CN110772246A - 一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的装置和方法，所述装置包括传感模块、预处理模块、计算模块、反馈模块，其中：所述传感模块被配置成同步同位感测生物体表面的压力信号和生物电信号；所述预处理模块被配置成对所述压力信号和生物电信号进行去噪和滤波处理；所述计算模块被配置成对所述压力信号和所述生物电信号进行分析，来获得生物体的运动状态参数；所述反馈模块被配置成基于特定业务逻辑对所述运动状态参数进行解译、存储和/或显示。

Description

一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的装置和方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域。具体地，本发明涉及一种同步同位检测生物电信号与压力信号的装置和方法。

背景技术

生物体的器官、组织、细胞在生命活动过程中会发生的电位和极性变化，生物体内广泛、繁杂的生物电现象能够反映其生命活动过程中的一些物理、化学变化。例如，在没有发生应激性兴奋的状态下，生物组织或细胞的不同部位之间呈现电位差，即静息电位。在受到刺激时，活的生物体产生应激性，细胞代谢或功能发生变化，进而产生电位变化，即产生生物电信号。例如对于植物来说，在植物组织受到曲、折(机械刺激)，可引起几十毫伏的电位变化；植物在光合作用中也会出现电位变化，这是一种由代谢变化引起的电反应。对于动物来说，神经冲动以电信号的形式传导。在动物肌肉的运动过程中，肌肉组织表面也会产生电信号。

在一定条件下，从统计意义上说这些生物电信号是有规律的，即一定的生理过程，往往也对应着一定的电反应。因此，在某些应用中，依据生物电的变化可以推知生理过程的状态，如心电图、脑电图、肌电图等生物电信息的检测等。

另外，生物的生命活动也会产生压力信号。如呼吸时，腹腔的压力变化；睡眠时，不同睡姿动作产生的头部压力变化；运动时，肌肉收缩产生形变引起的肌肉表面压力变化，运动产生的不同肢体位置与地面间的压力变化等。检测生物体与外界环境之间的压力变化可以反映生物体的生理活动状态，同样是人体健康相关指标和运动状况的监测和评估的重要手段。

现有的生物电信号传感技术可以分为侵入式传感和非侵入式传感两大类。侵入式传感的传感器一般为针型或钩型，可通过外科手术的方法植入待测部位或直接插入体内待测位点来传导电信号，可以用来记录深层、较小的肌肉、神经等放电，依据生物电信号的变化可以推知生物的生理过程。这种方法的缺点是有创口、对生物体健康影响较大、使用复杂以及成本较高。非侵入传感利用了生物体内部生理活动产生的电信号会传导到生物体体表而引起体表相应的电信号反应的现象，一般使用导电介质将生物体待测位点表面由于生理活动产生的电信号传导出来。

在现有技术中，在利用非侵入性电信号传感技术进行生物电信号检测时，存在如下问题，包括：生物电信号本身易受自身和环境干扰，例如待测位点与电极之间的微小运动造成的运动伪迹，生物电信号本身易受周围电、磁干扰的影响，易受环境温度、湿度的影响，易受生物体自身(如出汗等) 的影响，生物的生理状态由此而难以得到精确检测。同时不同组织(例如肌肉纤维)间的信号串扰也会引起信号高度失真。由于多种干扰源的影响以及多次测量时电极的定位上的微小差异，表面生物电信号的可重复性难度较高，而且由于不同用户的组织结构(例如肌肉)的差异性，其放置也难以标准化。

另外，在现有技术中，在需要同时应用生物电信号与压力信号的检测时，如果需要同步检测，则生物电信号与压力信号的检测点不能位于同一位点，即无法做到同位检测；如果需要同位检测，则需要先测量一种信号再测量另一种信号，即无法做到同步检测。例如在论文“Exploration of Force Myography and surface Electromyography in handgesture classification”(Medical Engineering&Physics,2017.41:63-73页)中报道了Jiang X等在肌电检测领域的新近研究成果，其中公开了一种同步采集肌电与压力的装置，如图1所示。图1中示出了同步采集肌电与压力的装置，左侧的腕带部分设置有压力信号检测传感器。这样在统一时钟下，可以同步检测肌电信号和压力信号，但无法实现其两者的同位检测，也难以消除检测过程中环境条件变化所带来的影响。

因此，迫切需要一种能够实现对生物电信号和压力信号进行同步同位检测，且具有较强抗干扰能力的装置和方法。

发明内容

本发明提出了一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的装置和方法，其能够很好地解决现有技术中的上述问题，为实现此目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的装置，包括传感模块、预处理模块、计算模块、反馈模块，其中：所述传感模块被配置成同步同位感测生物体表面的压力信号和生物电信号；所述预处理模块被配置成对所述压力信号和生物电信号进行模数转换、去噪和滤波处理；所述计算模块被配置成对所述压力信号和所述生物电信号进行分析，来获得生物体的运动状态参数；所述反馈模块被配置成基于特定业务逻辑对所述运动状态参数进行解译、存储和/或显示。

根据前述方案所述的装置，其中所述传感模块包含传感器阵列，其中的每个传感器都能够同步同位检测该传感器处的压力信号和生物电信号。

根据前述方案所述的装置，其中所述压力信号和生物电信号在同一通道上或在不同通道上传输。

根据前述方案所述的装置，其中由压力信号得出被测对象的粗略动作，在此基础上进一步利用生物电信号进行更精确的动作识别和/或更精细的状态判断。

根据前述方案所述的装置，其中所述计算模块还能够根据情况判断使用所述压力信号还是所述生物电信号来进行识别。

根据前述方案所述的装置，所述计算模块能够使所述压力信号和所述生物电信号互相校准。

根据前述方案所述的装置，所述计算模块还能够利用生物电信号和压力信号的延迟来进行更精确的状态判别

根据前述方案所述的装置，所述反馈模块还能够根据计算模块识别出的结果，发出与生物体状态相关联的反馈信号。

一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的方法，包括：同步同位感测生物体表面的压力信号和生物电信号；对传感模块感测到的压力信号和生物电信号进行模数转换；对所述压力信号和生物电信号进行去噪和滤波处理；对所述压力信号和所述生物电信号进行分析，来获得生物体的运动状态参数；基于特定业务逻辑对所述运动状态参数进行解译、存储和/或显示。

根据前述方案所述的方法，其中在生物体表面和/或体内的一个或多个位点处的压力信号和生物电信号。

根据前述方案所述的方法，其中所述压力信号和生物电信号在同一通道上或在不同通道上传输。

根据前述方案所述的方法，还包括由压力信号得出被测对象的粗略动作，在此基础上进一步利用生物电信号进行更精确的动作识别和/或更精细的状态判断。

根据前述方案所述的方法，还包括根据情况判断使用所述压力信号还是所述生物电信号来进行所述识别。

根据前述方案所述的方法，还包括使所述压力信号和所述生物电信号互相校准。

根据前述方案所述的方法，还包括利用生物电信号和压力信号的延迟来进行更精确的状态判别。

根据前述方案所述的方法，还包括根据计算模块识别出的结果，发出与生物体状态相关联的反馈信号。

通过上文的描述可知，本发明阐述了一种能够实现对生物电信号和压力信号进行同步同位检测，且具有较强抗干扰能力的装置和方法。本发明的优点包括但不限于通过对生物电信号和压力信号进行同步同位检测来提高对生物体状态的识别精度，从而更加鲁棒地和智能地来分析生物体的运动情况，并可以据此自动施加反馈。本发明所涉及的方法及装置尤其适合于通过肌电信号和压力信号的同步同位检测来精确和鲁棒地识别人体或动物体的运动，从而在运动中实现更好的监测和反馈。

在下面的附图和具体实施方式中阐述了本发明的一些示例性实施例的细节。根据附图和具体实施方式以及权利要求的记载，其他特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1图示了现有技术中同步检测肌电信号和压力信号的装置的示意图；

图2图示了根据本发明实施例的检测原理的示意图；

图3图示了根据本发明实施例的一种示例性的肌电信号采集方案的示意图；

图4图示了根据本发明实施例的利用共用型方案实现的传感器的示意图；

图5图示了根据本发明实施例的利用分用型方案实现的传感器的示意图；

图6图示了根据本发明的实施例的带有腔室结构的传感器的示意图；

图7图示了根据本发明的实施例的单电极传感器的示意图；

图8图示了根据本发明的实施例的复合式传感器的示意图；

图9图示了根据本发明的实施例的堆叠结构和交错结构的示意图；

图10图示了根据本发明的实施例的一种多电极形式的传感器配置；

图11图示了根据本发明实施例的一些带有凸起的压力敏感层的示例；

图12图示了根据本发明实施例的梳状啮合电极的示意图；

图13图示了根据本发明实施例的传感器的一些变体的示意图；

图14图示了根据本发明实施例的一种电容式传感器的分解示意图；

图15图示了根据本发明实施例的双电层结构的示意图；

图16图示了根据本发明实施例的检测装置的组成的示意图；

图17图示了根据本发明实施例的肌电和压力信号检测装置的一种布置方式的示意图；

图18图示了根据本发明实施例的待识别的五种手势动作的示意图；

图19图示了根据本发明实施例的图18的五种手势动作对应的压力和肌电信号的示意图；

图20图示了不同算法的手势识别准确率的比较；

图21图示了根据本发明实施例的人体和小鼠体表的可测位点的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的部分示例性实施例，而未穷尽全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员不难对这些实施例中的技术特征和手段连同现有技术进行另外的可能的其他组合，这样所获得的所有其他实施例的技术方案均落入本申请的精神和范围内，都属于本申请所意图保护的范围。

可以以许多方式来实施本发明，例如可实现为一种装置、一种方法、一种计算机程序产品。一般来说，除非另有说明或逻辑上的必然限制，在本发明的范围内所公开的过程的步骤的顺序可以改变。

下面结合图示本发明的原理的附图来提供本发明实施例的详细描述。虽然结合此类实施例来描述本发明，但是本发明不局限于任何实施例。在下面的详细描述中陈述许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。所提供的细节是为了达到示例的目的，然而可以在没有这些具体细节中的一些或所有的情况下根据权利要求来实践本发明。为了清晰明了，并未详细描述在与本发明有关的技术领域中已知的技术，以使本发明重点突出。

本发明公开了一种用于同步同位检测生物电信号和压力信号的传感器件。如图2(传感器的简化原理图)所示，该传感器可以包括压力敏感层和电信号传导层，其中该电信号传导层包括至少一个电极。在工作时，该电信号传导层与待测位点直接接触，能够将产生的电信号传导出去。该压力敏感层位于(优选地，贴合在)电信号传导层的上部。

生物体的器官、组织、细胞在进行生命活动过程中可能发生电位变化，这是是正常生理活动的表现，也是生物活组织的一个基本特征。例如，在动物肌肉组织的运动过程中，肌肉组织表面不同位点会产生电位差。此电位差会透过待测位点的皮肤，被贴附在该待测位点上的电信号传导层的电极捕获，进而该电位差信号被传导到检测仪器上，实现对生物电信号的监测。优选地，该压力敏感层与该电信号传导层贴合成薄片状整体，该薄片状整体便于被贴附在生物体表面。优选地，该压力敏感层与该电信号传导层都由柔性材料制成，以满足与生物体之间良好的贴附性。压力敏感层可以是固体、液体、或复合材料。压力敏感层的材料在待测部位的压力作用下发生微位移，进而使压力敏感材料的物理、化学特性发生改变，进而产生电学信号变化，引起传导层的电信号改变，进一步由传导层传输。电信号传导层可以是固体、液体、或复合材料，如金属、导电液、导电薄膜、导电织物、石墨烯等。电信号传导层周围可有绝缘材料或将导电介质附着于绝缘物质上构成电信号传导层。电信号传导层可以为一层膜的导电表面。导电表面可以有多种实现方式，例如电传导活性的导电表面和各种导电材料，如薄膜的铟锡氧化物 (ITO)，也可通过质子掺杂激活材料的不同氧化态实现导电。电信号传导层也可为金属类材料(如黄金、铝、银、铜、铁等，及其合金、液态金属汞、镓合金等金属)；纳米结构(如单原子导体、纳米管、纳米颗粒和纳米线等)；非金属颗粒(如炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳富勒烯的氧化锌纳米线、氧化铟、锗硅、砷化镓等)；某些导电的有机材料(如聚苯二氧基噻吩(3,4-enthy lenedioxythiophene)、聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)、聚苯胺(polyaniline， PANI)、poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)(P3HT)导电聚合物，以及这些材料的组合。绝缘层材料可以为各种非导电材料，包括SU-8胶、玻璃、聚合物、 Avatrel、双面胶、塑料、BCB PPA(苯并环丁烯)、聚酰亚胺、硅橡胶(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯。优选地，绝缘层可以由柔性绝缘材料构成，便于传导被测部位的压力。

目前广泛关注的生物电信号包括例如肌电、脑电、心电及眼电等。通过解码人体生物电信号以识别人的行为,进而赋予机器人能够理解人的意图的能力,已成为人机交互研究的热点之一。表面肌电是由多个活跃运动单元发放的动作电位序列沿肌纤维传播,并经由脂肪/皮肤构成的容积导体滤波后, 在皮肤表面呈现的时间和空间上综合叠加的结果。图3图示了根据本发明实施例的一种示例性的肌电信号采集方案的示意图。在进行肌电采集之前，可以先选定合适的肌肉表面电极放置位点,并清洁皮肤表面(如剔除汗毛、用酒精擦拭等)。表面电极捕获的肌电信号先经过放大电路放大,再通过A/D 转化后输入计算机.对采集的肌电信号进行去除偏置/噪声预处理后,便可以作为识别运动意图的输入信号,而识别结果则例如能够用于实现人机交互控制或用于分析生物体运动情况等用途。

在一些实施例中，该电信号传导层可以包括压力信号传导层和生物电信号传导层。该压力信号传导层和该生物电信号传导层之间可以是相互绝缘的。该压力信号传导层用于传导由压力产生的电信号(如电位变化)，该生物电信号传导层用于传导由生物体产生的电信号(如电位变化)。在此方案中使压力信号传导层和生物电信号传导层之间电绝缘，压力信号传导层和生物电信号传导层分别传导同一位点处产生的压力信号和生物电信号，在本文中被称为分用型方案。与此相对的是，也可以使同一位点处产生的压力信号 (如由于压力产生的电位差信号)和生物电信号在同一传导层中传输，此方案在本文中被称为共用型方案。

图4图示了根据本发明实施例的利用共用型方案实现的传感器的示意图，其中从上至下依次是传感器的主视图、左视图和俯视图。该传感器包括压力敏感层和传导层，其中该压力敏感层可以是一整片压敏材料，该传导层包括贴合在压力敏感层上的左右两部分(或更多部分)，这些部分形成两个或更多个电极。在压力敏感层受到压力时，产生电信号，该电信号通过传导层传导到检测装置。在一些实施例中，该压力敏感层可以是压电式压力敏感层，其在受到压力的情况下可以产生与压力大小相应的电位变化，该电位变化通过传导层的两个或更多个电极被传导到检测装置，从而能够检测出所受压力的大小。在一些实施例中，该压力敏感层可以是电容式压力敏感层，其在受到压力的情况下可以产生与压力大小相应的电容变化，该传导层的两个或更多个电极之间可施加有恒定电压，在恒定电压下该电容变化所导致的瞬时电流被传导到检测装置，从而能够检测出所受压力的大小。此外，该压力敏感层还可以是电阻式压力敏感层、霍尔式压力敏感层、摩擦电式压力敏感层等中的一种或多种，其都可以在有源或无源的情况下，将压力转换成可检测的电信号，从而实时测量该位点所受到的压力。

本文所述计算模块能够将在同一通道上传输的压力信号和生物电信号 (例如肌电信号)根据其各自的信号特性、利用针对性的采集方法来提取出纯压力信号与纯生物电信号。

例如，由于压力信号生物电信号在频率上的特点不同，共用型可以通过对电信号进行滤波来获得电信号的不同频率分量。例如在测肌电与压力的时候，有效肌电频谱大概在20～500Hz间，而压力信号的有效频谱范围主要分布在20Hz以内。在一些实施例中，可以应用滤波操作来分离压力信号分量和生物电信号分量。

在另外一些实施例中，在压力敏感层为有源驱动的情况下(例如在压力敏感层是电阻式压力敏感层或电容式压力敏感层等情况下)，可以利用高频采样，使电信号与压力信号采样点间隔分布来实现同步、同位点检测。具体地，例如可以在奇数采样点处断开压力敏感层的功率源，从而检测到的电信号仅为生物电信号，在偶数采样点处接通压力敏感层的功率源，从而检测到的电信号为压力信号与生物电信号的总和。由于在高频采样(例如1000Hz) 下，相邻采样点处的压力信号几乎不变，并且压力信号通常是直流信号，生物电信号通常是交流信号，其有效频谱范围也远高于压力信号，可以利用这一特性来估计奇数采样点处的压力信号大小，例如奇数采样点处的压力信号可以视为一定邻域范围内压力信号与机电信号的总和的均值或中位数。在一些实施例中，也可以利用压力信号的直流性质和生物电信号的交流性质来分离压力信号和生物电信号。作为上述方案中的奇偶采样方式的替代，还可以交替采集n个点的生物电信号和m个点的压力信号和生物电信号之和(m、 n是可配置的正整数)。也可以采用其他任意交替采集方式，则后续信号处理过程可以根据此规律提取出纯压力与纯肌电信号。

图5图示了根据本发明实施例的利用分用型方案实现的传感器的示意图，其中从上至下依次是传感器的主视图、左视图和俯视图。在一些实施例中，该传感器包括压力信号传导层、压力敏感层和生物电信号传导层，其中该生物电信号传导层和压力信号传导层各自包括两个分离的电极，分别贴附在压力敏感层(其本身是绝缘材料，如可由天然橡胶压敏胶，合成橡胶压敏胶，热塑性弹性压敏胶制成)的两侧。传导层可以由绝缘材料包裹来与环境减小接触，增强传感器的稳定性与鲁棒性。在一些实施例中，压力信号传导层的两个或更多个电极与待测位点上的压力敏感层相接触，采集压力变化产生的电信号，通过压力信号传导层将该电信号传出以便测量待测位点的压力信号；生物电信号传导层的两个或更多个电极的一侧与生物体上的待测位点 (例如皮肤)相接触，该生物电信号传导层的另一侧与压力敏感层接触，因此该电信号传导层采集到的是压力信号和生物电信号的总和，其减去压力信号传导层检测到的电信号，即可得到生物电信号。

在一些实施例中，生物电信号传导层与压力敏感层之间设置有绝缘层，压力信号传导层的两个或更多个电极与待测位点上的压力敏感层相接触，采集压力变化产生的电信号，通过压力信号传导层将该电信号传出以便测量待测位点的压力信号。生物电信号传导层的两个或更多个电极与生物体上的待测位点(例如皮肤)相接触，以便测量待测位点的生物电信号。

在进一步的实施例中，可以在压力信号传导层的两个或更多个电极之间，以及在生物电信号传导层的两个或更多个电极之间，可以填充有绝缘材料，以用于避免电极对之间出现杂物而影响电极间的绝缘性能。

图6图示了根据本发明的实施例的带有腔室结构的传感器的示意图，其中从上至下分别是未受压状态下的传感器的主视图和受压状态下的传感器的主视图。与前述实施例相比，图6所描述的传感器在压力信号传导层与压力敏感层之间设置有由绝缘层围成的腔室。在没有压力或压力尚未达到阈值的情况下，压力信号传导层与下层压力敏感层间由腔室隔开。在压力作用下，压力信号传导层与压力敏感层相接触，压力敏感层受到压力所产生的物理或化学变化导致产生电信号，进而可通过压力信号传导层(例如，压力信号传导层的两个或更多个电极)传输出去。加入了腔室的设计后，使得微小压力不再表现为电信号输出，而是仅在压力超过特定阈值的情况下，才能够输出压力信号。可以通过改变腔室的厚度，压力信号传导层的刚度等条件来调整该特定阈值，以匹配特定的应用需求。虽然在图中仅示出了在左右两侧设置绝缘层，但在实际应用中，可以(例如在图6的腔室中间)布置更多的绝缘层条带。该压力敏感层的上表面也可以具有任何形状的凸起和/或凹陷，如半圆形，三角形等，以在不同条件下实现与压力信号传导层的接触。该腔室可以为真空腔室，也可以填充有特殊绝缘气体、空气、绝缘液体等任何合适的电介质，也可以为非封闭腔室。

在进一步的实施例中，该压力信号传导层的内表面也可以设置有导电凸起和/或凹陷(如半圆形，三角形等)，以使压力信号传导层更易于与压力敏感层接触。

图7图示了根据本发明的实施例的单电极传感器的示意图，其中从上至下依次是传感器的主视图、左视图和俯视图。与前述实施例相比，该传感器结构的最大特点是生物电信号传导层是一个整体，并没有分为两个或更多个电极，即该传感器的电信号传导层仅包括一个电极。单电极电信号传导层的传感器、多电信号传导层的传感器之间的区别是多电信号传导层的传感器在自身的电极之间形成回路、在自身电极间做电压的差分从而得到电信号；单电极信号传导层的传感器为与测量其它位点的另外一个或多个传感器的电极之间形成回路或取电位的差分信号而得到电信号。需要注意的是，图7中的压力信号传导层也可以仅包括一个电极(虽然未如此示出)。与单电极的生物电信号传导层类似，单电极的压力信号传导层也可以同另外一个或多个感器的压力传导层之间的电位进行去差分，而得到相应的电势差信号。例如这样的两个单电极传感器可以分别位于心脏和手腕处，以测量心脏和手腕的待测位点之间的电势差。

以上各个实施例中介绍的传感器可以根据需要调整各种参数而实现不同的量程，然而量程和测量精度往往是一对矛盾，即无论传感原理、传感器的参数、材质的选择如何调整，传感器的量程与灵敏度总倾向于表现出具有一定拮抗作用的性质，即传感器扩大量程的同时，往往伴随着在某一量程范围内的灵敏度降低，传感器提高在某个范围内的灵敏度时，往往伴随着量程的下降。基于此，本发明进一步提出了一种含有多个传感单元的复合式传感器，其由具有不同灵敏度、量程的传感器集成而成，从而使该复合式传感器能够适应更大范围的量程，同时在所需范围内保持更好的测量精度。

由于在各种不同应用场景中，可能需要不同的灵敏度和量程，为了解决此问题，本发明进而提出了一种复合传感器结构，使传感器的量程和灵敏度可以兼得。

图8图示了根据本发明的实施例的复合式传感器的示意图，其从上至下依次是压力信号传导层1、压力敏感层1、绝缘层1(形成压力传感层1)；压力信号传导层2、压力敏感层2、绝缘层2(形成压力传感层2)；电信号传导层1。其中压力信号传感层1和压力信号传感层2的压力传感原理、设计参数可以相同或不同，例如其两者可以采用不同的压力传感原理(例如，分别为电阻型压力敏感层和电容型压力敏感层)，不同的材料，设置成不同的厚度等等，以匹配不同的范围。同理，压力传感层1和压力传感层2、绝缘层1和绝缘层2以及生物电信号传导层的配置也可以根据实际需要来任意设置。应理解的是，此处例示的数量、顺序、排布、材料、传感原理等配置方式仅仅是示例，可以根据实际需要设计出各种各样的配置来满足应用需求。另外，各传感层之间也可以采用各种空间排布，例如上下重叠、左右交叉、不同单元间隔一定空间进行排布。作为示例，图9图示了复合式传感器的两种排布，上图为堆叠结构，下图为交错结构。本领域技术人员在阅读本说明书后，其他排布结构也是显而易见的，从而各种各样未能穷举出的排布结构均应落入本发明的保护范围内。

在多传感层配置下，例如可以实现具有较大量程并且在某些特定范围内具有高灵敏度的传感器。

例如，在测量手臂肌电信号的臂带应用中，在测量手臂的肌电信号与手臂表面压力信号来分析手势动作(例如握拳、腕曲、腕伸、腕内旋、腕外旋) 时，这些运动会使手臂表面压力产生巨大的变化，因此需要较大的量程来检测这种运动。同时，由于手指进行的微小、精细的运动会导致手臂表面压力在某些微小的范围内变化，因此需要提高在这些范围内的灵敏度来提高手势动作的分类准确率。例如在此类场景下，可以利用多传感层的复合式传感器，通过不同传感器层的适当的配置来同时满足大量程和高灵敏度的需求。

另外，在各种不同应用中需要的量程和灵敏度也可能不同。例如，在测量手臂表面压力时，压力变化范围较大，而在测量人的面部压力变化时，变化范围较小。可以利用多传感层的复合式传感器，通过不同传感器层的适当的配置来使同一个传感器既能够测量手臂表面压力，又能够测量面部压力或用于其他应用，从而实现了测量器件的广泛适配。

在进一步的实施例中，压力信号传导层和生物电信号传导层的电极数量均不限于一个或两个，也可以根据需要设置更多个电极。例如，图10图示了根据本发明的实施例的一种多电极形式的传感器(多电极型传感器)配置。与之前描述的实施例相比，生物电信号传导层包括多个电极，可以根据需要监测任意两个或更多个电极之间的电位差，例如同时监测电极1-2；1-3和 1-5之间的电位差，这样可以在仅布置单个传感器的情况下，同时实现不同空间尺度下的生物电信号测量。同理，压力信号传导层也可以包括更多个电极(虽然仅图示了两个传导层电极)，以实现不同空间尺度下的压力信号测量。需要注意的是，虽然图中示意性地示出了包括5个矩形截面电极的生物电信号传导层，但电极的个数、形状、排布可以任意设置，例如设置为9个互相之间具有不规则间隔的半球形电极等等。压力信号传导层的电极同理也可以具有任意合适的配置。

在进一步的实施例中，为了使压力敏感层更易于形变，可以将压力敏感层设置成具有凸起和/或凹陷，例如具有一个或多个弧形凸起或三角凸起和/ 或凹陷，或具有任意其他形状凸起和/或凹陷的任意排列组合。图11图示了根据本发明实施例的一些带有凸起和/或凹陷的压力敏感层的示例。

在一些实施例中，所述压力敏感层(例如电容式压力敏感层)包括至少两个图案化电极，其中，其所述至少两个图案化电极是彼此电绝缘的独立电极。

在一些优选的实施例中，压力信号传导层可以被设计成相互啮合但不相互接触的梳状，可以实现更灵敏的检测，如图12所示。在一些实施例中，压力敏感层在受到压力时，其物理和/或化学性质发生改变，导致两个或更多个梳状电极之间等效介电常数的变化，从而改变梳状电极之间的电容。在一些实施例中，压力敏感层在受到压力时产生电位差，此电位差信号可通过梳状电极传播并得以检测。在一些实施例中，压力敏感层在受到压力时电阻发生变化，导致被施加有电压的电极间的电流发生变化，从而反映出压力的变化。与梳状电极相结合，也可以采用任何其他原理的压力敏感层，在有源或无源的情况下，实现压力信号的传感。同样地，该梳状传感器也可以形成上文所述的复合式传感器的一部分，配合生物电信号传导层，实现压力信号和生物电信号的同步同位检测。

图14是根据本发明实施例的一种电容式传感器的分解示意图。该传感器分为压力传感层和生物电传感层，其中压力传感层可包括电容式压力敏感层，粘合层(如双面胶)，第一绝缘层，压力信号传导层；生物电传感层包括生物电传导层和第二绝缘层；压力传感层和生物电传感层之间还设置有第三绝缘层。例如，第三绝缘层可以是聚对苯二甲酸类塑料(Polyethylene terephthalate，PET)薄膜。也可以采用其他材料来实现第三绝缘层。

压力信号传导层、肌电信号传导层由导电银浆经丝网印刷在PET上形成。

压力信号传感层可基于离子型超电容方式实现，其中电容式压力敏感层为基于离子超电容压力传感方法的离子聚合物(例如由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)和一种由1-ethyl-3-methyl-imidazolium tricyanomethanide, (EMIM TCM)的离子液构成的聚合物)涂层，其包含有导电的离子与用于为离子提供运动空间的聚合物结构。该电容式压力敏感层能够在梳状电极附近形成双电层结构，由于离子聚合物涂层在受到压力的情况下与电极的接触面积发生变化，导致电极间形成的电容发生变化，从而形成可测电信号(如恒定电压下的瞬时电流)。在电极和离子聚合物界面上，离子和电子由于静电作用形成紧密的电荷层，即双电层，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。

压力信号传导层例如可以是通过丝网印刷方式在第三绝缘层一侧上印刷的导电银浆，压力传导层的两个或更多个电极之间互不接触但是在压力作用下分别能够与离子聚合物涂层接触，传输电容式压力敏感层产生的电信号。

在电容式压力敏感层与压力信号传导层、第三绝缘层之间形成腔体，该腔体可留有一个开口，其余位置用胶封闭。在压力作用下，腔体体积发生变化，各电极分别与离子聚合物涂层的接触面积发生变化，进而改变电容。

该生物电信号传感层可基于导电银浆的丝网印刷技术实现。其中该生物电信号传导层包括印刷在第三绝缘层另一侧上的导电银浆，分为互不接触的两个或更多个电极，这些电极可与待测位点接触，能够传导皮肤表面的电位信号。

图15图示了根据本发明实施例的双电层结构的示意图。由于压力敏感层在受到压力的情况下与压力信号传导层的电极的接触面积发生变化，导致电极间形成的电容发生变化，从而形成可测电信号(如恒定电压下的瞬时电流)。在压力信号传导层的电极和压力敏感层之间的界面上，离子跟电子由于静电作用形成紧密的电荷层，即双电层，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。

本发明进一步公开了一种用于同步同位检测生物电信号和压力信号的装置和方法。如图16所示，该装置包括传感模块、预处理模块、计算模块、反馈模块。

在一些实施例中，传感模块包括一个或多个能同步同位感测生物电信号与压力信号的传感器，例如前文所介绍的传感器。传感器的各传感层可以设计成便于微纳制造的结构，并适于从组织细胞到生物体的应用。预处理模块被配置成对压力信号和生物电信号进行预处理，例如、模数转换、去噪和滤波，以提高信号的质量。例如，在进行肌电信号和压力信号同步同位采集的某些实施例中，肌电信号的有效频率范围约为20～500Hz，而压力信号的有效频率范围通常在5Hz以下。在这种情况下，可以采用共用电极型传感器和分用电极型传感器中的任一种。在采用共用电极型采集方式(对应于上文所述的共用电极型传感器的原理)情况下，可以利用各种滤波技术来构建合适的滤波器，从而将共同传输的肌电信号成分和压力信号成分分离，分别得到所需肌电信号成分和压力信号成分。

在采用分用电极型采集方式(对应于上文所述的分用电极型传感器的原理)的情况下，直接采集得到的即为分离的肌电信号和压力信号。无论采用何种采集方式，在得到了分离的肌电信号和压力信号后，可以对这些信号进行去噪、放大、AD转换等处理。例如，可以使压力信号首先通过陷波滤波器，滤除工频噪声，再经过均值/中值滤波和低通滤波，进一步提高信号质量。可以使肌电信号经过放大电路，进行放大(例如放大10倍、50倍、100倍、500倍、一千倍或任意其他合适的倍数)，进而经过带通滤波(例如 10Hz～300Hz，或任意其他合适的范围)得到肌电信号的主要成分，然后再次通过陷波滤波器滤除工频噪声，得到高质量的肌电信号。

在生物电信号和压力信号有效频率范围存在重合的情况下，也可以利用高频采样，使电信号与压力信号采样点间隔分布来实现同步、同位点检测，其具体细节可以参考上文列举的详细示例。

上文所列举的肌电信号仅是生物电信号的一个示例，本发明所提出的装置和方法还可以适用于任何其他合适的生物电信号，例如心电信号、脑电信号等。

经过预处理后所得的分离的生物电信号和压力信号可以被送往计算模块。计算模块由压力信号得出被测对象的粗略动作，在此基础上进一步利用生物电信号进行更精确的动作识别和/或更精细的状态判断。计算模块对同步同位生物电信号和压力信号进行处理，可以识别例如肌肉运动状态(对应于肌电信号)、心跳状态(对应于心电信号)或神经状态、精神状态(对应于脑电信号)。由于对于生物体上的特定位点来说，不同的压力值对应着不同的肌肉运动状态，可以通过简单的逻辑判断、阈值比较、基线比较、大小比较等方法来获得肌肉的在持续某一动作的一段时间内的运动状态；同时，特定位点处不同的生物电信号也可能具有特定含义。例如在脑电信号测量中，某些位点产生的信号能够指示视觉神经的反应，某些位点产生的信号能够指示听觉神经的反应等等。在本发明所提出的装置和方法中，由于利用了同步同位信号，故可以采用生物电和压力信号融合的识别方法，在进行信号处理时，两种信号可以互相校准、互相辅助识别。

在一些实施例中，可以先利用压力识别来得出被测对象的粗略动作，在此基础上进一步利用生物电(例如肌电)信号进行更精确的动作识别和/或更精细的状态判断。例如，可以先进行压力信号的比较，当判断出动作在此期间一直持续而在压力信号发生变化时，加入肌电信号的判断，这样可以进一步通过分析肌电信号的特征来更对肌肉状态(例如动作、疲劳度、肌肉痉挛等)进行深入分析。相比于传统的压力和生物电检测技术，可以简化计算量和进行更精确的识别。

在一些实施例中，计算模块能够根据情况判断使用所述压力信号还是所述生物电信号来进行识别，并能够利用这两种信号中较准确的一种信号来校准失真较严重的另一种信号。例如，肌电信号容易受到肌肉疲劳的影响，肌电的频域特征可能会随着时间发生改变，但是压力信号对于肌肉疲劳的鲁棒性较强，不易受其干扰，在某些情况下可将压力信号作为主要的运动状态识别的信号或对肌电信号进行校准。例如，肌电信号容易受到出汗、环境电磁干扰等因素的影响，但压力信号对于此类干扰的鲁棒性较强，在某些情况下可将压力信号作为主要的运动状态识别的信号或对肌电信号进行校准。在获取的肌电信号质量较好的时候，可将肌电信号作为表征生物体生命活动状态的主要信号。根据经过处理的压力信号、肌电信号可以计算出其时域、频域、时频域特征值，包括峰值、峰值因子、均值、均方根值、有效值、峭度指标、脉冲指标、裕度系数、偏度等时域特征；包括重心频率、均方频率、均方根频率、频率方差、频率标准差等频域特征；小波能量谱等时频域特征。根据不同运动状态下肌肉的这些特征值差异，可以用机器学习等分类方法将不同的运动状态进行分类识别。

在一些实施例中，可以使同步同位的压力信号和肌电信号互相校准，以便得到更精确的测量结果。因为对于运动状态的改变来说，肌电与压力信号往往有协同的变化，但是当一种信号产生异常变化(如幅值骤然变大、骤然变小；频域特征改变)时，互相校准的策略可以提高运动状态识别的准确率。图17图示了将本发明所提出的装置设置在上臂以同步同位采集肌电信号和压力信号的一种示例性采集方式。在图17的布置中，通过绑带将四个传感模块(传感器)贴附在皮肤表面。除了绑带固定方式，也可以通过魔术贴，弹力套筒、气囊套筒、肌内效贴布、压力服、压力绷带、气囊、松紧带(橡皮筋)、粘胶、打印在皮肤上等方式固定于身体表面。

下文以手势识别为例，来说明检测生物电信号和压力信号的方法装置和方法。图18图示了常见的示例性的五种手势动作：腕伸、腕屈、握拳、腕外旋、腕内旋。利用图17中的布置方式可对这五种不同手势动作进行识别，其实验室测试结果如图19所示。在图19中分别示出了通过布置在不同位置的四个传感模块(传感器)1、2、3、4同步同位采集的压力信号和肌电信号。其中每个动作均用时2秒，这2秒包含了从上一个动作转变为这个动作的信号(即压力从恒定的值开始发生变化)和已经完成并保持这个动作(即压力基本保持恒定)。从压力信号检测结果中可以看出，这四个传感器的测量结果的组合即可以表征某一特定手势动作(图19中的A-E分别对应于图18中的五种手势A-E)。根据对设置的四个传感器的压力测量结果的测量和统计，可以得到与这些手势对应的特征向量，例如经过实验统计，手势A的压力信号典型特征向量可以表示为(0.2；4.2；0.2；2.2)。

在一些实施例中，计算模块可以通过分析同一时刻各传感器压力信号的特性(例如，特征向量(例如一组特征值))，以和事先存储好的或经过学习得出的特性(例如，特征向量)进行比对，来判断当前手势。可以应用机器学习的有关算法，例如将用于支持向量机、贝叶斯分类器等训练分类器的肌电、压力数据与此数据对应的运动状态输入到分类器中，通过分类器自动训练结束。将得到的信号特征与预先训练好的支持向量机、贝叶斯分类器等分类器数据进行比较，通过分类器实时识别当前特征值属于哪种分类状态，并将识别结果进行输出。

进一步地，可以通过与压力信号同步的电信号来进一步区分当前运动状态/动作(例如，手势)。例如，如从图19中可以看出，手势B和E的特征向量比较接近，为了进一步区分手势B和E，可以结合肌电信号来进一步判断。例如，在传感器4测得的肌电信号中，手势B和E处的信号有较大差异，以此方式可以通过结合压力信号和肌电信号两者来更精准地识别手势。另外，对压力信号和肌电信号的分析方式并不限于以幅值为考察标准，例如还可以通过特征点分析，频域分析等任何信号分析手段来进行手势识别。另外，信号采集点的数目也不限于四个，而是可以根据需要设置任意数量的采集点。

在进一步的实施例中，计算模块可以利用生物电信号和压力信号的延迟来进行更精确的状态(例如运动、动作、姿势)判别。例如，可以利用压力信号和肌电信号的产生机理来进行更精确的判别。例如，由于生物体姿势的改变(产生具有一定特征的压力信号)过程通常是依靠肌肉收缩(产生具有一定特征的肌电信号)产生的力量来实现的，然而肌电信号的产生和肌肉收缩并不完全同步(例如肌电信号通常在肌肉收缩前的几十毫秒出现)，肌肉开始收缩和生物体姿势变化并不完全同步(例如即通常肌肉收缩开始后经过一定时间才可到达下一稳定姿势)。例如，如图19中所示，传感器1和2在大约0s处开始采集到明显的肌电信号特征，而在大约1s处才开始采集到明显的压力信号特征。这个时间延迟包括了肌电信号产生(或开始变化)到肌肉开始收缩的延迟(通常在几十毫秒的量级)，和肌肉开始收缩到动作完成的延迟(根据具体情况可能取决于多种因素，例如负荷大小、爆发力大小、动作快慢等)，反映了肌肉开始收缩和动作完成的不同步性。由于肌电信号产生(或开始变化)到肌肉开始收缩的延迟通常是较为固定的较小值(例如几十毫秒的量级)，所以这种不同步性(压力信号相比于肌电信号的延迟) 可以反映出生物体肌肉纤维对神经系统控制的反应能力与肌力的产生速度及与其运动能力相关的其他各种属性，例如该延迟可能与肌肉爆发力呈反相关，可能与肌肉所承担的负荷呈正相关等等。利用对这种延迟的测量，可以例如量化运动员肌肉爆发能力随运动时间的下降速度，以及此下降速度同训练负荷的关系。这些数据还可以与运动员的其他生理数据相结合，例如与运动员的心电、血糖、血氧、激素水平等指标相结合，来更科学地评估训练效果和指导训练计划的改进。

在进一步的实施例中，可以利用压力信号和肌电信号的不同属性来精细地监测被测者。例如，肌电信号可能易受到肌肉疲劳的影响，发生频域特征变化。在静态运动负荷条件下，疲劳程度越高，包括平均功率频率(mean power frequency,MPF)或中位频率(medianfrequency,MF)呈规律性下降；在动态运动负荷下，疲劳程度越高，肌电频域特征的总功率会增加。压力信号对于肌肉疲劳并不敏感，不易受其干扰。在知晓上述知识的情况下，如果检测到训练中的运动员的压力信号变化稳定，可以说明该运动员较好地达到了所要求的动作标准；另一方面，如果压力信号变化稳定的同时发现肌电信号MPF、 MF等指标下降过快，则可能提示该运动员的体能出现问题。可见在应用中通过同步同位检测压力信号和肌电信号，能够更精确、全面且及时地了解运动员的训练情况和身体情况。

在一些实施例中，可以利用机器学习的分类算法以利用压力信号和生物电信号来对动作进行判别。例如可以应用最近邻算法、随机森林算法、朴素贝叶斯算法、判别分析算法、支持向量机算法、集成学习算法等机器学习算法来对前文提到的五种手势进行分类。仍以图18、19的五种手势的实施例作为示例，应用上述各种机器学习算法分别针对压力信号、肌电信号、压力 +肌电信号进行手势识别的准确率如图20所示。从图20的实验室实测数据可以看出，肌电信号和压力信号的融合分析相对于单独的肌电或压力信号分析而言，在各种机器学习算法的应用中均显示出明显更高的识别准确率。

在实践应用中，生物电信号和压力信号可能受到外界各种因素的影响而产生噪声，并且该噪声可能随着时间而变化，例如环境中可能存在电磁干扰 (可能不随时间变化)，绑带可能慢慢变松(随着时间过去可能使压力信号逐渐减弱但对肌电信号影响较小)，传感器和皮肤接触的表面例如汗液、油脂的分泌、肌肉的疲劳(随着时间过去可能使肌电信号带来噪声或畸变但对压力信号影响较小)。再例如人穿衣可能引起压力增加；应用于脚部时，站立姿势引起脚面压力变化；装置受到外界挤压时，压力产生变化。这些干扰对压力信号影响巨大，但对肌电信号影响较小。另外，对于微小动作，肌电信号更敏感，肌电提取的多种特征值能够比压力信号更准确的分析微小的运动状态。

由于本发明所提出的装置应用了对生物电信号和压力信号同时检测的方法，对于上述各种不同情况，可以选择针对性的方法来用一种信号校正另一种信号。例如，对于汗液影响为主导因素的情形，可以根据压力信号和肌电信号的关系来用压力信号修正肌电信号。例如在随着时间过去肌电信号越来越受到汗液带来的噪声的影响的情况下，可以适当提高压力信号在识别动作时所占权重(即更加采信压力信号的识别结果)，在压力信号能够识别出动作的情况下，参考历史或采集初期所得的肌电信号(无汗液影响的情况下) 来校正存在畸变或受到较严重噪声影响的肌电信号。再例如，在没有明显大动作的情况下，监测人体肌肉的发力情况，则更多地依赖肌电信号。在大多数场景下，压力信号和生物电信号的同时应用，既能够互相校准，又能够使动作识别更精细化。

在另一方面，对于压力信号随时间退化更明显的应用场景，可以根据压力信号和肌电信号的关系来用肌电信号来修正压力信号。例如在随着时间过去压力信号例如受到绑带影响而逐渐减弱的情况下，可以适当提高肌电信号在识别动作时所占权重(即更加采信肌电信号的识别结果)，在肌电信号能够识别出动作的情况下，参考历史或采集初期所得的压力信号(无绑带松动的情况下)来校正逐渐退化的压力信号。

另外，为了消除传感器非特异性噪声(即对不同传感器具有基本上相同影响的噪声)，可以采用差分方法来进行特征识别。为了描述的简便起见，仍以图19中的示例为例，可以例如将传感器1、2的信号进行差分，将传感器2、3的信号进行差分，将传感器3、4的信号进行差分和/或将传感器4、 1的信号进行差分，然后再进行信号分析和识别，例如采用判断特征值等方法，这样可以消除传感器非特异性噪声(例如环境电磁干扰、不同传感器汗液变化类似的情况等)的影响。

虽然上文仅以手势识别进行了举例，但本领域技术人员不难理解本发明所提出的装置可以以任何其他合适的方式布置在任何合适的生物体上，例如图21中示出了人体和小鼠的一些典型的可应用区域。

在一些实施例中，本发明所提出的装置的反馈模块可以基于特定业务逻辑对所述运动状态参数进行解译、存储和/或显示，例如可以将计算分析得到的肌肉运动状态(例如等长收缩与等张收缩，运动和静止，消耗能量估计等) 信息解译(例如根据上文所描述的方法来进行运动判别或关于肌肉状态的更多信息的识别)，以直观方式反馈(例如，显示)给用户(例如被测对象) 或其他人员(例如教练、康复科医生、队医等)，和/或将肌肉的运动状态数据存储在本地储存设备上，或者传输到远程指定终端，或进行本地显示。该反馈模块还可以实时地精确的以文字、符号、声音等形式提醒用户的被测肌肉的状态。

反馈模块可以通过计算机显示器将所采集得到的肌肉的信号的运动状态进行显示，并且可以通过反馈模式告诉用户预设的为几种肌肉运动和肌肉姿态。用户可以通过调节预设的分类器算法与希望识别的肌肉运动状态种类来调节计算模块，最后实现满足用户的精准识别所需运动状态的装置。

进一步地，反馈模块还可以根据计算模块识别出的结果，发出与生物体状态相关联的反馈信号。例如，在运动训练中，反馈模块可以在识别出被测者做出某一动作后，根据训练计划提示被测者进行下一动作，或者根据检测到某特定动作而触发另一装置，或者根据计算模块所检测到的数据(例如对肌肉疲劳程度的估计，对反应速度，动作执行精度的判断)来实时调整被测者随后的训练计划。例如，在网球击球训练中，反馈模块可以在识别出运动员已做好接球预备动作后，发出信号以使得发球装置将网球射出。例如，在耐力训练中，反馈模块可以根据运动员的运动完成情况和肌肉疲劳度情况，来调整运动负荷(例如在检测到肌肉疲劳度过高的情况下，保持要完成的动作次数不变但降低完成每个动作过程中的负荷)和/或改变运动量(例如需要完成某个特定动作的次数)。

在一些实施例中，本发明所提出的装置的各个模块之间可以进行通信。例如可以利用导线连接、双绞线连接、蓝牙、WiFi、近场通信、红外数据通信，通用异步收发传输器，Zigbee通信，超宽带传输等任何通信方式。

本领域技术人员应当理解，虽然上文仅以生物电信号中的肌电信号为例来进行了说明，但任意其他合适的生物电信号也可以连同压力信号进行同步同位检测(亦即本文中对“肌电信号”的每处提及同时也应被宽泛的理解为对生物电信号的提及，除非从上下文可以得出矛盾或相反的指示)，从而实现特征识别上的冗余、信号劣化时的互相校正等功能。另外，本文主要以将传感器布置在生物体体表的形式作为示例进行了描述，但本领域技术人员应知晓，这些传感器或传感模块还可能能够布置在人、动植物、微生物的体表或器官、组织内。

本领域技术人员应该理解，本文中的模块、方法、处理、步骤、组件仅是示例，它们并不局限于在某个特定物理部件中实现，而是可以在任何相同或不同的物理部件中实现。除非明确指明，上述各个模块既可以是分离的，也可以集成在单个物理部件中，既可以位于本地，也可以位于远程。上述各个模块/装置可以通过各种手段直接或间接耦合在一起或进行通信，包括但不限于机械连接、电气连接、无线通信、软件模块/进程/线程之间的相互调用。需要说明的是，本文中描述的方法、步骤、流程并不限于所描述的次序，而是可以以任何合适的顺序来实现，除非在相关上下文进行了明确限定。本文所绘附图仅为示例性表示，其物理结构和布置仅表示实现方式的示例，而并非对本发明的限制，本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下，对其中的装置、模块、方法进行位置调整、次序互换来更好地适应具体的安装现场。

需要说明的是，在前述关于装置的实施例的叙述中，所描述的逻辑、步骤、流程等同样也适用于本发明的方法实施例。

通过上述公开内容可知，本发明提出了一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的装置和方法。在本发明实施例中，利用对生物体电信号和压力信号的同步同位检测技术来实现精确识别生物体状态(例如运动状态)的功能，相比于现有技术，能够以较为低廉的成本和简单的装置结构来实现更精确且更鲁棒的生物体状态识别和监测功能。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了本发明基本的创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意图解释为包括优选实施例以及落入本申请实际保护范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，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指非排他性的，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，而且还可能包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有现有技术中已存在的要素。

Claims (10)

1.一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的装置，包括传感模块、预处理模块、计算模块、反馈模块，其中：

所述传感模块被配置成同步同位感测生物体表面的压力信号和生物电信号；

所述预处理模块被配置成对所述压力信号和生物电信号进行模数转换、去噪和滤波处理；

所述计算模块被配置成对所述压力信号和所述生物电信号进行分析，来获得生物体的运动状态参数；以及

所述反馈模块被配置成基于特定业务逻辑对所述运动状态参数进行解译、存储和/或显示。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感模块包含传感器阵列，其中的每个传感器都能够同步同位检测该传感器处的压力信号和生物电信号。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述压力信号和生物电信号在同一通道上或在不同通道上传输。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中由压力信号得出被测对象的粗略动作，在此基础上进一步利用生物电信号进行更精确的动作识别和/或更精细的状态判断。

5.根据前述任一权利要求所述的装置，其中所述计算模块还能够根据情况判断使用所述压力信号还是所述生物电信号来进行识别。

6.根据前述任一权利要求所述的装置，所述计算模块还能够使所述压力信号和所述生物电信号互相校准。

7.根据前述任一权利要求所述的装置，所述计算模块还能够利用生物电信号和压力信号的延迟来进行更精确的状态判别。

8.根据前述任一权利要求所述的装置，所述反馈模块还能够根据计算模块识别出的结果，发出与生物体状态相关联的反馈信号。

9.一种用于同步同位检测生物电信号与压力信号的方法，包括：

同步同位感测生物体表面的压力信号和生物电信号；

对传感模块感测到的压力信号和生物电信号进行模数转换；

对所述压力信号和生物电信号进行去噪和滤波处理；

对所述压力信号和所述生物电信号进行分析，来获得生物体的运动状态参数；以及

基于特定业务逻辑对所述运动状态参数进行解译、存储和/或显示。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括如下操作中的一个或多个：

由压力信号得出被测对象的粗略动作，在此基础上进一步利用生物电信号进行更精细精确、更具体的动作识别和/或更精细的状态判断；

根据情况判断使用所述压力信号还是所述生物电信号来进行所述识别；

使所述压力信号和所述生物电信号互相校准；

利用生物电信号和压力信号的延迟来进行更精确的状态运动判别或识别更多信息；

根据计算模块识别出的结果，发出与能够影响生物体状态运动相关联的反馈信号对被测生物体施加进一步的反馈。

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