RU2803824C1 - Flexible dot matrix wireless system for collection of electromyographic signals with hot swap function - Google Patents
Flexible dot matrix wireless system for collection of electromyographic signals with hot swap function Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803824C1 RU2803824C1 RU2023109056A RU2023109056A RU2803824C1 RU 2803824 C1 RU2803824 C1 RU 2803824C1 RU 2023109056 A RU2023109056 A RU 2023109056A RU 2023109056 A RU2023109056 A RU 2023109056A RU 2803824 C1 RU2803824 C1 RU 2803824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- data acquisition
- flexible
- wireless
- iron
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к технической области носимых устройств, основанных на электромиографических (ЭМГ) сигналах, и, в частности, относится к гибкой точечно-матричной беспроводной системе сбора ЭМГ сигналов с функцией горячей замены.The present invention relates to the technical field of wearable devices based on electromyographic (EMG) signals, and in particular relates to a flexible hot-swappable dot-matrix wireless EMG signal acquisition system.
Уровень техникиState of the art
С развитием науки и техники портативные устройства для получения ЭМГ-сигналов и устройства для восприятия позы широко используются в реабилитационной медицине. Когда пациент надевает их для тренировки движений, компьютер собирает информацию, чтобы определить намерение движения пациента для взаимодействия человека с компьютером, тем самым усиливается эффект реабилитационного тренинга. В большинстве случаев современные устройства сбора ЭМГ сигнала относятся к типу беспроводного кольца или проводной матрицы. Однако устройства сбора ЭМГ сигналов типа беспроводного кольца имеют низкую частоту приема и не способны собирать сигналы мышц в разных участках. Устройства сбора ЭМГ сигналов типа проводного массива являются одиночными в режиме сбора данных и не способны к интенсивному движению в результате проводной привязки. Особенно во время научных исследований, качество обработки данных обычно зависит от количества каналов, что является переменной величиной сбора данных, но электроды, используемые в большинстве современных устройств сбора данных, являются фиксированными, не имеющими возможности горячей замены, что приводит к низкой расширяемости и низкому комфорту. Количество каналов варьируется в разных ситуациях применения. При ограничении проводной передачи данных в окружающей среде современное устройство сбора данных не может выполнять требования из-за его низкой частоты сбора данных и сигналов низкого качества, которые неудобны для обработки и идентификации.With the development of science and technology, portable EMG signal acquisition devices and posture sensing devices are widely used in rehabilitation medicine. When the patient wears them for movement training, the computer collects information to determine the patient's movement intention for human-computer interaction, thereby enhancing the effect of rehabilitation training. In most cases, modern EMG signal collection devices are of the wireless ring or wired array type. However, EMG signal collection devices such as wireless rings have a low reception frequency and are not able to collect muscle signals in different areas. Devices for collecting EMG signals of the wire array type are single in data collection mode and are not capable of intense movement as a result of wire binding. Especially during scientific research, the quality of data processing usually depends on the number of channels, which is a variable value of data acquisition, but the electrodes used in most modern data acquisition devices are fixed, non-hot-swappable, resulting in low expandability and low comfort . The number of channels varies in different application situations. With the limitation of wired data transmission in the environment, modern data acquisition device cannot meet the requirements due to its low data acquisition frequency and poor quality signals, which are inconvenient for processing and identification.
В патентном документе 1 (CN109124628A) раскрыто устройство получения данных электромиографии на основе гибких активных электродов. Согласно п.п. 2 и 3 формулы, электродный массив состоит по меньшей мере из четырех электродов в массиве размером 2*2 с расстоянием между электродами, составляющим 3 мм - 5 мм. Электрод включает в себя слой гибкой подложки, на котором вверх вдоль нижнего слоя последовательно расположены слой медного электрода, слой никеля и слой золота. В патентном документе 1 подробно описано иерархическое планирование устройства и несъемная фиксация электродов через определенный интервал.Patent Document 1 (CN109124628A) discloses an electromyography data acquisition device based on flexible active electrodes. According to paragraphs. 2 and 3 formulas, the electrode array consists of at least four electrodes in an array of size 2*2 with a distance between the electrodes of 3 mm - 5 mm. The electrode includes a flexible substrate layer on which a copper electrode layer, a nickel layer and a gold layer are sequentially arranged upward along the bottom layer. Patent Document 1 details the hierarchical planning of the device and the permanent fixation of the electrodes at a certain interval.
В патентном документе 2 (CN104224170A) раскрыты гибкий поверхностный ЭМГ электрод типа массива и способ его получения. Согласно формуле изобретения, восемнадцать электродов расположены следующим образом: левые девять электродов пронумерованы сверху вниз от 1 до 9, порты подключения нижнего выводного интерфейса пронумерованы слева направо от 1 до 9, левые электроды от 1 до 4 последовательно соединены с портами подключения от 1 до 4 через электродные выводы, электродные выводы расположены на левой стороне левых электродов слева направо, электроды 5-9 последовательно соединены с разъемами подключения с 9 по 5 через электродные выводы, и электродные выводы расположены на правой стороне левых электродов справа налево; и соединение между правыми девятью электродами и верхним выводным интерфейсом и соединение между левыми электродами и нижним выводным интерфейсом являются симметричными. Включают дозирующую машину для заполнения круглого отверстия клеем, то есть медицинской токопроводящей пастой, а затем клей запекается и отверждается. В патентном документе 2 подробно описаны подготовка электродов и закрепление электродов путем нагрева токопроводящей пасты неразъемным способом.Patent Document 2 (CN104224170A) discloses an array-type flexible surface EMG electrode and a method for producing the same. According to the claims, the eighteen electrodes are arranged as follows: the left nine electrodes are numbered from top to bottom from 1 to 9, the connection ports of the lower output interface are numbered from left to right from 1 to 9, the left electrodes 1 to 4 are connected in series with the connection ports 1 to 4 through electrode terminals, electrode terminals are located on the left side of the left electrodes from left to right, electrodes 5 to 9 are connected in series with connection terminals 9 to 5 through the electrode terminals, and electrode terminals are located on the right side of the left electrodes from right to left; and the connection between the right nine electrodes and the upper output interface and the connection between the left electrodes and the lower output interface are symmetrical. The dispensing machine is turned on to fill the round hole with glue, that is, medical conductive paste, and then the glue is baked and cured. Patent Document 2 details the preparation of electrodes and fixing the electrodes by heating a conductive paste in a permanent manner.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Целью настоящего изобретения является создание гибкой точечно-матричной беспроводной системы сбора ЭМГ сигналов с функцией горячей замены. Измерительные электроды обоснованно заменяются "в горячем режиме" для точечно-матричного сбора данных в зависимости от конкретных ситуаций, исходя из предпосылки обеспечения высокоточного сбора данных, электроды можно свободно менять при включенном питании, а беспроводная передача используется для устранения ограничений, связанных с кабелями, чтобы увеличить гибкость сбора данных, универсальность применения и комфорт при ношении, а также еще больше улучшить качество сбора данных, что способствует научному контролю за параметрами исследования и обладает превосходной адаптивностью и возможностью расширения в таких приложениях, как реабилитационное обучение или научные исследования.The purpose of the present invention is to create a flexible point-matrix wireless system for collecting EMG signals with a hot-swappable function. Measuring electrodes are reasonably hot-swappable for dot matrix data acquisition depending on specific situations, based on the premise of ensuring high-precision data acquisition, electrodes can be freely changed while the power is on, and wireless transmission is used to eliminate cable restrictions so that increase data acquisition flexibility, application versatility and wearing comfort, and further improve data acquisition quality, which is conducive to scientific control of study parameters and has excellent adaptability and expandability in applications such as rehabilitation training or scientific research.
Техническое решение для достижения цели настоящего изобретения описано следующим образом.A technical solution to achieve the object of the present invention is described as follows.
Гибкая точечно-матричная беспроводная система сбора ЭМГ сигналов с функцией горячей замены включает в себя несколько гибких беспроводных модулей сбора данных и главный блок управления.The flexible hot-swappable dot-matrix wireless EMG signal acquisition system includes several flexible wireless data acquisition modules and a main control unit.
Кроме того, гибкие беспроводные модули сбора данных могут быть полностью прикреплены к различным участкам человеческого тела для выполнения операций укладки, обертывания и т.д., а электродные блоки могут быть заменены "в горячем режиме" в соответствии с количеством каналов, требуемых для одного модуля, так что гибкость стратегии сбора данных и воздухопроницаемость одежды может быть увеличена. Количество таких модулей также может быть увеличено в зависимости от ситуации, и может использоваться беспроводная передача, чтобы избавиться от ограничений, связанных с проводами. Электродные блоки могут притягиваться в гибких беспроводных модулях сбора данных с помощью электромагнитов и плотно прикрепляться к корпусу, а также могут извлекаться при наэлектризовывании для использования, чтобы изменить стратегию сбора данных. Главный блок управления может быть соединен с верхним компьютером и выполнен с возможностью приема данных ЭМГ сигнала от гибких беспроводных модулей сбора данных, синтеза ЭМГ изображения и отправки ЭМГ изображения на верхний компьютер.In addition, flexible wireless data acquisition modules can be fully attached to various parts of the human body to perform styling, wrapping, etc., and the electrode units can be hot-swapped according to the number of channels required per module , so that the flexibility of data acquisition strategy and the breathability of clothing can be increased. The number of such modules can also be increased depending on the situation, and wireless transmission can be used to get rid of the limitations of wires. The electrode assemblies can be magnetically attracted into flexible wireless data acquisition modules and attached tightly to the housing, and can also be removed when electrified for use to change the data acquisition strategy. The main control unit may be connected to the upper computer and configured to receive EMG signal data from the flexible wireless data acquisition modules, synthesize the EMG image, and send the EMG image to the upper computer.
Кроме того, гибкий беспроводной модуль сбора данных включает в себя основание, контроллер сбора данных, первый беспроводной модуль передачи, две позолоченные медные клеммы, две железные клеммы, множество датчиков, множество электродных гнезд и множество электродных блоков. Обладая превосходной эластичностью, гибкое основание, безвредное для кожи, может быть зафиксировано относительно кожи и удобно при ношении. Электродные гнезда расположены на передней стороне гибкого беспроводного модуля сбора данных в виде точечной матрицы, а датчики равномерно распределены по задней стороне основания и близко к коже. Электродные гнезда представляют собой кольцевые канавки, в стенке каждой кольцевой канавки предусмотрено четыре сквозных отверстия, расположенных симметрично через равные интервалы в форме кольца, две позолоченные медные клеммы и две железные клеммы расположены в четырех сквозных отверстиях с интервалами, электродный блок вставлен в сквозное отверстие и закреплен в соответствии с электромагнитным эффектом, обе железные клеммы соединены с контроллером сбора данных с помощью гибких проводов, а датчики электрически соединены с электродными гнездами. Контроллер сбора данных соединен с первым беспроводным модулем передачи и датчиками отдельно, контроллер сбора данных расположен в основании, и контроллер сбора данных выполнен с возможностью управления датчиками для получения ЭМГ сигналов и отправки ЭМГ сигналов посредством первого беспроводного модуля передачи и может обнаруживать горячую замену электродных блоков и осуществлять контроль крепления электродов.In addition, the flexible wireless data acquisition module includes a base, a data acquisition controller, a first wireless transmission module, two gold-plated copper terminals, two iron terminals, a plurality of sensors, a plurality of electrode sockets, and a plurality of electrode blocks. With excellent elasticity, the flexible base, which is harmless to the skin, can be fixed against the skin and comfortable to wear. The electrode sockets are located on the front side of the flexible wireless data acquisition module in a dot matrix pattern, and the sensors are evenly distributed along the back side of the base and close to the skin. The electrode sockets are circular grooves, the wall of each circular groove has four through holes arranged symmetrically at equal intervals in a ring shape, two gold-plated copper terminals and two iron terminals are arranged in four through holes at intervals, the electrode block is inserted into the through hole and fixed According to the electromagnetic effect, both iron terminals are connected to the data acquisition controller with flexible wires, and the sensors are electrically connected to the electrode sockets. The data acquisition controller is connected to the first wireless transmission module and the sensors separately, the data acquisition controller is located in the base, and the data acquisition controller is configured to control the sensors to receive EMG signals and send EMG signals through the first wireless transmission module and can detect hot replacement of electrode units and control the fastening of electrodes.
Кроме того, электродное гнездо включает в себя: верхнюю позолоченную медную клемму и нижнюю позолоченную медную клемму, которые вводят дифференциальные сигналы в контроллер сбора данных; и левую железную клемму и правую железную клемму, которые симметричны друг другу, причем левая железная клемма, служащая в качестве негомологичного электрода сравнения, электрически соединена с контроллером сбора данных, а правая железная клемма выполнена с возможностью обнаружения горячей замены электродов и электрически соединена с контроллером сбора данных. Гибкие провода намотаны снаружи вокруг симметричных левой и правой железных клемм по часовой стрелке и против часовой стрелки соответственно, образуя электромагнит для притяжения электрода сравнения электродного блока. После того, как контроллер сбора данных подает ток на катушку внешней обмотки, железные клеммы создают магнитную силу, притягивающую и фиксирующую электрод. Когда электродный блок вставляют, в то время как питание остается включенным во время использования, электрод сравнения в центре электродного блока электрически соединяется с левой клеммой и правой клеммой в электродном гнезде. В этом случае, поскольку провода намотаны на внешние окружности левой клеммы и правой клеммы в электродном гнезде, и токи включены, создается магнитная сила, и электродный блок, в основном изготовленный из железного материала, может притягиваться с фиксацией. Когда левая клемма служит в качестве заземления и электрически соединена с правой клеммой посредством электрода сравнения, уровень на правой клемме снижается, и главный блок управления может обнаруживать изменение уровня, чтобы определять вставление электрода и настраивать частоту сбора данных и режим передачи данных в соответствии с условиями использования.In addition, the electrode socket includes: an upper gold-plated copper terminal and a lower gold-plated copper terminal, which input differential signals to the data acquisition controller; and a left iron terminal and a right iron terminal that are symmetrical to each other, wherein the left iron terminal serving as a non-homologous reference electrode is electrically connected to the data acquisition controller, and the right iron terminal is configured to detect hot-swappable electrodes and is electrically connected to the acquisition controller data. The flexible wires are wound externally around the symmetrical left and right iron terminals clockwise and counterclockwise respectively, forming an electromagnet to attract the reference electrode of the electrode unit. After the data acquisition controller applies current to the external winding coil, the iron terminals create a magnetic force that attracts and fixes the electrode. When the electrode block is inserted while the power remains on during use, the reference electrode at the center of the electrode block is electrically connected to the left terminal and the right terminal in the electrode socket. In this case, since the wires are wound on the outer circumferences of the left terminal and the right terminal in the electrode socket and the currents are turned on, a magnetic force is generated and the electrode block mainly made of iron material can be attracted in a fixed manner. When the left terminal serves as a ground and is electrically connected to the right terminal via a reference electrode, the level at the right terminal decreases and the main control unit can detect the level change to detect the insertion of the electrode and adjust the data collection frequency and data transmission mode according to the usage conditions .
Кроме того, электродный блок имеет цилиндрическую форму, и электродный блок включает в себя электрод сравнения, верхний дифференциальный электрод и нижний дифференциальный электрод. Электрод сравнения расположен в центре электродного блока, верхний дифференциальный электрод и нижний дифференциальный электрод симметрично распределены по двум сторонам электрода сравнения, и между верхним и нижним дифференциальными электродами и электродом сравнения образованы канавки. Электрод сравнения изготовлен из железа посередине и покрыт медью с внешней стороны, чтобы взаимодействовать с электромагнитным притяжением двух железных клемм в электродном гнезде, а сторона, прилегающая к коже, покрыта медью для лучшего измерения опорного потенциала. Верхний дифференциальный электрод и нижний дифференциальный электрод изготовлены из позолоченной меди для лучшего измерения дифференциального потенциала.In addition, the electrode block has a cylindrical shape, and the electrode block includes a reference electrode, an upper differential electrode and a lower differential electrode. The reference electrode is located at the center of the electrode block, the upper differential electrode and the lower differential electrode are symmetrically distributed on two sides of the reference electrode, and grooves are formed between the upper and lower differential electrodes and the reference electrode. The reference electrode is made of iron in the middle and coated with copper on the outside to interact with the electromagnetic attraction of the two iron terminals in the electrode socket, and the side adjacent to the skin is coated with copper for better measurement of the reference potential. The upper differential electrode and lower differential electrode are made of gold-plated copper for better differential potential measurement.
Когда электродный блок вставляют, в то время как питание остается включенным во время использования, электрод сравнения в центре электродного блока электрически соединяется с левой клеммой и правой клеммой в электродном гнезде. Поскольку провода намотаны на внешние окружности двух железных клемм в электродном гнезде, и токи включены, создается магнитная сила, и электродный блок притягивается таким образом, что становится зафиксированным. Когда левая железная клемма служит в качестве заземления и электрически соединена с правой железной клеммой посредством электрода сравнения, уровень на правой железной клемме снижается, и контроллер сбора данных обнаруживает изменение уровня, чтобы определить вставление электродного блока и настроить частоту сбора данных и режим передачи данных в соответствии с условиями использования.When the electrode block is inserted while the power remains on during use, the reference electrode at the center of the electrode block is electrically connected to the left terminal and the right terminal in the electrode socket. Since the wires are wound around the outer circumferences of the two iron terminals in the electrode socket and the currents are turned on, a magnetic force is generated and the electrode block is attracted so that it becomes fixed. When the left iron terminal serves as a ground and is electrically connected to the right iron terminal via a reference electrode, the level at the right iron terminal decreases and the data acquisition controller detects the level change to detect the insertion of the electrode block and adjust the data acquisition frequency and data transmission mode accordingly. with terms of use.
Кроме того, главный блок управления включает в себя второй беспроводной модуль передачи данных и контроллер высокой тактовой частоты, второй беспроводной модуль передачи данных соединен с контроллером высокой тактовой частоты, второй беспроводной модуль передачи данных выполнен с возможностью приема данных от гибких беспроводных модулей сбора данных и отправки команды управления, и контроллер высокой тактовой частоты выполнен с возможностью управления гибкими беспроводными модулями сбора данных, выполнения обработки изображений в отношении данных временной области полученных ЭМГ сигналов человеческого тела с помощью способа оконной сегментации и отправки обработанных данных временной области на верхний компьютер.In addition, the main control unit includes a second wireless data transmission module and a high-frequency clock controller, the second wireless data transmission module is connected to the high-frequency clock controller, the second wireless data transmission module is configured to receive data from the flexible wireless data acquisition and sending modules. control commands, and the high clock frequency controller is configured to control the flexible wireless data acquisition modules, perform image processing on the time domain data of the acquired EMG signals of the human body using a window segmentation method, and send the processed time domain data to the overhead computer.
Кроме того, гибкие беспроводные модули сбора данных могут быть неограниченно расширены в соответствии с требованиями места использования.In addition, flexible wireless data acquisition modules can be expanded indefinitely according to the requirements of the site of use.
По сравнению с известным уровнем техники, настоящее изобретение обладает значительными преимуществами, заключающимися в следующем:Compared with the prior art, the present invention has significant advantages as follows:
(1) Согласно настоящему изобретению, беспроводная система сбора ЭМГ сигналов может повысить комфорт и расширяемость устройства при условии получения сигнала высокой плотности посредством гибкого материала и точечно-матричного расположения, чтобы увеличить верхний предел системы сбора данных.(1) According to the present invention, the wireless EMG signal acquisition system can improve the comfort and expandability of the device while obtaining a high-density signal through flexible material and dot matrix arrangement, so as to increase the upper limit of the data acquisition system.
(2) Устройство сбора данных согласно настоящему изобретению позволяет осуществлять горячую замену электродов при включенном питании, система сбора данных интеллектуально определяет и регулирует частоту сбора данных для адаптации к изменениям, чтобы повысить гибкость стратегии сбора данных, безопасность устройства в использовании и воздухопроницаемость при ношении и облегчить реабилитационное обучение в медицинских системах и переменный контроль каналов в научных исследованиях ЭМГ сигналов.(2) The data acquisition device of the present invention can hot-swappable electrodes while the power is on, the data acquisition system intelligently determines and adjusts the frequency of data acquisition to adapt to changes, so as to improve the flexibility of the acquisition strategy, the safety of the device in use and the breathability of wearing, and make it easier to rehabilitation training in medical systems and variable channel control in scientific research of EMG signals.
(3) Настоящее изобретение характеризуется небольшими размерами и малым весом, может быть прочно прикреплено к поверхности человеческого тела и допускает увеличение или уменьшение модулей по мере необходимости, чтобы увеличивать плотность сбора информации и улучшать качество последующего получения сигнала изображения.(3) The present invention is small in size and light in weight, can be firmly attached to the surface of the human body, and allows modules to be increased or decreased as needed to increase the acquisition density and improve the quality of subsequent image signal acquisition.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
На фиг. 1 представлена принципиальная схема сетевой работы гибкой точечно-матричной беспроводной системы сбора ЭМГ сигналов, надеваемой на тело человека, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In fig. 1 is a schematic diagram of the network operation of a flexible point-matrix wireless EMG signal acquisition system worn on the human body, in accordance with an embodiment of the present invention.
На фиг. 2 представлена общая принципиальная схема гибкой точечно-матричной беспроводной системы сбора ЭМГ сигналов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In fig. 2 is a general schematic diagram of a flexible point-matrix wireless EMG signal acquisition system in accordance with an embodiment of the present invention.
На фиг. 3 представлена принципиальная схема гибкого беспроводного модуля сбора данных гибкой точечно-матричный беспроводной системы сбора ЭМГ сигналов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In fig. 3 is a schematic diagram of a flexible wireless data acquisition module of a flexible dot matrix wireless EMG signal acquisition system in accordance with an embodiment of the present invention.
На фиг. 4 представлена принципиальная схема электродного гнезда гибкой точечно-матричной беспроводной системы сбора ЭМГ сигналов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In fig. 4 is a schematic diagram of an electrode socket of a flexible dot-matrix wireless EMG signal acquisition system in accordance with an embodiment of the present invention.
На фиг. 5 представлена принципиальная схема позолоченной медной клеммы и железной клеммы гибкой точечно-матричной беспроводной системы сбора ЭМГ сигналов согласно варианту осуществления настоящего изобретения, где (а) - принципиальная схема позолоченной медной клеммы, а (б) -принципиальная схема железной клеммы.In fig. 5 is a circuit diagram of a gold-plated copper terminal and an iron terminal of a flexible dot-matrix wireless EMG signal acquisition system according to an embodiment of the present invention, where (a) is a circuit diagram of a gold-plated copper terminal, and (b) is a circuit diagram of an iron terminal.
На фиг. 6 представлена принципиальная схема электрода гибкой точечно-матричной беспроводной системы сбора ЭМГ сигналов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.In fig. 6 is a schematic diagram of an electrode of a flexible dot matrix wireless EMG signal acquisition system in accordance with an embodiment of the present invention.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Варианты осуществления настоящего изобретения подробно раскрыты ниже, а их примеры проиллюстрированы на чертежах, на которых одинаковые или сходные позиции относятся к одинаковым или сходным элементам или элементам, имеющим одинаковую или сходную функцию, во всем описании. Варианты осуществления, раскрытые ниже со ссылкой на чертежи, являются иллюстративными для объяснения настоящего раскрытия и не должны толковаться как ограничивающие настоящее раскрытие.Embodiments of the present invention are described in detail below, and examples thereof are illustrated in the drawings, in which the same or similar numerals refer to the same or similar elements or elements having the same or similar function throughout the specification. The embodiments disclosed below with reference to the drawings are illustrative for explaining the present disclosure and should not be construed as limiting the present disclosure.
Со ссылкой на фиг. 1-6, гибкая точечно-матричная беспроводная система сбора ЭМГ сигналов с функцией горячей замены, предусмотренная в настоящем изобретении, включает в себя главный блок 50 управления и множество гибких беспроводных модулей 10 сбора данных.With reference to FIG. 1-6, the hot-swappable flexible point-matrix wireless EMG signal acquisition system provided by the present invention includes a
Гибкие беспроводные модули 10 сбора данных могут быть полностью прикреплены к различным участкам человеческого тела для выполнения операций укладки, обертывания и т.д., а электродные блоки 40 могут быть заменены "в горячем режиме" в соответствии с количеством каналов, требуемых для одного модуля, так что гибкость стратегии сбора данных и воздухопроницаемость одежды могут быть увеличены. Количество таких модулей также может быть увеличено в зависимости от места использования, и может использоваться беспроводная передача, чтобы избавиться от ограничений, связанных с проводами. Электродные блоки 40 могут притягиваться в гибких беспроводных модулях 10 сбора данных с помощью электромагнитов и плотно прикрепляться к телу, а также могут извлекаться при наэлектризовывании для использования, чтобы изменять стратегию сбора данных. Главный блок 50 управления может быть соединен с верхним компьютером и выполнен с возможностью приема данных ЭМГ сигнала от гибких беспроводных модулей 10 сбора данных, синтеза ЭМГ изображения и отправки ЭМГ изображения на верхний компьютер.The flexible wireless
Гибкий беспроводной модуль 10 сбора данных включает в себя основание, контроллер 30 сбора данных, первый беспроводной модуль передачи, две позолоченные медные клеммы, две железные клеммы, шестнадцать датчиков, шестнадцать электродных гнезд 20 и шестнадцать электродных блоков 40. Гибкие, безвредные для кожи основания в целом изготовлены из безвредного для кожи силикагеля, благодаря чему обладают превосходной растяжимостью, способны фиксироваться относительно кожи и удобны в ношении. Электродные гнезда 20 расположены на гибком беспроводном модуле 10 сбора данных точечно-матричным образом, и всего в этом примере предусмотрено шестнадцать электродных гнезд. Клемма дифференциального сбора данных датчика соединена по отдельности с двумя позолоченными медными клеммами в электродном гнезде 20, и затем датчик соединен с контроллером 30 сбора данных с помощью гибкого провода. Гибкий провод выполнен из гибкого материала, безвредного для кожи. Контроллер 30 сбора данных размещен в гибком, безвредном для кожи материале и используется для сбора шестнадцатиканального ЭМГ сигнала и беспроводной передачи данных и может обнаруживать горячую замену электродов и контролировать фиксацию электродов. Гибкие беспроводные модули 10 сбора данных могут быть неограниченно расширены в соответствии с требованиями места использования.The flexible wireless
Электродное гнездо 20 включает в себя: верхнюю позолоченную медную клемму 22 и нижнюю позолоченную медную клемму 23, которые вводят дифференциальные сигналы в датчики; и левую железную клемму и правую железную клемму, симметричные друг другу, причем левая железная клемма 21, служащая в качестве негомологичного электрода сравнения, электрически соединена с контроллером сбора данных, а правая железная клемма 24 выполнена с возможностью обнаружения горячей замены электродов и электрически соединена с контроллером сбора данных. Гибкие провода намотаны вокруг внешних сторон симметричных левой и правой железных клемм по часовой стрелке и против часовой стрелки соответственно, образуя электромагнит для притяжения электрода сравнения электродного блока 40. После того, как контроллер сбора данных подает ток на катушку внешней обмотки, железные клеммы создают магнитную силу для притягивания и фиксации электрода.The
Электродный блок 40 включает в себя электрод 41 сравнения, верхний дифференциальный электрод 42 и нижний дифференциальный электрод 43. Электрод 41 сравнения расположен в центре электродного блока 40, верхний дифференциальный электрод 42 и нижний дифференциальный электрод 43 симметрично распределены по двум сторонам электрода 41 сравнения, и между верхним и нижним дифференциальными электродами и электродом 41 сравнения образованы канавки. Электрод 41 сравнения изготовлен из железа посередине и покрыт медью с внешней стороны, чтобы взаимодействовать с электромагнитным притяжением двух железных клемм в электродном гнезде, а сторона, прилегающая к коже, покрыта медью для лучшего измерения опорного потенциала. Верхний дифференциальный электрод 42 и нижний дифференциальный электрод 43 изготовлены из позолоченной меди для лучшего измерения дифференциального потенциала.The
Когда электродный блок 40 вставляют, в то время как питание остается включенным во время использования, электрод 41 сравнения в центре электродного блока 40 электрически соединяется с левой клеммой 21 и правой клеммой 24 в электродном гнезде 20. Поскольку провода намотаны на внешние окружности двух железных клемм в электродном гнезде, и токи включены, создается магнитная сила, и электродный блок 40 притягивается таким образом, что становится зафиксированным. Когда левая железная клемма 21 служит в качестве заземления и электрически соединена с правой железной клеммой 24 посредством электрода 41 сравнения, уровень правой железной клеммы 24 снижается, и контроллер 30 сбора данных обнаруживает изменение уровня, чтобы определить вставление электродного блока 40 и настроить частоту сбора данных и режим передачи данных в соответствии с условиями использования. Главный блок 50 управления включает в себя второй беспроводной модуль передачи данных и контроллер высокой тактовой частоты, второй беспроводной модуль передачи данных соединен с контроллером высокой тактовой частоты, второй беспроводной модуль передачи данных выполнен с возможностью приема данных от гибких беспроводных модулей 10 сбора данных и отправки команды управления, и контроллер высокой тактовой частоты выполнен с возможностью управления гибкими беспроводными модулями 10 сбора данных, выполнения обработки изображений в отношении данных временной области полученных ЭМГ сигналов человеческого тела с помощью способа оконной сегментации и отправки обработанных данных временной области на верхний компьютер.When the
Второй беспроводной модуль передачи данных использует сверхширокую полосу пропускания (UWB, от англ. ultra-wide bandwidth), а контроллер высокой тактовой частоты использует цифровой сигнальный процессор (DSP, от англ. digital signal processor).The second wireless data transmission module uses ultra-wide bandwidth (UWB, from the English ultra-wide bandwidth), and the high clock frequency controller uses a digital signal processor (DSP, from the English digital signal processor).
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010963586.7 | 2020-09-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2803824C1 true RU2803824C1 (en) | 2023-09-20 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6731975B1 (en) * | 2000-10-16 | 2004-05-04 | Instrumentarium Corp. | Method and apparatus for determining the cerebral state of a patient with fast response |
| CN104224170B (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-09 | 浙江大学 | A kind of array-type flexible surface myoelectric electrode and preparation method |
| CN106725467A (en) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 深圳先进技术研究院 | Array myoelectric signal collection apparatus and back pain assistant diagnosis system |
| JP2017169791A (en) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 旭化成株式会社 | Potential measuring device |
| RU199832U1 (en) * | 2017-08-24 | 2020-09-22 | Общество с ограниченной ответственностью "МОТОРИКА" | ELECTROMYOGRAPHIC SENSOR |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6731975B1 (en) * | 2000-10-16 | 2004-05-04 | Instrumentarium Corp. | Method and apparatus for determining the cerebral state of a patient with fast response |
| CN104224170B (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-09 | 浙江大学 | A kind of array-type flexible surface myoelectric electrode and preparation method |
| JP2017169791A (en) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 旭化成株式会社 | Potential measuring device |
| CN106725467A (en) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 深圳先进技术研究院 | Array myoelectric signal collection apparatus and back pain assistant diagnosis system |
| RU199832U1 (en) * | 2017-08-24 | 2020-09-22 | Общество с ограниченной ответственностью "МОТОРИКА" | ELECTROMYOGRAPHIC SENSOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2022052700A1 (en) | Flexible dot-matrix electromyographic signal wireless acquisition system capable of achieving channel hot plugging | |
| US7715894B2 (en) | Apparatus and method for acquiring a signal | |
| AU2010315490B2 (en) | Biomedical electrode | |
| KR101490811B1 (en) | Electrical Impedance Tomography Apparatus | |
| CN101534706B (en) | Body worn physiological sensor device having a disposable electrode module | |
| CN103648367B (en) | For obtaining and monitor brain bioelectrical signals and the implantable device for ICS | |
| Hirata et al. | A fully-implantable wireless system for human brain-machine interfaces using brain surface electrodes: W-HERBS | |
| Sodagar et al. | A wireless implantable microsystem for multichannel neural recording | |
| KR102582824B1 (en) | Portable device, system and method for measuring electromyography signals of a user | |
| US20070106170A1 (en) | Apparatus and method for acquiring a signal | |
| US20090227965A1 (en) | Motion artifacts less electrode for bio-potential measurements and electrical stimulation, and motion artifacts less skin surface attachable sensor nodes and cable system for physiological information measurement and electrical stimulation | |
| Xu et al. | Batteries not included: A mat-based wireless power transfer system for implantable medical devices as a moving target | |
| WO2007071180A1 (en) | Wearable, wireless and distributed physiological signal monitoring system | |
| McDonnall et al. | Implantable multichannel wireless electromyography for prosthesis control | |
| JP2023534846A (en) | Modular auditory sensing system | |
| CN107714036A (en) | A kind of headband structure with eeg signal acquisition system | |
| Nesenbergs et al. | Smart textiles for wearable sensor networks: Review and early lessons | |
| CA3177539A1 (en) | Communication devices, methods, and systems | |
| RU2803824C1 (en) | Flexible dot matrix wireless system for collection of electromyographic signals with hot swap function | |
| RU2444988C1 (en) | Electrode device for wearable ecg-monitor | |
| Matsushita et al. | Development of an implantable wireless ECoG 128ch recording device for clinical brain machine interface | |
| CN108852314B (en) | Intelligent clothing and human body detection system | |
| US20200289002A1 (en) | CONTOUR ELECTROCORTICOGRAPHY (ECoG) ARRAY | |
| KR102516252B1 (en) | Device for wirelessly transmitting power to neural signal processing device | |
| CN209059233U (en) | The micro- force-sensing sensor of multiple spot and enter body formula muscular strength detection device |