[发明专利]一种基于超声波衰减测量肌肉疲劳程度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种肌肉疲劳的测量方法，具体涉及一种基于超声波衰减测量肌肉疲劳程度的装置和方法。

背景技术

肌肉疲劳是肌肉组织的一个重要运动特征，处理不当会严重影响人们的日常生活质量，特别是体育运动的训练效果，并且准确估计肌肉疲劳程度可以减小运动员在比赛训练中受伤的风险。

从检测到人体肌肉收缩时产生的电信号开始，这个表面肌电信号就广泛地应用于分析肌肉特征的研究，是目前肌肉疲劳的估计最常用的方法，但是表面肌电信号本身属于微弱的生物电信号，影响其测量精度的因素很多，比如，如果是遥测肌电仪，空间传播的无线电波是影响肌电信号精度的最为突出的问题。肌电测量时，周围环境中可能存在很多无线电干扰，造成肌电信号一定程度上的失真。另外，皮脂厚度和皮肤温度也都会影响到肌电的测量精度。皮脂越厚，电阻越大。不同受试者的皮脂厚度不同，对肌电输出到皮肤表面有着很大的影响。受试者的皮肤温度对肌电信号的影响也很大，研究表明受试者肌肉表面的温度升高，肌电信号的振幅减小，等等这些因素都使得微弱的肌电信号容易淹没在各种噪声当中，从而需要后期的各种精细复杂的处理才能进一步研究分析。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种能够控制发射信号的强弱，经过目标肌肉的超声波对组织无损伤，受到周围环境的无线电的干扰以及受试者本身皮肤脂肪温度的影响小，无需后期处理的基于超声波衰减测量肌肉疲劳程度的装置和方法。

为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于超声波衰减测量肌肉疲劳程度的方法，包括以下步骤：

首先，将两个超声换能器分别固定在目标肌肉两侧，调节信号发生器以产生稳定信号，目标肌肉组织处电信号通过输入端超声换能器转换为超声波，超声波经过目标肌肉组织后由输出端超声换能器输出，超声波输入至示波器，完成信号的接收输出；

然后，控制示波器间隔采集数据并储存，通过计算机计算出超声波输入、输出信号的幅度平均值，再计算出超声波输入、输出信号的幅度平均值的比值；

最后，利用理论幅度比值公式计算出超声波输入、输出信号的理论幅度比值，将上一步骤得到的幅度平均值的比值与理论幅度比值对比分析，完成肌肉疲劳程度的测量。

所述的超声波输入、输出信号的理论幅度比值按以下公式计算：

A/A0=e-α(x0+8.09x0e-0.006t-6.69x0e-0.093t)]]>

其中，A为输出信号幅度，A₀为输入信号幅度，t为时间，x₀为超声波经过的目标肌肉的初始厚度，α是介质的衰减系数，e为自然对数的底数。

所述的超声波在肌肉组织横纤维方向传播时，介质衰减系数α为5.75dB/cm²。

所述的超声换能器固定时，在超声换能器与皮肤之间填充耦合剂。

一种基于超声波衰减测量肌肉疲劳程度的装置，包括两个超声换能器，两个超声换能器分别与信号发生器和示波器连接，信号发生器和示波器均与计算机连接。