基于生理参数的腰部疲劳检测方法、装置及系统

1.本发明涉及腰部疲劳检测技术领域，特别是涉及基于生理参数的腰部疲劳检测方法、装置及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.随着现代社会科学技术的进步，进入21世纪后，人类日常体力活动水平降低了60％～70％。普遍认为，近年来腰痛患者逐年增加并呈现年轻化趋势，与日常久坐行为大幅增加有关。
4.为了解决腰椎健康方面的问题，人们发明了腰椎按摩仪，可有效的缓解人们腰椎的疼痛感与疲劳感。但是当人们主观感受到腰部肌肉疼痛再去使用腰椎按摩仪时，腰部肌肉已经进入了一个很疲惫的状态并在疲惫状态持续了一段时间，容易对肌肉造成损伤。
5.而目前的疲劳检测系统，一般为表面肌电信号分析系统结合采集设备一起使用，主要功能是数据采集。部分系统集成了简单的分析功能，但主要是一些通用的分析，还没有针对肌疲劳分析功能完善的肌电信号分析系统，需要专业技术人员对采集到的肌电信号进行处理与分析，非技术人员是不能够直观地获取测量肌肉的状态和疲劳程度，缺乏即时性、有效性。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于生理参数的腰部疲劳检测方法、装置及系统，可以实时检测腰部肌肉状态，可以在腰部肌肉刚进入疲劳状态时及时提供预警，防止肌肉的进一步损伤，有效避免肌肉长期处于疲劳状态，保持肌肉的最大活性，避免腰痛等疾病的发生，增强对腰椎的保护。
7.第一方面，本发明提供了基于生理参数的腰部疲劳检测方法；
8.基于生理参数的腰部疲劳检测方法，包括：
9.实时获取目标肌肉群的表面肌电信号，其中，所述表面肌电信号通过由干电极肌电传感器和肌电采集器构成的表面肌电信号采集模块采集；
10.对表面肌电信号进行预处理；
11.对预处理后的表面肌电信号进行特征处理，获取表面肌电信号的时域特征和频域特征；
12.根据时域特征和频域特征的变化趋势，采用时域和频域联合分析方法，判断肌肉是否产生疲劳；若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒。
13.进一步的，选取均方根值作为表面肌电信号的时域特征，均方根值表示为
14.15.其中，t为选取的帧数据时间长度，x为对应的肌电信号幅值，t为当前时刻；
16.选取平均功率频率作为表面肌电信号的频域特征，平均功率频率表示为
17.f
mpf
＝∫
0+∞
fp(f)df/∫
0+∞
p(f)df
18.其中，f为频率间隔内表面肌电信号功率谱的频率值，p(f)为表面肌电信号功率频率间隔内的频谱。
19.进一步的，所述实时获取目标肌肉群的表面肌电信号具体为：通过蓝牙模块获取经主控芯片缓存和打包后的表面肌电信号数据；
20.其中，主控芯片缓存和打包表面肌电信号数据具体为：表面肌电信号采集模块采集表面肌电信号后存储于主控芯片的数据缓存区，设置数据缓存标志位；采集完成后，将数据缓存标志位进行反转；数据传输完成后，将数据缓存标志位进行复位；采集周期为间隔50秒，采集10秒。
21.进一步的，所述对表面肌电信号进行预处理包括：
22.对表面肌电信号进行陷波滤波处理，以排除工频信号的干扰；
23.对陷波滤波处理后的表面肌电信号进行高通滤波处理，以衰减存在的运动伪迹干扰；
24.对高通滤波处理后的表面肌电信号进行低通滤波处理，以保留主能量区域内的表面肌电信号。
25.第二方面，本发明提供了基于生理参数的腰部疲劳检测装置；
26.基于生理参数的腰部疲劳检测装置，包括：
27.实时获取模块，用于实时获取目标肌肉群的表面肌电信号，其中，所述表面肌电信号通过由干电极肌电传感器和肌电采集器构成的表面肌电信号采集模块采集；
28.预处理模块，用于对表面肌电信号进行预处理；
29.疲劳判断模块，用于对预处理后的表面肌电信号进行特征处理，获取表面肌电信号的时域特征和频域特征；根据时域特征和频域特征的变化趋势，采用时域和频域联合分析方法，判断肌肉是否产生疲劳；若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒。
30.第三方面，本发明提供了基于生理参数的腰部疲劳检测系统；
31.基于生理参数的腰部疲劳检测系统，包括表面肌电信号采集模块、主控芯片、手机app端和脉冲发生模块；
32.所述表面肌电信号采集模块与所述主控芯片通信，将采集到的表面肌电信号传输至所述主控芯片；所述主控芯片与所述手机app端通信，所述主控芯片将表面肌电信号转换为数字信号并打包传输至所述手机app端，所述手机app端对数据进行处理，判断肌肉是否产生疲劳，若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒指令；所述主控芯片与所述脉冲发生模块通信，所述主控芯片接收疲劳提醒执行，驱动所述脉冲发生模块启动，以发出脉冲振动提醒。
33.进一步的，还包括主机，所述主控芯片设置于所述主机内部，所述主机沿高度方向的一侧面设置有多个传导磁扣，所述主机通过传导磁扣连接有贴片；
34.所述主机沿高度方向的另一侧面设置有显示面板和蜂鸣器，所述显示面板与所述主控芯片通信连接，所述蜂鸣器与所述主控芯片通信连接。
35.优选的，所述表面肌电信号采集模块包括干电极肌电传感器和肌电采集器，所述肌电采集器设置于所述贴片，所述肌电采集器通过所述传导磁扣与所述干电极传感器连
接，所述干电极传感器与所述主控芯片通信连接。
36.进一步优选的，还包括放大器和模拟滤波电路，所述干电极传感器与所述放大器电连接，所述放大器与所述模拟滤波电路电连接，所述模拟滤波电路与所述主控芯片电连接。
37.优选的，脉冲发生模块为脉冲电极，所述脉冲电极通过所述传导磁扣与所述主控芯片连接。
38.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
39.1、肌肉在产生疲劳时，会引起表面肌电信号的变化，从而反映出肌肉的本体状态，本发明提供的技术方案，可以实时检测腰部肌肉的活动状况，并可判断对应肌肉的疲劳变化，通过对这种变化进行腰部肌肉实时检测，可以在腰部肌肉疲劳前提供预警，防止肌肉的进一步损伤，同时保持肌肉的最大活性，增强对腰椎的保护。
40.2、本发明提供的技术方案，肌电信号采集模块由肌电采集器和干电极肌电传感器构成，采集器进行肌电信号采集，干电极肌电传感器将采集到的电信号进行放大和滤波处理；使用干电极导联，无须导电凝胶也可得到良好的信号质量，使用寿命长、使用简单方便，更适合普通用户。
41.3、本发明提供的技术方案，在主控芯片部分对数据进行缓存和打包传输，在高速传输下，仅需几秒便可以完成数据传输，随着表面肌电信号的采集进度，便可以实现肌电数据的实时采集功能。
附图说明
42.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
43.图1为本发明实施例提供的基于生理参数的腰部疲劳检测方法的流程示意图；
44.图2为本发明实施例提供的腰部疲劳判断示意图；
45.图3为本发明实施例提供的基于生理参数的腰部疲劳检测系统的结构示意图；
46.图4为本发明实施例提供的基于生理参数的腰部疲劳检测系统的控制连接示意图；
47.图5为本发明实施例提供的主机的结构示意图；
48.图6为本发明实施例提供的主机的俯视示意图；
49.图7为本发明实施例提供的主机的内部结构示意图；
50.图8为本发明实施例提供的贴片的俯视示意图；
51.图9为本发明实施例提供的贴片的仰视示意图。
52.其中：1、主机；2、贴片；3、显示面板；4、蜂鸣器；5、电源开关；6、螺孔；7、磁吸充电口；8、传导磁扣；9、底板；10、模拟滤波电路；11、蓝牙模块；12、单片机；13、镀金采集负电极；14、镀金采集参考电极；15、镀金采集正电极；16、脉冲负电极；17、脉冲正电极。
具体实施方式
53.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通
常理解的相同含义。
54.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
55.实施例一
56.现有技术中，人们主观感受到腰部疼痛时，腰部肌肉已经进入了一个很疲惫的状态，甚至可能存在损伤；因此，本发明提供了基于生理参数的腰部疲劳检测方法，在肌肉进入疲劳状态前及时发出警告，提醒用户站起来活动或者进行腰部按摩。
57.接下来，结合图1-图2对本实施例公开的基于生理参数的腰部疲劳检测方法进行详细说明。该基于生理参数的腰部疲劳检测方法包括如下步骤：
58.s1、实时获取目标肌肉群的表面肌电信号，其中，表面肌电信号通过由干电极肌电传感器和肌电采集器构成的表面肌电信号采集模块采集，肌电采集器采集目标肌肉群的表面肌电信号并传输至干电极肌电传感器进行放大和滤波处理，再通过主控芯片进行存储、模数转换和打包后通过蓝牙模块11传输至执行基于生理参数的腰部疲劳检测方法的手机app端。
59.具体的，主控芯片缓存和打包表面肌电信号数据具体为：表面肌电信号采集模块采集表面肌电信号后存储于主控芯片的数据缓存区，设置数据缓存标志位；采集完成后，将数据缓存标志位进行反转；数据传输完成后，将数据缓存标志位进行复位；采集周期为间隔50秒，采集10秒，避免采集数据过大。
60.在高速传输下，仅需几秒便可以完成数据传输再进行数据采集，随着表面肌电信号的采集进度，便可以实现肌电数据的实时采集功能。
61.s2、对表面肌电信号进行预处理。
62.表面肌电信号是一种极其微弱的非平稳时变信号，极易在采集过程中受到各种噪声的干扰，影响采集信号的质量。其分布参数随着时间变化而变化,信号的幅值为微伏级别，绝大部分的谱能量集中在50hz-150hz之间，通过表面肌电信号采集模块完成表面肌电信号的采集，并通过蓝牙模块11将数据传输至手机app后，还需要对数据进行进一步的处理。具体步骤包括：
63.s201、针对数据中可能存在的50hz工频干扰，对表面肌电信号进行陷波滤波处理，以排除工频信号的干扰。
64.s202、对陷波滤波处理后的表面肌电信号进行高通滤波处理，以衰减存在的运动伪迹干扰。
65.s203、对高通滤波处理后的表面肌电信号进行低通滤波处理，以保留主能量区域内的表面肌电信号，获取在20hz～450hz之间的表面肌电信号。
66.s3、对预处理后的表面肌电信号进行特征处理，获取表面肌电信号的时域特征和频域特征。
67.在局部肌肉群由日常放松态向肌肉的深度疲劳态进行转移的过程中，目标肌肉群的表面肌电信号会发生时域信号幅值的增大和频域频谱往低频方向移动的现象。在选取疲劳状态识别特征时，应基于该种变化，选取具有明显变化的信号时频域特征。故采取时域和频域联合的分析方法对肌电数据进行特征处理。根据疲劳过程中，肌电信号的幅值会发生变化趋势，选取均方根植(rms)作为分析的时域特征，平均功率频率(mpf)作为分析的频域特征值。
68.在表面肌电信号的方法中，时域特征均方根植(rms)的计算方法为：
[0069][0070]
式中，t为选取的帧数据时间长度，x为对应的肌电信号幅值，t为当前时刻。
[0071]
频域特征值平均功率频率(mpf)的计算方法为：
[0072]fmpf
＝∫
0+∞
fp(f)df/∫
0+∞
p(f)df
[0073]
式中，f为频率间隔内肌电功率谱的频率值，p(f)为肌电功率频率间隔内的频谱。
[0074]
s4、根据时域特征和频域特征的变化趋势，采用时域和频域联合分析方法，，判断肌肉是否产生疲劳；若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒；具体的，在肌肉刚进入疲劳时，发出疲劳提醒。
[0075]
肌肉疲劳是日常运动生活中常见的一种生理现象，给人最直观的感受为肌肉的无力或酸痛感。肌肉在产生疲劳时，会引起表面肌电信号的变化，从而反映出肌肉的本体状态。通过表面肌电信号对这种变化进行检测可以实时掌握肌肉的变化情况，判断其是否疲劳，可有效避免肌肉长期处于疲劳状态，保持肌肉的最大活性，避免腰痛等疾病的发生。
[0076]
本实施例中，肌电信号的采样率为1000hz。
[0077]
在肌肉静态收缩疲劳研究中，随着疲劳程度的加深，semg的时域特征逐渐增大、频域特征逐渐减小。
[0078]
jasa分析(幅频联合分析)是一种疲劳测定方法，它同时考虑emg振幅和频谱变化，能更好地反映肌肉疲劳的真实情况，并且有效的辨别因肌力或疲劳状态发生改变而肌电信号产生变化的现象。即：即：肌力增加(幅度和频谱都上升，处于第一象限)；肌肉恢复(幅度下降，频谱上升，处于第二象限)；肌力下降(幅度和频谱都下降，处于第三象限)；肌肉疲劳(幅度上升，频谱下降，处于第四象限)。当时域特征值rms上升，同时频域的特征值mpf下降，就可判断肌肉产生疲劳。
[0079]
每分钟只采集后10秒的肌电数据，这10s的肌电数据经过干电极肌电传感器的放大和滤波处理通过蓝牙模块11传输至手机app，再由软件进行二次滤波。二次滤波进行陷波滤波、高通滤波和低通滤波，以此排除50hz工频干扰、心电干扰及其他噪声并获取在20hz～450hz之间的肌电信号。然后计算时域和频域的特征值，根据一般人的反应时间为200ms～300ms之间，设置窗口为200ms，以200ms作为时间梯度，进行时-频域分析即每200ms计算一次时域和频域的特征值，可得50个时域特征值和50个频域特征值，然后再将这50个时域特征值和50个频域特征值分别求平均值作为这一分钟腰部肌肉的时频和域特征值。将这一分钟的数据与前一分钟数据进行对比通过时频联合分析判断肌肉是否发生疲劳，若肌肉疲劳则发出疲劳提醒，若在疲劳判断阶段判断肌肉没有疲劳则一直进行疲劳监测。
[0080]
具体的，与肌肉疲劳进程中时域信号幅值上升的参数rms相比，mpf的下降意味着肌肉疲劳进程的发生。当时域特征值rms上升，同时频域的特征值mpf下降，就可判断肌肉产生疲劳。此时，发出疲劳提醒指令至主控芯片，主控芯片控制脉冲发出模块利用电极片产生低频脉冲电流，刺激腰后部肌肉让用户及时知道腰部产生疲劳。
[0081]
进一步的，在一些实施例中，还包括：响应于用户输入的指令，获取按摩模式，并发出按摩指令至主控芯片，主控芯片控制腰部按摩硬件启动对腰部进行按摩。
[0082]
腰部按摩硬件是指脉冲发生模块和四片电极片。主控芯片控制脉冲发生模块产生的中低频脉冲信号，利用电极片释放中低频脉冲电流，刺激腰后部肌肉或神经，达到缓解肌肉酸痛，促进血液循环的效果。
[0083]
实施例二
[0084]
本实施例公开了基于生理参数的腰部疲劳检测装置，包括：
[0085]
实时获取模块，用于实时获取目标肌肉群的表面肌电信号，其中，所述表面肌电信号通过由干电极肌电传感器和肌电采集器构成的表面肌电信号采集模块采集；
[0086]
预处理模块，用于对表面肌电信号进行预处理；
[0087]
疲劳判断模块，用于对预处理后的表面肌电信号进行特征提取，获取表面肌电信号的时域特征和频域特征；根据时域特征和频域特征的变化趋势，采用时域和频域联合分析方法判断肌肉是否产生疲劳；若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒。
[0088]
此处需要说明的是，上述实时获取模块、预处理模块和疲劳判断模块对应于实施例一中的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
[0089]
实施例三
[0090]
结合图3-图9，本实施例公开了基于生理参数的腰部疲劳检测系统，包括表面肌电信号采集模块、主控芯片、手机app端、脉冲发生模块和主机1；表面肌电信号采集模块与主控芯片通信，将采集到的表面肌电信号传输至主控芯片；主控芯片与手机app端通信，主控芯片将表面肌电信号转换为数字信号并打包传输至手机app端，手机app端对数据进行处理，执行实施例一所述的基于生理参数的腰部疲劳检测方法，判断肌肉是否产生疲劳，若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒指令；主控芯片与脉冲发生模块通信，控制芯片接收疲劳提醒执行指令，驱动脉冲发生模块启动，以发出脉冲振动提醒。
[0091]
主控芯片安装于主机1内部，主机1沿高度方向的一侧面安装有8个传导磁扣8，主机1通过传导磁扣8连接有贴片2，贴片2与主机1的连接面安装有与主机1的传导磁扣8对应的传导磁扣8；主机1沿高度方向的另一侧面安装有显示面板3和蜂鸣器4，显示面板3与主控芯片通信连接，蜂鸣器4与主控芯片通信连接。
[0092]
表面肌电信号采集模块包括干电极肌电传感器和肌电采集器，肌电采集器安装于贴片2，肌电采集器通过传导磁扣8与干电极传感器连接，干电极传感器与主控芯片通信连接。干电极传感器与放大器电连接，放大器与模拟滤波电路10电连接，模拟滤波电路10与主控芯片电连接。
[0093]
其中，放大器是指低噪声可编程pga202增益放大器，可实现对微弱信号的放大。模拟滤波电路10包括滤波器和无源滤波电路，滤波器可以实现让通频带内的信号通过，抑制和衰减掉不需要的频率。肌电信号的频率在0～500hz的范围内，超过这个频率范围外的信号皆为不可用信号，在信号放大后，经过无源滤波电路进行肌电信号初步滤除。无源滤波主要是利用阻容元器件的lc谐振特性，对系统中的某一特定频率形成一个低阻通道，这个低阻通道与系统阻抗形成并联分流关系，让谐波成份从滤波系统中流过。也就是说无源滤波器是利用电容器和电抗器形成lc谐振回路对电网系统中某一次或几次谐波进行滤波，从而达到对系统滤波的作用。设置好电路中的电容和电阻参数值，即可对肌电信号形成一个
500hz低通滤波。
[0094]
示例性的，如图5所示，主机1的顶部安装有显示面板3、电源开关5和蜂鸣器4，显示面板3与主控芯片通过数据线连接，显示面板3可用于显示工作状态、蓝牙连接状态和电量；蜂鸣器4与控制芯片电连接，当检测到腰部肌肉疲劳时，控制芯片会控制主机1的蜂鸣器4会发出蜂鸣声进行提醒。
[0095]
如图6所示，主机1的底部安装有1个磁吸充电口7和8个传导磁扣8，通过螺钉、螺孔6与机体外壳固定在一起。
[0096]
主机1通过这8个传导磁扣8与贴片2吸附在一起，其中左右两边的传导磁扣8是与贴片2上肌电采集器的镀金采集电极连接，中间的2个传导磁扣8是与贴片2上两个脉冲电极连接。主机1的主要材质为abs工程塑料。
[0097]
具体的，如图8-图9所示，贴片2的顶部有8个传导磁扣8，通过这8个传导磁扣8使贴片2与主机1吸附在一起。将贴片2上的最左侧的传导磁扣8由上到下依次命名为传导磁扣a、传导磁扣b、传导磁扣c，最右侧的传导磁扣8由上到下依次命名为传导磁扣d、传导磁扣e、传导磁扣f，中间的传导磁扣8由上到下依次命名为传导磁扣g和传导磁扣h，采用同样的方式将主机1上的传导磁扣8依次命名为传导磁扣y、传导磁扣j、传导磁扣k、传导磁扣l、传导磁扣8m、传导磁扣n、传导磁扣o、传导磁扣p、传导磁扣q。
[0098]
贴片2上的传导磁扣a一端与肌电采集器的镀金采集负电极13连接，另一端与主机1上的传导磁扣y连接；贴片2上的传导磁扣b一端与肌电采集器的镀金采集参考电极14连接，另一端与主机1上的传导磁扣j连接；贴片2上的传导磁扣c一端与肌电采集器的镀金采集正电极15连接，另一端与主机1上的传导磁扣k连接。传导磁扣d、e、f同上。
[0099]
贴片2上的传导磁扣g一端与贴片2上的4块电极片的负极相连，另一端与主机1上的传导磁扣p连接；贴片2上的传导磁扣h一端与贴片2上的4块电极片的正极相连，另一端与主机1上的传导磁扣q连接。
[0100]
如图7所示，主机1的内部安装有锂电池、2个干电极肌电传感器和控制主板，干电极肌电传感器和控制主板通过螺钉固定于主机1底板9上，控制芯片安装于控制主板。
[0101]
干电极肌电传感器是一种主动感应传感器，能提供高质量的信号搜集，且易于使用。不论是被用到静态还是动态的应用领域，仅需要一些极为简单的准备工作即可。
[0102]
干电极肌电传感器上的干电极接口通过三芯屏蔽线与下方底板9上相应的传导磁扣8连接，采集的信号通过放大器和滤波器将范围在+1.5mv内的微弱人体表面肌电信号进行1000倍放大，并通过差分输入、模拟滤波电路10的方式对噪音(特别是工频干扰)进行有效抑制。输出信号为模拟量形式，以1.5v为基准电压，0～3.0v量程由模拟信号输出端通过杜邦线输出到主控板的模拟信号输入端，控制主板的stm32f407zgt6单片机12将信号进行模数转换将采样得到的模拟信号转化成数字信号，并通过蓝牙模块11传输到手机app进行疲劳判断。当检测到腰部肌肉疲劳时，手机app通过蓝牙模块11传输到单片机12，单片机12会给脉冲发生模块发出指令，使其控制贴片2发出轻微的持续的脉冲振动提醒。
[0103]
主机1开机运行状态下，若贴片2没有跟主机1连接好或贴片2与身体贴合不紧，主机1会控制贴片2产生轻微的间歇的脉冲振动提醒；具体的，单片机12控制脉冲发生模块产生间歇的低频脉冲信号，利用电极片释放间歇的低频脉冲电流，达到一个提醒的作用。贴片2的底部有4片带有导电层的电极片、2个肌电采集器和2个脉冲电极。4片电极片分别与脉冲
电极正电极17和脉冲负电极16连接，单片机12控制脉冲发生模块产生的中低频脉冲信号，利用电极片释放中低频脉冲电流，刺激腰后部肌肉或神经，达到缓解肌肉酸痛，促进血液循环的效果。
[0104]
贴片2的主要材质为pu材质，pu指的是超纤皮，全称是超细纤维增强皮革，特点是耐曲折、柔软程度高、具有透气性，且特别轻，防水性、防火性、耐腐蚀性都比较出色。本产品使用干电极导联，无须导电凝胶也可得到良好的信号质量，因此具有寿命长、使用简单方便等特点，更适合普通用户；而采用凝胶探头的医用电极通常为一次性，使用起来较为麻烦。
[0105]
本实施例的工作流程如下：
[0106]
将贴片2与主机1通过磁扣吸附在一起，撕掉贴片2上的保护膜将贴片2贴到腰部(第三腰椎左右)。按主机1开机，手机打开蓝牙，使用手机app连接主机1，开始检测腰部肌肉疲劳程度。当检测到腰部肌肉疲劳时，主机1的蜂鸣器4会发出蜂鸣声，同时主机1还会发出轻微的持续的脉冲振动提醒。此时用户可以打开手机app选择适合的按摩模式或起身进行适量活动来放松腰部疲劳的肌肉。
[0107]
本实施例中，主控芯片为stm32f407zgt6单片机12，脉冲发生模块为脉冲电极。
[0108]
具体的，使用肌电采集器和干电极肌电传感器进行肌电信号采集。控制主板的stm32f407zgt6单片机12将信号进行模数转换将采样得到的模拟信号转化成数字信号，并通过蓝牙模块11传输到手机app进行疲劳判断。按摩功能具有提醒和按摩的作用，提醒功能通过软件判断产生疲劳后，通过蓝牙向单片机12发送是疲劳指令，单片机12控制脉冲发生模块产生的中低频脉冲信号，利用电极片释放中低频脉冲电流，刺激腰后部肌肉让用户及时知道腰部产生疲劳。主机1的蜂鸣器4会发出蜂鸣声，在听觉上也产生一个提醒。
[0109]
进一步的，在一些实施例中，用户可以打开手机app选择适合的按摩模式或起身进行适量活动来放松腰部疲劳的肌肉。腰部智能按摩硬件需要与腰部检测软件一起使用，通过硬件可以向手机传输腰部实施的表面肌电信号，并且判断是否产生疲劳，若产生疲劳则进行提醒，脉冲震动可以缓解腰部的轻度疲劳。
[0110]
上述实施例中对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分可以参见其他实施例的相关描述。
[0111]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.基于生理参数的腰部疲劳检测方法，其特征在于，包括：实时获取目标肌肉群的表面肌电信号，其中，所述表面肌电信号通过由干电极肌电传感器和肌电采集器构成的表面肌电信号采集模块采集；对表面肌电信号进行预处理；对预处理后的表面肌电信号进行特征处理，获取表面肌电信号的时域特征和频域特征；根据时域特征和频域特征的变化趋势，采用时域和频域联合分析方法判断肌肉是否产生疲劳；若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒。2.如权利要求1所述的基于生理参数的腰部疲劳检测方法，其特征在于，选取均方根值作为表面肌电信号的时域特征，均方根值表示为其中，t为选取的帧数据时间长度，x为对应的肌电信号幅值，t为当前时刻；选取平均功率频率作为表面肌电信号的频域特征，平均功率频率表示为其中，f为频率间隔内表面肌电信号功率谱的频率值，p(f)为表面肌电信号功率频率间隔内的频谱。3.如权利要求1所述的基于生理参数的腰部疲劳检测方法，其特征在于，所述实时获取目标肌肉群的表面肌电信号具体为：通过蓝牙模块获取经主控芯片缓存和打包后的表面肌电信号数据；其中，主控芯片缓存和打包表面肌电信号数据具体为：：表面肌电信号采集模块采集表面肌电信号后存储于主控芯片的数据缓存区，设置数据缓存标志位；采集完成后，将数据缓存标志位进行反转；数据传输完成后，将数据缓存标志位进行复位；采集周期为间隔50秒，采集10秒。4.如权利要求1所述的基于生理参数的腰部疲劳检测方法，其特征在于，所述对表面肌电信号进行预处理包括：对表面肌电信号进行陷波滤波处理，以排除工频信号的干扰；对陷波滤波处理后的表面肌电信号进行高通滤波处理，以衰减存在的运动伪迹干扰；对高通滤波处理后的表面肌电信号进行低通滤波处理，以保留主能量区域内的表面肌电信号。5.基于生理参数的腰部疲劳检测装置，其特征在于，包括：实时获取模块，用于实时获取目标肌肉群的表面肌电信号，其中，所述表面肌电信号通过由干电极肌电传感器和肌电采集器构成的表面肌电信号采集模块采集；预处理模块，用于对表面肌电信号进行预处理；疲劳判断模块，用于对预处理后的表面肌电信号进行特征提取，获取表面肌电信号的时域特征和频域特征；根据时域特征和频域特征的变化趋势，采用时域和频域联合分析方
法判断肌肉是否产生疲劳；若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒。6.基于生理参数的腰部疲劳检测系统，其特征在于，包括表面肌电信号采集模块、主控芯片、手机app端和脉冲发生模块；所述表面肌电信号采集模块与所述主控芯片通信，将采集到的表面肌电信号传输至所述主控芯片；所述主控芯片与所述手机app端通信，所述主控芯片将表面肌电信号转换为数字信号并打包传输至所述手机app端，所述手机app端对数据进行处理，判断肌肉是否产生疲劳，若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒指令；所述主控芯片与所述脉冲发生模块通信，所述主控芯片接收疲劳提醒执行指令，驱动所述脉冲发生模块启动，以发出脉冲振动提醒。7.如权利要求6所述的基于生理参数的腰部疲劳检测系统，其特征在于，还包括主机，所述主控芯片设置于所述主机内部，所述主机沿高度方向的一侧面设置有多个传导磁扣，所述主机通过传导磁扣连接有贴片；所述主机沿高度方向的另一侧面设置有显示面板和蜂鸣器，所述显示面板与所述主控芯片通信连接，所述蜂鸣器与所述主控芯片通信连接。8.如权利要求7所述的基于生理参数的腰部疲劳检测系统，其特征在于，所述表面肌电信号采集模块包括干电极肌电传感器和肌电采集器，所述肌电采集器设置于所述贴片，所述肌电采集器通过所述传导磁扣与所述干电极传感器连接，所述干电极传感器与所述主控芯片通信连接。9.如权利要求8所述的基于生理参数的腰部疲劳检测系统，其特征在于，还包括放大器和模拟滤波电路，所述干电极传感器与所述放大器电连接，所述放大器与所述模拟滤波电路电连接，所述模拟滤波电路与所述主控芯片电连接。10.如权利要求7所述的基于生理参数的腰部疲劳检测系统，其特征在于，脉冲发生模块为脉冲电极，所述脉冲电极通过所述传导磁扣与所述主控芯片连接。

技术总结
本发明公开了基于生理参数的腰部疲劳检测方法、装置及系统，属于腰部疲劳检测技术领域。包括实时获取目标肌肉群的表面肌电信号，其中，表面肌电信号通过由干电极肌电传感器和肌电采集器构成的表面肌电信号采集模块采集；对表面肌电信号进行预处理；对预处理后的表面肌电信号进行特征提取，获取表面肌电信号的时域特征和频域特征；根据时域特征和频域特征的变化趋势，采用时域和频域联合分析方法判断肌肉是否产生疲劳；若肌肉产生疲劳，则发出疲劳提醒。能够在肌肉进入疲劳状态时，及时发出警告；解决了现有技术中存在的在腰部进入疲惫状态并持续一段时间后才意识到腰疼的问题。态并持续一段时间后才意识到腰疼的问题。态并持续一段时间后才意识到腰疼的问题。


技术研发人员：方斌 郭增辉 张原斌 陈志远
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/25