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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811199168.4 (22)申请日 2018.10.15 (71)申请人 安徽银点电子科技有限公司 地址 230601 安徽省合肥市经济技术开发 区紫蓬路117号 (72)发明人 冯婉钰 冯明铎 张家植 (74)专利代理机构 北京联瑞联丰知识产权代理 事务所(普通合伙) 11411 代理人 苏友娟 (51)Int.Cl. A61B 5/0492(2006.01) A61B 5/0488(2006.01) (54)发明名称 一种基于柔性有源电极的肌电采集装置 (57)摘要。
2、 本发明提供了一种基于柔性有源电极的肌 电采集装置， 包括装置主体， 装置主体包括电极 阵列， 信号调理电路以及信号采集装置； 电极阵 列通过信号调理电路与信号采集装置连接， 电极 阵列获取的肌电信号， 通过信号调理电路的调 节， 然后传输给信号采集装置； 电极阵列与信号 调理电路之间设置有阻抗变换电路。 采用有源方 式制作柔性电极， 内部设置阻抗变换电路， 以及 信号调理电路， 可减小电极皮肤接触阻抗对肌电 信号的影响， 减小工频噪声的干扰， 获取更高质 量、 更低噪声的表面肌电信号。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 109124628 A 2019.01.04 CN 10912。
3、4628 A 1.一种基于柔性有源电极的肌电采集装置， 包括装置主体， 其特征在于， 所述装置主体 包括电极阵列， 信号调理电路以及信号采集装置； 所述电极阵列通过所述信号调理电路与信号采集装置连接， 电极阵列获取的肌电信 号， 通过信号调理电路的调节， 然后传输给信号采集装置； 所述电极阵列与信号调理电路之间设置有阻抗变换电路。 2.根据权利要求1所述的基于柔性有源电极的肌电采集装置， 其特征在于， 所述电极阵 列至少由4个电极构成的2*2的阵列， 电极之间的间距在3mm-5mm之间。 3.根据权利要求2所述的基于柔性有源电极的肌电采集装置， 其特征在于， 所述电极包 括柔性基层， 所述柔性。
4、基层上沿着底层向上顺序设置有铜电极层、 镍层以及金层。 4.根据权利要求1所述的基于柔性有源电极的肌电采集装置， 其特征在于， 所述阻抗变 换电路内部包括运算放大器， 所述运算放大器采用OPA376。 5.根据权利要求4所述的基于柔性有源电极的肌电采集装置， 其特征在于， 所述运算放 大器采用正、 负双电源为运算放大器供电。 6.根据权利要求1所述的基于柔性有源电极的肌电采集装置， 其特征在于， 所述柔性基 层采用聚酰亚胺制作， 所述柔性底层的厚度为120 m-160 m之间。 7.根据权利要求1所述的基于柔性有源电极的肌电采集装置， 其特征在于， 所述信号调 理电路包括初级放大滤波电路以及次。
5、级放大电路； 所述初级放大滤波电路由仪表运放 AD8221、 电容电阻通过电连接构成； 所述次级放大电路由放大器AD706与电容电阻通过电连 接构成。 8.根据权利要求1所述的基于柔性有源电极的肌电采集装置， 其特征在于， 所述信号采 集装置包括信号采集卡以及计算机， 所述信号采集卡采集到的数据通过过USB口传输至计 算机， 所述信号采集卡采用NI USB-6218。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 109124628 A 2 一种基于柔性有源电极的肌电采集装置 技术领域 0001 本发明涉及电子元器件技术领域， 尤其涉及一种基于柔性有源电极的肌电采集装 置。 背景技术 0002 表。
6、面肌电信号是肌肉收缩时伴随的电信号， 是在体表无创检测肌肉活动的重要方 法。 我们研究分析表面肌电信号的检测与分析方法， 也包括检测技术与装置及利用表面肌 电信号反馈控制外部装置的方法等。 其应用背景主要集中在康复医学和体育科学两大领 域。 0003 肌电信号在神经肌肉系统状态评估、 临床诊断以及康复治疗等方面具有重要的研 究意义与应用价值， 如肌电假手自适应控制、 肌纤维传导速度评估等。 与临床上常用的针电 极EMG相比， 表面肌电具有无创性的优点， 适用于长期连续可重复性测量以及用于孩童的测 量监护。 0004 现有的采集装置对表面肌电信号采集过程中， 由于皮肤电极接触阻抗较大， 易受 工。
7、频信号干扰， 影响采集到的信号质量。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明要解决的技术问题是提供一种基于柔性有源电极的肌电采集装 置， 解决现有采集装置对表面肌电信号采集过程中， 产生的皮肤电极接触阻抗较大， 易受工 频信号干扰问题。 0006 本发明的技术方案是这样实现的： 0007 本发明提供的一种基于柔性有源电极的肌电采集装置， 包括装置主体， 其特征在 于， 所述装置主体包括电极阵列， 信号调理电路以及信号采集装置； 0008 所述电极阵列通过所述信号调理电路与信号采集装置连接， 电极阵列获取的肌电 信号， 通过信号调理电路的调节， 然后传输给信号采集装置； 0009 所述电极阵列与。
8、信号调理电路之间设置有阻抗变换电路。 0010 优选地， 所述电极阵列至少由4个电极构成的2*2的阵列， 电极之间的间距在3mm- 5mm之间。 0011 优选地， 所述电极包括柔性基层， 所述柔性基层上沿着底层向上顺序设置有铜电 极层、 镍层以及金层； 0012 优选地， 所述阻抗变换电路内部包括运算放大器， 所述运算放大器采用OPA376。 0013 优选地， 所述运算放大器采用正、 负双电源为运算放大器供电。 0014 优选地， 所述柔性基层采用聚酰亚胺制作， 所述柔性底层的厚度为120 m-160 m之 间。 0015 优选地， 所述信号调理电路包括初级放大滤波电路以及次级放大电路； 。
9、所述初级 放大滤波电路由仪表运放AD8221、 电容电阻通过电连接构成； 所述次级放大电路由放大器 说 明 书 1/3 页 3 CN 109124628 A 3 AD706与电容电阻通过电连接构成。 0016 优选地， 所述信号采集装置包括信号采集卡以及计算机， 所述信号采集卡采集到 的数据通过过USB口传输至计算机， 所述信号采集卡采用NIUSB-6218。 0017 有益效果： 0018 采用有源方式制作柔性电极， 内部设置阻抗变换电路， 以及信号调理电路， 可减小 电极皮肤接触阻抗对肌电信号的影响， 减小工频噪声的干扰， 获取更高质量、 更低噪声的表 面肌电信号。 柔性电极阵列具有较好的。
10、舒适性， 能很好地适应皮肤表面的不平坦区域以增 强电极与皮肤接触从而获得较小的基线噪声。 有源柔性电极阵列可进一步降低外界噪声对 肌电信号的影响， 具有更低的基线噪声以及更高的信噪比。 附图说明 0019 图1为本发明一种基于柔性有源电极的肌电采集装置的结构原理图； 0020 图2为本发明中的阻抗变换电路的电路图； 0021 图3为本发明中的初级放大滤波电路的电路图 0022 图4为本发明中的次级放大电路的电路图。 具体实施方式 0023 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。
11、。 基于 本发明中的实施例， 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图有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0024 如图1-4所示， 本发明实施例提出了本发明提供的一种基于柔性有源电极的肌电 采集装置， 包括装置主体， 装置主体包括电极阵列， 信号调理电路以及信号采集装置； 0025 电极阵列通过信号调理电路与信号采集装置连接， 电极阵列获取的肌电信号， 通 过信号调理电路的调节， 然后传输给信号采集装置； 0026 电极阵列与信号调理电路之间设置有阻抗变换电路， 阻抗变换电路对采集到的肌 电信号进行调整； 因为电极与皮肤接触的阻抗较高， 当连接电极与信号调理电路之间的。
12、走 线或电缆较长时， 易受工频信号和空间电磁场的干扰， 最终影响信号质量。 为此， 为每一通 道电极设计了一路阻抗变换电路， 在柔性电极阵列的顶层安置运算放大器做阻抗变换电 路， 将高输出阻抗的肌电信号信号转变为低输出阻抗的肌电信号， 降低工频噪声和空间电 磁场的影响， 同时提高肌电信号信号的输出驱动能力。 0027 电极阵列为至少由4个电极构成2*2的阵列， 电极之间的间距在3mm-5mm之间， 如果 电极之间间距过低过小， 会产生信号干扰， 如果间距过大， 内部电源线路增加， 阻抗增加， 电 极感应不灵敏。 0028 电极包括柔性基层， 柔性基层上沿着底层向上顺序设置有铜电极层、 镍层以及。
13、金 层； 柔性基层采用聚酰亚胺制作， 柔性底层的厚度为120 m-160 m之间， 此厚度保证柔性基 层具有较高的柔韧性， 具有较好的舒适性， 本实施例为了中电极为了结构稳固在柔性材料 上印制的直径2.5mm、 厚度35 m的铜质圆盘， 为稳定皮肤电极接触阻抗， 电极表面镀有2 m厚 度的镍和0.035 m厚度的金层。 说 明 书 2/3 页 4 CN 109124628 A 4 0029 阻抗变换电路内部包括运算放大器， 运算放大器采用OPA376。 0030 运算放大器采用正、 负双电源为运算放大器供电。 0031 信号调理电路包括初级放大滤波电路以及次级放大电路； 初级放大滤波电路由仪 。
14、表运放AD8221、 电容电阻通过电连接构成； 次级放大电路由放大器AD706与电容电阻通过电 连接构成。 设计的信号调理电路包括放大和滤波功能， 由两级电路构成。 图3所示为初级放 大滤波电路， 主要由仪表运放和电容电阻构成。 初级电路对信号进行约60倍差分放大， 15Hz 的一阶高通和725Hz的一阶低通滤波。 由于柔性电极阵列经过阻抗变换后运放的电压噪声 影响较大， 为减小前端电压噪声对后续信号的影响， 同时为抑制由电极引入的50Hz共模工 频噪声， 选用了低电压噪声、 高共模抑制比的仪表运放AD8221。 在AD8221的增益电阻端通过 串联电阻和电容构成一阶高通滤波， 考虑到信号调理。
15、板的尺寸， 本实施例电路设计中电阻 电容使用0603封装格式， 电容最大可选值为10 F， 对应1k电阻， 实现15Hz一阶高通滤波。 在AD8221输出端串联电阻电容构成一阶RC低通滤波， 通过1k电阻与220nF电容实现725Hz 低通滤波。 图4所示为第二级放大电路， 采用对电容电阻不敏感的多重反馈带通滤波器结构 实现约30倍的信号放大和20500Hz的带通滤波电路， 主要由AD706与电容电阻构成。 在数 据采集部分， 采用NI USB6218数据采集卡将10路模拟输出转换为数字信号并通过USB口传 输至个人计算机。 NI USB-6218具32路模拟输入通道和16位ADC的采样精度，。
16、 满足所需的通 道数和精度需求。 采用个人笔记本电脑可进一步隔离工频交流电。 使用Visual C+编写的 多通道表面肌电数据采集软件实现对肌电信号波形的实时显示以及数据存储。 0032 最后需要说明的是： 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 仅用于说明本发明的技 术方案， 并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均包含在本发明的保护范围内。 说 明 书 3/3 页 5 CN 109124628 A 5 图1 图2 图3 说 明 书 附 图 1/2 页 6 CN 109124628 A 6 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 7 CN 109124628 A 7 。