CN111528841A - 柔性肌肉电信号传感采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种柔性肌肉电信号传感采集装置及方法，属于肌肉电信号采集技术领域。该方法包括：在方波产生器产生方波信号后，依序控制第一p通道通断开关中的第1～p路开关闭合，其余路开关断开；在每次控制第一p通道通断开关中的一路开关闭合时，依次控制第二p通道通断开关中的第1～p路中的一路开关闭合、其余路开关断开，在第二p通道通断开关的输出端采集电信号；利用采集到的电信号筛选出非接触点对应的电极点，断开筛选出的电极点的开关，执行电信号采集指令。本申请通过设置阵列式电极，每个电极点均可以通过开关单独控制通断，根据输出的电信号对未接触点进行物理隔离，从而有效减少了干扰注入量，实现从源头保证肌电信号的纯净性。

Description

柔性肌肉电信号传感采集装置及方法

技术领域

本发明属于肌肉电信号采集技术领域，涉及一种柔性肌肉电信号传感采集装置及方法。

背景技术

目前传统肌肉电信号传感电极都由单独一整块电极组成，当人体在运动时，肌肉蠕动会造成皮肤表面与电极间产生不接触点，容易引入噪声干扰，给肌电信号的采集带来极大的干扰。

发明内容

为了解决相关技术因一整块电极导致皮肤与电极间产生非接触点，进而引入噪声干扰，导致采集的电信号存在误差的问题，本申请提供了一种柔性肌肉电信号传感采集装置及电信号传感采集方法，其将电极设置为由电极电组成的阵列式电极，通过精确辨识出未接触电极点并进行物理隔离，从而有效减少了干扰注入量，实现从源头保证肌电信号的纯净性。具体技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种柔性肌肉电信号传感采集装置，该柔性肌肉电信号传感采集装置包括：柔性阵列正电极、柔性阵列负电极、方波产生器、第一p通道通断开关、第二p通道通断开关和控制器，其中：所述方波产生器的输出端与所述柔性阵列正电极的输入端连接，所述柔性阵列正电极的输出端与所述第一p通道通断开关的输入端连接，所述第一p通道通断开关的输出端与人体皮肤连接，人体皮肤与所述柔性阵列负电极的输入端连接，所述柔性阵列负电极的输出端与所述第二p通道通断开关的输入端连接，所述第二p通道通断开关的输出端与所述控制器的输入端连接；所述第一p通道通断开关和第二p通道通断开关的控制输入端分别与所述控制器的输出端连接；所述柔性阵列正电极和所述柔性阵列负电极均为电极点组成的阵列。

可选的，所述柔性阵列正电极和所述柔性阵列负电极结构为柔性pcb电路，均包括m*n个预定直径的镀金电极点，所述m*n个镀金电极点按照m*n的阵列排列，每两个镀金电极点的中心间距为预定间距。

可选的，所述m、n均为4，所述预定直径为2.5mm，所述预定间距为5mm，所述p为16。

可选的，所述方波产生器输出的方波频率为1HZ～1kHZ，方波峰值为3.3V。

可选的，所述第一p通道通断开关包括p路可独立控制的开关，所述第一p通道通断开关中的每一路开关分别对应连接所述柔性阵列正电极上的一个电极点，所述第一p通道通断开关内部的p路开关的输出端均短接；所述第二p通道通断开关包括p路可独立控制的开关，所述第二p通道通断开关中的每一路开关分别对应连接所述柔性阵列负电极上的一个电极点，所述第一p通道通断开关内部的p路开关的输出端均短接。

可选的，所述控制器被配置为控制所述第一p通道通断开关以及所述第二p通道通断开关中每路开关的通断，并被配置为从所述第二p通道通断开关采集传递来的电信号。

第二方面，本申请还提供了一种柔性肌肉电信号传感采集方法，采用如第一方面以及第一方面各种可选方式中提供的柔性肌肉电信号传感采集装置，该柔性肌肉电信号传感采集方法包括：在方波产生器产生具备预定频率的方波信号后，依序控制所述第一p通道通断开关中的第1路至第p路开关闭合，其余路开关断开；在每次控制所述第一p通道通断开关中的一路开关闭合时，依次控制所述第二p通道通断开关中的第1路至第p路中的一路开关闭合、其余路开关断开，在所述第二p通道通断开关的输出端采集电信号；利用采集到的电信号筛选出非接触点对应的电极点，断开筛选出的所述电极点的开关，执行电信号采集指令。

可选的，所述利用采集到的电信号筛选出非接触点对应的电极点，断开筛选出的所述电极点的开关，包括：筛选出采集到的大于预定电压的电信号；将筛选出的所述电信号对应的所述第一p通道通断开关和所述第二p通道通断开关中的开关闭合，将其余开关断开。

可选的，所述预定电压为1.5V。

可选的，所述执行电信号采集指令，包括：利用所述控制器继续采集从所述第二p通道通断开关的输出端输出的电信号。

通过上述技术方案，本申请至少可以实现如下有益效果：

通过设置阵列式电极，每个电极点均可以通过开关单独控制通断，根据输出的电信号筛选出未接触点并进行物理隔离，从而有效减少了干扰注入量，实现从源头保证肌电信号的纯净性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的柔性肌肉电信号传感采集装置的结构示意图；

图2A是本申请一个实施例中提供的一种柔性阵列正电极和与该柔性阵列正电极互连的16通道通断开关的示意图；

图2B是本申请一个实施例中提供的一种柔性阵列负电极和与该柔性阵列负电极互连的16通道通断开关的示意图；

图3是本申请一个实施例中提供的柔性肌肉电信号传感采集方法的方法流程图。

其中，附图标记如下：

10、柔性阵列正电极；20、柔性阵列负电极；30、方波产生器；40、第一p通道通断开关；50、第二p通道通断开关；60、控制器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的柔性肌肉电信号传感采集装置的结构示意图，本申请提供的柔性肌肉电信号传感采集装置可以包括：柔性阵列正电极10、柔性阵列负电极20、方波产生器30、第一p通道通断开关40、第二p通道通断开关50和控制器60。

上述各电器件的连接关系如下：

方波产生器30的输出端与柔性阵列正电极10的输入端连接，柔性阵列正电极10的输出端与第一p通道通断开关40的输入端连接，第一p通道通断开关40的输出端与人体皮肤连接，人体皮肤与柔性阵列负电极20的输入端连接，柔性阵列负电极20的输出端与第二p通道通断开关50的输入端连接，第二p通道通断开关50的输出端与控制器60的输入端连接；第一p通道通断开关40和第二p通道通断开关50的控制输入端分别与控制器60的输出端连接；柔性阵列正电极10和柔性阵列负电极20均为电极点组成的阵列。

这里所讲的柔性阵列正电极10和柔性阵列负电极20结构均为柔性pcb电路，且均包括m*n个预定直径的镀金电极点，m*n个镀金电极点按照m*n的阵列排列，每两个镀金电极点的中心间距为预定间距。

可选的，m、n均为4，预定直径为2.5mm，预定间距为5mm，p为16。很显然，为了实现对皮肤非接触点所对应的电信号的物理隔离，本申请中创新性地将电极设置为了由电极点组成的阵列式电极，而阵列中的电极点的数量、大小以及排布可以根据实际需求进行合理设定。比如，m、n均为6，p为36。且还可以根据实际需求，m和n为不同的取值，比如m为6，n为4等。

需要说明的是，对于任意改变后的电极点的数量、大小以及排布，在不具备特定意义考量的前提下，均应当落入本申请的保护范围。

可选的，方波产生器30输出的方波频率为1HZ～1kHZ，方波峰值为3.3V。

请参见图2A所示，其是本申请一个实施例中提供的一种柔性阵列正电极10和与该柔性阵列正电极10互连的16通道通断开关的示意图，第一p通道通断开关40包括p路可独立控制的开关，第一p通道通断开关40中的每一路开关分别对应连接柔性阵列正电极10上的一个电极点，第一p通道通断开关40内部的p路开关的输出端均短接。

类似的，请参见图2B所示，其是本申请一个实施例中提供的一种柔性阵列负电极20和与该柔性阵列负电极20互连的16通道通断开关的示意图，第二p通道通断开关50包括p路可独立控制的开关，第二p通道通断开关50中的每一路开关分别对应连接柔性阵列负电极20上的一个电极点，第一p通道通断开关40内部的p路开关的输出端均短接。

在实际应用中，控制器60被配置为控制第一p通道通断开关40以及第二p通道通断开关50中每路开关的通断，并被配置为从第二p通道通断开关50采集传递来的电信号。

综上所述，本申请提供的柔性肌肉电信号传感采集装置，通过设置阵列式电极，每个电极点均可以通过开关单独控制通断，根据输出的电信号筛选出未接触点并进行物理隔离，从而有效减少了干扰注入量，实现从源头保证肌电信号的纯净性。

另外，本申请还提供一种柔性肌肉电信号传感采集方法，其采用如第一方面以及第一方面各种可选方式中提供的柔性肌肉电信号传感采集装置。请参见图3所示，其是本申请一个实施例中提供的柔性肌肉电信号传感采集方法的方法流程图，本申请提供的柔性肌肉电信号传感采集方法包括如下步骤：

步骤301，在方波产生器产生具备预定频率的方波信号后，依序控制第一p通道通断开关中的第1路至第p路开关闭合，其余路开关断开；

步骤302，在每次控制第一p通道通断开关中的一路开关闭合时，依次控制第二p通道通断开关中的第1路至第p路中的一路开关闭合、其余路开关断开，在第二p通道通断开关的输出端采集电信号；

也就是说，控制第一p通道通断开关中的第1路开关闭合，其余路开关断开，并依次控制第二p通道通断开关中的第1路至第p路中的一路开关闭合、其余路开关断开，采集第二p通道通断开关的输出端的电信号，此时可以采集到p组电信号。

然后，控制第一p通道通断开关中的第2路开关闭合，其余路开关断开，并依次控制第二p通道通断开关中的第1路至第p路中的一路开关闭合、其余路开关断开，采集第二p通道通断开关的输出端的电信号，此时可以采集到p组电信号。

然后依次如上述步骤，控制第一p通道通断开关中的第3路至第p路中的一路开关闭合，其余路开关断开，并依次控制第二p通道通断开关中的第1路至第p路中的一路开关闭合、其余路开关断开，采集第二p通道通断开关的输出端的电信号。

也就是说，对于第一p通道通断开关中的任一路开关闭合后，均可以如上述方式采集到p组电信号。

步骤303，利用采集到的电信号筛选出非接触点对应的电极点，断开筛选出的电极点的开关，执行电信号采集指令。

在利用采集到的电信号筛选出非接触点对应的电极点，断开筛选出的电极点的开关时：

首先，筛选出采集到的大于预定电压的电信号，这些电信号对应的闭合开关所连接的电极点为接触式电极点，而采集到的小于预定电压的电信号所对应的闭合开关所连接的电极点为非接触式电极点；

然后，将筛选出的大于预定电压的电信号所对应的第一p通道通断开关和第二p通道通断开关中的开关闭合，将其余开关断开，也即将接触式电极点所对应的开关闭合，将非接触式电极点所对应的开关断开。

可选的，这里所讲的预定电压为1.5V。

最后，在执行电信号采集指令时，可以利用控制器继续采集从第二p通道通断开关的输出端输出的电信号。

综上所述，本申请提供的柔性肌肉电信号传感采集方法，通过设置阵列式电极，每个电极点均可以通过开关单独控制通断，根据输出的电信号筛选出未接触点并进行物理隔离，从而有效减少了干扰注入量，实现从源头保证肌电信号的纯净性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种柔性肌肉电信号传感采集装置，其特征在于，所述柔性肌肉电信号传感采集装置包括：柔性阵列正电极、柔性阵列负电极、方波产生器、第一p通道通断开关、第二p通道通断开关和控制器，其中：

所述方波产生器的输出端与所述柔性阵列正电极的输入端连接，所述柔性阵列正电极的输出端与所述第一p通道通断开关的输入端连接，所述第一p通道通断开关的输出端与人体皮肤连接，人体皮肤与所述柔性阵列负电极的输入端连接，所述柔性阵列负电极的输出端与所述第二p通道通断开关的输入端连接，所述第二p通道通断开关的输出端与所述控制器的输入端连接；

所述第一p通道通断开关和第二p通道通断开关的控制输入端分别与所述控制器的输出端连接；

所述柔性阵列正电极和所述柔性阵列负电极均为电极点组成的阵列。

2.根据权利要求1所述的柔性肌肉电信号传感采集装置，其特征在于，所述柔性阵列正电极和所述柔性阵列负电极结构为柔性pcb电路，均包括m*n个预定直径的镀金电极点，所述m*n个镀金电极点按照m*n的阵列排列，每两个镀金电极点的中心间距为预定间距。

3.根据权利要求2所述的柔性肌肉电信号传感采集装置，其特征在于，所述m、n均为4，所述预定直径为2.5mm，所述预定间距为5mm，所述p为16。

4.根据权利要求1所述的柔性肌肉电信号传感采集装置，其特征在于，所述方波产生器输出的方波频率为1HZ～1kHZ，方波峰值为3.3V。

5.根据权利要求1所述的柔性肌肉电信号传感采集装置，其特征在于，所述第一p通道通断开关包括p路可独立控制的开关，所述第一p通道通断开关中的每一路开关分别对应连接所述柔性阵列正电极上的一个电极点，所述第一p通道通断开关内部的p路开关的输出端均短接；

所述第二p通道通断开关包括p路可独立控制的开关，所述第二p通道通断开关中的每一路开关分别对应连接所述柔性阵列负电极上的一个电极点，所述第一p通道通断开关内部的p路开关的输出端均短接。

6.根据权利要求5所述的柔性肌肉电信号传感采集装置，其特征在于，所述控制器被配置为控制所述第一p通道通断开关以及所述第二p通道通断开关中每路开关的通断，并被配置为从所述第二p通道通断开关采集传递来的电信号。

7.一种柔性肌肉电信号传感采集方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一所述的柔性肌肉电信号传感采集装置，所述柔性肌肉电信号传感采集方法包括：

在方波产生器产生具备预定频率的方波信号后，依序控制所述第一p通道通断开关中的第1路至第p路开关闭合，其余路开关断开；

在每次控制所述第一p通道通断开关中的一路开关闭合时，依次控制所述第二p通道通断开关中的第1路至第p路中的一路开关闭合、其余路开关断开，在所述第二p通道通断开关的输出端采集电信号；

利用采集到的电信号筛选出非接触点对应的电极点，断开筛选出的所述电极点的开关，执行电信号采集指令。

8.根据权利要求7所述的柔性肌肉电信号传感采集方法，其特征在于，所述利用采集到的电信号筛选出非接触点对应的电极点，断开筛选出的所述电极点的开关，包括：

筛选出采集到的大于预定电压的电信号；

将筛选出的所述电信号对应的所述第一p通道通断开关和所述第二p通道通断开关中的开关闭合，将其余开关断开。

9.根据权利要求8所述的柔性肌肉电信号传感采集方法，其特征在于，所述预定电压为1.5V。

10.根据权利要求7所述的柔性肌肉电信号传感采集方法，其特征在于，所述执行电信号采集指令，包括：

利用所述控制器继续采集从所述第二p通道通断开关的输出端输出的电信号。

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