CN212307837U - 一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，包括：电极传感阵列、肌电信号处理装置和生物电阻抗处理装置，电极传感阵列包含多组电极模组，每个电极模组包含两个激励电极和两个探测电极；肌电信号处理装置与探测电极连接，用于从探测电极中采集原始肌电信号并进行处理；生物电阻抗处理装置分别与激励电极和探测电极连接，用于从探测电极中采集原始生物电阻抗信号并进行处理，还用于向激励电极发送激励信号。本实用新型在不增加电极传感器的情况下，采用频分复用的方式将肌电信号和生物电阻抗信号获取集成于一体，为人体肢体运动、肌肉疲劳程度等信息分析提供了多维度的数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及医学康复技术领域，特别是涉及一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统。
背景技术
表面肌电信号是在人体运动过程中在皮肤表面获取的生物电信号，其能够在一定程度上反映肌肉的活动状态，通过对表面肌电信号进行处理分析能够识别出肢体的运动意图等信息。研究者们通过对表面肌电信号进行解码识别能够实现对机器人、假肢等的运动控制。生物电阻抗是反应人体生理状态的重要参数之一，是很多生理参数检测设备进行检测的重要指标。但是，相对困难的是由于检测条件的复杂多样，检测过程较为繁琐，不能将肌电信号和生物电阻抗信号采集系统集成到一起。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，在相同的电极数量下，增加了采集的生物电信号种类。
为实现上述目的，本实用新型提供一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，所述系统包括：电极传感阵列、肌电信号处理装置和生物电阻抗处理装置；
所述电极传感阵列包含多组电极模组，每个所述电极模组包含两个激励电极和两个探测电极，其中所述激励电极用于向待测组织输入激励信号，所述探测电极用于检测原始肌电信号与原始生物电阻抗信号；
所述肌电信号处理装置，与所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始肌电信号并进行处理；
所述生物电阻抗处理装置，分别与所述激励电极和所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始生物电阻抗信号并进行处理，还用于向所述激励电极发送所述激励信号。
可选地，所述肌电信号处理装置包括：
带通滤波器，与所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始肌电信号；
第一放大电路，与所述带通滤波器连接，用于对所述原始肌电信号进行放大；
第一模数转换电路，与所述第一放大电路连接，用于将放大后的所述原始肌电信号进行模数转换，获得肌电信号。
可选地，所述生物电阻抗处理装置包括：
参考信号产生电路，用于产生参考信号；
激励信号发生电路，分别与所述激励电极和所述参考信号产生电路连接，用于根据所述参考信号产生所述激励信号，并将所述激励信号发送至所述激励电极；
高通滤波器，与所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始生物电阻抗信号并进行调制；
第二放大电路，与所述高通滤波器连接，用于对调制后的所述原始生物电阻抗信号进行放大；
解调电路，分别与所述第二放大电路和所述参考信号产生电路连接，用于根据所述参考信号对放大后的所述原始生物电阻抗信号进行解调；
低通滤波器，与所述解调电路连接，用于滤除解调后的所述原始生物电阻抗信号中的噪声；
第二模数转换电路，与所述低通滤波器连接，用于对滤除后的所述原始生物电阻抗信号进行模数转换，获得生物电阻抗信号。
可选地，所述系统还包括：
无线传输电路，分别与所述第一模数转换电路和所述第二模数转换电路连接，用于将所述第一模数转换电路发送的所述肌电信号和所述第二模数转换电路发送的所述生物电阻抗信号发送到上位机进行处理。
可选地，所述系统还包括：
电源，分别与所述电极传感阵列、所述肌电信号处理装置、所述生物电阻抗处理装置和所述无线传输电路连接，用于为所述电极传感阵列、所述肌电信号处理装置、所述生物电阻抗处理装置和所述无线传输电路提供电能。
可选地，所述带通滤波器的频谱带宽为10Hz-500Hz。
可选地，所述激励电极位于所述探测电极的外侧。
可选地，所述带通滤波器采用RC滤波器电路。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
本实用新型提供了一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，包括：电极传感阵列、肌电信号处理装置和生物电阻抗处理装置，电极传感阵列包含多组电极模组，每个电极模组包含两个激励电极和两个探测电极；肌电信号处理装置与探测电极连接，用于从探测电极中采集原始肌电信号并进行处理；生物电阻抗处理装置分别与激励电极和探测电极连接，用于从探测电极中采集原始生物电阻抗信号并进行处理，还用于向激励电极发送激励信号。本实用新型在不增加电极传感器的情况下，采用频分复用的方式将肌电信号和生物电阻抗信号获取集成于一体，为人体肢体运动、肌肉疲劳程度等信息分析提供了多维度的数据。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统结构框图；
图2为本实用新型实施例电极模组示意图；
图3为本实用新型实施例一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统安置于人体手臂测试部位的示意图；
其中，1、电极传感阵列，2、肌电信号处理装置，3、生物电阻抗处理装置，4、激励电极，5、探测电极，6、带通滤波器，7、第一放大电路，8、第一模数转换电路，9、参考信号产生电路，10、激励信号发生电路，11、高通滤波器，12、第二放大电路，13、解调电路，14、低通滤波器，15、第二模数转换电路，16、无线传输电路，17、电极模组，18、电源，19、袖带。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，在相同的电极数量下，增加了采集的生物电信号种类。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，如图1所示，所述系统包括：电极传感阵列1、肌电信号处理装置2和生物电阻抗处理装置3。
图2为本实用新型实施例电极模组示意图，如图2所示，所述电极传感阵列1包含多组电极模组17，每个所述电极模组17包含两个激励电极4和两个探测电极5，其中所述激励电极4用于向待测组织输入激励信号，所述探测电极5用于检测原始肌电信号与原始生物电阻抗信号；所述肌电信号处理装置2与所述探测电极5连接，所述肌电信号处理装置2用于从所述探测电极5中采集所述原始肌电信号并进行处理；所述生物电阻抗处理装置3分别与所述激励电极4和所述探测电极5连接，所述生物电阻抗处理装置3用于从所述探测电极5中采集所述原始生物电阻抗信号并进行处理，还用于向所述激励电极4发送所述激励信号。
在本实施例中，所述肌电信号处理装置2包括：带通滤波器6、第一放大电路7和第一模数转换电路8。所述带通滤波器6与所述探测电极5连接，所述第一放大电路7与所述带通滤波器6连接，所述第一模数转换电路8与所述第一放大电路7连接；所述带通滤波器6用于从所述探测电极5中采集所述原始肌电信号，所述第一放大电路7用于对所述原始肌电信号进行放大，所述第一模数转换电路8用于将放大后的所述原始肌电信号进行模数转换，获得肌电信号。
在本实施例中，所述生物电阻抗处理装置3包括：参考信号产生电路9、激励信号发生电路10、高通滤波器11、第二放大电路12、解调电路13、低通滤波器14和第二模数转换电路15。
参考信号产生电路9用于产生参考信号；激励信号发生电路10分别与所述激励电极4和所述参考信号产生电路连接，高通滤波器11与所述探测电极5连接，第二放大电路12与所述高通滤波器11连接，解调电路13分别与所述第二放大电路12和所述参考信号产生电路9连接，低通滤波器14与所述解调电路13连接，低通滤波器14与所述解调电路13连接，第二模数转换电路15与所述低通滤波器14连接。激励信号发生电路10用于根据所述参考信号产生所述激励信号，并将所述激励信号发送至所述激励电极4；高通滤波器11用于从所述探测电极5中采集所述原始生物电阻抗信号并进行调制；第二放大电路12用于对调制后的所述原始生物电阻抗信号进行放大；解调电路13用于根据所述参考信号对放大后的所述原始生物电阻抗信号进行解调；低通滤波器14用于滤除解调后的所述原始生物电阻抗信号中的噪声；第二模数转换电路15用于对滤除后的所述原始生物电阻抗信号进行模数转换，获得生物电阻抗信号。
在本实施例中，所述系统还包括：无线传输电路16和电源18。无线传输电路16分别与所述第一模数转换电路8和所述第二模数转换电路15连接，电源18分别与所述电极传感阵列1、所述肌电信号处理装置2、所述生物电阻抗处理装置3和所述无线传输电路16连接；无线传输电路16用于将所述第一模数转换电路8发送的所述肌电信号和所述第二模数转换电路15发送的所述生物电阻抗信号发送到上位机进行处理；电源18用于为所述电极传感阵列1、所述肌电信号处理装置2、所述生物电阻抗处理装置3和所述无线传输电路16提供电能。
在本实施例中，所述带通滤波器6的频谱带宽为10Hz-500Hz，所述激励电极4位于所述探测电极5的外侧，所述带通滤波器6采用RC滤波器电路，所述肌电信号处理装置2中的第一放大电路7和第一模数转换电路8采用ADS1299型号芯片，所述生物电阻抗处理装置3中所述参考信号产生电路9、所述激励信号发生电路10、所述高通滤波器11、所述第二放大电路12、所述解调电路13、所述低通滤波器14和所述第二模数转换电路15采用常规电路连接，所述解调电路13采用现有解调方法。
图3为本实用新型实施例一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统安置于人体手臂测试部位的示意图，如图3所示，所述电极模组17通过袖带19并列排布在皮肤表面，通过所述肌电信号处理装置2实现对所述原始肌电信号处理功能，通过所述生物电阻抗处理装置3实现对所述原始生物电阻抗信息的处理功能，通过所述无线传输电路16将所述肌电信号和所述生物电阻抗信号发送到上位机，通过所述电源18为所述系统工作提供所需电能。
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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述系统包括：电极传感阵列、肌电信号处理装置和生物电阻抗处理装置；
所述电极传感阵列包含多组电极模组，每个所述电极模组包含两个激励电极和两个探测电极，其中所述激励电极用于向待测组织输入激励信号，所述探测电极用于检测原始肌电信号与原始生物电阻抗信号；
所述肌电信号处理装置，与所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始肌电信号并进行处理；
所述生物电阻抗处理装置，分别与所述激励电极和所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始生物电阻抗信号并进行处理，还用于向所述激励电极发送所述激励信号。
2.根据权利要求1所述的基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述肌电信号处理装置包括：
带通滤波器，与所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始肌电信号；
第一放大电路，与所述带通滤波器连接，用于对所述原始肌电信号进行放大；
第一模数转换电路，与所述第一放大电路连接，用于将放大后的所述原始肌电信号进行模数转换，获得肌电信号。
3.根据权利要求2所述的基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述生物电阻抗处理装置包括：
参考信号产生电路，用于产生参考信号；
激励信号发生电路，分别与所述激励电极和所述参考信号产生电路连接，用于根据所述参考信号产生所述激励信号，并将所述激励信号发送至所述激励电极；
高通滤波器，与所述探测电极连接，用于从所述探测电极中采集所述原始生物电阻抗信号并进行调制；
第二放大电路，与所述高通滤波器连接，用于对调制后的所述原始生物电阻抗信号进行放大；
解调电路，分别与所述第二放大电路和所述参考信号产生电路连接，用于根据所述参考信号对放大后的所述原始生物电阻抗信号进行解调；
低通滤波器，与所述解调电路连接，用于滤除解调后的所述原始生物电阻抗信号中的噪声；
第二模数转换电路，与所述低通滤波器连接，用于对滤除后的所述原始生物电阻抗信号进行模数转换，获得生物电阻抗信号。
4.根据权利要求3所述的基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述系统还包括：
无线传输电路，分别与所述第一模数转换电路和所述第二模数转换电路连接，用于将所述第一模数转换电路发送的所述肌电信号和所述第二模数转换电路发送的所述生物电阻抗信号发送到上位机进行处理。
5.根据权利要求4所述的基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述系统还包括：
电源，分别与所述电极传感阵列、所述肌电信号处理装置、所述生物电阻抗处理装置和所述无线传输电路连接，用于为所述电极传感阵列、所述肌电信号处理装置、所述生物电阻抗处理装置和所述无线传输电路提供电能。
6.根据权利要求2所述的基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述带通滤波器的频谱带宽为10Hz-500Hz。
7.根据权利要求1所述的基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述激励电极位于所述探测电极的外侧。
8.根据权利要求2所述的基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统，其特征在于，所述带通滤波器采用RC滤波器电路。
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| CN202021836357.0U CN212307837U (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111820906A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-10-27 | 山东中科先进技术研究院有限公司 | 一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统 |
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2020
- 2020-08-28 CN CN202021836357.0U patent/CN212307837U/zh active Active
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| CN111820906A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-10-27 | 山东中科先进技术研究院有限公司 | 一种基于表面肌电和生物电阻抗的肢体运动信息采集系统 |
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