CN110477915A - 一种穿戴式及上肢表面肌电采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗技术领域，更具体地，涉及一种穿戴式肌电采集装置，包括有第一填充部、肌电采集部、泵动件；第一填充部穿戴于皮肤上，第一填充部设有腔体，第一填充部能够形变；肌电采集部，肌电采集部设于第一填充部与皮肤之间；泵动件，与腔体连接。本发明可针对患者肢体尺寸调整与皮肤的贴合度，实现与人体表面肌肤良好接触，同时位于采集装置上的肌电采集部精确地采集到肌肉上的表面肌电信号，将采集装置一体化，简化操作过程。

Description

一种穿戴式及上肢表面肌电采集装置

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，更具体地，涉及一种穿戴式及上肢表面肌电采 集装置。

背景技术

表面肌电信号(sEMG)是肌肉内部由于细胞液中Ca离子定向流动导致肌 动蛋白与肌球蛋白结合，使肌肉在收缩的同时产生动作电位，最终以人体为介 质传导到皮肤表面的综合电效应。由于sEMG相较于针电极EMG具有无创性 和装卸方便等特点，故sEMG的无损诊断已经成为生物学和医学界研究的热点 问题。根据电极排列位置的不同，sEMG电极又分为常规电极和阵列式电极。

由神经生物学知识，肌电信号在肌肉内部产生的的电势差一般在-90mV到 30mV之间。虽然人是电的良导体，但是从人体表面能够检测到的电势差仅在 -1mv到1mv之间，且在sEMG提取过程中，电极捕获到的信号中掺杂着电磁 波干扰、肌肉串扰、心电图伪影等噪声，使得本身就比较微弱的肌肉电信号变 得更加复杂；与针电极相比，表面电极虽然不会对人体造成损伤，但它对电极 放置位置有更高的要求，同时需要保障在受试者运动过程中电极与皮肤表面具 有良好的接触面积，这就要求测试相关人员具有较高的人体解剖学知识，也在 一定程度限制了表面肌电诊断在家庭或缺乏相关专业医护人员的医院的普及。

目前，有研究人员已经尝试研发了一种下肢表面肌电的传感裤，其将无线 探针嵌入具有弹性的针织物中，实现了下肢表面肌电信号的采集。但由于无线 探针与皮肤表面接触不良，在受试者的运动过程中会产生相对运动，故其只能 在小幅度运动范围内进行信号采集。另一方面，在现有的无线表面肌电信号采 集装置中，虽然大部分无线EMG探针已经较为轻便，但是对于没有相关医学 知识的患者来说，对肌肉位置的判断还是一个较为困难的事情，相关实验必须 要在专业医师的指导下完成，否则会直接影响到采集数据的真实性与可靠性。 在缺乏医师的环境下，普通患者的病情自测也会收到很大程度的限制。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的电极与皮肤表面接触不稳定、测量条件 要求较高问题，提供一种穿戴式及上肢表面肌电采集装置，可针对患者肢体尺 寸调整与皮肤的贴合度，实现与人体表面肌肤良好接触，同时位于采集装置上 的肌电采集部精确地采集到肌肉上的表面肌电信号，将采集装置一体化，简化 操作过程。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种穿戴式肌电采集装 置，包括有第一填充部、肌电采集部、泵动件；第一填充部穿戴于皮肤上，第 一填充部设有腔体，第一填充部能够形变；肌电采集部，肌电采集部设于第一 填充部与皮肤之间；泵动件，与腔体连接。

本方案中，采集装置的第一填充部与皮肤接触，通过泵动件对腔体内注入 介质，介质的填充使腔体膨胀，第一填充部产生形变，与皮肤接触紧密，此时 肌电采集部在第一填充部的压力下与皮肤紧密接触，进行肌电采集。

在一个实施方式中，肌电采集部包括有垫板和设于垫板上的无线探针。

优选地，第一填充部连接有软质的第二填充部，垫板与第二填充部可拆卸 连接。

优选地，第二填充部连接有第三填充部，第一填充部设于第二填充部和第 三填充部之间。

优选地，肌电采集部设有一个及以上，所述垫板与第二填充部通过拉链连 接。

在一个实施方式中，泵动件通过管道与第一填充部连接，泵动件上还设有 泄压阀。

优选地，第一填充部连接为气囊层，泵动件为充气球。

本发明提供一种上肢表面肌电采集装置，还包括有设于第一填充部一端的 第一定位件，第一填充部另一端设有第二定位件。

优选地，肌电采集部设有四个，肌电采集部两两相对的设置在第二填充部 上。

在一个实施方式中，第三填充部设有防护套，防护套设有排气孔。

本发明与现有技术相比，具有以下特点：

本专利通过对肌电采集部进行预先定位，能够准确地对受试肌肉进行准确 定位，省去了医师仅凭经验进行肌肉定位的繁琐步骤，更能通过泵动件对第一 填充部的操作，调节第一填充部的形态变化，进一步实现肢体不同粗细的患者 对采集装置的适用性和通用性，提高了信号的采集精度，且该采集装置的无线 探针装卸方便，使用快捷。

附图说明

图1是本发明实施例中整体结构示意图。

图2是本发明实施例中剖视结构示意图。

图3是本发明实施例2中整体结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实 施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于 本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发 明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或 位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化 描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方 位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解 为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解 上述术语的具体含义。

实施例1：

如图1和如图2所示，本发明提供穿戴式肌电采集装置，采集装置包括有 第一填充部3，第一填充部3为圆筒状，能够套设于皮肤上，第一填充部3本 身设有腔体，第一填充部3使用有弹性的软质材料支撑或使用气囊布袋，第一 填充部3与泵动件14连接，泵动件14为充气球，通过挤压和释放充气球为第 一填充部3进行充气，随着第一填充部3充气的进行，第一填充部3逐渐的膨 胀，第一填充部3与皮肤之间连接逐渐紧密。

本实施例中，在皮肤与第一填充部3之间还设有第二填充部2，第二填充 部2用于进一步增强第一填充部3与皮肤的紧密配合。第二填充部2为尼龙面 料，耐磨的同时还具有良好的拉伸性能和弹性回复率，尼龙面料的第二填充部 2设有夹层，夹层为软质填充物。

如图1所示，第二填充部2连接有第三填充部4，第三填充部4为尼龙面 料，尼龙面料内为软质填充物。第一填充部3设于第二填充部2和第三填充部 4，在第一填充部3泵入介质膨胀的过程中，第二填充部2和第三填充部4在第 一填充部3的带动作用下进行形变，第二填充部2与皮肤之间接触随着膨胀越 来越紧密。同样的，圆筒状的第一填充部3与皮肤之间的间隙较大时，可以通 过第一填充部3的膨胀来进行调节，实现第二填充部2与皮肤之间的紧密连接。

本实施例中，肌电采集部包括有垫板7和设于垫板7上的无线探针15，垫 板7上设有探针卡口9，探针卡口9用于与无线探针15连接，无线探针15与 探针卡口9连接后，使用螺母8和螺栓对无线探针15进行固定。垫板7上设有 两个探针卡口9，两个探针卡口9连接两个无线探针15，两个探针卡口9的圆 心距离25mm，也可以根据无线探针15的尺寸进行适应性调整。

垫板7为50mm*70mm*2mm的金属垫片，在垫片周围有70mm*100mm的 拉链10。

如图1和如图2所示，垫板7与第二填充部2可拆卸连接，可以采用拉链 10连接的方式，安装无线探针15时，拉开拉链10，将无线探针15安装在垫板 7上，并保证母电极和卫星电极的检测口与探针卡口9重合，然后拧紧垫片7 上的螺母8，使无线探针15与垫片7之间无相对运动。

本实施例中，肌电采集部设有至少一个，至少一个肌电采集部设置在第二 填充部2上，进行肌电采集。根据采集的实际需要，可以在第二填充部2上设 置多个肌电采集部，多个肌电采集部设置在第二填充部2上的不同位置，同时 进行肌电采集。也可以根据实际需要，在肌电采集部与第二填充部2连接时， 根据需要测定的肌肉位置，提前设置好肌电采集部在第二填充部2上的位置， 当第一填充部3套设于肢体上时，便实现肌电采集部位于正确的位置。

如图1所示，泵动件14通过管道12与第一填充部3连接，管道12为橡胶 软管，具有足够长度，泵动件14通过管道12对第一填充部3进行充气，泵动 件14上还设有泄压阀13，在采集完成后，通过打开泄压阀13实现第一填充部 3的放气。

本方案中，先将垫片7周围的拉链10打开，取下垫片7的螺母8，然后将 无线探针15安装在垫片7的探针卡口9上，并保证母电极和卫星电极的检测口 与探针卡口9重合，然后拧紧垫片7上的螺母8，使无线探针15与垫片7之间 无相对运动，拉紧拉链10后将受试者的上臂穿过肌电采集装置，受试者手指各 关节正确穿过第一定位件1，最后将第二定位件11套于颈部后方。

检测时，反复按压泵动件14，直至无线探针15已紧贴于皮肤表面，且不 会因充气过度而影响肢体运动，打开无线探针15，无线探针15会实时传输采 集的数据到通过USB连接到工作站的接收器。当需要拆装无线探针15上的预 胶凝电极贴片时，不需要拆卸无线探针15，而是直接通过母电极和卫星电极上 的四合扣进行电极贴片的拆装工作。当需要拆卸采集装置时，拔出管道12上的 泄压阀13，泄压完成后，将第二定位件11从患者颈后摘下，上肢抽出，再将 垫片7上的螺母8取下，然后取下无线探针15。

实施例2：

如图3所示，本实施例提供的上肢表面肌电采集装置，具体结构与实施例 1相似，区别点在于，本实施例中，第一填充部3套设于胳膊位置。第一填充 部3一端设有第一定位件1，第一定位件1的目的在于与手部连接，对采集装 置进行定位，在上肢活动时避免出现采集装置脱位，造成肌电采集不良的问题。 第一定位件1为半指手套形状，主要作用为根据指部关节来定位肌电采集装置， 使肌电采集部对上肢肌肉位置进行定位。

同时在第一填充部3另一端设有第二定位件11，第二定位件11为颈部吊 带，长度为60cm，也可以根据实际需要进行长度调节，材料为乳胶，第二定位 件11的一端连接采集装置上与第一定位件1相对的一端，第二定位件11的另 一端绕颈部一周后回到采集装置上与第一定位件1相对的一端，主要作用为对 采集装置整体部分进行定位，防止使用时采集装置的松动和脱落。

本实施例中，肌电采集部设有四个，肌电采集部两两相对的设置在第二填 充部2上，两个肌电采集部设置在桡侧腕屈肌的两侧，两个肌电采集部设置在 肱二头肌的两侧，分别检测桡侧腕屈肌的肌电信号和肱二头肌的肌电信号。

第三填充部4设有防护套5，防护套5设有排气孔6，在采集装置套设在胳 膊上时，防护套5在胳膊关节弯曲时对采集装置起到保护作用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述 说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有 的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替 换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种穿戴式肌电采集装置，其特征在于，包括有第一填充部(3)、肌电采集部、泵动件(14)；

第一填充部(3)穿戴于皮肤上，所述第一填充部(3)设有腔体，所述第一填充部(3)能够形变；

肌电采集部，所述肌电采集部设于第一填充部(3)与皮肤之间；

泵动件(14)，与腔体连接。

2.根据权利要求1所述的穿戴式肌电采集装置，其特征在于，所述肌电采集部包括有垫板和设于垫板上的无线探针(15)。

3.根据权利要求2所述的穿戴式肌电采集装置，其特征在于，所述第一填充部(3)连接有软质的第二填充部(2)，所述垫板与第二填充部(2)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的穿戴式肌电采集装置，其特征在于，所述第二填充部(2)连接有第三填充部(4)，所述第一填充部(3)设于第二填充部(2)和第三填充部(4)之间。

5.根据权利要求3所述的穿戴式肌电采集装置，其特征在于，所述肌电采集部设有一个及以上，所述垫板与第二填充部(2)通过拉链(10)连接。

6.根据权利要求1所述的穿戴式肌电采集装置，其特征在于，所述泵动件(14)通过管道(12)与第一填充部(3)连接，所述泵动件(14)上还设有泄压阀(13)。

7.根据权利要求6所述的穿戴式肌电采集装置，其特征在于，所述第一填充部(3)连接为气囊层，所述泵动件(14)为充气球。

8.一种上肢表面肌电采集装置，其特征在于，包括有权利要求4所述的穿戴式肌电采集装置，还包括有设于第一填充部(3)一端的第一定位件(1)，第一填充部(3)另一端设有第二定位件(11)。

9.根据权利要求8所述的上肢表面肌电采集装置，其特征在于，所述肌电采集部设有四个，肌电采集部两两相对的设置在第二填充部(2)上。

10.根据权利要求8所述的上肢表面肌电采集装置，其特征在于，所述第三填充部(4)设有防护套(5)，所述防护套(5)设有排气孔(6)。