無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)及其肌電采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)及其肌電采集方法，所述系統(tǒng)包括：多個(gè)肌電采集單元以陣列的形式可拆卸地安裝在電極陣列固定裝置上，其中每一個(gè)肌電采集單元均與無線射頻接收模塊無線連接；電極陣列固定裝置，用于放置肌電采集單元，通過調(diào)節(jié)電極陣列固定裝置使肌電采集單元與皮膚緊密接觸，并為各個(gè)肌電采集單元提供參考電位的連接通路；無線射頻接收模塊，與多個(gè)肌電采集單元無線連接，用于接收每一個(gè)肌電采集單元發(fā)送的肌電信號(hào)特征信息，并將肌電信號(hào)特征信息傳送至信息處理終端；本發(fā)明改變了以往復(fù)雜笨重的肌電采集裝置，代之以體積小，質(zhì)量輕，價(jià)格低，放置靈活，可重復(fù)使用的無線肌電信號(hào)采集裝置，具備較大的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)及其肌電采集方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電生理診斷類設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】的生物電信號(hào)的采集、處理和傳輸儀器，具體是一種基于人體生理特征的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)及其肌電采集方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及醫(yī)院就醫(yī)人數(shù)的不斷增長，便攜式醫(yī)療設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，人們可以足不出戶即可使用安全可靠的醫(yī)療設(shè)備。
[0003]肌電信號(hào)是肌肉收縮時(shí)伴隨的電信號(hào)，是在體表無創(chuàng)檢測(cè)肌肉活動(dòng)的重要方法。通過電極從肌肉表面采集神經(jīng)肌肉生物電信號(hào)，并將其記錄，放大，傳導(dǎo)和反饋，從而進(jìn)行肌肉功能的量化評(píng)定。它可以對(duì)所檢查的肌肉進(jìn)行工作狀況、工作效率的量化，指導(dǎo)患者進(jìn)行神經(jīng)、肌肉功能訓(xùn)練。其應(yīng)用背景主要集中在康復(fù)醫(yī)學(xué)和體育科學(xué)兩大領(lǐng)域。臨床肌電圖的分析大多是肌電圖專家通過目測(cè)標(biāo)注的方法來理解和評(píng)價(jià)，容易引起誤差和疲勞，且使得臨床上多導(dǎo)肌電信號(hào)的“數(shù)據(jù)壓縮”和“特征提取”一直停留在主觀處理水平上。上世紀(jì)中后期，計(jì)算機(jī)輔助肌電信號(hào)分析和肌電信號(hào)自動(dòng)分析系統(tǒng)的開發(fā)研究，從工程角度提出許多對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行分析的方法，并取得了一些進(jìn)展和成績。
[0004]然而通常的肌電信號(hào)采集系統(tǒng)使用繁瑣、造價(jià)較高而且通常需要隨身佩戴一個(gè)信息記錄裝置，而且需要在皮膚上涂抹導(dǎo)電介質(zhì)，值得患者體驗(yàn)較差。而且每個(gè)電極需要通過導(dǎo)線與信息記錄裝置連接，使得患者在測(cè)量過程中身上常常纏滿了導(dǎo)線，不但影響運(yùn)動(dòng)且運(yùn)動(dòng)過程中由于電極的移位對(duì)信號(hào)產(chǎn)生很大干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)及其肌電采集方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，包括多個(gè)肌電采集單元、電極陣列固定裝置以及無線射頻接收模塊，其中:
[0008]-多個(gè)肌電采集單元以陣列的形式可拆卸地安裝在電極陣列固定裝置上，其中每一個(gè)肌電采集單元均與無線射頻接收模塊無線連接；
[0009]-電極陣列固定裝置，用于放置肌電采集單元，通過調(diào)節(jié)電極陣列固定裝置使肌電采集單元與采集部位緊密接觸，并為各個(gè)肌電采集單元提供參考電位的連接通路；
[0010]-無線射頻接收模塊，與多個(gè)肌電采集單元無線連接，用于接收每一個(gè)肌電采集單元發(fā)送的肌電信號(hào)特征信息，并將肌電信號(hào)特征信息傳送至信息處理終端；
[0011]所述每一個(gè)肌電采集單元均包括:集成的參考電極、肌電測(cè)量電極、電源以及信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，所述參考電極和肌電測(cè)量電極構(gòu)成肌電采集單元的采集端，所述電源和信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊構(gòu)成肌電采集單元的固定端，其中:
[0012]-肌電測(cè)量電極，整體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，用于采集肌電信號(hào)數(shù)據(jù)；
[0013]-參考電極，設(shè)置在肌電測(cè)量電極的通孔中心處，可根據(jù)需要選擇，并為肌電測(cè)量電極提供參考電位；
[0014]-電源，設(shè)置在參考電極的背面，用于向信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊供電；
[0015]-信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，設(shè)置在肌電測(cè)量電極的背面，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對(duì)肌電測(cè)量電極采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和模式識(shí)別，將提取到的肌電信號(hào)特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊。
[0016]所述肌電測(cè)量電極和參考電極均包括:導(dǎo)電材料，填充內(nèi)膽和底襯，所述導(dǎo)電材料包裹在填充內(nèi)膽的外部，并安裝在底襯上，其中，所述參考電極的底襯為帶有彈簧結(jié)構(gòu)的絕緣塑料，所述測(cè)量電極的底襯為不帶彈簧結(jié)構(gòu)的絕緣塑料；所述肌電測(cè)量電極和參考電極的導(dǎo)電材料均為銀纖維導(dǎo)電布或電鍍銀涂層；所述肌電測(cè)量電極和參考電極的填充內(nèi)膽均為海綿或絕緣塑料。
[0017]所述導(dǎo)電材料為銀纖維，所述填充內(nèi)膽為海綿填充內(nèi)膽。
[0018]所述肌電測(cè)量電極和參考電極均可拆卸。
[0019]所述電源為可充電鋰電池。
[0020]所述肌電采集單元的大小為2X2X1.5cm。
[0021]所述電極陣列固定裝置包括多個(gè)肌電采集單元固定槽以及自粘彈性綁帶，所述多個(gè)肌電采集單元固定槽以陣列的形式設(shè)置在自粘彈性綁帶上，每一個(gè)肌電采集單元固定槽的槽底均為金屬導(dǎo)電材料，多個(gè)肌電采集單元固定槽的槽底通過柔性導(dǎo)線相互連接，所述肌電采集單元固定槽與肌電采集單元的固定端的形狀相適配。
[0022]所述白粘彈性綁帶的形狀呈十字叉狀、帶狀、扇形或蝶形。
[0023]所述無線射頻接收模塊,包括射頻天線以及micro USB接口，其中,所述射頻天線用于接收信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊發(fā)送的肌電信號(hào)特征信息，所述micro USB接口用于與信息處理終端相連接。
[0024]所述射頻天線為板載射頻天線或外接2db_9db天線。
[0025]所述無線射頻接收模塊的大小為2x4x0.5cm。
[0026]上述無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，還包括肌電采集單元充電座，所述肌電采集單元充電座包括充電槽和USB接口，所述USB接口用于與外部電源相連接，所述充電槽與肌電采集單元的固定端的形狀相適配，并用于肌電采集單元的使用前充電。
[0027]—種無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)的肌電采集方法，包括以下步驟:
[0028]步驟I，肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集:多個(gè)肌電采集單元構(gòu)成肌電采集單元陣列:
[0029]-任一個(gè)肌電采集單元的參考電極為彈起狀態(tài)時(shí)，能夠作為該肌電采集單元的肌電測(cè)量電極的參考電極，并為其他肌電采集單元提供參考電位；或
[0030]-任一個(gè)肌電采集單元的參考電極為按下狀態(tài)時(shí)，該該肌電采集單元的肌電測(cè)量電極使用其他肌電采集單元提供的參考電位；
[0031]從而完成多路肌電信號(hào)的數(shù)據(jù)采集；
[0032]步驟2，肌電信號(hào)預(yù)處理:將步驟I中采集到的肌電信號(hào)送至信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，進(jìn)行放大和濾波，并通過模式匹配的方法提取肌電信號(hào)特征信息；
[0033]步驟3，肌電信號(hào)特征信息的無線射頻發(fā)送:將步驟2中得到的肌電信號(hào)特征信息，通過無線射頻發(fā)送至無線射頻接收模塊；
[0034]步驟4，肌電信號(hào)特征信息的無線射頻接收:無線射頻接收模塊可同時(shí)接受多路肌電信號(hào)及其特征信息，并通過micro USB 口轉(zhuǎn)發(fā)給信息處理終端。
[0035]所述步驟I中，參考電極的狀態(tài)選擇方法為，按下對(duì)應(yīng)采集單元的參考電極按鈕。
[0036]所述步驟2中，肌電采集單元無需用戶配置傳輸?shù)刂?，并且在測(cè)量時(shí)加入更多的肌電采集單元而不影響正在工作的肌電采集單元。
[0037]所述信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊采用智能中繼多點(diǎn)無線醫(yī)療設(shè)備通信協(xié)議，包括=IEEEl 1073定義的醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)和IEC80001醫(yī)療設(shè)備IT網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)議。
[0038]所述步驟2和步驟3中使用的信號(hào)處理及信號(hào)傳輸代碼均在信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
[0039]本發(fā)明的第一創(chuàng)新點(diǎn)在于本肌電采集系統(tǒng)包含多個(gè)參考電極，通過按下和彈起參考電極，從而在使用時(shí)可以根據(jù)需要選擇其中任意一個(gè)或幾個(gè)參考電極作為系統(tǒng)的參考電極，這一創(chuàng)新克服了傳統(tǒng)肌電測(cè)量過程中需多次選擇參考電極的測(cè)量位置時(shí)需要反復(fù)粘黏電極的問題；
[0040]本發(fā)明的第二創(chuàng)新點(diǎn)在于將肌電信號(hào)的采集，特征提取及無線射頻發(fā)送均集成在一個(gè)由鋰電池供電的肌電采集單元中，并可以將多個(gè)采集單元組合使用，這一創(chuàng)新克服了現(xiàn)有肌電采集系統(tǒng)需要通過凝膠將電極粘貼于患處、信號(hào)干擾強(qiáng)、電極容易脫落、需要很長的傳輸電纜連接到肌電圖儀等問題，隨著目前低功耗芯片制造技術(shù)，鋰電池供電技術(shù)的極大發(fā)展和成本的持續(xù)降低，本發(fā)明將可充電鋰電池和信號(hào)處理及無線發(fā)射模塊壓縮在2-4cm大小的模塊中并可持續(xù)工作10小時(shí)，重復(fù)充電1000次以上；
[0041]本發(fā)明的第三創(chuàng)新點(diǎn)在于電極陣列固定裝置為帶有肌電采集單元固定槽的白粘彈性綁帶，根據(jù)用于人體患處的不同(手臂，腿部，肩頸)呈十字叉狀，帶狀，扇形，蝶形等，電極陣列固定裝置無需使用任何有機(jī)溶劑，能夠使電極緊貼在人體的各個(gè)部位上，佩戴者體驗(yàn)舒適輕便，不影響日?；顒?dòng)，甚至是劇烈運(yùn)動(dòng)；
[0042]本發(fā)明的第四創(chuàng)新點(diǎn)在于將無線射頻接收模塊同樣壓縮至2*4cm大小，并可同時(shí)支持多路肌電信號(hào)上傳。
[0043]隨著智能手機(jī)和平板電腦技術(shù)的不斷發(fā)展，肌電圖的處理和顯示已經(jīng)不再局限于特定的肌電圖儀。本發(fā)明提供的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)及其肌電采集方法，通過連接無線射頻接收模塊，智能手機(jī)和平板電腦已經(jīng)成為便攜式肌電圖儀的首選信息處理終端。本發(fā)明改變了以往復(fù)雜笨重的肌電采集裝置，代之以體積小，質(zhì)量輕，價(jià)格低，放置靈活，可重復(fù)使用的無線肌電信號(hào)采集裝置，具備較大的應(yīng)用價(jià)值。
[0044]本發(fā)明將肌電信號(hào)的采集，放大，濾波，特征提取和無限射頻發(fā)送集成在2-4cm的獨(dú)立模塊上并由可充電鋰電時(shí)供電，克服了普通肌電采集系統(tǒng)不易操作、接觸不熨帖導(dǎo)致的信號(hào)干擾、以及電極脫落和使用信號(hào)傳輸電纜引起的不便等問題，能夠使電極最大限度的敷貼在人體皮膚上，并準(zhǔn)確采集肌電信號(hào)并實(shí)時(shí)的無線傳輸?shù)浇K端，并根據(jù)用戶要求迅速摘取且無需任何有機(jī)溶劑，具有操作簡單、采集速度快、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1為肌電采集單元的采集端；
[0046]圖2為肌電采集單元的固定端；
[0047]圖3為電極陣列固定裝置；
[0048]圖4為無線射頻接收模塊；
[0049]圖5為肌電采集單元充電座；
[0050]圖中，I為參考電極，2為肌電測(cè)量電極，3為鋰電池，4為信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，6為肌電采集單元固定槽的槽底，7為肌電采集單元固定槽，8為自粘彈性綁帶，9為射頻天線，10為micro USB接口，11為充電槽，13為USB接口。

【具體實(shí)施方式】
[0051]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0052]本實(shí)施例提供了一種無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，包括多個(gè)肌電采集單元、電極陣列固定裝置以及無線射頻接收模塊，其中:
[0053]-多個(gè)肌電采集單元以陣列的形式可拆卸地安裝在電極陣列固定裝置上，其中每一個(gè)肌電采集單元均與無線射頻接收模塊無線連接；
[0054]-電極陣列固定裝置，用于放置肌電采集單元，通過調(diào)節(jié)電極陣列固定裝置使肌電采集單元與采集部位緊密接觸，并為各個(gè)肌電采集單元提供參考電位的連接通路；
[0055]-無線射頻接收模塊，與多個(gè)肌電采集單元無線連接，用于接收每一個(gè)肌電采集單元發(fā)送的肌電信號(hào)特征信息，并將肌電信號(hào)特征信息傳送至信息處理終端；
[0056]如圖1和圖2所示，所述每一個(gè)肌電采集單元均包括:集成的參考電極、肌電測(cè)量電極、電源以及信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，所述參考電極和肌電測(cè)量電極構(gòu)成肌電采集單元的采集端，所述電源和信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊構(gòu)成肌電采集單元的固定端，其中:
[0057]-肌電測(cè)量電極，整體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，用于采集肌電信號(hào)數(shù)據(jù)；
[0058]-參考電極，設(shè)置在肌電測(cè)量電極的通孔中心處，可根據(jù)需要選擇，并為肌電測(cè)量電極提供參考電位；
[0059]-電源，設(shè)置在參考電極的背面，用于向信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊供電；
[0060]-信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，設(shè)置在肌電測(cè)量電極的背面，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對(duì)肌電測(cè)量電極采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和模式識(shí)別，將提取到的肌電信號(hào)特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊。
[0061]進(jìn)一步地，所述肌電測(cè)量電極和參考電極均包括:導(dǎo)電材料、填充內(nèi)膽以及底襯。其中，所述導(dǎo)電材料包裹在填充內(nèi)膽的外部，并安裝在底襯上。所述參考電極的底襯為帶有彈簧結(jié)構(gòu)的絕緣塑料，所述測(cè)量電極的底襯為不帶彈簧結(jié)構(gòu)的絕緣塑料。所述導(dǎo)電材料可以為銀纖維導(dǎo)電布或者電鍍銀涂層。所述填充內(nèi)膽可以為海綿或者絕緣塑料。具體為，所述肌電測(cè)量電極和參考電極的設(shè)計(jì)方案可以為銀纖維導(dǎo)電布包裹海綿內(nèi)膽并粘貼在絕緣塑料底襯上，也可以為電鍍銀涂層覆蓋在絕緣塑料內(nèi)膽上并粘貼在絕緣塑料底襯上。
[0062]進(jìn)一步地，肌電測(cè)量電極和參考電極優(yōu)選為銀纖維肌電測(cè)量電極和銀纖維參考電，其中，所述導(dǎo)電材料為銀纖維，所述填充內(nèi)膽為海綿填充內(nèi)膽。
[0063]進(jìn)一步地，所述肌電測(cè)量電極和參考電極均可拆卸。
[0064]進(jìn)一步地，所述電源為可充電鋰電池。
[0065]進(jìn)一步地，所述肌電采集單元的大小為2x2x1.5cm。
[0066]進(jìn)一步地，所述電極陣列固定裝置包括多個(gè)肌電采集單元固定槽以及自粘彈性綁帶，所述多個(gè)肌電采集單元固定槽以陣列的形式設(shè)置在白粘彈性綁帶上，每一個(gè)肌電采集單元固定槽的槽底均為金屬導(dǎo)電材料，多個(gè)肌電采集單元固定槽的槽底通過柔性導(dǎo)線相互連接，所述肌電采集單元固定槽與肌電采集單元的固定端的形狀相適配。
[0067]進(jìn)一步地，所述白粘彈性綁帶的形狀呈十字叉狀、帶狀、扇形或蝶形。
[0068]進(jìn)一步地,所述無線射頻接收模塊,包括射頻天線以及micro USB接口，其中，所述射頻天線用于接收信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊發(fā)送的肌電信號(hào)特征信息，所述microUSB接口用于與信息處理終端相連接。
[0069]進(jìn)一步地,所述射頻天線為板載射頻天線或外接2db_9db天線。
[0070]進(jìn)一步地,所述無線射頻接收模塊的大小為2X4X0.5cm。
[0071]上述無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，還包括肌電采集單元充電座，所述肌電采集單元充電座包括充電槽和USB接口，所述USB接口用于與外部電源相連接，所述充電槽與肌電采集單元的固定端的形狀相適配，并用于肌電采集單元的使用前充電。
[0072]本實(shí)施例提供的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，其肌電采集方法，包括以下步驟:
[0073]步驟1，肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集:多個(gè)肌電采集單元構(gòu)成肌電采集單元陣列，其中的肌電采集單元數(shù)量以及肌電采集單元的參考電極和肌電測(cè)量電極的位置可根據(jù)需要變換:
[0074]-任一個(gè)肌電采集單元的參考電極為彈起狀態(tài)時(shí)，可作為該肌電采集單元的肌電測(cè)量電極的參考電極，并為其他肌電采集單元提供參考電位；或
[0075]-任一個(gè)肌電采集單元的參考電極為按下狀態(tài)時(shí)，該肌電采集單元的肌電測(cè)量電極使用其他肌電采集單元提供的參考電位；
[0076]從而完成多路肌電信號(hào)的數(shù)據(jù)采集；
[0077]步驟2，肌電信號(hào)預(yù)處理:將步驟I中采集到的肌電信號(hào)送至信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，進(jìn)行放大和濾波，并通過模式匹配的方法提取肌電信號(hào)特征信息；
[0078]步驟3，肌電信號(hào)特征信息的無線射頻發(fā)送:將步驟2中得到的肌電信號(hào)特征信息，通過無線射頻發(fā)送至無線射頻接收模塊；
[0079]步驟4，肌電信號(hào)特征信息的無線射頻接收:無線射頻接收模塊可同時(shí)接受多路肌電信號(hào)及其特征信息，并通過micro USB 口轉(zhuǎn)發(fā)給信息處理終端。
[0080]進(jìn)一步地，所述步驟I中，參考電極的狀態(tài)選擇方法為，按下對(duì)應(yīng)采集單元的參考電極按鈕。
[0081]進(jìn)一步地，所述步驟2中，肌電采集單元無需用戶配置傳輸?shù)刂?，并且在測(cè)量時(shí)加入更多的肌電采集單元而不影響正在工作的肌電采集單元。
[0082]進(jìn)一步地，所述信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊采用智能中繼多點(diǎn)無線醫(yī)療設(shè)備通信協(xié)議，包括:IEEE11073定義的醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)和IEC80001醫(yī)療設(shè)備IT網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)議。
[0083]進(jìn)一步地，所述步驟2和步驟3中使用的信號(hào)處理及信號(hào)傳輸代碼均在信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
[0084]電極正面是與人體皮膚直接接觸的部分，包括銀纖維參考電極，銀纖維肌電測(cè)量電極。電極反面包括可充電鋰電池和信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊?？沙潆婁囯姵夭捎?.6V LIR2032紐扣電池。其中銀纖維參考電極和銀纖維肌電測(cè)量電極由銀纖維導(dǎo)電材料、海綿填充內(nèi)膽、底襯組成；銀纖維導(dǎo)電材料包裹海綿填充內(nèi)膽，與底襯構(gòu)成銀纖維導(dǎo)電電極；銀纖維參考電極和銀纖維肌電測(cè)量電極均可拆卸更換。信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊是基于Nordic公司的nRF24L01芯片平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。信號(hào)的無線射頻接收是基于Nordic公司的nRF24LUlP芯片平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。
[0085]肌電采集單元安裝在電極陣列固定裝置上，通過電極陣列固定裝置緊貼人體皮膚。肌電采集單元中的信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊由可充電鋰電池供電，對(duì)采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行放大，濾波和模式識(shí)別，將提取到的肌電信號(hào)特征信息通過無線射頻發(fā)送至無線射頻接收模塊。無線射頻接收模塊通過射頻天線接收多路肌電信號(hào)特征信息并通過micro USB與手機(jī)，平板電腦或臺(tái)式電腦相連。肌電采集單元使用前需插入電極充電座充電。
[0086]銀纖維參考電極和銀纖維肌電測(cè)量電極包括銀纖維導(dǎo)電材料、海綿填充內(nèi)膽、底襯；銀纖維導(dǎo)電材料包裹海綿填充內(nèi)膽，與底襯構(gòu)成銀纖維導(dǎo)電電極；銀纖維參考電極和銀纖維肌電測(cè)量電極均可拆卸更換。每個(gè)肌電采集單元均包含一塊可充電鋰電池，鋰電池與信號(hào)處理與無線射頻發(fā)射模塊集成為一整體，安裝在肌電采集單元固定槽上，并可隨需安裝或拆卸。電池可持續(xù)工作10小時(shí)，重復(fù)充電1000次以上。銀纖維參考電極在彈起狀態(tài)時(shí)可作為銀纖維肌電測(cè)量電極的參考電極，并為其他肌電采集單元提供參考電位，銀纖維參考電極在按下狀態(tài)時(shí)，銀纖維肌電測(cè)量電極將使用其他肌電采集單元提供的參考電位。整個(gè)肌電采集單元的功能包括肌電信號(hào)的采集，放大，濾波，提取特征信息以及將特征信息無線射頻發(fā)送。
[0087]電極陣列固定裝置為帶有肌電采集單元固定槽的白粘彈性綁帶，根據(jù)用于人體患處的不同(手臂，腿部，肩頸)呈十字叉狀，帶狀，扇形，蝶形等。肌電采集單元固定槽底部為金屬導(dǎo)電材料，所有固定槽的底部均通過柔性導(dǎo)線相連，在肌電采集單元被按下時(shí)，該肌電采集單元的銀纖維參考電極將與固定槽底部連通，也就意味著該肌電采集單元采用公共的參考電極作為參考電位。
[0088]無線射頻接收模塊包含射頻天線和Micro USB 口兩部分。可根據(jù)需要選擇板載射頻天線或者外接2db-9db天線?？赏瑫r(shí)接收多路肌電采集單元的信號(hào)并通過micro USB接口將數(shù)據(jù)發(fā)給手機(jī)，平板電腦，或臺(tái)式電腦等信息處理終端。
[0089]電極充電座，包含了充電槽和USB 口兩部分。肌電采集單元使用前需插入充電槽充電，整個(gè)充電槽由USB 口供電。
[0090]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)肌電采集單元、電極陣列固定裝置以及無線射頻接收模塊，其中: -多個(gè)肌電采集單元以陣列的形式可拆卸地安裝在電極陣列固定裝置上，其中每一個(gè)肌電采集單元均與無線射頻接收模塊無線連接； -電極陣列固定裝置，用于放置肌電采集單元，通過調(diào)節(jié)電極陣列固定裝置使肌電采集單元與采集部位緊密接觸，并為各個(gè)肌電采集單元提供參考電位的連接通路； -無線射頻接收模塊，與多個(gè)肌電采集單元無線連接，用于接收每一個(gè)肌電采集單元發(fā)送的肌電信號(hào)特征信息，并將肌電信號(hào)特征信息傳送至信息處理終端； 所述每一個(gè)肌電采集單元均包括:集成的參考電極、肌電測(cè)量電極、電源以及信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，所述參考電極和肌電測(cè)量電極構(gòu)成肌電采集單元的采集端，所述電源和信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊構(gòu)成肌電采集單元的固定端，其中: -肌電測(cè)量電極，整體為環(huán)形結(jié)構(gòu)，用于采集肌電信號(hào)數(shù)據(jù)； -參考電極，設(shè)置在肌電測(cè)量電極的通孔中心處，為肌電測(cè)量電極提供參考電位； -電源，設(shè)置在參考電極的背面，用于向信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊供電； -信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，設(shè)置在肌電測(cè)量電極的背面，與無線射頻接收模塊無線連接，用于對(duì)肌電測(cè)量電極采集到的肌電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和模式識(shí)別，將提取到的肌電信號(hào)特征信息發(fā)送至無線射頻接收模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述肌電測(cè)量電極和參考電極均包括:導(dǎo)電材料，填充內(nèi)膽和底襯，所述導(dǎo)電材料包裹在填充內(nèi)膽的外部，并安裝在底襯上，其中，所述參考電極的底襯為帶有彈簧結(jié)構(gòu)的絕緣塑料，所述測(cè)量電極的底襯為不帶彈簧結(jié)構(gòu)的絕緣塑料；所述肌電測(cè)量電極和參考電極的導(dǎo)電材料均為銀纖維導(dǎo)電布或電鍍銀涂層；所述肌電測(cè)量電極和參考電極的填充內(nèi)膽均為海綿或絕緣塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述電源為可充電鋰電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述電極陣列固定裝置包括多個(gè)肌電采集單元固定槽以及自粘彈性綁帶，所述多個(gè)肌電采集單元固定槽以陣列的形式設(shè)置在白粘彈性綁帶上，每一個(gè)肌電采集單元固定槽的槽底均為金屬導(dǎo)電材料，多個(gè)肌電采集單元固定槽的槽底通過柔性導(dǎo)線相互連接，所述肌電采集單元固定槽與肌電采集單元的固定端的形狀相適配； 所述自粘彈性綁帶的形狀呈十字叉狀、帶狀、扇形或蝶形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，其特征在于，所述無線射頻接收模塊，包括射頻天線以及micro USB接口，其中，所述射頻天線用于接收信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊發(fā)送的肌電信號(hào)特征信息，所述micro USB接口用于與信息處理終端相連接； 所述射頻天線為板載射頻天線或外接2db_9db天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括肌電采集單元充電座，所述肌電采集單元充電座包括充電槽和USB接口，所述USB接口用于與外部電源相連接，所述充電槽與肌電采集單元的固定端的形狀相適配，并用于肌電采集單元的使用前充電。
7.一種利用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)的肌電采集方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，肌電信號(hào)數(shù)據(jù)采集:多個(gè)肌電采集單元構(gòu)成肌電采集單元陣列: -任一個(gè)肌電采集單元的參考電極為彈起狀態(tài)時(shí)，能夠作為該肌電采集單元的肌電測(cè)量電極的參考電極，并為其他肌電采集單元提供參考電位；或 -任一個(gè)肌電采集單元的參考電極為按下狀態(tài)時(shí)，該該肌電采集單元的肌電測(cè)量電極使用其他肌電采集單元提供的參考電位； 從而完成多路肌電信號(hào)的數(shù)據(jù)采集； 步驟2，肌電信號(hào)預(yù)處理:將步驟I中采集到的肌電信號(hào)送至信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊，進(jìn)行放大和濾波，并通過模式匹配的方法提取肌電信號(hào)特征信息； 步驟3，肌電信號(hào)特征信息的無線射頻發(fā)送:將步驟2中得到的肌電信號(hào)特征信息，通過無線射頻發(fā)送至無線射頻接收模塊； 步驟4，肌電信號(hào)特征信息的無線射頻接收:無線射頻接收模塊同時(shí)接受多路肌電信號(hào)及其特征信息，并通過micro USB 口轉(zhuǎn)發(fā)給信息處理終端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)的肌電采集方法，其特征在于，所述步驟I中，參考電極的狀態(tài)選擇方法為，按下對(duì)應(yīng)采集單元的參考電極按鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)的肌電采集方法，其特征在于，所述步驟I中，所述信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊采用智能中繼多點(diǎn)無線醫(yī)療設(shè)備通信協(xié)議，包括=IEEEl 1073定義的醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)和IEC80001醫(yī)療設(shè)備IT網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)議。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無固定接觸式肌電采集系統(tǒng)的肌電采集方法，其特征在于，所述步驟I中，所述步驟2和步驟3中使用的信號(hào)處理及信號(hào)傳輸代碼均在信號(hào)處理及無線射頻發(fā)射模塊的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK104042212SQ201310085130
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】潘晶, 阮昊, 夏知拓, 胡文璐, 劉勝林, 趙品橋 申請(qǐng)人:潘晶, 阮昊