CN209421932U - 一种肌电检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种肌电检测装置。所述肌电检测装置是耳机式的，包括信号处理电路、连接器、参比电极以及分别位于不同耳壳上的第一测量电极和第二测量电极；所述信号处理电路分别与所述第一测量电极、所述第二测量电极和所述参比电极连接；所述信号处理电路连接所述连接器，以连接外部设备。该装置将测量电极放在耳壳上，不仅外形简洁美观，方便使用者佩戴和操作，而且肌电检测准确，有效提高了后续针对动作的肌电识别的准确性。

Description

一种肌电检测装置

技术领域

本实用新型涉及生物电分析领域，具体涉及一种肌电检测装置。

背景技术

现有肌电检测装置外观上是一个医疗设备的样子。其中测量电极大多用贴片电极来实现，当使用该肌电检测装置进行检测时需要粘在眼部和面部附近。该佩戴方式较为复杂，需要专业人士对测量电极的位置进行调整与选择。因此现有的肌电检测装置不够美观与方便。此外，现有的肌电检测装置难以检测面部动作引起的肌电信号。

实用新型内容

鉴于上述问题提出了本实用新型，以便提供一种至少部分地解决上述问题的肌电检测装置。

根据本实用新型一个方面，提供了一种肌电检测装置，该装置是耳机式的，包括信号处理电路、连接器、参比电极以及分别位于不同耳壳上的第一测量电极和第二测量电极；

所述信号处理电路分别与所述第一测量电极、所述第二测量电极和所述参比电极连接；

所述信号处理电路连接所述连接器，以连接外部设备。

示例性地，所述耳壳为耳塞形状，所述第一测量电极和所述第二测量电极分别位于对应的耳壳的贴近耳道的外表面。

示例性地，所述耳壳为耳罩形状，所述第一测量电极和所述第二测量电极分别位于对应的耳壳的贴近耳朵前部的外表面。

示例性地，所述装置还包括分别位于不同耳壳内的第一扬声器和第二扬声器；所述第一扬声器和所述第二扬声器分别连接所述连接器，以连接所述外部设备。

示例性地，所述参比电极包括分别与所述第一测量电极和所述第二测量电极对应的第一参比电极和第二参比电极，所述第一参比电极位于所述第一测量电极所在的耳壳的外部，所述第二参比电极位于所述第二测量电极所在的耳壳的外部。

示例性地，所述信号处理电路位于任何一个耳壳内。

示例性地，所述连接器包括第一连接线和第二连接线，其中，所述信号处理电路连接所述第一连接线，以连接所述外部设备；所述第一扬声器和所述第二扬声器分别连接所述第二连接线，以连接所述外部设备。

示例性地，所述信号处理电路包括信号放大器。

示例性地，所述连接器位于任何一个耳壳内并且包括控制器、电源模块和无线通信模块，其中，所述控制器分别与所述信号处理电路、所述第一扬声器、所述第二扬声器、所述电源模块和所述无线通信模块连接。

示例性地，所述信号处理电路包括信号放大器和模数转换器，其中，所述信号放大器分别与所述第一测量电极、所述第二测量电极和所述参比电极连接；

所述信号放大器还经由所述模数转换器连接所述控制器。

根据本实用新型的肌电检测装置将测量电极放置在耳壳上，不仅外形简洁美观，方便佩戴和操作，而且针对面部动作的肌电信号检测准确率高。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本实用新型一个实施例的肌电检测装置的示意性框图；

图2示出根据本实用新型另一个实施例的肌电检测装置的示意性框图；

图3示出根据本实用新型又一个实施例的肌电检测装置的示意性框图；

图4示出根据本实用新型再一个实施例的肌电检测装置的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

肌电检测装置可以用于检测肌电信号。所检测的肌电信号能够用于识别使用者的动作。根据本实用新型实施例的肌电检测装置设计成耳机式的，即该肌电检测装置的外表形状是一个耳机形状。与耳机一样，该肌电检测装置包括两个耳壳，分别用于在使用时佩戴在使用者的耳朵处。耳壳上的测量电极采集耳道或耳朵及其周围的肌电信号。这些肌电信号可以反映耳朵内部或附近肌肉的运动，还可以反映眼睛的运动，而人们的动作(特别是面部动作)通常会牵扯到这些部位的运动。由此，本申请的肌电检测装置不仅方便了使用者佩戴和操作，而且确保了快速准确地识别肌电信号。图1示出了根据本实用新型一个实施例的肌电检测装置100的示意性框图。

如图1所示，肌电检测装置100包括信号处理电路140、连接器150、参比电极130以及分别位于不同耳壳上的第一测量电极110和第二测量电极120。

第一测量电极110和第二测量电极120用于采集使用者的肌电信号。该肌电信号具有表征使用者动作的信息，可以称为待识别肌电信号。当使用者做出不同的动作时，例如左右咬牙、前咬牙、张嘴、吐舌、舌尖顶上颚、眼睛向左看，眼睛向右看和眨眼等动作，耳道内或耳朵周围的肌肉会有相应的运动，从而产生不同的待识别肌电信号。在使用者使用装置100时，两个测量电极可以与使用者的耳道内、耳朵或耳朵周围任一处肌肉接触，用于获取肌肉运动时这些位置处肌肉所产生的待识别肌电信号。基于该待识别肌电信号，可以识别使用者的动作。

示例性地，测量电极为软质导电材料制成。在装置100使用时，测量电极可以直接与使用者皮肤接触，让使用者佩戴时更加舒服，而且对使用者的健康无损害，减少使用者使用过程中的恐惧或损伤。由此，避免了测量过程中的由心理或生理因素引起的对识别结果不必要的负面影响，提高了测量准确度，并提升了用户体验。

参比电极130也用于采集肌电信号。该肌电信号用于提供参考电位，可以称为参比肌电信号。本装置100可以仅包括一个参比电极，也可以包括多个参比电极，当有多个参比电极时，信号处理电路140会将获取的多路参比肌电信号合并为一路信号。参比电极130可以位于耳壳的外部。本装置100使用中，参比电极130可以放置于使用者的耳垂或耳后乳突处。耳垂或耳后乳突处肌肉较少并且较少受到使用者动作的影响，将参比电极130放置于这样的位置将不会或较少地影响根据肌电信号识别使用者动作的准确性。

信号处理电路140分别与第一测量电极110、第二测量电极120和参比电极130连接。由此，可以用于分别自第一测量电极110和第二测量电极120接收待识别肌电信号，自参比电极130接收参比肌电信号，并对这些信号执行相应处理，并发送给外部设备。经外部设备对所接收的信号进一步处理，能够识别装置100的使用者的动作。该外部设备可以是计算机、智能手机、服务器或专用计算终端。

连接器150与信号处理电路140连接。连接器150用于本装置100与外部设备的连接。连接器150连接信号处理电路140，用于将经信号处理电路140处理而获得的待识别信号发送给外部设备。

根据本实用新型的肌电检测装置将测量电极放置在耳壳上，在使用该肌电检测装置时无需专业人士对测量电极的位置进行调整与选择，该佩戴方式简单方便，而且美观。此外，该肌电检测装置能够准确检测由人体动作(特别是面部动作)引起的肌电信号，从而保证了后续肌电识别的准确性。总之该肌电检测装置极大提升了使用者的用户体验。

示例性地，肌电检测装置的耳壳为耳塞形状，第一测量电极110和第二测量电极120分别位于对应的耳壳的贴近耳道的外表面，用于采集耳道表面肌肉的电信号。耳壳的贴近耳道的外表面是当肌电检测装置使用时，贴近使用者的耳道的侧表面。使用者在佩戴时将两个耳壳分别放置在耳道内，使第一测量电极110和第二测量电极120与耳道的肌肉紧密且充分接触。由此，第一测量电极110和第二测量电极120可以采集任何微弱的肌电信号，使得肌电检测更准确。

示例性地，肌电检测装置的耳壳为耳罩形状，第一测量电极110和第二测量电极120分别位于对应的耳壳的、贴近耳朵或耳朵周围任一处肌肉部位的外表面。优选地，第一测量电极110和第二测量电极120分别位于对应的耳壳的贴近耳朵前部的外表面。使用者在佩戴时将两个耳壳分别罩在耳朵上，以使第一测量电极110和第二测量电极120与耳朵前部的肌肉接触。耳朵前部的肌肉更能够反映使用者的微小动作。由此，使得肌电检测装置的准确性得以显著增强。

可选地，信号处理电路140位于耳壳外部的采集盒内。信号处理电路140可以通过连接线与耳壳上的测量电极和耳壳外部的参比电极相连接，并且信号处理电路140还可以通过连接器150与外部设备相连接。

可选地，信号处理电路140位于任何一个耳壳内。信号处理电路140位于耳壳内部可以让本装置100看起来更简洁美观，让使用者佩戴方便。

图2示出了根据本实用新型另一实施例的肌电检测装置200的示意性框图。如图2所示，肌电检测装置200包括信号处理电路240、连接器250、参比电极230以及分别位于不同耳壳上的第一测量电极210和第二测量电极220。其中，第一测量电极210、第二测量电极220、信号处理电路240和参比电极230的功能、位置与结构分别与上述肌电检测装置100中的对应部件类似。为了简洁，在此不再赘述。

如图2所示，肌电检测装置200还包括分别位于不同耳壳内的第一扬声器和211第二扬声器221。

连接器250除了连接信号处理电路240，还分别连接第一扬声器211和第二扬声器221。一方面，如上所述，连接器250连接信号处理电路240，用于将经信号处理电路240处理而获得的待识别信号发送给外部设备。另一方面，连接器250连接第一扬声器211和第二扬声器221，用于将外部设备播放的训练语音发送给第一扬声器211和第二扬声器221进行播放。肌电检测装置200的实际应用中，不同人即使做了相同的动作，其肌电信号也可能相差较大。为了更好地利用肌电检测装置200所检测的肌电信号来识别使用者的动作，可以基于训练的技术获得一个针对某特定使用者的分类器，该分类器用于基于自使用者所采集的肌电信号来识别该使用者的当前动作。

在训练时，利用第一扬声器211和第二扬声器221播放训练语音。该训练语音的信号可以是由外部设备(例如计算机)播放。该训练语音的信号自外部设备经由连接器250传送到第一扬声器211和第二扬声器221。示例性地，语音包括指示执行左右咬牙、前咬牙、张嘴、吐舌、舌尖顶上颚、眼睛向左看，眼睛向右看和眨眼等操作动作的指令信息。例如，语音播放“眼睛向左看”。第一扬声器211和第二扬声器221播放训练语音给使用者后，使用者可以根据播放的训练语音做相关动作。分类器基于经处理的肌电信号确定使用者的动作。基于所确定的动作和训练语音的标签调整分类器的参数，直至获得期望的分类器。

在该肌电检测装置中，测量电极巧妙地与扬声器结合在一起。肌电检测装置的刺激信号生成和肌电信号采集几乎同时完成，保证了肌电识别所用的分类器的训练质量，由此确保了肌电识别的准确度。此外，使用者利用该肌电检测装置200即能够顺畅地听到训练语音令又能够灵活地做相关动作，极大地提升了用户体验。

图3示出了根据本实用新型又一实施例的肌电检测装置300的示意性框图。如图3所示，肌电检测装置300包括信号处理电路340、连接器350、参比电极330、第一测量电极310、第二测量电极320、第一扬声器311和第二扬声器321。其中第一测量电极310、第二测量电极320、第一扬声器311和第二扬声器321的功能、位置与结构分别与以上肌电检测装置200中的对应部件类似。为了简洁，在此不再赘述。

参比电极330包括第一参比电极331和第二参比电极332，第一参比电极331和第二参比电极332分别对应于第一测量电极310和第二测量电极320。第一参比电极331和第二参比电极332可以分别位于对应的耳壳的外部。因此，信号处理电路340能够合并第一参比电极331和第二参比电极332所采集的参比肌电信号，以作为第一测量电极310和第二测量电极320的参比肌电信号。由此，避免了参比肌电信号的误差对信号处理电路340的干扰，使其能够输出更准确的肌电信号，以进行肌电识别。

肌电检测装置300的连接器350包括第一连接线351和第二连接线352。信号处理电路340连接该第一连接线351的一端，第一连接线351的另一端用于连接外部设备。经信号处理电路处理的肌电信号可以经第一连接线351传输至外部设备，以进行进一步处理。第一扬声器311和第二扬声器321分别连接第二连接线352的一端，第二连接线352的另一端用于连接外部设备。在该信号通路中，传输语音信号。

可选地，信号处理电路340包括信号放大器341。信号放大器341分别与第一测量电极310、第二测量电极320、第一参比电极331和第二参比电极332连接，用于将采集的原始肌电信号进行放大处理，然后通过第一连接线351发送给外部设备。在使用肌电检测装置300时，由外部设备播放语音信号。该语音信号经由第二连接线352传送到第一扬声器311和第二扬声器321。扬声器播放语音给使用者后，使用者可以根据播放的语音做对应的动作。当使用者做出不同的动作时，信号放大器341自第一测量电极310、第二测量电极320、第一参比电极331和第二参比电极332接收所采集的肌电信号，然后将该肌电信号进行放大，并经由第一连接线351发送给外部设备。

在装置300中，通过有线连接来实现肌电信号和音频信号的传输，减少了装置300的元器件数量，比如电源器件、电池、无线通信器件等相关器件，减轻了装置重量，减少装置体积，降低了装置成本，使用者佩戴时更加舒服；同时通过有线连接避免了装置需要不定时充电的问题，简化了装置的维护与保管。

图4示出了根据本实用新型再一实施例的肌电检测装置400的示意性框图。该肌电检测装置400包括信号处理电路440、连接器450、参比电极430、第一测量电极410、第二测量电极420、第一扬声器411和第二扬声器421。其中第一测量电极410、第二测量电极420、第一扬声器411和第二扬声器421的功能、位置与结构分别与以上所详细描述的肌电检测装置300的对应部件类似。为了简洁，在此不再赘述。

连接器450包括控制器451、电源模块452和无线通信模块453。控制器451用于控制肌电信号和音频信号与外部设备的传输，所以控制器451分别连接信号处理电路440、第一扬声器411和第二扬声器421。

可选地，信号处理电路440包括信号放大器441和模数转换器442。信号放大器441分别与第一测量电极410、第二测量电极420、第一参比电极431和第二参比电极432连接，用于将采集的原始肌电信号进行放大处理。模数转换器442连接信号放大器441和控制器451，用于将信号放大器441处理的模拟信号转换为数字信号，并传送给控制器451。

控制器451还连接电源模块452。电源模块452用于给控制器451供电，其他模块根据情况再由控制器451对其进行供电。示例性地，电源模块452可以是原电池。电源模块452也可以是可充电电池模块。在此情况中，装置400还包括充电接口(未示出)。

控制器451还连接无线通信模块453，用于控制无线通信模块453的通信。无线通信模块453用于与外部设备建立无线连接，以传输肌电信号和音频信号等。示例性地，无线通信模块453可以通过蓝牙或WI-FI等无线技术实现。

可选地，控制器451采用型号是Intel的Edison的芯片实现。

示例性地，在使用肌电检测装置400时，可以由外部设备播放语音信号。该语音信号经由无线通信模块453传输至控制器451。然后控制器451再将该语音信号传送到第一扬声器411和第二扬声器421。这两个扬声器播放语音给使用者。由此，使用者可以根据播放的语音做相应动作。当使用者做出不同的动作时，信号放大器441自第一测量电极410、第二测量电极420、第一参比电极431和第二参比电极432接收所采集的肌电信号。信号放大器441将采集的原始肌电信号进行放大，然后传送给模数转换器442。模数转换器442将模拟肌电信号转换为数字肌电信号，然后传输给控制器451。控制器451经由无线通信模块453将数字肌电信号传送给外部设备。

可选地，肌电检测装置400还包括电源开关(未示出)。电源开关用于开启和关闭该肌电检测装置。

在装置400中，通过无线连接来实现肌电信号和音频信号的传输，去掉了装置与外部设备的连接线，使装置400不受连接线限制，可以让使用者自由地做出各种动作，提高了装置400的普适性。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本实用新型的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本实用新型的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本实用新型的范围之内。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何设备的部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种肌电检测装置，其特征在于，所述肌电检测装置是耳机式的，包括信号处理电路、连接器、参比电极以及分别位于不同耳壳上的第一测量电极和第二测量电极，其中，

所述信号处理电路分别与所述第一测量电极、所述第二测量电极和所述参比电极连接；

所述信号处理电路连接所述连接器，以连接外部设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耳壳为耳塞形状，

所述第一测量电极和所述第二测量电极分别位于对应的耳壳的贴近耳道的外表面。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耳壳为耳罩形状，

所述第一测量电极和所述第二测量电极分别位于对应的耳壳的贴近耳朵前部的外表面。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括分别位于不同耳壳内的第一扬声器和第二扬声器；所述第一扬声器和所述第二扬声器分别连接所述连接器，以连接所述外部设备。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述参比电极包括分别与所述第一测量电极和所述第二测量电极对应的第一参比电极和第二参比电极，所述第一参比电极位于所述第一测量电极所在的耳壳的外部，所述第二参比电极位于所述第二测量电极所在的耳壳的外部。

6.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述信号处理电路位于任何一个耳壳内。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述连接器包括第一连接线和第二连接线，其中，

所述信号处理电路连接所述第一连接线，以连接所述外部设备；

所述第一扬声器和所述第二扬声器分别连接所述第二连接线，以连接所述外部设备。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号处理电路包括信号放大器。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述连接器位于任何一个耳壳内并且包括控制器、电源模块和无线通信模块，其中，

所述控制器分别与所述信号处理电路、所述第一扬声器、所述第二扬声器、所述电源模块和所述无线通信模块连接。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述信号处理电路包括信号放大器和模数转换器，其中，

所述信号放大器分别与所述第一测量电极、所述第二测量电极和所述参比电极连接；

所述信号放大器还经由所述模数转换器连接所述控制器。