技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种护腕，尤其涉及一种生物反馈书法训练用护腕。
背景技术
[0002] 中国书法是一
门古老的艺术，其历史悠久，因其独特的表现艺术被誉为无言的诗、无形的舞、无图的画和无声的乐。书法艺术最典型地体现了东方艺术之美和东方文化的底蕴和内涵，是中国上下五千年来的优秀文化传统，也是世界艺术之林的奇葩。
[0003] 然而，学习书法绝非一朝一夕之功。书法的学习，更强调的是动作技能的习得。除了老师示范，更需要学习者的反复练习。动作技能中以运腕为关键的技法。用腕的具体动作是腕部随着运笔的提按顿挫、轻重徐疾作相应的摆动。而且运腕幅度的大小和所写字的大小有关。
[0004] 一般书法课上，书法教师会对习练者进行口头指导，帮助其学习用腕。但习练者往往难以理解和做到，尤其是初学者，即便知道应该活腕，但实践起来往往顾此失彼，腕部始终无法做到灵活运转，活腕运笔更是难以掌握和驾驭，不经意间使手握毛笔的手及其
手腕的姿势出现扭曲变化，造成习练中手腕姿势的不正确和不准确，降低了书法训练的效率。
[0005]
现有技术中没有采用生物反馈方法帮助书法训练的技术方案。所谓生物反馈方法，早先是指采集生物体
信号并结合电学、声学、光学等反馈刺激达到
治疗疾病目的的一类方法。表面肌电生物反馈是目前最为成功的生物反馈疗法，通过采集患者表面肌
电信号，结合
电刺激、声音、画面等反馈内容，能够有效应用于肌肉运动功能康复、神经系统疾病康复、偏瘫、中
风、神经痛、产后瘫痪等疾病的康复。然而，现有表面肌电(sEMG)反馈疗法采集的系统体积设备庞大，难以便携，
导线连接方式也对病人的肢体运动有很大的限制作用，不能实现自由肢体运动从而限制了康复治疗效果。
[0006] 随着人类健康和保健意识的增强，医疗仪器也从适用于医院的复杂、大型设备，转向一些小巧、便携式并适用于家庭、军事和运动员乃至健康人群训练的装置。在运动监测和训练、病患肢体康复活动等领域，表面肌电的采集与反馈训练的应用具有十分重要的意义。将肌电生物反馈方法与书法训练相结合，是本
发明人的一种独造性发明。不仅如此，与现有的表面肌电技术相比，本实用新型的优势还体现在以下方面：
[0007] 其一，现有的表面肌电采集技术通常采用在肌肉表面贴附
电极片并通过导线传输至主机的方式。然而这种方式存在以下
缺陷：1)导线不利于测试者的自由肢体运动，大幅限制了测试时的运动
自由度；2)设备体积庞大，难以实现远程化移动化的智能测量；3)贴片贴附结构在运动时不能保持稳定，会严重影响记录时的信号
质量；4)现有技术由于电极贴片面积大，多通道测量时导线常发生缠绕等原因，无法实现测量身体精细肌肉发
力的测量。
[0008] 另一方面，现有的无线表面肌电(sEMG)信号采集系统均采用体积较大的三导采集系统，即需要2个差分电极置于所测肌肉表面处，以及1个参考电极置于远离所测肌肉表面处的人体表面另一
位置。其原因为表面肌电信号较为微弱，约为微伏级别，在采集时极易受到各类外界
电磁干扰影响，如静电、电磁
辐射、工频干扰，所以需要在采集时另外设置一个参考电极，以保持信号采集的准确和稳定。这种三导表面肌电采集系统的缺点是：参考电极需要远离采集电极，导致系统体积过大，不能很好地应用于一些小肌肉群的采集。
发明内容
[0009] 本实用新型的目的在于提供一种生物反馈书法训练用护腕，能够实现对手腕肌肉发力的实时表面肌电信号进行采集以及反馈，可应用于书法初学者、书法爱好者等不同用户的书法训练和常规习练，能有效解决书法训练中运腕的难题。
[0010] 本实用新型所述的生物反馈书法训练用护腕包括信号采集护腕和多通道二导无线表面肌电
传感器，所述的信号采集护腕在手腕肌肉各处都设有镂空的传感器放置囊，所述的多通道二导无线表面肌电传感器设置在传感器放置囊中；所述的多通道二导无线表面肌电传感器用于测量手腕肌肉的肌电信号并根据肌电信号产生相应的功能性电刺激，从而供用户判断其书法训练中的运腕是否正确。
[0011] 所述的信号采集护腕包括小臂肌肉群肌电信号采集部分；所述的小臂肌肉群肌电信号采集部分用于完成小臂肌肉群的肌电测量。
[0012] 所述的小臂肌肉群肌电信号采集部分设置的多通道二导无线表面肌电传感器的设置位置包括肱桡肌、旋前圆肌、桡侧腕屈肌、掌长肌、尺侧腕屈肌、浅屈肌、拇长屈肌、指深屈肌和/或旋前方肌。
[0013] 所述的多通道二导无线表面肌电传感器由多个独立的二导无线表面肌电传感器组成，二导无线表面肌电传感器包括肌电采集模
块、无线通讯模块、反馈电刺激模块和电源模块，所述的肌电采集模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与反馈电刺激模块连接，所述的电源模块与肌电采集模块、无线通讯模块和反馈电刺激模块分别连接，所述的肌电采集模块包括前端采集单元和信号调理单元；所述的前端采集单元用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始
信号传输至信号调理单元；所述的信号调理单元用于对前端采集单元传输输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块；所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制单元、主机接收单元和存储单元，所述的无线通讯模块用于将所得信号发射至主机接收单元并在肌电信号达到
阈值时触发功能性电刺激；反馈电刺激模块用于在微控制单元的控制下，当肌电信号达到预设阈值后产生功能性电刺激；所述的电源模块用于为电刺激装置的
电路提供稳定的工作
电压。
[0014] 所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大单元；二导采集电极单元和前置信号放大单元连接，二导采集电极单元由2个相同的金属
探头组成，2个金属探头相距不超过1厘米；所述的二导采集电极单元用于直接
接触皮肤并将微弱的原始信号传输至前置信号放大单元；所述的前置信号放大单元用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理单元，从而提高信号调理单元的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗；所述的前端信号放大单元采用虚拟接地的方式，可有效为前端信号放大单元提供稳定的参考电压。
[0015] 所述的信号调理单元包括滤波单元、主级放大单元和
数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的
带通滤波处理；所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大；所述的数模转换单元用于对
模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。
[0016] 所述的电源模块包括
电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为传感器的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为系统中的各个模块提供稳定的工作电压。
[0017] 所述的反馈电刺激模块包括升压单元和放电交变单元，所述的升压单元用于通过倍压方式将电压抬升至100V；所述的放电交变单元用于通过分立元件组合产生
电流交变输出，达到刺激的作用。
[0018] 本实用新型的技术方案具有如下优点：
[0019] 本实用新型所述的生物反馈书法训练用护腕的采集设备体积极小，能够实现精细肌肉发力的实时表面肌电信号采集，能够基于科学的生物反馈原理，对书法习练者的腕部动作，即上下提按、左右起倒的发力过程进行实时
跟踪并分析，同时利用生物反馈作用指导习练者运用、掌握并巩固正确的运腕姿势和发力分寸，提高训练效率，是科学、有效的书法艺术训练的辅助用品。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型所述的生物反馈书法训练用护腕的结构示意图。
[0021] 图2是所述的二导无线表面肌电传感器的模块示意图。
具体实施方式
[0022] 以下
实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0023] 如图1和2所示，本实用新型所述的生物反馈书法训练用护腕包括信号采集护腕和多通道二导无线表面肌电传感器，所述的信号采集护腕在手腕肌肉各处都设有镂空的传感器放置囊，所述的多通道二导无线表面肌电传感器设置在传感器放置囊中；所述的多通道二导无线表面肌电传感器用于测量手腕肌肉的肌电信号并根据肌电信号产生相应的功能性电刺激，从而供用户判断其书法训练中的运腕是否正确。
[0024] 例如，当用户运腕发力或运腕姿势不正确的时候，会导致手腕肌肉的肌电信号异常，当这种异常的肌电信号达到阈值时触发功能性电刺激，提醒用户修正运腕发力或运腕姿势，直至运腕发力或运腕姿势正确的时候才停止功能性电刺激，从而帮助用户掌握并巩固正确的运腕姿势和发力分寸，提高训练效率。
[0025] 如图1所示，所述的信号采集护腕包括小臂肌肉群肌电信号采集部分1；所述的小臂肌肉群肌电信号采集部分用于完成小臂肌肉群的肌电测量。
[0026] 所述的小臂肌肉群肌电信号采集部分设置的多通道二导无线表面肌电传感器的设置位置包括肱桡肌、旋前圆肌、桡侧腕屈肌、掌长肌、尺侧腕屈肌、浅屈肌、拇长屈肌、指深屈肌和/或旋前方肌。
[0027] 所述的多通道二导无线表面肌电传感器由多个独立的二导无线表面肌电传感器组成，二导无线表面肌电传感器包括肌电采集模块、无线通讯模块、反馈电刺激模块和电源模块。如图2所示，所述的肌电采集模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与反馈电刺激模块连接，所述的电源模块与肌电采集模块、无线通讯模块和反馈电刺激模块分别连接，所述的肌电采集模块包括前端采集单元和信号调理单元；所述的前端采集单元用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始信号传输至信号调理单元；所述的信号调理单元用于对前端采集单元传输输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块；所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制单元、主机接收单元和存储单元，所述的无线通讯模块用于将所得信号发射至主机接收单元并在肌电信号达到阈值时触发功能性电刺激；反馈电刺激模块用于在微控制单元的控制下，当肌电信号达到预设阈值后产生功能性电刺激；所述的电源模块用于为电刺激装置的电路提供稳定的工作电压。
[0028] 所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大单元；二导采集电极单元和前置信号放大单元连接，二导采集电极单元由2个相同的金属探头组成，2个金属探头相距不超过1厘米；所述的二导采集电极单元用于直接接触皮肤并将微弱的原始信号传输至前置信号放大单元；所述的前置信号放大单元用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理单元，从而提高信号调理单元的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗；所述的前端信号放大单元采用虚拟接地的方式，可有效为前端信号放大单元提供稳定的参考电压。
[0029] 所述的信号调理单元包括滤波单元、主级放大单元和数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的带通滤波处理；所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大；所述的数模转换单元用于对模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。
[0030] 所述的电源模块包括电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为传感器的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为系统中的各个模块提供稳定的工作电压。
[0031] 所述的反馈电刺激模块包括升压单元和放电交变单元，所述的升压单元用于通过倍压方式将电压抬升至100V；所述的放电交变单元用于通过分立元件组合产生电流交变输出，达到刺激的作用。
[0032] 本实用新型所述的生物反馈书法训练用护腕能够实现对手腕肌肉发力的实时表面肌电信号进行采集以及书法练习的生物反馈训练，对书法习练者的腕部动作，即上下提按，左右起倒的发力过程进行实时跟踪并分析，同时利用生物反馈作用指导习练者运用、掌握并巩固正确的运腕姿势和发力分寸，提高训练效率，是科学、有效的书法艺术训练的辅助用品。
[0033] 本实用新型所述的生物反馈书法训练用护腕能够实现体积极小的无线表面肌电采集设备，能够实现高质量的表面肌电采集同时结合高质量功能性电刺激功能。能够方便用户使用，可针对手腕部精细肌肉进行反馈训练，并且对自由肢体运动没有任何限制，可使移动化生物反馈装置更加方便，帮助书法艺术爱好者和习练者实现更好的居家训练、社区训练和智能训练。
[0034] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型
基础上，可以对之作一些
修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
