本實用新型涉及醫(yī)療器械技術(shù)領域，具體涉及一種音樂與肌電反饋治療服。

背景技術(shù)：

隨著醫(yī)學模式向生理－心理－社會模式的轉(zhuǎn)換，醫(yī)療診治觀念也在不斷進步，體現(xiàn)為疾病治療的目標不僅是延長生命，也要提高患者的生活質(zhì)量，而音樂療法正是基于現(xiàn)代醫(yī)學模式而發(fā)展并不斷擴大其應用范圍的。音樂屬于節(jié)律性聽覺刺激，運動系統(tǒng)對于這種聽覺刺激的反應非常靈敏，節(jié)律性聽覺刺激可以直接改善各種疾病患者的運動功能。

目前音樂治療的研究主要集中于被動感受式音樂治療，對主動音樂治療的研究相對較少。僅以腦卒中康復治療為例，音樂療法在腦卒中康復方面的應用主要集中于緩解焦慮抑郁情緒、失語癥、認知障礙等方面，在卒中后肢體運動功能康復方面的研究較少，針對上肢運動功能康復的研究更少，亟需深入研究。

生物反饋治療是指采集生物體信號并結(jié)合電學、聲學、光學等反饋刺激達到治療疾病目的的一類方法。表面肌電生物反饋是目前最為成功的生物反饋療法，通過采集患者表面肌電信號，結(jié)合電刺激、聲音、畫面等反饋內(nèi)容，能夠有效應用于肌肉運動功能康復、神經(jīng)系統(tǒng)疾病康復、偏癱、中風、神經(jīng)痛、產(chǎn)后癱瘓等疾病的康復。然而，現(xiàn)有表面肌電(sEMG)反饋療法采集系統(tǒng)的體積設備龐大，難以便攜，導線連接方式也對病人的肢體運動有很大的限制作用，不能實現(xiàn)自由肢體運動從而限制了康復治療效果。

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)院的復雜、大型設備，轉(zhuǎn)向一些小巧、便攜式并適用于家庭、軍事和運動員訓練的裝置。在運動監(jiān)測、病人肢體活動等領域，表面肌電的采集具 有十分重要的意義。

現(xiàn)有技術(shù)中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線傳輸至主機的方式，這種方式存在的缺陷包括：1)導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，會嚴重影響記錄時的信號質(zhì)量；4)現(xiàn)有技術(shù)由于電極貼片面積大，多通道測量時導線常發(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)中的無線表面肌電(sEMG)信號采集系統(tǒng)均采用體積較大的三導采集系統(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。這樣設置的原因是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的影響，如靜電、電磁輻射、工頻干擾，所以需要在采集時另外設置一個參考電極，以保持信號采集的準確和穩(wěn)定。這種三導表面肌電采集系統(tǒng)的缺點是：參考電極需要遠離采集電極，導致系統(tǒng)體積過大，不能很好地應用于一些小肌肉群的肌電采集。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于音樂和肌電反饋的治療服，通過播放音樂實時采集用戶全身精細肌肉跟隨音樂運動的電信號，對其進行分析和模式識別，建立肌肉運動模式與反饋電刺激的對應關系，并進行相應的低頻電刺激，完成一個循環(huán)，從而達到康復訓練的效果。

本實用新型所述的音樂與肌電反饋治療服包括音療交互模塊、信號采集服、主機控制模塊和多通道二導無線表面肌電生物反饋傳感器，多通道二導無線表面肌電生物反饋傳感器包括肌電采集模塊和反饋電刺激模塊；主機控制模塊分別與音療交互模塊和多通道二導無線 表面肌電生物反饋傳感器連接；所述的音療交互模塊包括：音樂庫單元、媒體播放單元和節(jié)拍顯示單元，其中：所述的音樂庫單元用于建立根據(jù)治療服使用者具體生理和心理狀況選擇的音樂庫，存儲治療音樂；媒體播放單元用于播放音樂庫單元中的音樂曲目，節(jié)拍顯示單元用于實時顯示對應音樂曲目的節(jié)拍；所述的信號采集服在全身精細肌肉各處都設有鏤空的傳感器放置囊，所述的多通道二導無線表面肌電傳感器設置在傳感器放置囊中；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。

所述的胸背部分設置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設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。

所述的肩臂部分設置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設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置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設置位置包括肱橈肌、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。

所述的腹股部分設置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設置位置包括腹直肌、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置的多通道二導無線表面肌電傳感器 的設置位置包括腓腸肌、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。

所述的多通道二導無線表面肌電傳感器由多個獨立的二導無線表面肌電傳感器組成。多通道二導無線表面肌電生物反饋傳感器包括肌電采集模塊、無線通訊模塊、反饋電刺激模塊和電源模塊，所述的肌電采集模塊分別與音療交互模塊和無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與反饋電刺激模塊連接，所述的電源模塊與肌電采集模塊、無線通訊模塊、音療交互模塊和反饋電刺激模塊分別連接，所述的肌電采集模塊包括前端采集單元和信號調(diào)理單元；所述的前端采集單元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)理單元；所述的信號調(diào)理單元用于對前端采集單元傳輸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、微控制單元、主機接收單元和存儲單元，所述的無線通訊模塊用于將所得信號發(fā)射至主機接收單元并在肌電信號達到閾值時觸發(fā)功能性電刺激；反饋電刺激模塊用于在微控制單元的控制下，當肌電信號達到預設閾值后產(chǎn)生功能性電刺激；所述的電源模塊用于為音樂與肌電反饋治療服的電路提供穩(wěn)定的工作電壓。

所述的前端采集模塊包括二導采集電極單元和前置信號放大器；二導采集電極單元和前置信號放大器連接，二導采集電極單元的電極由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)為高導電性的金、銀或銅；所述的二導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器；所述的前置信號放大器用于將原始信號抑制噪聲后傳輸至信號調(diào)理單元，從而提高信號調(diào)理單元的后端調(diào)理電路的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗；所述的前置信號放大器采用虛擬接地的方式，可有效為前置信號放大器提供穩(wěn)定的參考電壓。

所述的信號調(diào)理單元包括濾波單元、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。

所述的無線發(fā)射單元用于進行無線傳輸和通訊；所述的微控制單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關和時序，并在肌電信號達到閾值時觸發(fā)反饋電刺激模塊產(chǎn)生功能性電刺激；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；所述的存儲單元用于提供緩存功能，在主機接收單元無法正常接收信號時，由微控制單元控制將信號存至存儲單元。

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音樂與肌電反饋治療服的電路提供持續(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)壓后為音樂與肌電反饋治療服中的各個模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。

所述的反饋電刺激模塊包括升壓單元和放電交變單元，所述的升壓單元用于通過倍壓方式將電壓抬升至100V；所述的放電交變單元用于通過分立元件組合產(chǎn)生電流交變輸出，達到刺激的作用。

本實用新型的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：

本實用新型所述的音樂與肌電反饋治療服通過結(jié)合音樂療法和肌電生物反饋療法，使治療服使用者在積極正面的心理狀態(tài)下參與到疾病的治療過程中，增強其積極性和互動性，繼而達到相關肌肉功能障礙康復訓練的目的；反饋電刺激模塊結(jié)合了生物反饋和電刺激的優(yōu)點，不僅具有生物反饋的認知再學習、促進本體感覺恢復的作用，而且能強化電刺激對人體的易化作用。同時，本實用新型符合當前醫(yī)療儀器向智能化和小型化發(fā)展的趨勢，同樣也適用于家庭醫(yī)療保健，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的音樂與肌電反饋治療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，本實用新型所述的音樂與肌電反饋治療服包括音療交互模塊、信號采集服、主機控制模塊和多通道二導無線表面肌電生物反饋傳感器，多通道二導無線表面肌電生物反饋傳感器包括肌電采集模塊和反饋電刺激模塊；主機控制模塊分別與音療交互模塊和多通道二導無線表面肌電生物反饋傳感器連接；主機控制模塊用于通過音療交互模塊放送播放的音樂曲目的音樂節(jié)奏信息，肌電采集模塊用于實時采集用戶全身肌肉跟隨音樂節(jié)奏信息動作的電信號，并傳送至主機控制模塊進行分析和模式識別，得到功能性電刺激的特征參數(shù)和特征值，建立全身肌肉運動模式與反饋電刺激的對應關系，反饋電刺激模塊基于該對應關系對用戶全身肌肉進行低頻電刺激。

所述的音樂節(jié)奏信息是指用以指引用戶完成指定動作的可視化界面或語音提示。

所述的音療交互模塊包括：音樂庫單元、媒體播放單元和節(jié)拍顯示單元，其中：所述的音樂庫單元用于建立根據(jù)治療服使用者具體生理和心理狀況選擇的音樂庫，存儲治療音樂；媒體播放單元用于播放音樂庫單元中的音樂曲目，節(jié)拍顯示單元用于實時顯示對應音樂曲目的節(jié)拍。

運用本實用新型所述的音樂與肌電反饋治療服進行康復訓練時，主機控制模塊通過音療交互模塊向治療服使用者播放音樂，并顯示節(jié)拍，在使用者為完成隨音療交互模塊輸出的音樂節(jié)奏信息的對應動作 而進行相應的全身肌肉運動動作時，肌電采集模塊實時采集使用者全身肌肉運動的表面肌電信號，傳輸至主機控制模塊；主機控制模塊根據(jù)采集到的表面肌電信號提取相應的特征參數(shù)和特征值，識別使用者的全身相關肌肉的收縮模式，建立其與反饋電刺激的對應關系；肌電反饋刺激模塊基于此對應關系和識別出的收縮模式對使用者的全身相關肌肉進行相應的低頻電刺激，完成一次循環(huán)。

本實用新型通過輸出可視化音樂節(jié)奏，指導患者進行“打拍子”運動，讓患者不僅能感受音樂，還能在欣賞音樂的過程中，通過音樂的旋律、節(jié)奏、和聲、樂音等因素影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，發(fā)揮音樂治療的有益作用，對患者的心理產(chǎn)生正面影響，有利于在患者身心放松的狀態(tài)下實時采集患者的肌電信號。

本實用新型將功能性電刺激配合生物反饋及時進行康復訓練，不同于普通的低頻電流信號的刺激方法，而是將人體本身的表面肌電信號進行實時反饋，患者通過學習控制進行自我調(diào)節(jié)，從而使自主神經(jīng)的興奮性降低，使得人體神經(jīng)與肌肉之間形成正反饋，從而使得肌肉收縮，力量增強，不僅使患者在感受音樂的過程中達到身心治療的目的；而且通過患者主動參與音療過程，產(chǎn)生積極的心理效果，利于調(diào)動患者積極性，也利于肌電生物反饋取得更好的療效。

所述的信號采集服由可自由收縮的緊身材料制成，能夠測量全身精細肌肉發(fā)力，所述的信號采集服在全身精細肌肉各處都設有小型鏤空的傳感器放置囊，所述的多通道二導無線表面肌電傳感器設置在傳感器放置囊中。

如圖1，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。

所述的胸背部分設置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設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。

所述的肩臂部分設置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設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置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設置位置包括肱橈肌、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。

所述的腹股部分設置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設置位置包括腹直肌、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置的多通道二導無線表面肌電傳感器的設置位置包括腓腸肌、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。

所述的多通道二導無線表面肌電傳感器由多個獨立的二導無線表面肌電傳感器組成。多通道二導無線表面肌電生物反饋傳感器包括肌電采集模塊、無線通訊模塊、反饋電刺激模塊和電源模塊，所述的肌電采集模塊分別與音療交互模塊和無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與反饋電刺激模塊連接，所述的電源模塊與肌電采集模塊、無線通訊模塊、音療交互模塊和反饋電刺激模塊分別連接，所述的肌電采集模塊包括前端采集單元和信號調(diào)理單元；所述的前端采集單元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)理單元；所述的信號調(diào)理單元用于對前端采集單元傳輸輸入 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、微控制單元、主機接收單元和存儲單元，所述的無線通訊模塊用于將所得信號發(fā)射至主機接收單元并在肌電信號達到閾值時觸發(fā)功能性電刺激；反饋電刺激模塊用于在微控制單元的控制下，當肌電信號達到預設閾值后產(chǎn)生功能性電刺激；所述的電源模塊用于為音樂與肌電反饋治療服的電路提供穩(wěn)定的工作電壓。

所述的前端采集模塊包括二導采集電極單元和前置信號放大器；二導采集電極單元和前置信號放大器連接，二導采集電極單元的電極由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)為高導電性的金、銀或銅；所述的二導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器；所述的前置信號放大器用于將原始信號抑制噪聲后傳輸至信號調(diào)理單元，從而提高信號調(diào)理單元的后端調(diào)理電路的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗；所述的前置信號放大器采用虛擬接地的方式，可有效為前置信號放大器提供穩(wěn)定的參考電壓。

所述的信號調(diào)理單元包括濾波單元、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。

所述的無線發(fā)射單元用于進行無線傳輸和通訊；所述的微控制單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關和時序，并在肌電信號達到閾值時觸發(fā)反饋電刺激模塊產(chǎn)生功能性電刺激；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；所述的存儲單元用于提供緩存功能，在主機接收單元無法正常接收信號時，由微控制單元控制將信號存至存儲單元。

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 為音樂與肌電反饋治療服的電路提供持續(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)壓后為音樂與肌電反饋治療服中的各個模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。

所述的反饋電刺激模塊包括升壓單元和放電交變單元，所述的升壓單元用于通過倍壓方式將電壓抬升至100V；所述的放電交變單元用于通過分立元件組合產(chǎn)生電流交變輸出，達到刺激的作用。

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上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術(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。