脈沖攜帶頻率，并且該脈沖頻率與肌肉所要求的力量成比例。激活頻率反映激活某個(gè)運(yùn)動(dòng)單元所需的頻率水平。低的運(yùn)動(dòng)皮層激活頻率僅激活每塊肌肉中脈沖頻率要求最低的運(yùn)動(dòng)單元，而較高的運(yùn)動(dòng)皮層頻率則激活需要較高頻率的運(yùn)動(dòng)單元。這一現(xiàn)象可以被稱作征召令(recruitmentorder)。例如，征召令脈沖系統(tǒng)可以被描繪為基于調(diào)制頻率進(jìn)行操作的選擇器，其確定在給定矩要被激活的運(yùn)動(dòng)單元。
[0038]由于低頻率水平運(yùn)動(dòng)單元和高頻率水平運(yùn)動(dòng)單元之間的不同激活頻率水平，EMG信號(hào)頻率至少近似成比例地與肌肉活動(dòng)和鍛煉力量相關(guān)聯(lián)。
[0039]運(yùn)動(dòng)單元按照長(zhǎng)度和厚度具有不同尺寸。肌肉細(xì)胞束中的電激勵(lì)取決于該束的厚度(直徑)可以具有由激活所產(chǎn)生的不同傳播速度和頻率范圍——例如，該束越厚，則傳輸速度越快。另外，肌肉束的激勵(lì)的上升速率(即跨該束中的細(xì)胞膜的電壓的變化速率)可以根據(jù)該束的直徑和/或激勵(lì)的上升速率而變化。電極所拾取的電壓信號(hào)因而可以取決于哪些肌肉細(xì)胞束被激勵(lì)而不同。如果具有大直徑的快肌肉細(xì)胞束與更慢和更小的肌肉細(xì)胞束一起被激勵(lì)(例如在非疲勞的正常肌肉中)，則電極所拾取的信號(hào)的頻率內(nèi)容包含正常的寬頻率分布。根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)，已知當(dāng)肌肉被鍛煉并且變得疲勞時(shí)，休息時(shí)的信號(hào)主要由更低頻率組成。這可能是因?yàn)榫哂懈哳l率活動(dòng)的快肌肉細(xì)胞束疲勞得更快。
[0040]利用本發(fā)明的實(shí)施例，可以高精度和高準(zhǔn)確性地對(duì)來自肌肉的EMG信號(hào)的頻率成分進(jìn)行分析。該頻率成分分析使得能夠?qū)∪庵械牟煌\(yùn)動(dòng)單元的激活頻率比率進(jìn)行識(shí)另O。該頻率比例與肌肉中的快速運(yùn)動(dòng)單元和慢速運(yùn)動(dòng)單元的比率相關(guān)聯(lián)。由于不同運(yùn)動(dòng)單元表示具有不同屬性的不同肌肉纖維子類型，所以EMG信號(hào)頻率成分在這里已經(jīng)被注意到與肌肉活動(dòng)和鍛煉力量相關(guān)聯(lián)。另外，諸如在諸如多發(fā)性硬化(MS)、肌痛或帕金森癥之類的某些狀態(tài)的肌肉屬性中所觀察到的變化之類的導(dǎo)致肌肉以不同方式表現(xiàn)的某些改變已經(jīng)被注意到與肌電圖信號(hào)頻率相關(guān)聯(lián)。例如，在髓鞘脫失疾病中，快速運(yùn)動(dòng)單元的傳導(dǎo)性被大幅衰減,這限制了這些運(yùn)動(dòng)單元中的神經(jīng)脈沖頻率。
[0041]在本發(fā)明中，已經(jīng)意識(shí)到，不僅適度疲勞而且處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張的肌肉狀態(tài)通過確定肌肉在休息時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)的高頻率內(nèi)容可被檢測(cè)到。這與對(duì)肌肉信號(hào)分析的通常理解相反。在本發(fā)明中，一種方法和設(shè)備已被創(chuàng)建，其中肌肉信號(hào)借助電極被采集，并且該信號(hào)的頻率內(nèi)容朝向更高頻率的偏離被用作肌肉的被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的指示。疲勞程度也可以通過比較低頻率處的頻率內(nèi)容、正常頻率處的頻率內(nèi)容以及高頻率處的頻率內(nèi)容而被檢測(cè)到。另外，由于這些運(yùn)動(dòng)單元產(chǎn)生的不同頻率，頻譜分析也可被用來估計(jì)肌肉的內(nèi)生屬性和運(yùn)動(dòng)單元組成。這可以包括來自活動(dòng)的肌肉和休息的肌肉兩者的測(cè)量結(jié)果?？墒褂帽景l(fā)明的不同設(shè)備至少包括但不限于手持或者可移動(dòng)的肌肉分析儀、便攜式鍛煉計(jì)算機(jī)、附著于身體或者可植入到身體內(nèi)的無(wú)線傳感器、體現(xiàn)為服裝的針對(duì)飛行員的生理監(jiān)視系統(tǒng)、智能衣服、椅子或者另一件家具，以及例如將在提供按摩時(shí)使用的治療床。
[0042]圖1a和圖1b示出了用于分析肌肉信號(hào)以確定肌肉狀態(tài)的方法的流程圖，其可以被用于預(yù)測(cè)肌肉狀態(tài)進(jìn)展或者用于確定肌肉纖維子類型分布。在圖1a中，在步驟110中，從肌肉測(cè)量到的信號(hào)被接收到。該信號(hào)可能是例如借助電極或者感測(cè)電磁場(chǎng)的傳感器或者以該信號(hào)指示肌肉中的電活動(dòng)的方式而測(cè)量得到的。該信號(hào)隨后可以例如通過模數(shù)變換而被變換為數(shù)字格式，或者該信號(hào)可被以數(shù)字格式直接采集。該信號(hào)然后例如被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，沿著電連接、光學(xué)連接或者無(wú)線連接傳輸，或者以其他方式使得可被訪問以供分析。
[0043]在階段120，肌肉信號(hào)的頻率內(nèi)容被確定。例如可以通過執(zhí)行諸如傅立葉變換、快速傅立葉變換、離散余弦變換、小波變換或者任何其他合適變換之類的變換來確定頻率內(nèi)容。該變換可被用來將信號(hào)從時(shí)域變換到頻域?？商娲?，該變換可被省略，并且完整或者部分變換的系數(shù)和結(jié)果可被用作用于確定信號(hào)的高頻內(nèi)容的方法的輸入。例如可以通過確定諸如8-30Hz (低頻帶)、20-60Hz (正常頻帶)和50_150Ηζ (高頻帶)之類的不同頻帶處的能量和/或幅度來進(jìn)一步處理信號(hào)的頻率信息。對(duì)于某些應(yīng)用，低頻帶可以從低至0.5Hz或者更低開始，并且在高至40-50HZ或者更高處結(jié)束。中間頻帶可以從30-40HZ開始，并且在50-80HZ處結(jié)束。高頻帶可以從40-70HZ開始，并且在100Hz、200Hz、300Hz或者更高處結(jié)束。頻帶可以重疊，或者頻帶之間可存在間隔。作為替代或者作為附加，如在圖2的上下文中說明的，頻率內(nèi)容特征可在于計(jì)算與信號(hào)的不同矩相關(guān)聯(lián)的數(shù)字。高的矩?cái)?shù)字可以指示更高頻率處的頻率內(nèi)容。也可以例如通過過零分析或者通過測(cè)量來自信號(hào)的峰到峰時(shí)間(時(shí)間越小，頻率越高)在時(shí)域中分析信號(hào)。對(duì)于這些分析方法中的任何分析方法，信號(hào)在分析之前可被預(yù)先處理，例如被濾波，并且/或者信號(hào)可被縮放和/或歸一化，或者分析結(jié)果可被縮放和/或歸一化。信號(hào)可被處理以使得較高頻率和較低頻率改變位置，或者以其他方式被改變。針對(duì)與正常狀態(tài)、疲勞狀態(tài)和被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)有關(guān)的原始信號(hào)的特性的檢測(cè)可以從這種經(jīng)處理信號(hào)中進(jìn)行。
[0044]在階段130，檢測(cè)到的頻率內(nèi)容被用來確定肌肉的狀態(tài)。如果檢測(cè)到中間區(qū)域處的頻率，或者頻率分布類似于來自休息時(shí)的非疲勞正常肌肉的信號(hào)的頻率分布，則肌肉可被確定為處于非疲勞狀態(tài)。如果檢測(cè)到低頻率，則肌肉可被確定為處于適度疲勞狀態(tài)。如果檢測(cè)到與非疲勞肌肉相比的高頻率，則肌肉可被確定為處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)。確定的結(jié)果然后可被指示給用戶。也可以向用戶指示疲勞水平。作為替代或者作為附加，閾值可被設(shè)置，超過該閾值則肌肉的被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)被指示。
[0045]在階段140，在之前的階段130確定的所測(cè)量的狀態(tài)被映射到參考函數(shù)，該參考函數(shù)可以被稱作決策面。該決策面可以基于肌肉狀態(tài)的種群數(shù)據(jù)庫(kù)，并且因此指示所述肌肉狀態(tài)。該數(shù)據(jù)庫(kù)例如可以是基于種群的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而其包括多個(gè)個(gè)體的肌肉狀態(tài)的量度。可替換地或者除此之外，個(gè)體可以被多次測(cè)量以創(chuàng)建該數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，諸如從采集的信號(hào)得出的值之類的可以被存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中的量度也可以源自于給定肌肉中的一個(gè)或多個(gè)給定運(yùn)動(dòng)單元并且在水平維度和深度維度上變化。這允許創(chuàng)建可以用作決策面的多維數(shù)據(jù)庫(kù)。該決策面可以包括量度的信息，諸如量度的水平維度或深度維度的位置信息、正常(非疲勞的、放松的)狀態(tài)、疲勞(勞累的)狀態(tài)和被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張(PIT)狀態(tài)的指數(shù)信息或者在量度中使用的鍛煉力量(負(fù)荷)的信息。通過基于參考數(shù)據(jù)創(chuàng)建這樣的決策面，量度可以被映射(適配)到?jīng)Q策面中以確定肌肉狀態(tài)。使用到參考函數(shù)或決策面的映射可以提高肌肉狀態(tài)確定的可靠性。
[0046]另外，如果數(shù)據(jù)庫(kù)包括由包括正常(健康)肌肉和具有各種肌肉疾病或神經(jīng)疾病的肌肉的種群所聚集的信息，則可以通過將獲得的量度映射到包括所述信息的決策面或參考函數(shù)中來確定來自個(gè)人的肌肉狀態(tài)，上述疾病的非限制性、示例性列舉包括諸如肌痛、帕金森癥、多發(fā)性硬化(MS)或者其它脫髓鞘疾病之類的狀態(tài)。換句話說，當(dāng)參考數(shù)據(jù)可用于比較時(shí)，可以使用映射來指示肌肉狀態(tài)。
[0047]在階段150，可以使用映射的結(jié)果來確定對(duì)肌肉狀態(tài)的進(jìn)展的預(yù)測(cè)。在預(yù)測(cè)諸如放松、PIT疲勞之類的肌肉階段的進(jìn)展時(shí)，可以使用多個(gè)量度來提高預(yù)測(cè)的靈敏度以及進(jìn)展的斜率。另外，可以使用決策面來示出肌肉的水平位置和深度，這例如可以被用來優(yōu)化訓(xùn)練會(huì)話或者用來確定鍛煉期間或者由于改變的肌肉狀態(tài)引起的問題或疼痛。決策面映射可以進(jìn)一步被用來定位神經(jīng)肌肉問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)信號(hào)的深度位置可以識(shí)別肌肉，并且(沿皮膚表面的)水平信息可以識(shí)別神經(jīng)肌肉接點(diǎn)的位置。在訓(xùn)練鍛煉中，人們可以使得其中的瞬時(shí)信息可用于調(diào)適他的鍛煉負(fù)荷和重復(fù)次數(shù)。
[0048]肌肉狀態(tài)進(jìn)展的映射和預(yù)測(cè)是重要的，如之前在階段130，僅指示靜態(tài)值。雖然靜態(tài)數(shù)值是準(zhǔn)確的，但是給定個(gè)體中的生理參數(shù)可能引起變化的來源，而決策面能夠通過將該值映射到具有閾值的更大參考集合而減小該變化。因此，通過創(chuàng)建映射并且使用指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度以及決策面，可以以更高的可靠性和靈敏度對(duì)肌肉狀態(tài)進(jìn)行確定。
[0049]在圖1b中，在階段112，接收并且測(cè)量多個(gè)肌肉信號(hào)。量度指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度?？赡苡袃蓚€(gè)或者多于兩個(gè)的測(cè)量值。信號(hào)在至少兩個(gè)不同肌肉狀態(tài)中被測(cè)量。這里的“不同肌肉狀態(tài)”例如可以是指在時(shí)間上不同的第一肌肉狀態(tài)和第二肌肉狀態(tài)，并且在該狀態(tài)期間已經(jīng)在肌肉中發(fā)生了電活動(dòng)。例如，如果肌肉首先處于休息狀態(tài)并且隨后進(jìn)行鍛煉，則其符合所述肌肉的不同肌肉狀態(tài)的所述定義。類似地，如果所述肌肉在鍛煉之后返回到休息狀態(tài)中，則其處于不同肌肉狀態(tài)。例如，如果肌肉纖維子類型分布在所述肌肉纖維之間不同，則不同肌肉也可能處于不同狀態(tài)。不同肌肉例如由于導(dǎo)致肌肉以不同方式表現(xiàn)的改變而也可能處于不同狀態(tài)，上述改變諸如在諸如多發(fā)性硬化(MS)、肌痛或帕金森癥之類的某些狀態(tài)的肌肉屬性中所觀察到的變化。
[0050]在階段122，如在圖1a的階段120中所述確定肌肉信號(hào)的頻率成分。在階段132，從至少兩個(gè)不同肌肉狀態(tài)所確定的頻率成分被用來確定肌肉狀態(tài)，它們是指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中高頻在頻率上高于正常頻率，其中正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率。這些狀態(tài)被用來創(chuàng)建諸如第一肌肉狀態(tài)值和第二肌肉狀態(tài)值之類的值，所述值對(duì)應(yīng)于所述肌肉狀態(tài)，這些值可以用于基于參考函數(shù)或決策面的映射。當(dāng)使用指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度以及參考函數(shù)創(chuàng)建至少一個(gè)映射時(shí)，參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)以獲得映射結(jié)果，如階段142所示，可以基于映射結(jié)果確定肌肉狀態(tài)估計(jì)，如階段152所示。根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)兩個(gè)不同肌肉狀態(tài)的信息與映射中的參考函數(shù)相比較時(shí)，可以形成依賴函數(shù)。當(dāng)映射結(jié)果與基于來自數(shù)據(jù)庫(kù)的種群數(shù)據(jù)的參考函數(shù)相關(guān)聯(lián)時(shí)，該依賴性可以被確定為估計(jì)。該估計(jì)例如可以是肌肉子類型分布。各種肌肉子類型的分布是帶有信息的并且具有許多應(yīng)用。各種鍛煉要求某種肌肉纖維類型的利用比另一種肌肉纖維類型的利用具有優(yōu)勢(shì)。例如，有氧活動(dòng)使用更高百分比的I類(慢肌纖維)肌肉纖維，而無(wú)氧活動(dòng)則主要使用II類(快肌纖維)肌肉纖維。通過定義肌肉狀態(tài)在鍛煉期間的進(jìn)展并且產(chǎn)生肌肉纖維子類型分布的信息以及其中的變化，可以評(píng)估和分析人或動(dòng)物對(duì)于給定運(yùn)動(dòng)類型的適應(yīng)性。例如，根據(jù)實(shí)施例，能夠預(yù)測(cè)具有主要由I類(慢肌纖維)肌肉纖維組成的肌肉纖維子類型分布的人在有氧活動(dòng)中表現(xiàn)得更好。此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法可以被用來制造可以指示肌肉纖維類型分布的不斷變化的設(shè)備。這樣的設(shè)備可以用來幫助檢測(cè)諸如多發(fā)性硬化(MS)、肌痛或帕金森癥之類的某些狀態(tài)中的肌肉屬性的早期變化，或者用來追蹤由于訓(xùn)練導(dǎo)致的進(jìn)展。
[0051]圖2示出了一種用于確定肌肉信號(hào)的頻譜內(nèi)容的方法的流程圖。在步驟210中，例如可以利用諸如在圖3a至圖3f中示出的電極設(shè)置來采集來自肌肉的信號(hào)。如之前所說明的，該信號(hào)被變換為數(shù)字格式以供分析。也如早先說明，然后例如可以通過傅立葉變換來分析該信號(hào)。這可以產(chǎn)生諸如圖6a中示出的頻譜，其中根據(jù)頻率(f)的幅度(a)的值被示出。
[0052]在步驟220中，頻率值f可被乘以幅度值a或者以其他方式組合。這可以發(fā)生使得頻率和幅度值被形成向量，以使得向量f包括元素(f\，fV..，fn)，其中η是頻率窗口的數(shù)目，并且向量a包括元素(apa^^aj。向量中的對(duì)應(yīng)元素隨后被相乘,并且在步驟230中被加在一起，以根據(jù)公式ss = f.a獲得作為向量f和a的內(nèi)積的矩值或者頻譜和ss。在上面所呈現(xiàn)的情況下，頻譜和是信號(hào)頻譜的一階矩(first moment)，并且其描述沿著頻率軸的重心位置。換言之，如果信號(hào)包括低頻，則頻譜和或者一階矩具有小值，并且如果信號(hào)包含高頻，則其具有大值。
[0053]在步驟240中，矩值或者頻譜和例如根據(jù)閾值被評(píng)估或者通過某種其他判定方法被評(píng)估。有利地，該矩值被映射到參考函數(shù)，諸如之前在圖1中描述的基于種群的函數(shù)。所映射的矩值可以被用來獲得要在步驟245中使用的預(yù)測(cè)值。如果信號(hào)被確定為與來自正常非疲勞肌肉的信號(hào)相比具有低頻率(頻譜和小)，則輕微疲勞的肌肉狀態(tài)在步驟250中被指示。通過使用與參考函數(shù)一起的映射，該狀態(tài)可以被預(yù)測(cè)為“正?！逼陔A段，并且例如可以被用來表明可以繼續(xù)進(jìn)行鍛煉。如果信號(hào)被確定為具有中等頻率(頻譜和具有中等值)，則非疲勞肌肉狀態(tài)在步驟260中被指示。如果信號(hào)被確定為比來自正常非疲勞肌肉的信號(hào)包含更多的高頻率(頻譜和的高值)，則肌肉的被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)在步驟270中被指示。同樣，通過使用與參考函數(shù)一起的映射，該狀態(tài)可以被預(yù)測(cè)為PIT階段，并且例如可以被用來表明應(yīng)當(dāng)中斷鍛煉。
[0054]圖3a、圖3b、圖3c、圖3d、圖3e和圖3f示出了用于測(cè)量肌肉信號(hào)的不同電極裝置。在圖3a中，電極對(duì)被示出。電極對(duì)可以是固定對(duì)以使得當(dāng)電極對(duì)被應(yīng)用于皮膚時(shí)電極310和311之間的距離保持不變，或者其可以由兩個(gè)單獨(dú)的電極組成。電極可被諸如塑料、玻璃、瓷或者空氣之類的電絕緣體315和316圍繞。在空氣的情況下，電極可以實(shí)質(zhì)上沒有任何固態(tài)絕緣體。電極可以是諸如金屬、半導(dǎo)體、碳、導(dǎo)電塑料或者諸如銀/氯化銀混合物之類的復(fù)合材料之類的導(dǎo)電材料件。電極可以是圓形、矩形、對(duì)稱或者不對(duì)稱的，或者形狀為圓或者細(xì)長(zhǎng)。絕緣體315和316可以為兩個(gè)電極所共用，即在物理上是同一物體或者相互連接的兩個(gè)物體，或者它們可以是分離的。在電極對(duì)的情況下關(guān)于電極的材料和設(shè)置的已述內(nèi)容加以必要的變通可適用于圖3b至3e中圖示出的其他設(shè)置。諸如圖3a中的電極對(duì)的引導(dǎo)場(chǎng)(Ieadfield)的形狀為使得該電極對(duì)實(shí)質(zhì)上拾取來自與電極310和311之間的距離相同的深度處的肌肉的信號(hào)。因而可以通過改變電極之間的距離來將電極對(duì)的靈敏度調(diào)整為適合不同深度。
[0055]圖3b示出了兩種平面電極設(shè)置。電極320和321是同心的，并且實(shí)質(zhì)上拾取所謂的拉普拉斯信號(hào)，即電極對(duì)所拾取信號(hào)的導(dǎo)數(shù)信號(hào)。拉普拉斯電極可對(duì)位于電極下面的信號(hào)源敏感。再一次，電極可以是分離的和/或被絕緣體325和326圍繞。在另一設(shè)置中，存在例如組成交叉形設(shè)定的兩個(gè)電極對(duì)的四個(gè)電極330、331、332和333。電極330和331與電極332和333相比可以間隔不同距離。再一次，電極可被絕緣體335圍繞。
[0056]圖3c示出了兩種線性電極設(shè)置。在絕緣體345位于每?jī)蓚€(gè)電極之間的情況下，電極340被按照行布置。在電極的線性帶中可存在任何數(shù)目的電極，例如3、5、7或10，或者乃至像50或100之類的極高數(shù)目。線性電極裝置可被絕緣體348圍繞，其中絕緣體348可以是與絕緣體345相同的材料并且與絕緣體345相連，或者其可以是不同的材料。電極350、351,352和353也被沿著線布置，并且其可被公共絕緣體355圍繞。
[0057]圖3d示出了電極陣列。電極360可被按照規(guī)則或者不規(guī)則的形狀布置，例如可被布置在N乘M的電極網(wǎng)格中，或者電極被隨機(jī)分布，或者按照六角設(shè)定分布。電極可被公共絕緣體361圍繞。
[0058]圖3e示出了被接地體(ground body)或者接地元件圍繞的線性電極裝置。電極370,371,372和373可被線性地布置，并且它們可以是細(xì)長(zhǎng)形的，以使得電極的伸長(zhǎng)垂直于沿著布置電極的直線。電極可被絕緣體374圍繞。在圖3e的設(shè)置中，存在至少部分圍繞或者完全圍繞該設(shè)置的接地體或者說接地元件375。術(shù)語(yǔ)圍繞可被寬松地理解，使得接地體僅僅延伸離開該組電極，并且例如被放置在電極的至少兩個(gè)對(duì)邊上。接地體可以不是信號(hào)采集中的有源構(gòu)件，并且接地體可以僅僅是沒有任何有源元件或者未與采集電子裝置以任何方式相連的大導(dǎo)電物體。接地體還可以在深度尺寸上延伸以使得其從圍繞電極的一邊形成盒狀開口(該盒可具有用于電極導(dǎo)線的通道)。接地體可以工作以限制電極裝置的引導(dǎo)場(chǎng)，以使得其更加精確地拾取位于該布置下面的信號(hào)并且對(duì)于來自側(cè)面的信號(hào)不敏感。此外，接地元件可以保護(hù)電極免于拾取環(huán)境電磁噪聲。接地元件還可以圍繞諸如電極陣列之類的任何其他電極設(shè)置，如圖3f中示出，其中電極380被絕緣體381和接地元件382圍繞。
[0059]圖4示出了手持肌肉信號(hào)分析儀400。該裝置具有可以按需附著和脫離該裝置的電極頭410。該布置使得電極裝置能夠被按需改變，例如根據(jù)將被分析的肌肉的類型。具有更深靈敏度的電極裝置可被與更深和/或更大的肌肉一起使用，并且可以存在適用于平坦和不平坦或彎曲皮膚表面的電極頭。不同的電極頭可以具有不同的材料。另外，電極頭可以是私人的或者其可以是一次性的以改善衛(wèi)生。該裝置還可以包括用于控制操作的按鈕，例如采集按鈕420和用戶界面控制按鈕430。為了向用戶顯示肌肉狀態(tài)分析的結(jié)果的目的，可以存在顯示器或者led指示器440，或者用于發(fā)出聲音的揚(yáng)聲器。
[0060]圖4b示出了手持肌肉信號(hào)分析儀的電極頭。電極頭450是線性類型的，其中電極455被按照線性方式布置。電極455可以是細(xì)長(zhǎng)形的，并且為了改善接觸，它們可以略微高于圍繞它們的絕緣材料。電極頭450的外殼458充當(dāng)接地體，并且其也與皮膚接觸。電極頭460是不同類型的線性電極，其中電極465被絕緣元件分離。電極頭470是圓型的，其中電極475是同心的。電極頭具有接地體478。所有電極頭都具有用于將該頭物理地和/或電地連接到分析儀的連接器。電極頭可以是無(wú)源的，或者它們可以是有源的，以使得它們包含用于放大和/或數(shù)字化由電極拾取的信號(hào)的采集電子裝置。
[0061]圖4c示出了手持肌肉信號(hào)分析器的截面圖。電極482以線性方式進(jìn)行布置，并且絕緣材料484將它們包圍。外殼480用作無(wú)源接地體并且實(shí)質(zhì)上包括用于從電極裝置接收并且處理信號(hào)的電子器件486。換句話說，無(wú)源接地體被配置為從電極裝置的一側(cè)或多側(cè)與皮膚進(jìn)行導(dǎo)電接觸。接地體還可以延伸以覆蓋電極裝置的頂端，并且可以實(shí)質(zhì)上留出電極和電子器件可以安裝到其中的開口或凹口。引線488可以被提供用于從設(shè)備傳輸信號(hào)、命令和數(shù)據(jù)的有線、光學(xué)或無(wú)線連接。當(dāng)電子器件位于無(wú)源接地體內(nèi)時(shí)，它們與外部電氣干擾屏蔽，并且信號(hào)質(zhì)量和傳輸靈敏度可以明顯提高。無(wú)源接地體可以使得電極設(shè)置對(duì)于來自側(cè)面的信號(hào)不敏感，并且還保護(hù)電極和電子器件免于拾取環(huán)境電磁噪聲，該環(huán)境電磁噪聲例如可能耦合至正在被測(cè)量的人體并且在常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)的電極設(shè)置中被拾取。根據(jù)實(shí)施例，例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號(hào)放大器可以位于無(wú)源接地體內(nèi)，這將允許數(shù)字信號(hào)從電極單元傳送到采集單元。
[0062]圖5a示出了用于確定肌肉狀態(tài)的裝置500的框圖。該裝置可以在適用于由用于執(zhí)行肌肉信號(hào)的采集的手來握持該裝置的外殼510中具體化。該裝置可具有用于保持諸如所采集信號(hào)之類的數(shù)據(jù)530以及諸如頻率內(nèi)容分析程序和/或采集控制程序和/或用戶界面程序之類的程序535的存儲(chǔ)器520。該裝置可具有用于放大和/或數(shù)字化由電極單元570拾取的信號(hào)的采集單元550。采集單元的功能也可被部分地或者完全地在電極單元中實(shí)現(xiàn)。還可以存在用于向用戶顯示或指示分析結(jié)果的顯示器或指示器單元。該裝置可以運(yùn)行，以使得采集和指示以一次方式完成，或者以使得采集、分析和指示連續(xù)發(fā)生，從而允許該裝置沿著皮膚移動(dòng)以檢測(cè)肌肉中處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的區(qū)域。該裝置可以通過聲音信號(hào)或者光信號(hào)來指示被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)。該裝置和電極單元之間的連接可以是有線的、光學(xué)的或無(wú)線的。根據(jù)實(shí)施例，電極單元可以包括具有無(wú)線連接的傳送器。
[0063]圖5b示出了用于確定肌肉狀態(tài)的系統(tǒng)的框圖。該系統(tǒng)可具有電極單元580、采集單元582、包括處理器590和存儲(chǔ)器592的分析單元584，以及顯示器/指示器單元586。各種單元可具有各種程度的功能，例如，它們除了其基本功能之外，可包含電路、處理器、存儲(chǔ)器和通信裝置。不同的單元可被實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的設(shè)備，或者它們中的一些或者全部可被組合在同一設(shè)備中。此外，不同的單元和設(shè)備可經(jīng)由用于傳送信號(hào)、命令和數(shù)據(jù)的有線連接、光學(xué)連接或者無(wú)線連接而相互連接。
[0064]圖5c示出了用于確定肌肉狀態(tài)的系統(tǒng)的另一框圖。該系統(tǒng)可以具有電極單元593、采集單元594、諸如計(jì)算機(jī)之類的包括處理器和存儲(chǔ)器的分析單元595、以及服務(wù)器596。各種單元可以具有各種程度的功能，例如，它們除了其基本功能之外還可以包含電路、處理器、存儲(chǔ)器和通信部件。不同單元可以被實(shí)施為單獨(dú)設(shè)備，或者它們中的一些或全部可以被組合在相同設(shè)備中。此外，不同單元和設(shè)備可以經(jīng)由有線、光學(xué)或無(wú)線連接互相連接以傳輸信號(hào)、命令和數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)施例，電極單元593可以與采集單元594通信。采集單元可以連接至分析單元595，分析單元可以連接至服務(wù)器596?？商鎿Q地，采集單元可以直接連接至服務(wù)器596。服務(wù)器可以包含數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)可以用來創(chuàng)建用于映射目的的參考函數(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)可以包括多個(gè)肌肉狀態(tài)值并且可以用于創(chuàng)建參考函數(shù)。服務(wù)器596上的數(shù)據(jù)庫(kù)可以作為遠(yuǎn)程服務(wù)進(jìn)行操作，其中量度被發(fā)送以進(jìn)行映射?？商鎿Q地，或者除此之外，數(shù)據(jù)庫(kù)可以以數(shù)據(jù)傳輸模式工作，在這種情況下，參考函數(shù)首先被下載到分析單元595或采集單元594，其中所采集的肌肉狀態(tài)數(shù)據(jù)可以被處理并且量度針對(duì)指示肌肉狀態(tài)的參考函數(shù)進(jìn)行映射。通過這些部件中的任何一個(gè)部件，映射可以用來確定肌肉狀態(tài)并且預(yù)測(cè)肌肉狀態(tài)的進(jìn)展。通過布置對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問，這些部件可以用來創(chuàng)建映射，該映射進(jìn)一步可以用來確定肌肉纖維子類型分布。具有數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器使得能夠改進(jìn)系統(tǒng)的使用，因?yàn)椴杉瘑卧蚍治鰡卧梢圆槐卦诒镜匕ㄓ糜趨⒖己瘮?shù)的所有數(shù)據(jù)。相反，數(shù)據(jù)可以通過服務(wù)器連接被取回，這為映射提供了一種有效且快速的方法。另外，使用具有數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器進(jìn)行映射實(shí)際上消除了針對(duì)用戶定義的參數(shù)校準(zhǔn)系統(tǒng)的需要，因?yàn)閰⒖己瘮?shù)(或多個(gè)函數(shù))提供了可以被用來確定用于不同肌肉狀態(tài)或狀態(tài)進(jìn)展預(yù)測(cè)的閾值的信息。根據(jù)實(shí)施例，使用具有數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器可以進(jìn)一步被用來有選擇地下載包括給定測(cè)量中所需的參考函數(shù)集合的決策面，例如基于訓(xùn)練計(jì)劃的參考函數(shù)集合，其包括在定義的訓(xùn)練周期期間執(zhí)行的鍛煉的選擇的數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)施例，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以從互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行購(gòu)買或選擇，并且該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以隨后影響或控制肌肉信號(hào)采集單元或分析單元的操作。
[0065]圖6a示出了來自非疲勞正常狀態(tài)下的肌肉的信號(hào)的示例頻譜。該頻譜示出了該信號(hào)中的低頻率600的相對(duì)高(頻)內(nèi)容，以及中等頻率610的清楚內(nèi)容。高頻率620在從休息時(shí)的正常非疲勞肌肉采集的信號(hào)中顯然更低。該頻譜還示出了由采集單元拾取的50Hz環(huán)境電噪聲630。
[0066]圖6b示出了來自被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉的信號(hào)的示例頻譜。與圖6a的頻譜相比，來自被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉的信號(hào)的低頻內(nèi)容650與對(duì)于非疲勞肌肉相比更低。這與對(duì)肌肉信號(hào)行為的傳統(tǒng)理解相反。與非疲勞肌肉相比，來自被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉的信號(hào)的中頻內(nèi)容660示出了一些增加。與非疲勞肌肉相比，存在來自被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉的信號(hào)的高頻內(nèi)容670的明顯增加。相應(yīng)地，被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張肌肉的歸一化頻譜和指示器與非疲勞肌肉相比更高。再次呈現(xiàn)了環(huán)境50Hz噪聲680。
[0067]圖6c示出了用于進(jìn)行映射以確定對(duì)肌肉狀態(tài)進(jìn)展的預(yù)測(cè)或者用于確定肌肉纖維子類型分布的參考函數(shù)的示圖。水平軸表示增量力量(以牛頓為單位)而垂直軸表示激活頻率(以PIT狀態(tài)指數(shù)值為單位)?？梢詣?chuàng)建不同的參考函數(shù)610、620、630，其中可以對(duì)指示信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度進(jìn)行映射。參考函數(shù)610表示快速肌肉，其中運(yùn)動(dòng)單元需要比慢速肌肉中更高的頻率來激活。參考函數(shù)620表示慢速肌肉，其中運(yùn)動(dòng)單元需要比快速肌肉中更低的頻率來激活。量度或多個(gè)量度到?jīng)Q策面的映射可以被用來獲得肌肉狀態(tài)進(jìn)展的預(yù)測(cè)。通過向映射過程增加多個(gè)量度，可以提高映射的精度和準(zhǔn)確性，這進(jìn)一步增強(qiáng)預(yù)測(cè)的質(zhì)量。再進(jìn)一步，映射可以被用作不同肌肉狀態(tài)的估計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)使用如圖5c所述的種群數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，映射可以被用來指示肌肉纖維類型分布的逐漸變化。參考函數(shù)630表示諸如患有脫髓鞘疾病之類的具有異常屬性的肌肉狀態(tài)，其中與激活頻率和增量力量的關(guān)聯(lián)明顯不同于兩個(gè)其它正常(健康)肌肉狀態(tài)進(jìn)展估計(jì)。
[0068]圖6d示出了用于進(jìn)行映射以確定對(duì)肌肉狀態(tài)進(jìn)展的預(yù)測(cè)或者用于確定肌肉纖維子類型分布的參考函數(shù)640的多維示圖。在該圖中，決策面具有表示量度位置的另外第三參數(shù)(軸)，其可以被用來示出肌肉的水平位置和/或深度。這例如可以被用于優(yōu)化訓(xùn)練會(huì)話或者用于確定鍛煉期間或者由于改變的肌肉狀態(tài)所導(dǎo)致的問題或疼痛。決策面映射可以進(jìn)一步用來定位神經(jīng)肌肉問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)信號(hào)的深度位置可以識(shí)別肌肉，并且(沿皮膚表面的)水平信息可以識(shí)別神經(jīng)肌肉接點(diǎn)的位置。在訓(xùn)練鍛煉中，人們可以使得其中的瞬時(shí)信息可用于調(diào)適其鍛煉負(fù)荷和重復(fù)次數(shù)。圖中所述三個(gè)參數(shù)(軸)(PIT指數(shù)、增量力量和位置)是可以用來創(chuàng)建參考函數(shù)的參數(shù)的非限制性示例，并且意在作為除了所述參數(shù)之外的各種參數(shù)都可以用來創(chuàng)建參考函數(shù)以確定肌肉狀態(tài)、對(duì)肌肉狀態(tài)進(jìn)展的預(yù)測(cè)或者肌肉纖維子類型分布的指示。
[0069]圖7a、圖7b和圖7c示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電極單元設(shè)置。在圖7a中示出了電極單元700，其可以包括電極裝置710，電極裝置710可以被絕緣體720和接地元件730包圍。這些組件可以位于外殼740內(nèi)，外殼740也可以用作無(wú)源接地體。在圖7b中示出了電極裝置710以及位于印刷電路板750的第一側(cè)上的接地體745。接地體或接地元件745可以至少部分地或完全地包圍該設(shè)置。術(shù)語(yǔ)包圍可以被寬松地理解以使得接地體僅遠(yuǎn)離電極集合延伸，并且例如被置于電極的至少兩個(gè)相對(duì)側(cè)上。接地體還可以在深度維度上延伸以使得其形成從電極周圍的一側(cè)開口的盒子(該盒子可以具有用于電極連線的通路)。在圖7c中示出了印刷電路板755和無(wú)源接地體750。如圖7b所述，電極裝置710可以位于印刷電路板755的第一側(cè)上。無(wú)源接地體750可以實(shí)質(zhì)上包括諸如信號(hào)放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器之類的電子器件，其可以被用來從電極裝置710接收并且處理信號(hào)。無(wú)源接地體750還可以連接至圖7b中所描繪的接地體745。換句話說，無(wú)源接地體可以被布置為從電極裝置的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面與皮膚形成導(dǎo)電接觸。無(wú)源接地體750還可以延伸以在電極裝置710的頂部覆蓋印刷電路板755，并且無(wú)源接地體750和印刷電路板755可以被布置為包括電極和電子器件可以安裝于其中的開口或凹口。換句話說，可以為無(wú)源、半無(wú)源或者在一些情況下為有源的無(wú)源接地體750可以位于印刷電路板755的頂部，并且因此所形成的結(jié)構(gòu)可以實(shí)質(zhì)上包括無(wú)源接地體和印刷電路板之間的電子器件。詞語(yǔ)“包括”的意思可以以寬泛的含義來理解，并且根據(jù)實(shí)施例例如可以由包圍電子器件的外殼來形成。所述外殼可以進(jìn)一步在印刷電路板755周圍延伸，或者可替換地通過印刷電路板755延伸并且連接至與皮膚表面相接觸的接地體745。根據(jù)實(shí)施例，無(wú)源接地體750因此可以實(shí)質(zhì)上包括或包圍電子器件、印刷電路板755和電極710并且與皮膚表面相接觸。
[0070]本發(fā)明的各種實(shí)施例可以借助駐留在存儲(chǔ)器中并且使相關(guān)裝置實(shí)施本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序代碼來實(shí)現(xiàn)。例如，手持分析設(shè)備可包括用于采集、接收和分析數(shù)據(jù)的電路和電子裝置，存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序代碼，以及當(dāng)運(yùn)行該計(jì)算機(jī)程序代碼時(shí)使該設(shè)備實(shí)施實(shí)施例的特征的處理器。另外，單獨(dú)的分析設(shè)備可包括用于處理、接收和傳輸數(shù)據(jù)的電路和電子裝置，存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序代碼，以及當(dāng)運(yùn)行該計(jì)算機(jī)程序代碼時(shí)使該設(shè)備實(shí)施實(shí)施例的特征的處理器。再進(jìn)一步地，獨(dú)立采集單元或者連接到包括數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器的分析設(shè)備可以包括用于處理、接收和傳送數(shù)據(jù)的電路和電子器件、存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序代碼以及處理器，該處理器當(dāng)運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序代碼時(shí)使得該設(shè)備和包括數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器執(zhí)行實(shí)施例的特征。
[0071]本發(fā)明顯然不僅限于以上所呈現(xiàn)的實(shí)施例，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)被修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在肌肉狀態(tài)分析器中使用的電極裝置，所述電極裝置包括: -被布置為在所述電極裝置被操作時(shí)與皮膚相接觸的傳導(dǎo)材料的至少兩個(gè)電極，以及 -包圍所述至少兩個(gè)電極中的至少一個(gè)電極的電絕緣體， 所述電極裝置的特征在于所述電極裝置進(jìn)一步包括: -被布置為在所述電極裝置被操作時(shí)與皮膚相接觸的傳導(dǎo)材料的無(wú)源接地體，所述接地體包圍所述至少兩個(gè)電極以限制所述至少兩個(gè)電極拾取來自所述接地體的范圍之外的信號(hào)， -所述無(wú)源接地體實(shí)質(zhì)上包括用于從所述電極裝置接收和處理信號(hào)的電子器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極裝置，包括至少兩對(duì)電極，所述至少兩對(duì)電極在成對(duì)的電極之間具有不同距離，以針對(duì)所述至少兩對(duì)電極創(chuàng)建不同的深度靈敏度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極裝置，其中所述至少兩對(duì)電極以實(shí)質(zhì)上沿著一條直線的線性布置進(jìn)行布置，或者以諸如在電極對(duì)中的電極之間的直線形成直角交叉之類的交叉設(shè)置進(jìn)行布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中任一項(xiàng)所述的電極裝置在肌肉狀態(tài)分析中的使用，以在水平維度和深度維度上從所述肌肉收集信號(hào)。
5.一種用于測(cè)量肌肉信號(hào)的裝置，包括: -用于對(duì)從肌肉測(cè)量的所述信號(hào)進(jìn)行處理的單元， -根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中任一項(xiàng)所述的電極裝置。
6.一種用于確定肌肉狀態(tài)的裝置，所述裝置包括處理器、包含計(jì)算機(jī)程序代碼的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器和所述計(jì)算機(jī)程序代碼被配置為利用所述處理器使得所述裝置: -接收信號(hào)，所述信號(hào)已經(jīng)從處于休息狀態(tài)的肌肉被測(cè)量， -確定指示所述信號(hào)的頻率成分的量度， 所述裝置的特征在于所述裝置進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)程序代碼，所述計(jì)算機(jī)程序代碼使得所述裝置: -確定指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中所述高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中所述高頻在頻率上高于正常頻率，其中所述正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，以及 -使用所述量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射，所述參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)，以及 -基于所述映射確定肌肉狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，進(jìn)一步包括: -用于對(duì)從肌肉測(cè)量的所述信號(hào)進(jìn)行處理的單元， -根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中任一項(xiàng)所述的電極裝置，以及 -用于使用所述量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射的部件，所述參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)，以及 -用于基于所述映射確定肌肉狀態(tài)的部件，以及 -所述裝置被布置為訪問數(shù)據(jù)庫(kù)以創(chuàng)建所述映射。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述參考函數(shù)基于肌肉狀態(tài)的種群數(shù)據(jù)庫(kù)，使得對(duì)多個(gè)個(gè)體進(jìn)行測(cè)量以創(chuàng)建所述數(shù)據(jù)庫(kù)，或者對(duì)個(gè)體進(jìn)行多次測(cè)量以創(chuàng)建所述數(shù)據(jù)庫(kù)。
9.一種用于確定肌肉狀態(tài)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電極裝置、處理器、包含計(jì)算機(jī)程序代碼的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器和所述計(jì)算機(jī)程序代碼被配置為利用處理器使得所述系統(tǒng): -從肌肉采集信號(hào)， -確定指示所述信號(hào)的頻率成分的量度， 所述系統(tǒng)的特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)程序代碼，所述計(jì)算機(jī)程序代碼使得所述系統(tǒng): -確定指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中所述高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中所述高頻在頻率上高于正常頻率，其中所述正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，以及 -使用所述量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射，所述參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)，以及 -基于所述映射確定肌肉狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括用于創(chuàng)建所述映射的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括用于創(chuàng)建參考函數(shù)的多個(gè)肌肉狀態(tài)值。
11.一種被包含在非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令當(dāng)在系統(tǒng)的至少一個(gè)處理器上被執(zhí)行時(shí)使得所述系統(tǒng): -接收信號(hào)，所述信號(hào)已經(jīng)從處于休息狀態(tài)的肌肉被測(cè)量， -確定所述信號(hào)的頻率成分， 所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)一步包括指令，所述指令使得所述系統(tǒng): -確定所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度，其中所述高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的休息中的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中所述高頻在頻率上高于正常頻率，其中所述正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的休息中的肌肉產(chǎn)生的頻率，以及-使用所述量度和參考函數(shù)創(chuàng)建映射，所述參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)，以及-基于所述映射確定肌肉狀態(tài)。
12.一種用于分析肌肉信號(hào)的方法，所述方法包括: -接收信號(hào)，所述信號(hào)已經(jīng)從處于休息狀態(tài)的肌肉被測(cè)量， -確定指示所述信號(hào)的頻率成分的量度， 所述方法的特征在于，所述方法進(jìn)一步包括: -確定指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中所述高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中所述高頻在頻率上高于正常頻率，其中所述正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，以及 -使用指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的所述量度以及參考函數(shù)來創(chuàng)建映射，所述參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)，以及 -基于所述映射確定肌肉狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述方法用于使用肌肉信號(hào)分析來指導(dǎo)鍛煉，所述方法進(jìn)一步包括: -從休息中的肌肉的頂部采集來自所述肌肉的信號(hào)， -確定所述信號(hào)的譜矩值，其中所述矩指示通過將頻率窗口的頻率值乘以相同窗口的幅度值以形成窗口乘積并且對(duì)不同頻率的窗口乘積求和所確定的量度，并且其中所述矩值對(duì)應(yīng)于所述信號(hào)的頻率成分， -確定所述矩是否具有對(duì)應(yīng)于所述信號(hào)的正常頻率成分、低頻率成分和高頻率成分的正常值、低值或高值， -在所述矩具有正常值的情況下，確定肌肉處于非疲勞狀態(tài)， -在所述矩具有低值的情況下，確定肌肉處于疲勞狀態(tài)， -在所述矩具有高值的情況下，確定肌肉處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)，以及 -使用所述肌肉的所述確定的狀態(tài)來指導(dǎo)鍛煉。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，包括: -使用所述映射和所述參考函數(shù)來確定對(duì)肌肉狀態(tài)的時(shí)間進(jìn)展的預(yù)測(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的方法，包括: -從至少兩個(gè)不同的肌肉狀態(tài)接收多個(gè)肌肉信號(hào)，以及 -針對(duì)所述多個(gè)肌肉信號(hào)確定指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的所述量度， -基于所述映射的結(jié)果確定肌肉狀態(tài)估計(jì)。
16.—種用于分析肌肉信號(hào)的方法,所述方法包括: -從至少兩個(gè)不同的肌肉狀態(tài)接收多個(gè)肌肉信號(hào)，以及 -確定指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的量度，其中所述高頻實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于被動(dòng)無(wú)意識(shí)緊張狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，并且其中所述高頻在頻率上高于正常頻率，其中所述正常頻率實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于由處于非疲勞狀態(tài)的肌肉產(chǎn)生的頻率，以及 -使用指示所述信號(hào)在高頻中的強(qiáng)度的所述量度以及參考函數(shù)來創(chuàng)建至少一個(gè)映射，所述參考函數(shù)指示肌肉狀態(tài)以獲得映射結(jié)果，以及-基于所述映射結(jié)果確定肌肉狀態(tài)估計(jì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述參考函數(shù)基于肌肉狀態(tài)的種群數(shù)據(jù)庫(kù)，使得對(duì)多個(gè)個(gè)體進(jìn)行測(cè)量以創(chuàng)建所述數(shù)據(jù)庫(kù)，或者對(duì)個(gè)體進(jìn)行多次測(cè)量以創(chuàng)建所述數(shù)據(jù)庫(kù)。
18.一種用于測(cè)量肌肉信號(hào)的電極設(shè)備，所述電極設(shè)備包括: -被布置為在所述電極設(shè)備被使用時(shí)與皮膚相接觸的傳導(dǎo)材料的至少兩個(gè)電極，以及 -包圍所述至少兩個(gè)電極中的至少一個(gè)電極的電絕緣體， 所述電極設(shè)備的特征在于，所述電極設(shè)備包括: -被布置為在所述電極設(shè)備被使用時(shí)與皮膚相接觸的傳導(dǎo)材料的無(wú)源接地體，所述接地體包圍所述至少兩個(gè)電極以限制所述至少兩個(gè)電極拾取來自所述接地體的范圍之外的信號(hào)， -所述無(wú)源接地體實(shí)質(zhì)上包括用于從所述電極設(shè)備接收和處理信號(hào)的電子器件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電極設(shè)備，包括至少兩對(duì)電極，所述至少兩對(duì)電極在成對(duì)的電極之間具有不同距離，以針對(duì)所述至少兩對(duì)電極創(chuàng)建不同的深度靈敏度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的電極設(shè)備，其中所述至少兩對(duì)電極以實(shí)質(zhì)上沿著一條直線的線性布置進(jìn)行布置，或者以諸如在電極對(duì)中的電極之間的直線形成直角交叉之類的交叉設(shè)置進(jìn)行布置。
【文檔編號(hào)】A61B5/0492GK104394762SQ201380034465
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月27日
【發(fā)明者】M·赫拉拉, P·塔維, J·曼蒂亞維, M·瓦哈索伊林基 申請(qǐng)人:菲布魯克斯有限公司