CN105943039B - 一种穿戴式生物电信号探测仪及其穿戴方法 - Google Patents

Abstract

一种穿戴式生物电信号探测仪及其穿戴方法，生物电信号探测仪包括存储单元和信号采集片，存储单元包括壳体和微处理器，壳体内的微处理器具有一对电极柱，壳体的底面具有压合板；信号采集片为柔性体，其包括石墨层和表层，石墨层的外侧具有导电胶层，表层上具有电极通孔；信号采集片限位装夹设置于壳体的底面与压合板之间并且信号采集片的两侧外露，电极柱穿过电极通孔与石墨层相电性连接。本发明将信号采集片与存储单元集成一体，无需数据线，提高了信噪比，采集数据更准确；结构简洁巧妙，信号采集片固定牢靠，电性连接稳定，组装及穿戴均方便快捷；信号采集片与存储单元可单独包装，占用空间小；通过无线发射模块可实现远程互联。

Description

一种穿戴式生物电信号探测仪及其穿戴方法

技术领域

本发明涉及一种穿戴式生物电信号探测仪及其穿戴方法，尤其涉及一种便于贴合在肌肤表层的用于生物电信号传感测试的穿戴式生物电信号探测仪及其穿戴方法。

背景技术

表面生物电信号图，是应用电子学仪器记录肌肉运动、脑活动等的电活动，及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能。实际使用的描记方法是表面导出法，即把电极贴附在皮肤上导出电位的方法，表面生物电信号图的数据点通过访问描述肌肉活动的表面生物电信号图的数据点进行量化，通过电位的时限、波幅，安静情况下有无自发的电活动，以及肌肉大力收缩的波型及波幅，利用特定的数学算法计算得到人的生理数据状况和心理数据状况，例如，可以侦测人处于不同压力状态下执行工作任务时，生理数据变化和心理数据变化。进一步判断测试者的身体状况和精神面貌。

传统的生物电信号传感器一般包括信号采集贴、控制器和连接信号采集贴与控制器的传输数据线，众所周知，生物电信号为微伏数量级，稍有干扰即会造成数据偏差。传统的生物电信号传感器中传输数据线会对生物电信号采集造成噪音信号干扰，影响到测试数据的准确。而且，由于传输数据线的存在，导致佩戴不便，线体暴露在外，易造成缠绕，同时会限制使用者的活动范围。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术的不足，提供一种穿戴式生物电信号探测仪。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种穿戴式生物电信号探测仪，用于贴附在肌肤表层进行生物电信号数据采集，包括存储单元和信号采集片，其中，存储单元包括壳体和设置于壳体内的微处理器，

所述壳体内的微处理器具有延伸出所述壳体的底面的一对电极柱，所述壳体的底面具有一用于对信号采集片进行装夹固定的压合板；

所述信号采集片为柔性体，其包括相贴合的石墨层和表层，所述石墨层的外侧具有导电胶层，所述表层上具有至少一对供所述电极柱通过的电极通孔；

所述信号采集片限位装夹设置于所述壳体的底面与压合板之间并且信号采集片的两侧外露，所述电极柱穿过所述电极通孔与所述石墨层相电性连接。

优选的，所述导电胶层包括两侧导电胶部和位于两侧导电胶部之间的软质绝缘部，

当所述信号采集片限位装夹于所述壳体的底面与压合板之间时，所述软质绝缘部的两侧外露。

优选的，所述石墨层具有断路间隙，所述信号采集片沿所述断路间隙具有折叠状态。

优选的，所述压合板的底部具有弹性柔质层。

优选的，所述壳体的底面具有至少两个相间隔设置的限位柱，所述信号采集片具有与所述限位柱一一对应的限位孔，所述限位柱穿过所述限位孔。

优选的，所述壳体的压合板上具有供所述限位柱穿过的通孔。

优选的，所述信号采集片具有两对电极通孔，所述两对电极通孔沿所述信号采集片的长度方向中轴线相镜像对称。

优选的，所述压合板一端与所述壳体相枢轴连接，另一端与所述壳体相卡扣连接。

优选的，所述微处理器内集成有数据处理模块和无线发送模块。

优选的，所述壳体内设置有用于振动提醒的振动模块。

本发明的另一个目的在于提出了一种穿戴式生物电信号探测仪的穿戴方法，包括以下步骤：

S1、组装步骤，打开压合板，将信号采集片的表层与壳体的底面相贴合，并且使电极柱穿过电极通孔与石墨层相抵接，压合板与壳体相压合，信号采集片固定于壳体的底面与压合板之间；

S2、穿戴步骤，将信号采集片两侧外露部分的导电胶层贴附在生物电信号探测部位，导电胶层与皮肤相贴合。

优选的，所述组装步骤包括：

S11、压合板开启步骤，压合板与壳体之间卡扣脱离，压合板枢轴翻转；

S12、信号采集片平展步骤，信号采集片沿断路间隙翻转平展；

S13、信号采集片限位装载步骤，信号采集片置于壳体的底面，限位柱穿过限位孔对信号采集片限位，电极柱穿过电极通孔与石墨层相抵接；

S14、压合板压合步骤，压合板枢轴运动至压合板与壳体相卡扣对接，限位柱的端部位于通孔内，信号采集片紧固于壳体的底面与压合板之间。

本发明的有益效果主要体现在：

1.信号采集片与存储单元集成一体，无需数据线，提高了信噪比，采集数据更准确；

2.结构简洁巧妙，信号采集片固定牢靠，电性连接稳定，组装及穿戴均方便快捷；

3.信号采集片与存储单元可单独包装，占用空间小；

4.通过无线发射模块可实现远程互联；

5.振动模块起到振动安抚及警示的作用。

附图说明

图1是本发明一种穿戴式生物电信号探测仪的结构示意图；

图2是本发明一种穿戴式生物电信号探测仪另一视角结构示意图；

图3是本发明一种穿戴式生物电信号探测仪压合板打开的结构示意图；

图4是本发明一种穿戴式生物电信号探测仪中存储单元的结构示意图；

图5是本发明一种穿戴式生物电信号探测仪中信号采集片的爆炸结构示意图；

图6是本发明一种穿戴式生物电信号探测仪中信号采集片折叠状态的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种穿戴式生物电信号探测仪及其佩戴方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。

一种穿戴式生物电信号探测仪，如图1至图6所示，用于贴附在肌肤表层进行生物电信号数据采集，记录肌肉静止或收缩时的电活动，包括存储单元1和信号采集片2，其中，存储单元1包括壳体3和设置于壳体3内的微处理器4，而本发明将存储单元1和信号采集片2进行有效的结合，省略了传统的数据线，提高了信噪比，使采集信息更准确。

具体的，壳体3内的微处理器4具有延伸出壳体的底面31的一对电极柱5，壳体3的底面具有一用于对信号采集片2进行装夹固定的压合板6；信号采集片2为柔性体，可任意曲折弯曲，其包括相贴合的石墨层7和表层8，石墨层7的外侧具有导电胶层9，表层8上具有至少一对供电极柱5通过的电极通孔10；其中导电胶层9与石墨层7相导通连接，导电胶层9用于黏贴在皮肤表层采集电位差信号，其优选为导电性水凝胶层，表层8为装饰保护层，优选为接近皮肤色的编织物层。

信号采集片2进行具体装配，其限位装夹设置于壳体的底面31与压合板6之间并且信号采集片2的两侧外露，电极柱5穿过电极通孔10与石墨层7相电性连接。信号采集片2的中央部分被壳体的底面和压合板夹紧，两侧外露，外露的导电胶层9贴在皮肤表面。通过压合板的压合力，使电极柱与石墨层紧紧贴靠，保障了电性连接的稳定性。电极柱优选为弹性探针，弹性探针具有一定的弹性形变量，能进一步保障电性连接的稳定性。

对信号采集片进行优化及细化，导电胶层9包括两侧导电胶部11和位于两侧导电胶部11之间的软质绝缘部12，当信号采集片限位装夹于壳体的底面与压合板之间时，软质绝缘部12的两侧外露。当穿戴式生物电信号探测仪穿戴后，软质绝缘部与皮肤之间相贴靠，改善了穿戴的舒适度，尤其在肌肉运动过程中，皮肤与软质绝缘部之间产生相对运动不会产生大量的热量，亦不会对皮肤产生损伤。软质绝缘部优选为软质织布。另外，石墨层7具有断路间隙13，信号采集片沿所述断路间隙具有折叠状态。通过该断路间隙能实现信号采集片的弯折及平展，弯折折叠后体积较小，方便包装及携带。

为进一步增加穿戴式生物电信号探测仪的穿戴舒适度，在压合板6的底部增设弹性柔质层14。该弹性柔质层14改善了穿戴的舒适度，尤其是其与导电胶层和软质绝缘部组合使用时，使皮肤与穿戴式生物电信号探测仪的接触部分全为柔性体，舒适度极优。压合板为硬质塑料体，弹性柔质层为橡胶体或硅胶体，更优地，压合板与弹性柔质层一体成型，无需采用胶粘或过盈配合，两者对接的结构稳定，使用寿命长。

为了增加信号采集片的限位效果，壳体的底面具有至少两个相间隔设置的限位柱15，信号采集片2具有与限位柱15一一对应的限位孔16，限位柱穿过限位孔，在信号采集片装夹过程中，限位柱穿过限位孔对信号采集片进行防偏移的有效限位。更优地，壳体的压合板上具有供限位柱穿过的通孔17，该通孔能使限位柱穿过，降低了对限位柱的公差精度要求，留有溢出余量。

信号采集片还具有防呆设计，其具有两对电极通孔，两对电极通孔沿信号采集片的长度方向中轴线相镜像对称。有效防止信号采集片放反，保障两个方向的防止均能使电极柱穿过电极通孔。

细化的描述压合板6与壳体3的可拆卸连接结构，压合板6一端与壳体3相枢轴连接，另一端与壳体相卡扣连接。方便压合板的开合操作，夹装信号采集片便捷。

另外，电路板上集成有数据处理模块和无线发送模块，能对采集到的数据进行处理，并通过无线发送模块实现数据的远程传输，实现远程控制。

本方案还可进行优化，在壳体内设置用于振动提醒的振动模块，当生物电信号探测部探测区域内的肌肉较为紧张时，通过振动模块发出警示提醒，另外，通过振动还能起到一定的安抚作用，起到一定的舒缓作用。

对穿戴式生物电信号探测仪的启动按钮进行优化，启动按钮设置于壳体的顶部，启动按钮的截面为公司logo形，而壳体的顶部具有与该logo形相匹配的按钮通孔，能起到logo推广的作用，提高产品的知名度。

本方案的一种穿戴式生物电信号探测仪适用于远程诊断、辅助健身、竞技监测、办公姿态矫正等，通过设置中心管理机构，并与穿戴式生物电信号探测仪建立无线通讯即可，适于推广应用。

本发明一种穿戴式生物电信号探测仪的穿戴方法，包括以下步骤：

一种穿戴式生物电信号探测仪的穿戴方法，包括以下步骤：

S1、组装步骤，打开压合板，将信号采集片的表层与壳体的底面相贴合，并且使电极柱穿过电极通孔与石墨层相抵接，压合板与壳体相压合，信号采集片固定于壳体的底面与压合板之间；

组装之前的拆封等步骤就不再赘述，需要说明的是，本案的穿戴式生物电信号探测仪中信号采集片和存储单元体积均较小，可分别包装。

S2、穿戴步骤，将信号采集片两侧外露部分的导电胶层贴附在生物电信号探测部位，导电胶层与皮肤相贴合，实现生物电信号测量收集。

更细化的描述组装步骤，包括：

S11、压合板开启步骤，压合板与壳体之间卡扣脱离，压合板枢轴翻转；

S12、信号采集片平展步骤，信号采集片沿断路间隙翻转平展；

S13、信号采集片限位装载步骤，信号采集片置于壳体的底面，限位柱穿过限位孔对信号采集片限位，电极柱穿过电极通孔与石墨层相抵接；

S14、压合板压合步骤，压合板枢轴运动至压合板与壳体相卡扣对接，限位柱的端部位于通孔内，信号采集片紧固于壳体的底面与压合板之间。

通过以上描述可以发现，本发明揭示了一种穿戴式生物电信号探测仪及其佩戴方法，信号采集片与存储单元集成一体，无需数据线，提高了信噪比，采集数据更准确；结构简洁巧妙，信号采集片固定牢靠，电性连接稳定，组装及穿戴均方便快捷；信号采集片与存储单元可单独包装，占用空间小；通过无线发射模块可实现远程互联；振动模块起到振动安抚及警示的作用。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种穿戴式生物电信号探测仪，用于贴附在肌肤表层进行生物电信号数据采集，记录肌肉静止或收缩时的电活动，包括存储单元和信号采集片，其中，存储单元包括壳体和设置于壳体内的微处理器，

其特征在于：

所述壳体内的微处理器具有延伸出所述壳体的底面的一对电极柱，所述壳体的底面具有一用于对信号采集片进行装夹固定的压合板；

所述信号采集片为柔性体，其包括相贴合的石墨层和表层，所述石墨层的外侧具有导电胶层，所述表层上具有至少一对供所述电极柱通过的电极通孔；

所述信号采集片限位装夹设置于所述壳体的底面与压合板之间并且信号采集片的两侧外露，所述电极柱穿过所述电极通孔与所述石墨层相电性连接；

所述导电胶层包括两侧导电胶部和位于两侧导电胶部之间的软质绝缘部，

当所述信号采集片限位装夹于所述壳体的底面与压合板之间时，所述软质绝缘部的两侧外露；

所述石墨层具有断路间隙，所述信号采集片沿所述断路间隙具有折叠状态。

2.根据权利要求1所述的一种穿戴式生物电信号探测仪，其特征在于：所述压合板的底部具有弹性柔质层。

3.根据权利要求1所述的一种穿戴式生物电信号探测仪，其特征在于：所述壳体的底面具有至少两个相间隔设置的限位柱，所述信号采集片具有与所述限位柱一一对应的限位孔，所述限位柱穿过所述限位孔。

4.根据权利要求3所述的一种穿戴式生物电信号探测仪，其特征在于：所述壳体的压合板上具有供所述限位柱穿过的通孔。

5.根据权利要求1所述的一种穿戴式生物电信号探测仪，其特征在于：所述信号采集片具有两对电极通孔，所述两对电极通孔沿所述信号采集片的长度方向中轴线相镜像对称。

6.根据权利要求1所述的一种穿戴式生物电信号探测仪，其特征在于：所述压合板一端与所述壳体相枢轴连接，另一端与所述壳体相卡扣连接。

7.根据权利要求1所述的一种穿戴式生物电信号探测仪，其特征在于：所述微处理器内集成有数据处理模块和无线发送模块。

8.根据权利要求1所述的一种穿戴式生物电信号探测仪，其特征在于：所述壳体内设置有用于振动提醒的振动模块。

9.一种基于权利要求1至8任意一项所述的穿戴式生物电信号探测仪的穿戴方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、组装步骤，打开压合板，将信号采集片的表层与壳体的底面相贴合，并且使电极柱穿过电极通孔与石墨层相抵接，压合板与壳体相压合，信号采集片固定于壳体的底面与压合板之间；

S2、穿戴步骤，将信号采集片两侧外露部分的导电胶层贴附在生物电信号探测部位，导电胶层与皮肤相贴合。

10.根据权利要求9所述的一种穿戴式生物电信号探测仪的穿戴方法，其特征在于所述组装步骤包括：

S11、压合板开启步骤，压合板与壳体之间卡扣脱离，压合板枢轴翻转；

S12、信号采集片平展步骤，信号采集片沿断路间隙翻转平展；

S13、信号采集片限位装载步骤，信号采集片置于壳体的底面，限位柱穿过限位孔对信号采集片限位，电极柱穿过电极通孔与石墨层相抵接；

S14、压合板压合步骤，压合板枢轴运动至压合板与壳体相卡扣对接，限位柱的端部位于通孔内，信号采集片紧固于壳体的底面与压合板之间。