CN103284719A

CN103284719A - 肌电极及肌电信号采集仪

Info

Publication number: CN103284719A
Application number: CN2013102393814A
Authority: CN
Inventors: 邹海清
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2013-09-11

Abstract

一种肌电极及肌电信号采集仪，该肌电极包括基底层、混纺层和导电纤维层，该基底层是网格编织结构的织物层，而导电纤维层是若干单根导电纤维构成，混纺层是由若干碳纤维构成，该碳纤维将导电纤维斜向混编入基底层。本发明中采用导电纤维作为感应肌电信号的导电材料，而且结合了涤纶棉纶化纤基材不导电的特质，采用碳纤维这种半导材料将导线纤维混编入基底材料中，不仅结合紧密而且不影响其各自的功能特性，由于导电金属纤维被均匀地混编入基底材料中，对任何细微的电位变化能均匀而密集地采集，信号电波均匀稳定，较少出现尖峰波动。且该工艺复合强度高、耐磨、耐洗，既保持了原丝的可织造性，又使织物具有表面电阻低、金属导电纤维层结合力强。

Description

肌电极及肌电信号采集仪

【技术领域】

本发明涉及医疗设备、生理数据采集仪器领域，尤其涉及肌电极采集仪。

【背景技术】

当人体肌肉收缩时，通过在皮肤表面安放电极可以采集到肌肉相应动作电位，即表面肌电信号，表面肌电信号已被广泛地应用于肌肉损伤诊断、康复医学及体育运动等方面的研究，其中一项重要和典型的应用为用表面肌电信号控制假肢。传统的肌电假肢控制方式训练过程漫长、动作笨拙、使用不自然，使用者使用不便且精神压力很大。随着先进的信号处理技术及高性能微处理器的应用，出现了基于模式识别的肌电假肢控制技术。

但是采用肌肉动作电位，作为输入的控制信号，存在的问题是肌肉动作产生的电位变化，非常微弱。需要非常敏感的信号末端对其进行采集并放大才能利用为控制信号，目前一般的思路从两个方面出发，一则是寻找更为适合肌肤表面贴合使用，敏感度高、电位波动感应力强的材料作为肌电极；另一则是设计更为合理的采集装置，将肌电极微小信号进行收集、整理、放大、滤波，并建立更为科学的模式，精准控制结果。

【发明内容】

本发明针对以上情况提出了一种对肌电感应敏锐、信号采集效果好的肌电极，并提出了一种配置了该肌电极的肌电信号采集仪，该肌电信号采集仪适合于提供假肢所用的控制信号。

本发明所涉及的肌电极，包括基底层、混纺层和导电纤维层，该基底层是网格编织结构的织物层，而导电纤维层是若干单根导电纤维构成，混纺层是由若干碳纤维构成，该碳纤维将导电纤维斜向混编入基底层。

该基底层的网格编织结构是由经线织物和纬线织物交错组成，每两根相邻的经线织物与任意两条相邻的纬线织物都构成一个最小单元-单元网格。

该导电纤维层覆盖在基底层一面，若干导电纤维单层平行排列，构成一层与基底层平行的导电纤维层。

该导电纤维层中的每一根导电纤维，沿着基底层的单元网格对角线方向设置。

该混纺层中的碳纤维与导电纤维在基底层的平行面上垂直，每一根碳纤维都将一段导电纤维编织到其斜切经过的单元网格内。

该基底层是棉纶或涤纶织物层，而该导电纤维层是银纤维、铜纤维或铝纤维构成。

一种肌电信号采集仪，包括肌电极、导线和信号处理装置，其中肌电极通过导线连接到信号处理装置，该肌电极包括基底层、混纺层和导电纤维层，该基底层是网格编织结构的织物层，而导电纤维层是若干单根导电纤维构成，混纺层是由若干碳纤维构成，该碳纤维将导电纤维斜向混编入基底层；该信号处理装置包括包八通道信道接口、信号放大电路、滤波电路、信号校对电路、软件分析模块和输出信号接口，其中八通道信道接口的输入端连接到导线，八通道信道接口的输出端连接到信号放大电路的输入端，该信号放大电路的输出端连接到滤波电路的输入端，该滤波电路的输出端连接到信号校对电路的输入端，该信号校对电路的输出端连接到软件分析模块，通过软件分析模块之后的信号由输出信号接口输出肌电信号采集仪。

该滤波电路包括高通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路，该高通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路依次串联。

在信号处理装置中还包括一个补偿电路，该补偿电路的输入端连接到信号放大电路，该补偿电路的输出端连接到信号校对电路，为信号校对过程提供一个原始的补偿参照值。

本发明中采用导电纤维作为感应肌电信号的导电材料，而且结合了涤纶棉纶化纤基材不导电的特质，采用碳纤维这种半导材料将导线纤维混编入基底材料中，不仅结合紧密而且不影响其各自的功能特性，由于导电金属纤维被均匀地混编入基底材料中，对任何细微的电位变化能均匀而密集地采集，信号电波均匀稳定，较少出现尖峰波动。且该工艺复合强度高、耐磨、耐洗，既保持了原丝的可织造性，又使织物具有表面电阻低、金属导电纤维层结合力强。

【附图说明】

图1是本发明肌电极结构示意图；

图2是本发明肌电信号采集仪结构框图；

其中：100、肌电极；110、基底层；111、经线织物；112、纬线织物；120、混纺层；121、碳纤维；130、导电纤维层；131、导电纤维；200、肌电信号采集仪；210、肌电极；220、导线；230、信号处理装置；231、八通道信道接口；232、信号放大电路；233、滤波电路；234、信号校对电路；235、软件分析模块；236、输出信号接口；237、补偿电路。

【具体实施方式】

下面将结合本发明附图和具体实施方式对本发明肌电极及肌电信号采集仪进行进一步的详细说明。本发明所提出的肌电极不仅可以用来采集肌电位信号，也可以用来采集心电极、脑电极和人体神经电极信号的采集，肌电信号采集仪的敏感度完全可以用于进行以上指标的采集。该电极可以与心电图扫描监护仪配套使用，采集、传输并分析存储对人体生理特征数据。

请参考附图1：其中示出了肌电极100，包括基底层110、混纺层120和导电纤维层130，该基底层110是网格编织结构的织物层，而导电纤维层130是若干单根导电纤维131构成，混纺层120是由若干碳纤维121构成，该碳纤维121将导电纤维131斜向混编入基底层。

该基底层110的网格编织结构是由经线织物111和纬线织物112交错组成，每两根相邻的经线织物111与任意两条相邻的纬线织物112都构成一个最小单元-单元网格。

该导电纤维层130覆盖在基底层110一面，若干导电纤维131单层平行排列，构成一层与基底层110平行的导电纤维层130。导电纤维层只覆盖基底层的一面，导电纤维层130在使用的时候是直接贴合人体肌肤的一层，而基底层110是最外侧的表层。

该导电纤维层130中的每一根导电纤维131，沿着基底层110的单元网格对角线方向设置。导电纤维层是斜向被混纺层120编织入基底层110，该混纺层120中的碳纤维121与导电纤维131在基底层110的平行面上垂直，每一根碳纤维121都将一段导电纤维编织到其斜切经过的单元网格内。这样结构混纺制成的肌电极、结构均匀而致密，抗拉应力相当优良。该基底层110是棉纶或涤纶织物层，采用棉纶和涤纶是利用了其不导电性，隔绝外界电场对采集信号的干扰，为导电纤维采集肌电创造无干扰环境，而且防止电路连接漏电，在人体构成电通路循环，而电击到人体。而该导电纤维层130是银纤维、铜纤维或铝纤维构成。采用碳纤维121作为混纺层，是利用了碳纤维半导体性质，在必要的时候可以变化其性质，非常适合混纺连接导电纤维和非导电的织物中。

一种肌电信号采集仪200，包括肌电极210、导线220和信号处理装置230，其中肌电极210通过导线220连接到信号处理装置230，该肌电极210包括基底层、混纺层和导电纤维层，该基底层是网格编织结构的织物层，而导电纤维层是若干单根导电纤维构成，混纺层是由若干碳纤维构成，该碳纤维将导电纤维斜向混编入基底层；该信号处理装置230包括包八通道信道接口231、信号放大电路232、滤波电路233、信号校对电路234、软件分析模块235和输出信号接口236，其中八通道信道接口231的输入端连接到导线220，八通道信道接口231的输出端连接到信号放大电路232的输入端，该信号放大电路232的输出端连接到滤波电路233的输入端，该滤波电路233的输出端连接到信号校对电路234的输入端，该信号校对电路234的输出端连接到软件分析模块235，通过软件分析模块235之后的信号由输出信号接口236输出肌电信号采集仪。

该滤波电路233包括高通滤波电路2331、低通滤波电路2332和带阻滤波电路2333。

在信号处理装置230中还包括一个补偿电路237，该补偿电路237的输入端连接到信号放大电路232，该补偿电路的输出端连接到信号校对电路234，为信号校对过程提供一个原始的补偿参照值。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种肌电极，其特征在于，该肌电极包括基底层、混纺层和导电纤维层，该基底层是网格编织结构的织物层，而导电纤维层是若干单根导电纤维构成，混纺层是由若干碳纤维构成，该碳纤维将导电纤维斜向混编入基底层。

2.根据权利要求1所述肌电极，其特征在于，该基底层的网格编织结构是由经线织物和纬线织物交错组成，每两根相邻的经线织物与任意两条相邻的纬线织物都构成一个最小单元，即单元网格。

3.根据权利要求2所述肌电极，其特征在于，该导电纤维层覆盖在基底层一面，若干导电纤维单层平行排列，构成一层与基底层平行的导电纤维层。

4.根据权利要求3所述肌电极，其特征在于，该导电纤维层中的每一根导电纤维，沿着基底层的单元网格对角线方向设置。

5.根据权利要求4所述肌电极，其特征在于，该混纺层中的碳纤维与导电纤维在基底层的平行面上垂直，每一根碳纤维都将一段导电纤维编织到其斜切经过的单元网格内。

6.根据权利要求1-5中任一所述肌电极，其特征在于，该基底层是棉纶或涤纶织物层，而该导电纤维层是银纤维、铜纤维或铝纤维构成。

7.一种肌电信号采集仪，包括肌电极、导线和信号处理装置，其中肌电极通过导线连接到信号处理装置，该肌电极包括基底层、混纺层和导电纤维层，该基底层是网格编织结构的织物层，而导电纤维层是若干单根导电纤维构成，混纺层是由若干碳纤维构成，该碳纤维将导电纤维斜向混编入基底层；该信号处理装置包括包八通道信道接口、信号放大电路、滤波电路、信号校对电路、软件分析模块和输出信号接口，其中八通道信道接口的输入端连接到导线，八通道信道接口的输出端连接到信号放大电路的输入端，该信号放大电路的输出端连接到滤波电路的输入端，该滤波电路的输出端连接到信号校对电路的输入端，该信号校对电路的输出端连接到软件分析模块，通过软件分析模块之后的信号由输出信号接口输出肌电信号采集仪。

8.根据权利要求6所述肌电信号采集仪，其特征在于，该滤波电路包括高通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路，该高通滤波电路、低通滤波电路和带阻滤波电路依次串联。

9.根据权利要求6所述肌电信号采集仪，其特征在于，在信号处理装置中还包括一个补偿电路，该补偿电路的输入端连接到信号放大电路，该补偿电路的输出端连接到信号校对电路，为信号校对过程提供一个原始的补偿参照值。