肌電極及肌電信號採集儀的製作方法
2023-07-07 14:24:46
肌電極及肌電信號採集儀的製作方法
【專利摘要】一種肌電極及肌電信號採集儀，該肌電極包括基底層、混紡層和導電纖維層，該基底層是網格編織結構的織物層，而導電纖維層是若干單根導電纖維構成，混紡層是由若干碳纖維構成，該碳纖維將導電纖維斜向混編入基底層。本實用新型中採用導電纖維作為感應肌電信號的導電材料，而且結合了滌綸棉綸化纖基材不導電的特質，採用碳纖維這種半導材料將導線纖維混編入基底材料中，不僅結合緊密而且不影響其各自的功能特性，由於導電金屬纖維被均勻地混編入基底材料中，對任何細微的電位變化能均勻而密集地採集，信號電波均勻穩定，較少出現尖峰波動。且該工藝複合強度高、耐磨、耐洗，既保持了原絲的可織造性，又使織物具有表面電阻低、金屬導電纖維層結合力強。
【專利說明】肌電極及肌電信號採集儀
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及醫療設備、生理數據採集儀器領域，尤其涉及肌電極採集儀。【【背景技術】】
[0002]當人體肌肉收縮時，通過在皮膚表面安放電極可以採集到肌肉相應動作電位，SP表面肌電信號，表面肌電信號已被廣泛地應用於肌肉損傷診斷、康復醫學及體育運動等方面的研究，其中一項重要和典型的應用為用表面肌電信號控制假肢。傳統的肌電假肢控制方式訓練過程漫長、動作笨拙、使用不自然，使用者使用不便且精神壓力很大。隨著先進的信號處理技術及高性能微處理器的應用，出現了基於模式識別的肌電假肢控制技術。
[0003]但是採用肌肉動作電位，作為輸入的控制信號，存在的問題是肌肉動作產生的電位變化，非常微弱。需要非常敏感的信號末端對其進行採集並放大才能利用為控制信號，目前一般的思路從兩個方面出發，一則是尋找更為適合肌膚表面貼合使用，敏感度高、電位波動感應力強的材料作為肌電極；另一則是設計更為合理的採集裝置，將肌電極微小信號進行收集、整理、放大、濾波，並建立更為科學的模式，精準控制結果。
【
【發明內容】
】
[0004]本實用新型針對以上情況提出了一種對肌電感應敏銳、信號採集效果好的肌電極，並提出了一種配置了該肌電極的肌電信號採集儀，該肌電信號採集儀適合於提供假肢所用的控制信號。
[0005]本實用新型所涉及的肌電極，包括基底層、混紡層和導電纖維層，該基底層是網格編織結構的織物層，而導電纖維層是若干單根導電纖維構成，混紡層是由若干碳纖維構成，該碳纖維將導電纖維斜向混編入基底層。
[0006]該基底層的網格編織`結構是由經線織物和緯線織物交錯組成，每兩根相鄰的經線織物與任意兩條相鄰的緯線織物都構成一個最小單元一單元網格。
[0007]該導電纖維層覆蓋在基底層一面，若干導電纖維單層平行排列，構成一層與基底層平行的導電纖維層。
[0008]該導電纖維層中的每一根導電纖維，沿著基底層的單元網格對角線方向設置。
[0009]該混紡層中的碳纖維與導電纖維在基底層的平行面上垂直，每一根碳纖維都將一段導電纖維編織到其斜切經過的單元網格內。
[0010]該基底層是棉綸或滌綸織物層，而該導電纖維層是銀纖維、銅纖維或鋁纖維構成。
[0011]一種肌電信號採集儀，包括肌電極、導線和信號處理裝置，其中肌電極通過導線連接到信號處理裝置，該肌電極包括基底層、混紡層和導電纖維層，該基底層是網格編織結構的織物層，而導電纖維層是若干單根導電纖維構成，混紡層是由若干碳纖維構成，該碳纖維將導電纖維斜向混編入基底層；該信號處理裝置包括包八通道信道接口、信號放大電路、濾波電路、信號校對電路、軟體分析模塊和輸出信號接口，其中八通道信道接口的輸入端連接到導線，八通道信道接口的輸出端連接到信號放大電路的輸入端，該信號放大電路的輸出端連接到濾波電路的輸入端，該濾波電路的輸出端連接到信號校對電路的輸入端，該信號校對電路的輸出端連接到軟體分析模塊，通過軟體分析模塊之後的信號由輸出信號接口輸出肌電信號採集儀。
[0012]該濾波電路包括高通濾波電路、低通濾波電路和帶阻濾波電路，該高通濾波電路、低通濾波電路和帶阻濾波電路依次串聯。
[0013]在信號處理裝置中還包括一個補償電路，該補償電路的輸入端連接到信號放大電路，該補償電路的輸出端連接到信號校對電路，為信號校對過程提供一個原始的補償參照值。
[0014]本實用新型中採用導電纖維作為感應肌電信號的導電材料，而且結合了滌綸棉綸化纖基材不導電的特質，採用碳纖維這種半導材料將導線纖維混編入基底材料中，不僅結合緊密而且不影響其各自的功能特性，由於導電金屬纖維被均勻地混編入基底材料中，對任何細微的電位變化能均勻而密集地採集，信號電波均勻穩定，較少出現尖峰波動。且該工藝複合強度高、耐磨、耐洗，既保持了原絲的可織造性，又使織物具有表面電阻低、金屬導電纖維層結合力強。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0015]圖1是本實用新型肌電極結構示意圖；
[0016]圖2是本實用新型肌電信號採集儀結構框圖；
[0017]其中:100、肌電極；110、基底層；111、經線織物；112、緯線織物；120、混紡層；121、碳纖維；130、導電纖維層；131、導電纖維；200、肌電信號採集儀；210、肌電極；220、導線；230、信號處理裝置；231、八通道信道接口 ；232、信號放大電路；233、濾波電路；234、信號校對電路；235、軟體分析模塊；236、輸出信號接口 ；237、補償電路。
【【具體實施方式】】
`[0018]下面將結合本實用新型附圖和【具體實施方式】對本實用新型肌電極及肌電信號採集儀進行進一步的詳細說明。本實用新型所提出的肌電極不僅可以用來採集肌電位信號，也可以用來採集心電極、腦電極和人體神經電極信號的採集，肌電信號採集儀的敏感度完全可以用於進行以上指標的採集。該電極可以與心電圖掃描監護儀配套使用，採集、傳輸並分析存儲對人體生理特徵數據。
[0019]請參考附圖1:其中示出了肌電極100，包括基底層110、混紡層120和導電纖維層130，該基底層110是網格編織結構的織物層，而導電纖維層130是若干單根導電纖維131構成，混紡層120是由若干碳纖維121構成，該碳纖維121將導電纖維131斜向混編入基底層。
[0020]該基底層110的網格編織結構是由經線織物111和緯線織物112交錯組成，每兩根相鄰的經線織物111與任意兩條相鄰的緯線織物112都構成一個最小單元一單元網格。
[0021]該導電纖維層130覆蓋在基底層110—面，若干導電纖維131單層平行排列，構成一層與基底層110平行的導電纖維層130。導電纖維層只覆蓋基底層的一面，導電纖維層130在使用的時候是直接貼合人體肌膚的一層，而基底層110是最外側的表層。
[0022]該導電纖維層130中的每一根導電纖維131，沿著基底層110的單元網格對角線方向設置。導電纖維層是斜向被混紡層120編織入基底層110，該混紡層120中的碳纖維121與導電纖維131在基底層110的平行面上垂直，每一根碳纖維121都將一段導電纖維編織到其斜切經過的單元網格內。這樣結構混紡製成的肌電極、結構均勻而緻密，抗拉應力相當優良。該基底層110是棉綸或滌綸織物層，採用棉綸和滌綸是利用了其不導電性，隔絕外界電場對採集信號的幹擾，為導電纖維採集肌電創造無幹擾環境，而且防止電路連接漏電，在人體構成電通路循環，而電擊到人體。而該導電纖維層130是銀纖維、銅纖維或鋁纖維構成。採用碳纖維121作為混紡層，是利用了碳纖維半導體性質，在必要的時候可以變化其性質，非常適合混紡連接導電纖維和非導電的織物中。
[0023]一種肌電信號採集儀200，包括肌電極210、導線220和信號處理裝置230，其中肌電極210通過導線220連接到信號處理裝置230，該肌電極210包括基底層、混紡層和導電纖維層，該基底層是網格編織結構的織物層，而導電纖維層是若干單根導電纖維構成，混紡層是由若干碳纖維構成，該碳纖維將導電纖維斜向混編入基底層；該信號處理裝置230包括包八通道信道接口 231、信號放大電路232、濾波電路233、信號校對電路234、軟體分析模塊235和輸出信號接口 236，其中八通道信道接口 231的輸入端連接到導線220，八通道信道接口 231的輸出端連接到信號放大電路232的輸入端，該信號放大電路232的輸出端連接到濾波電路233的輸入端，該濾波電路233的輸出端連接到信號校對電路234的輸入端，該信號校對電路234的輸出端連接到軟體分析模塊235，通過軟體分析模塊235之後的信號由輸出信號接口 236輸出肌電信號採集儀。
[0024]該濾波電路233包括高通濾波電路2331、低通濾波電路2332和帶阻濾波電路2333。
[0025]在信號處理裝置230中還包括一個補償電路237，該補償電路237的輸入端連接到信號放大電路232，該補償電路的輸出端連接到信號校對電路234，為信號校對過程提供一個原始的補償參照值。
[0026]本實用新型中採用導電纖維作為感應肌電信號的導電材料，而且結合了滌綸棉綸化纖基材不導電的特質，採用碳纖維這種半導材料將導線纖維混編入基底材料中，不僅結合緊密而且不影響其各自的功能特性，由於導電金屬纖維被均勻地混編入基底材料中，對任何細微的電位變化能均勻而密集地採集，信號電波均勻穩定，較少出現尖峰波動。且該工藝複合強度高、耐磨、耐洗，既保持了原絲的可織造性，又使織物具有表面電阻低、金屬導電纖維層結合力強。
[0027]以上所述，僅是本實用新型較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許變更或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型技術是指對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本實用新型技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種肌電極，其特徵在於，該肌電極包括基底層、混紡層和導電纖維層，該基底層是網格編織結構的織物層，而導電纖維層是若干單根導電纖維構成，混紡層是由若干碳纖維構成，該碳纖維將導電纖維斜向混編入基底層。
2.根據權利要求1所述肌電極，其特徵在於，該基底層的網格編織結構是由經線織物和緯線織物交錯組成，每兩根相鄰的經線織物與任意兩條相鄰的緯線織物都構成一個最小單元，即單元網格。
3.根據權利要求2所述肌電極，其特徵在於，該導電纖維層覆蓋在基底層一面，若干導電纖維單層平行排列，構成一層與基底層平行的導電纖維層。
4.根據權利要求3所述肌電極，其特徵在於，該導電纖維層中的每一根導電纖維，沿著基底層的單元網格對角線方向設置。
5.根據權利要求4所述肌電極，其特徵在於，該混紡層中韻碳纖維與導電纖維在基底層的平行面上垂直，每一根碳纖維都將一段導電纖維編織到其斜切經過的單元網格內。
6.根據權利要求1-5中任一所述肌電極，其特徵在於，該基底層是棉綸或滌綸織物層，而該導電纖維層是銀纖維、銅纖維或鋁纖維構成。
7.—種肌電信號採集儀，包括肌電極、導線和信號處理裝置，其中肌電極通過導線連接到信號處理裝置，該肌電極包括基底層、混紡層和導電纖維層，該基底層是網格編織結構的織物層，而導電纖維層是若干單根導電纖維構成，混紡層是由若干碳纖維構成，該碳纖維將導電纖維斜向混編入基底層；該信號處理裝置包括包八通道信道接口、信號放大電路、濾波電路、信號校對電路、軟體分析模塊和輸出信號接口，其中八通道信道接口的輸入端連接到導線，八通道信道接口的輸出端連接到信號放大電路的輸入端，該信號放大電路的輸出端連接到濾波電路的輸入端，該濾波電路的輸出端連接到信號校對電路的輸入端，該信號校對電路的輸出端連接到軟體分析模塊，通過軟體分析模塊之後的信號由輸出信號接口輸出肌電信號採集儀。
8.根據權利要求7所述肌電信號採集儀，其特徵在於，該濾波電路包括高通濾波電路、低通濾波電路和帶阻濾波電路，該高通濾波電路、低通濾波電路和帶阻濾波電路依次串聯。
9.根據權利要求7所述肌電信號採集儀，其特徵在於，在信號處理裝置中還包括一個補償電路，該補償電路的輸入端連接到信號放大電路，該補償電路的輸出端連接到信號校對電路為信號校對過程提供一個原始的補償參照值。
【文檔編號】A61F2/72GK203400143SQ201320346186
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月9日 優先權日:2013年6月9日
【發明者】鄒海清 申請人:鄒海清