[发明专利]用于测量肌肉信号的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量肌肉信号的方法、设备、系统和计算机程序产品。更具体而言，本发明涉及对肌肉的状态和属性的检测，以及用于其的设备、系统和计算机程序产品。

背景技术

人类骨骼肌由大量运动单元组成，这些运动单元是同步行动并且被相同的神经信号激励的多个肌肉细胞束。对肌肉的电激励使得肌肉收缩并执行工作。肌肉中的电激励可被测量为组织中或者皮肤上的两个电极之间的电压。可根据电极所拾取的该信号的特性来分析肌肉的工作。电压信号的属性取决于肌肉的总活动，并且取决于给定肌肉中不同类型的激活的运动单元的相对活动。

肌肉的力量和耐力可通过有计划的锻炼来形成。为了提高体育表现，肌肉需要被锻炼，以使得其变得疲劳，但是使得肌肉仍然相当快速地从锻炼中恢复。另外，存在许多倾向于鼓励人员长时间保持在相同位置的现代职业。这也使得肌肉变得疲劳。

利用用于分析肌肉工作的最先进方法和设备，已经证明难以确定何时肌肉疲劳到其仍然相当快速地恢复的程度，以及何时肌肉疲劳到花费显著更长时间才恢复的程度。

因而，存在针对如下解决方案的需求，其使得能够对肌肉信号的更精确和可靠的分析，以确定肌肉疲劳从而例如指导体育锻炼。

发明内容

现在已经发明了改进方法和实现该方法的技术设备，以上问题由此得到缓解。本发明的各种方面包括方法、装置、系统以及包括存储在其中的计算机程序的计算机可读介质，其特征在于独立权利要求中所声明的内容。本发明的各种实施例在从属权利要求中被公开。

本发明涉及在正常(非疲劳，新鲜)状态、疲劳(疲乏)状态和被动不自主紧张(PIT)状态之间确定肌肉的状态。本发明还涉及确定肌肉的属性，例如其与给定肌肉中的不同类型运动单元的相对比例有关的属性。实施例还可适用于对诸如多发性硬化(MS)、肌痛或者帕金森病的某些状态下的肌肉属性的检测。来自肌肉的信号在休息时(和/或在肌肉活动期间)通过利用电极布置而被记录，其中接地体(earth body)可防止电极拾取超出该接地体范围的信号。信号的频率内容通过频谱分析，例如通过计算频谱的矩，而被确定。在休息的肌肉中，正常频率内容指示正常的非疲劳肌肉状态，而低频率内容和高频率内容指示疲劳状态和被动不自主紧张状态。换言之，如果来自肌肉的信号包含异常大量的高频率，则被动不自主紧张肌肉状态被确定。疲劳的肌肉通过休息和从锻炼中恢复可以返回到正常状态，并且被动不自主紧张状态通过伸展或者按摩可被返回正常状态。在激活的肌肉中，频谱的频率内容取决于不同类型的激活的运动单元的相对数量。肌肉产生的力量越高，激活频率越高。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于分析肌肉信号的方法，该方法包括接收信号，该信号是利用电极从休息状态下的肌肉测量得到的，确定指示所述信号的频率内容的测量结果，确定所述指示信号在高频率的强度的测量结果，其中所述高频率实质上对应于肌肉(例如，在休息时)在被动不自主紧张状态下所产生的频率，并且其中所述高频率在频率上比正常频率更高，其中所述正常频率实质上对应于肌肉(例如，在休息时)在非疲劳状态下所产生的频率，以及基于所述指示所述信号在高频率的强度的测量结果而确定肌肉处于被动不自主紧张状态。根据一个实施例，信号可以被从自主或非自主激活的肌肉中获取，并且信号的频率属性可以被用于估计肌肉的属性和成分。

根据一种实施例，该方法包括利用放置在所述肌肉顶部皮肤上的多个(例如，至少两个)电极(例如，在休息时)从肌肉中获取信号，确定所述信号的频谱的矩值，其中所述矩指示通过将频率段的频率值乘以同一段的幅度值以形成段乘积并对不同频率的段乘积求和而确定或者可通过这样确定的测量结果，并且其中所述矩值对应于所述信号的频率内容，确定所述矩是否具有对应于所述信号的正常频率内容、低频率内容和高频率内容的正常值、低值或高值，如果所述矩具有正常值，则确定肌肉处于非疲劳状态，如果所述矩具有低值，则确定肌肉处于疲劳状态，如果所述矩具有高值，则确定肌肉处于被动不自主紧张状态，以及利用所述肌肉的所述确定的状态来指导锻炼。

根据本发明的第二方面，提供了一种用在肌肉状态分析仪中的电极布置，包括被布置为当所述电极布置被操作时与皮肤接触的至少两个导电材料电极，围绕所述至少两个电极中的至少一个电极的电绝缘体，以及导电材料无源接地体，该无源接地体被布置为当所述电极布置被操作时，所述接地体围绕所述至少两个电极以限制所述至少两个电极以免拾取来自所述接地体的范围以外的信号。