[發明專利]一種基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置和評估方法

有效

• 申請號: 202010312474.5
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111449641B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 董樹榮;李宇聰;謝臻蔚;潘嘉棟;郭維;李文娟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/1455;A61B5/22;A61B5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置，其特征在于，包括：

至少包括一個光電接收二極管、多個不同波長的LED發光二極管；控制所述LED發光二極管和所述光電接收二極管的驅動電路和對光電接收二極管的接收信號進行處理的信號處理器；位于所述LED發光二極管和所述光電接收二極管之間的內部光隔離屏障；為所述光電接收二極管和所述LED發光二極管遮擋外部光的外部遮光屏障；以及，設于所述光電接收二極管與所述LED發光二極管的工作方向，并與檢測皮膚表面直接作用的透明隔離層薄膜；

所述LED發光二極管發射不同波長的光信號透過所述透明隔離層薄膜照射到檢測皮膚表面，經皮膚表面反射的反射光信號通過所述透明隔離層薄膜被所述光電接收二極管接收，所述信號處理器通過對所述反射光信號進行處理和分析，得到肌動信號、血氧含量和心率，綜合所述肌動信號、血氧含量和心率得到肌肉功能狀態；

所述評估裝置的應用過程為：

將所述評估裝置置于被測試肌肉表面一段時間，被測肌肉進行快速動作和靜止兩種狀態，所述評估裝置檢測被測肌肉快速運動和靜止時的肌動信號、血氧含量和心率；

根據被測肌肉快速運動和靜止時的肌動信號、血氧含量和心率評估肌肉功能狀態，具體包括根據測肌肉快速運動的光電信號和肌動信號的幅值特征評估被測肌肉的發力大小，發力快慢和疲勞程度，根據被測肌肉快速運動和靜止時血氧含量變化率判斷運動的劇烈程度，根據被測肌肉快速運動和靜止時心率的變化率判斷目標的疲勞程度。

2.如權利要求1所述的基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置，其特征在于，所述信號處理器通過對所述反射光信號進行濾波和微分處理，分析微分結果獲得肌肉表面運動的細微變化規律，進而得到肌動信號。

3.如權利要求1所述的基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置，其特征在于，所述信號處理器檢測肌肉靜止時刻反射光信號由于血流變化引起的規律性變化數據，再通過分析變化數據的變化頻率得到心率。

4.如權利要求1所述的基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置，其特征在于，根據非氧合血紅蛋白以及氧合血紅蛋白的光譜吸收特性，所述信號處理器分時測量不同波長光的反射光信號，利用結合朗伯-比爾定律計算血氧飽和度。

5.如權利要求1所述的基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置，其特征在于，所述評估裝置包括綠光LED發光二極管、紅光LED發光二極管和紅外LED發光二極管，所述紅外LED發光二極管用于肌肉的肌動信號檢測；所述綠光LED發光二極管用于心率檢測；所述紅光LED發光二極管和紅外LED發光二極管共同用于血氧含量檢測。

6.如權利要求1所述的基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置，其特征在于，所述內部光隔離屏障和所述外部遮光屏障均為遮光率大于70％、且具有絕緣性質的硬質或軟質結構；厚度不大于5mm。

7.如權利要求1所述的基于光電信號檢測的肌肉功能狀態的評估裝置，其特征在于，所述透明隔離層薄膜為透光率大于70％、且生物兼容的透明薄膜；厚度不大于5mm。