CN109745045A - 一种肌电电极贴片及无声语音识别设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肌电电极贴片，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底、第一绝缘层、柔性电极层及第二绝缘层；所述柔性电极层包括多个电极，每个所述电极包括电极探头及互连导线；所述电极探头用于采集目标区域的肌电信号；所述互连导线用于将所述电极探头接收到的电信号传导至外部电路；所述第一绝缘层及第二绝缘层为柔性绝缘层；所述第二绝缘层只覆盖所述互连导线所在区域，不覆盖所述电极探头所在区域；所述柔性基底的面积大于所述第一绝缘层及所述柔性电极层的面积。本发明可防止所述柔性电极层在随肌肉的反复弯折中断裂，此外还增加了所述肌电电极贴片的稳固性。本发明还同时提供了一种具有上述有益效果的无声语音识别设备。

Description

一种肌电电极贴片及无声语音识别设备

技术领域

本发明涉及可穿戴设备领域，特别是涉及一种肌电电极贴片及无声语音识别设备。

背景技术

表面肌电信号(sEMG)是从人体骨骼肌表面通过电极记录下来的神经肌肉活动放出的生物电信号，不仅在临床医学、运动学等领域被广泛应用，而且近年来研究证明肌肉关节内的肌电信号存在着相应的语音信息，在语音识别中有着极好的应用前景。发音时面部及喉颈部的肌肉对应着不同的运动模式，其所伴随的表面肌电信号是不同的。通过记录患者喉颈肌群的表面肌电信号，并对肌电信号进行信号分析与处理，最后识别出相应的语音信息，，反馈给患者，帮助他们进行身心的康复。

但是传统的表面肌电信号测量大多采用刚性电极通过电解质凝胶与皮肤结合，再由胶带固定连线，在记录期间，由于凝胶的干燥使得刚性电极不能密切地与皮肤接触，这将会导致测量精度的降低以及sEMG中混有较多的杂音。而且传统的肌电传感器件大多采用刚性材料，并不能够紧密贴合在身体皮肤曲率较高的部位，例如面部、下颚等部位。因此如何提供一种与起伏较大的皮肤贴合更紧密，更不易脱落的肌电传感器是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种肌电电极贴片及无声语音识别设备，以解决现有技术中电极不能与皮肤紧密接触，致使测量精度下降，同时容易脱落的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种肌电电极贴片，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底、第一绝缘层、柔性电极层及第二绝缘层；

所述柔性电极层包括多个电极，每个所述电极包括电极探头及互连导线；

所述电极探头用于采集目标区域的肌电信号；

所述互连导线用于将所述电极探头接收到的电信号传导至外部电路；

所述第一绝缘层及第二绝缘层为柔性绝缘层；

所述第二绝缘层只覆盖所述互连导线所在区域，不覆盖所述电极探头所在区域；

所述柔性基底的面积大于所述第一绝缘层及所述柔性电极层的面积。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述柔性电极层包括多个电极具体为：

所述柔性电极层包括参考电极与多个测量电极。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述互连导线为双波浪形式的互连导线。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述电极探头为圆形电极探头。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述电极探头为镂空的电极探头。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述电极探头为蛇纹网格状的镂空电极探头。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述柔性金属电极层的厚度的范围为400纳米至1000纳米，包括端点值。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层为聚酰亚胺层。

可选地，在上述肌电电极贴片中，所述柔性基底为医用无菌敷贴。

本发明还提供了一种无声语音识别设备，所述无声语音识别设备包括上述任一种所述的肌电电极贴片及外部电路；

所述无声语音识别设备，通过所述肌电电极贴片获取目标区域的肌电信号，并将所述肌电信号传至所述外部电路，通过所述外部电路的处理器获得所述目标区域的肌肉的运动模式，从而获得佩戴者意图表达的语音。

本发明所提供的肌电电极贴片，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底、第一绝缘层、柔性电极层及第二绝缘层；所述柔性电极层包括多个电极，每个所述电极包括电极探头及互连导线；所述电极探头用于采集目标区域的肌电信号；所述互连导线用于将所述电极探头接收到的电信号传导至外部电路；所述第一绝缘层及第二绝缘层为柔性绝缘层；所述第二绝缘层只覆盖所述互连导线所在区域，不覆盖所述电极探头所在区域；所述柔性基底的面积大于所述第一绝缘层及所述柔性电极层的面积。本发明提供的肌电电极贴片，通过采用减薄后的柔性电极，达到尽可能贴合皮肤的效果，减薄后的电极具有更好的弯折性，同时在所述柔性电极层上下各设置一层绝缘层，组成中性机械面，进一步增加所述柔性电极层的稳定性，防止所述柔性电极层在随肌肉的反复弯折中断裂，此外还增加了柔性基底覆盖在所述中性机械面表面，并且由于所述柔性基底的面积大于所述第一绝缘层及所述柔性电极层的面积，相当于扩大了粘连剂的作用面积，同时形成所述柔性基底将所述中性机械面包裹在其中的结构，进一步增加了所述肌电电极贴片的稳固性。本发明还同时提供了一种具有上述有益效果的无声语音识别设备。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的肌电电极贴片的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明提供的肌电电极贴片的一种具体实施方式的实物示意图；

图3为本发明提供的肌电电极贴片的另一种具体实施方式的柔性电极层的局部结构示意图；

图4为本发明提供的肌电电极贴片的又一种具体实施方式的电极探头的局部结构示意图；

图5为本发明提供的肌电电极贴片的一种具体实施方式用于无声语音识别的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种肌电电极贴片，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底101、第一绝缘层102、柔性电极层103及第二绝缘层104；

所述柔性电极层103包括多个电极，每个所述电极包括电极探头1031及互连导线1032；

所述电极探头1031用于采集目标区域的肌电信号；

所述互连导线1032用于将所述电极探头1031接收到的电信号传导至外部电路；

所述第一绝缘层102及第二绝缘层104为柔性绝缘层；

所述第二绝缘层104只覆盖所述互连导线1032所在区域，不覆盖所述电极探头1031所在区域；

所述柔性基底101的面积大于所述第一绝缘层102及所述柔性电极层103的面积。

更进一步地，电极层包括多个电极具体为：所述柔性电极层103包括参考电极与多个测量电极。

更进一步地，所述电极探头1031为圆形电极探头1031；圆形电极探头1031无突出棱角，不会刺伤皮肤，使用更安全。

更进一步地，所述柔性金属电极层的厚度的范围为400纳米至1000纳米，包括端点值，如400.0纳米、600.0纳米或1000.0纳米中任一个。

更进一步地，所述第一绝缘层102与所述第二绝缘层104为聚酰亚胺层；所述聚酰亚胺层除了绝缘外，还能起到充当保护层的作用。

更进一步地，所述柔性基底101为医用无菌敷贴，所述医用无菌敷贴具有透气性及一定的拉伸性，并且具有很好的粘性，能紧密贴合皮肤。

图2为本发明提供的肌电电极贴片的一种具体实施方式贴合皮肤时的示意图。

本发明所提供的肌电电极贴片，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底101、第一绝缘层102、柔性电极层103及第二绝缘层104；所述柔性电极层103包括多个电极，每个所述电极包括电极探头1031及互连导线1032；所述电极探头1031用于采集目标区域的肌电信号；所述互连导线1032用于将所述电极探头1031接收到的电信号传导至外部电路；所述第一绝缘层102及第二绝缘层104为柔性绝缘层；所述第二绝缘层104只覆盖所述互连导线1032所在区域，不覆盖所述电极探头1031所在区域；所述柔性基底101的面积大于所述第一绝缘层102及所述柔性电极层103的面积。本发明提供的肌电电极贴片，通过采用减薄后的柔性电极，达到尽可能贴合皮肤的效果，减薄后的电极具有更好的弯折性，同时在所述柔性电极层103上下各设置一层绝缘层，组成中性机械面，进一步增加所述柔性电极层103的稳定性，防止所述柔性电极层103在随肌肉的反复弯折中断裂，此外还增加了柔性基底101覆盖在所述中性机械面表面，并且由于所述柔性基底101的面积大于所述第一绝缘层102及所述柔性电极层103的面积，相当于扩大了粘连剂的作用面积，同时形成所述柔性基底101将所述中性机械面包裹在其中的结构，进一步增加了所述肌电电极贴片的稳固性。

在上述具体实施方式一的基础上，进一步对所述互连导线1032做改进，得到具体实施方式二，其柔性电极层103的结构示意图如图3所示，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底101、第一绝缘层102、柔性电极层103及第二绝缘层104；

所述柔性电极层103包括多个电极，每个所述电极包括电极探头1031及互连导线1032；

所述电极探头1031用于采集目标区域的肌电信号；

所述互连导线1032用于将所述电极探头1031接收到的电信号传导至外部电路；

所述第一绝缘层102及第二绝缘层104为柔性绝缘层；

所述第二绝缘层104只覆盖所述互连导线1032所在区域，不覆盖所述电极探头1031所在区域；

所述柔性基底101的面积大于所述第一绝缘层102及所述柔性电极层103的面积；

互连导线1032为双波浪形式的互连导线1032。

本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在，本具体实施方式限定了所述互连导线1032的形状，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

本具体实施方式限定了所述互连导线1032为双波浪形式的互连导线1032，双波浪形式实际上是为所述互连导线1032提供了大量冗余空间，使所述互连导线1032在随皮肤弯折拉伸的过程中，通过微小的相对位置变动即可适应，而不用互连导线1032的材料本省承受拉伸过程中产生的应力，保证了所述肌电电极的正常工作，延长了所述肌电电极的使用寿命。

在具体实施方式二的基础上，进一步对所述电极做限定，得到具体实施方式三，其电极探头1031的结构示意图如图4所示，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底101、第一绝缘层102、柔性电极层103及第二绝缘层104；

所述柔性电极层103包括多个电极，每个所述电极包括电极探头1031及互连导线1032；

所述电极探头1031用于采集目标区域的肌电信号；

所述互连导线1032用于将所述电极探头1031接收到的电信号传导至外部电路；

所述第一绝缘层102及第二绝缘层104为柔性绝缘层；

所述第二绝缘层104只覆盖所述互连导线1032所在区域，不覆盖所述电极探头1031所在区域；

所述柔性基底101的面积大于所述第一绝缘层102及所述柔性电极层103的面积；

互连导线1032为双波浪形式的互连导线1032；

所述电极探头1031为镂空的电极探头1031。

本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式限定了所述电极探头1031的结构，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。

更进一步地，所述电极探头1031为蛇纹网格状的镂空电极探头1031；所述蛇纹网格状镂空结构拥有更好的弯折性和延展性，可进一步增强所述肌电电极贴片与皮肤的贴合性与所述肌电电极贴片的使用寿命。

本具体实施方式将所述电极探头1031设定为镂空电极探头1031，在合理的镂空宽度内，镂空区域并不会影响所述电极探头1031对肌电电流的采集，同时，由于对所述电极探头1031做了镂空处理，因此在所述电极探头1031随肌肉弯折的过程中，受到的内部应力就越小，也就是说本具体实施方式中的电极探头1031更易弯折，与皮肤的贴合度更好。

本发明还提供了一种无声语音识别设备，所述无声语音识别设备包括上述任一种所述的肌电电极贴片及外部电路；

所述无声语音识别设备，通过所述肌电电极贴片获取目标区域的肌电信号，并将所述肌电信号传至所述外部电路，通过所述外部电路的处理器获得所述目标区域的肌肉的运动模式，从而获得佩戴者意图表达的语音。

本发明所提供的无声语音识别设备包括所述肌电电极贴片，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底101、第一绝缘层102、柔性电极层103及第二绝缘层104；所述柔性电极层103包括多个电极，每个所述电极包括电极探头1031及互连导线1032；所述电极探头1031用于采集目标区域的肌电信号；所述互连导线1032用于将所述电极探头1031接收到的电信号传导至外部电路；所述第一绝缘层102及第二绝缘层104为柔性绝缘层；所述第二绝缘层104只覆盖所述互连导线1032所在区域，不覆盖所述电极探头1031所在区域；所述柔性基底101的面积大于所述第一绝缘层102及所述柔性电极层103的面积。本发明提供的肌电电极贴片，通过采用减薄后的柔性电极，达到尽可能贴合皮肤的效果，减薄后的电极具有更好的弯折性，同时在所述柔性电极层103上下各设置一层绝缘层，组成中性机械面，进一步增加所述柔性电极层103的稳定性，防止所述柔性电极层103在随肌肉的反复弯折中断裂，此外还增加了柔性基底101覆盖在所述中性机械面表面，并且由于所述柔性基底101的面积大于所述第一绝缘层102及所述柔性电极层103的面积，相当于扩大了粘连剂的作用面积，同时形成所述柔性基底101将所述中性机械面包裹在其中的结构，进一步增加了所述肌电电极贴片的稳固性。本发明还同时提供了一种具有上述有益效果的无声语音识别设备。

下面提供一种所述肌电电极贴片用于无声语音识别的过程作为参考，其流程示意图如图5所示，将表皮肌电电极贴片贴附于下颚部位(目标肌肉：二腹肌前腹)，用以采集该肌群在无声发音时所产生的肌电信号，通过肌电调理电路与数据采集卡对采集到的肌电信号进行放大与A/D转换，变成可识别的数字信号。将信号输入信号处理模块对肌电进行分析与处理，首先是预处理，50Hz的工频陷波是为了去除肌电信号中混有的50Hz工频及其谐频干扰，db4小波滤波去噪是为了提取肌电信号的有效频段(20Hz～200Hz)；之后是特征提取，db4小波系数加4阶AR(自回归)模型系数的组合能够较好的表征无声语音；最后将特征集进行线性判别分析，输出判别结果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的肌电电极贴片及无声语音识别设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种肌电电极贴片，其特征在于，所述肌电电极贴片从上到下依次包括柔性基底、第一绝缘层、柔性电极层及第二绝缘层；

所述柔性电极层包括多个电极，每个所述电极包括电极探头及互连导线；

所述电极探头用于采集目标区域的肌电信号；

所述互连导线用于将所述电极探头接收到的电信号传导至外部电路；

所述第一绝缘层及第二绝缘层为柔性绝缘层；

所述第二绝缘层只覆盖所述互连导线所在区域，不覆盖所述电极探头所在区域；

所述柔性基底的面积大于所述第一绝缘层及所述柔性电极层的面积。

2.如权利要求1所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述柔性电极层包括多个电极具体为：

所述柔性电极层包括参考电极与多个测量电极。

3.如权利要求2所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述互连导线为双波浪形式的互连导线。

4.如权利要求1所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述电极探头为圆形电极探头。

5.如权利要求4所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述电极探头为镂空的电极探头。

6.如权利要求5所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述电极探头为蛇纹网格状的镂空电极探头。

7.如权利要求1至6任一项所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述柔性金属电极层的厚度的范围为400纳米至1000纳米，包括端点值。

8.如权利要求7所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层为聚酰亚胺层。

9.如权利要求7所述的肌电电极贴片，其特征在于，所述柔性基底为医用无菌敷贴。

10.一种无声语音识别设备，其特征在于，所述无声语音识别设备包括如权利要求1至9任一项所述的肌电电极贴片及外部电路；

所述无声语音识别设备，通过所述肌电电极贴片获取目标区域的肌电信号，并将所述肌电信号传至所述外部电路，通过所述外部电路的处理器获得所述目标区域的肌肉的运动模式，从而获得佩戴者意图表达的语音。