一种腰带式无线肌电采集系统技术方案

一种腰带式无线肌电采集系统，其包括带有肌电采集功能和无线传输功能的高弹力腰带本体，所述腰带上有六对独立电极，用于贴紧人体腰部采集原始肌电信号，所述的腰带上有六路信号处理单元，对差分传入的原始肌电信号进行放大和滤波处理，所述腰带上有信号采集单元和无线传输单元，可对经过处理的肌电信号进行模数转换、加密编码和远程无线传输；腰带能够在佩戴后采集用户腰部左右多裂肌、腰髂肋肌和最长肌的6路肌电信号，在使用本实用新型专利技术系统时，只需将腰带贴身围绕在腰部，方便携带和佩戴，无需额外布置采集设备，没有运动范围的限制，做到真正的融入生活之中，方便便捷。

A waistband wireless EMG acquisition system

【技术实现步骤摘要】
一种腰带式无线肌电采集系统
本技术涉及一种肌电采集系统，尤其是一种腰带式无线肌电采集系统。
技术介绍
现有肌电采集系统通常以台式非便携或分布式无线采集的方式工作，其中台式不可便携式肌电采集系统为了适用于多种使用场景和肌肉采集需求，将多路肌电采集通道统一集成在同一个不可移动的采集装置中，采集装置内置信号处理、分析和显示单元，而分布式无线肌电采集系统为了适用于各种运动场景和多种肌肉采集的需求，将每块肌肉的信号采集单元独立设计，并通过无线连接到统一的中心节点，而后通过工作站采集、分析并显示中心节点采集到的多路肌电信号。例如，MyoTrac式肌电信号监测仪是一种需要将采集用的一次性电极对有线连接到中心采集仪，中心采集仪通过有线的方式连接到上位机的传统肌电采集仪。BTFREEEMG和DelsysTrignoLab肌电信号采集仪是一种分布式便携的采集装置，它包含若干独立肌电采集节点，可通过无线的方式连接到主节点，主节点通过无线的方式连接到上位机进行数据分析的仪器。上述的肌电采集装置和系统在监测肌肉和表面皮肤长度剧烈变化的等张运动的肌电信号方面存在缺陷。其中台式非便携式肌电采集仪的电极为差分独立结构，可将湿电极或干电极独立粘贴在皮肤表面，虽然独立接入的电极可以随肌肉的长度变化而有相对稳定的位移变化，但在腰部屈曲等皮肤长度剧烈变化的等张运动过程中由于皮肤长度和褶皱状态剧烈变化，不可延伸的湿电极自身或干电极及其上用于加固的胶带会由于粘贴点所在皮肤重复的伸缩而脱离皮肤表面，从而导致电极接触不良以及后续的低频伪迹噪声的问题；此外非便携式肌电采集仪由于线缆长度限制，导致其监测场景较为限制，在涉及到走、跑等大范围运动时很难持续跟进监测，会导致运动范围受限的问题。其中分布式无线采集肌电仪将差分电极、信号处理采集电路和无线传输模块集中在一个独立的装置中，其中内置的电极位置固定，不可相对移动，故而在腰部等张运动过程中电极会出现相互牵拉的现象，从而导致采集节点与皮肤接触不良，甚至有电极脱落的危险，从而使肌电信号无效、引入伪迹噪声或其他种类电极噪声。在腰部等张运动的采集运动中我们一般希望电极能够相对皮肤位置不变，但是由于分布式采集系统电极相对固定，而非便携式采集系统电极加固面随皮肤长度变化很容易脱落，故而难以达到电极相对皮肤稳定的目的。此外，在测量腰部肌肉的肌电信号时，不论是台式非便携式采集系统还是分布式采集装置都需要使用者花费大量时间来布置和加固电极，操作繁琐。
技术实现思路
本技术为了解决上述现有肌电采集设备在运动过程中采集腰部肌电时存在的电极与皮肤的相对位移甚至是电极脱落的问题而提出了一种采用腰带形外加固技术的无线肌电采集装置。本技术解决技术问题的方案是提供一种腰带型肌电监测仪，通过使用大面积高弹力腰带的方式将电极紧贴在腰部六块肌肉上，从而获取到人体腰部肌肉的肌电信号，并在模数转换后通过无线传递给远程终端；一种腰带式无线肌电采集系统，包括高弹力加固腰带、六对独立式电极、六个信号处理单元、信号采集单元和无线通信单元。腰带本体包含六对独立式电极，用于相对独立的使用干电极接触皮肤或连接湿电极，从而采集微弱的人体皮表原始肌肉电信号，每对独立式电极均嵌于高弹力加固腰带上；由于外加固的腰带作用，电极在运动过程中也可以紧贴用户腰部皮肤，从而在皮肤长度剧烈变化的运动中不会产生电极和皮肤间的相对位移；嵌于高弹力加固腰带上的独立电极对通过很短的导线连接到腰带背面的信号处理单元，从而构成主动电极，主动电极中包含较短距离的连接导线，因此采集到的原始肌电信号受导线晃动的影响较小，受外界电磁干扰也会相应减少，可以提高信号的信噪比。每对独立电极对在腰带上纵向排列，相距2厘米，采用差分的方式采集一块肌肉的肌电信号；六对电极用于采集腰部主要的六块肌肉：第一独立电极对对应左侧腰髂肋肌位置，它们的中点纵向位置位于腰带横向中线的位置，且横向距离腰带纵向中线6厘米；第二独立电极对对应左侧最长肌位置，它们的中点纵向位置位于腰带横向中线上方4厘米的位置，且横向距离腰带纵向中线4厘米；第三独立电极对对应左侧多裂肌的肌电位置，它们的中点纵向位置位于腰带横向中线下方4厘米的位置，且横向距离腰带纵向中线2厘米；第四独立电极对对应右侧多裂肌的肌电位置，它们的中点纵向位置位于腰带横向中线下方4厘米的位置，且横向距离腰带纵向中线2厘米；第五独立电极对对应右侧最长肌位置，它们的中点纵向位置位于腰带横向中线上方4厘米的位置，且横向距离腰带纵向中线4厘米；第六独立电极对对应右侧腰髂肋肌的肌电位置，它们的中点纵向位置位于腰带横向中线的位置，且横向距离腰带纵向中线6厘米；信号处理单元可放大差分输入的肌电信号并对其进行硬件滤波，包括：前置信号放大模块、滤波处理模块、后级信号放大模块、模数转换模块；前置信号放大模块主要对电极间探测回路的生物电信号进行第一级差分信号放大处理，处理完成后的信号传输给滤波处理模块进行滤波处理，滤波处理的结果传输给后级放大模块进行再次放大操作并输出给信号采集单元以进行模数转换和编码等操作；信号采集单元可采集经过模数转换后的当前六路肌电值，可对肌电数据进行编码和加密操作，并传递给无线通信单元；腰带本体设有无线通信单元，用于将检测结果传送给远程终端，也用于接收远程终端的指令；高弹力加固腰带上嵌入六对独立式电极，信号处理单元、采集单元和无线通信单元均嵌于其上，高弹力腰带具有较强伸缩性，在缠绕在用户腰部并且用魔术贴加固后可随腰部肌肉伸缩而变化长度，从而能够保证运动过程中电极相对皮肤位置的稳定性，且不会出现脱落的现象，腰带中无内置支撑材质，不会在运动中对用户产生影响；为了解决上述问题，本技术提供了一种腰带式无线肌电采集系统，其包括加固用高弹力腰带，所述腰带本体上嵌有六对独立电极，电极与皮肤直接接触，所述的腰带本体内包含信号处理单元、信号采集单元和无线通信单元，其中信号处理单元可对电极差分采集的原始肌电信号进行放大和滤波操作，信号采集单元可以对信号进行模数转换、编码和加密操作，无线通信单元可将编码加密后的信号传输给远程终端。根据本技术能够实现以下有益效果：用户只需将腰带贴身佩戴在腰上即可采集用户在多种场景和运动下的肌电信号，无需繁琐的准备工作；腰带采用无线传输，没有运动种类和幅度等限制；电极在高弹力腰带的作用下可紧贴皮肤，避免由于运动带来的电极相对皮肤的位移以及电极脱落问题，同时由于采用无线连接，故而没有运动的空间限制问题。附图说明以下，结合附图来详细说明本技术的实施例，其中：图1为本技术的腰带式无线肌电采集系统正面示意图。图2为本技术的腰带式无线肌电采集系统背面示意图。图3为本技术的腰带式无线肌电采集系统硬件结构图。图4为本技术的腰带式无线肌电采集系统的独立电极对与信号处理单元组成的主动电极结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。图1、图2所示的为根据本技术公开的一种腰带式无线肌电采集系统的实施例示意图。图1、图2所示为肌电腰带的主体，其中图1为腰带式无线肌电采集系统的正面示意图，图2为腰带式无线肌电采集系统的背面示意图，其上包含101、102、103、104、105、106、107、108、109、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腰带式无线肌电采集系统，其特征在于，具备：高弹力腰带（121）；嵌于所述高弹力腰带的两个面中的一个面的独立电极对（101~112）；嵌于所述高弹力腰带的两个面中的另一个面的信号处理单元（113~118）；一端与独立电极对连接而另一端穿过所述高弹力腰带（121）而与所述信号处理单元连接而将基于独立电极对得到的信号传送给所述信号处理单元的连接线（203~204）；以及嵌于所述高弹力腰带的两个面中的所述另一个面并且通过无线通信方式将信号处理单元处理后的信息向外部传输的无线传输单元（120）。

【技术特征摘要】
1.一种腰带式无线肌电采集系统，其特征在于，具备：高弹力腰带（121）；嵌于所述高弹力腰带的两个面中的一个面的独立电极对（101~112）；嵌于所述高弹力腰带的两个面中的另一个面的信号处理单元（113~118）；一端与独立电极对连接而另一端穿过所述高弹力腰带（121）而与所述信号处理单元连接而将基于独立电极对得到的信号传送给所述信号处理单元的连接线（203~204）；以及嵌于所述高弹力腰带的两个面中的所述另一个面并且通过无线通信方式将信号处理单元处理后的信息向外部传输的无线传输单元（120）。2.根据权利要求1所述的腰带式无线肌电采集系统，其特征在于，所述独立电极对（101~112）的电极头在所述高弹力腰带的两个面中的一个面露出并被固定于所述一个面，在测试时与测试的皮肤相接触。3.根据权利要求1所述的腰带式无线肌电采集系统，其特征在于，所述独立电极对包括六对，每个电极对纵向排列，在所述高弹力腰带的腰带两个面中的一个面与同一块肌肉接触。4.根据权利要求3所述的腰带式无线肌电采集系统，其特征在于，所述独立电极对中的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京中科天合科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11