本發(fā)明涉及一種肌電信號(hào)采集裝置，尤其涉及一種肌電采集放大的微型傳感器，本發(fā)明還公開(kāi)了基于該傳感器的肌肉康復(fù)訓(xùn)練方法。

背景技術(shù)：

隨著神經(jīng)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)與健康科學(xué)、康復(fù)工程的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視采用表面肌電信號(hào)檢測(cè)方法來(lái)對(duì)肌肉機(jī)能狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。臨床上使用的儀器包括康復(fù)訓(xùn)練儀、康復(fù)機(jī)器人，通常是使用一次性濕電極與傳感器分離，采集時(shí)使用導(dǎo)聯(lián)線進(jìn)行連接。人體骨骼肌繁多，且肌肉位置錯(cuò)中復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)需要比較精準(zhǔn)的采集點(diǎn)且可進(jìn)行反復(fù)測(cè)量。濕電極需要導(dǎo)電膏或生理鹽水與皮膚接觸來(lái)減小接觸阻抗，導(dǎo)致電極容易因?yàn)橐苿?dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽差，每次置放位置容易發(fā)生偏差，同個(gè)采集點(diǎn)重復(fù)檢測(cè)難以實(shí)現(xiàn)。此外，傳統(tǒng)的導(dǎo)聯(lián)線連接，在人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)非常不便利，受試者需要綁上很多導(dǎo)聯(lián)線，不利于受試者的大幅度動(dòng)作，且容易產(chǎn)生工頻干擾，且該設(shè)備還存在裝置體積較大，重量較重，不便于攜帶，使用上述康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練存在效率低、內(nèi)容枯燥、評(píng)價(jià)指標(biāo)不夠精確等缺點(diǎn)。

針對(duì)濕電極不利影響，目前出現(xiàn)了各類(lèi)陣列式電極，但陣列式電極不僅不能精準(zhǔn)采集單個(gè)肌肉，而且只能佩戴于四肢，造價(jià)昂貴。

中國(guó)專(zhuān)利CN 102989124 B針對(duì)上述康復(fù)訓(xùn)練存在效率低、內(nèi)容枯燥等問(wèn)題，公開(kāi)了一種便攜式肢體運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練裝置，該裝置的軟件部分包括：康復(fù)游戲算法模塊、康復(fù)游戲動(dòng)作顯示模塊、康復(fù)游戲背景顯示模塊、康復(fù)游戲內(nèi)容顯示模塊和得分評(píng)估模塊。該康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，易操作，接受訓(xùn)練的肢體可以在三維空間的運(yùn)動(dòng)，不必局限于平面，訓(xùn)練內(nèi)容豐富，人機(jī)交互性強(qiáng)。但是此種訓(xùn)練裝置中的拉線傳感器是根據(jù)拉線被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度變化量作為傳感器輸出，這就需要對(duì)傳感器一端進(jìn)行固定，另一端與肢體連接，這種方式還不能完全脫離輔助器械且給訓(xùn)練者帶來(lái)束縛感。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述康復(fù)訓(xùn)練儀器存在的缺陷，涉及一種具有無(wú)線化、操作簡(jiǎn)易、可進(jìn)行遠(yuǎn)程穩(wěn)定傳輸、體積小的肌電采集放大的微型傳感器，采用該微型傳感器的肌肉訓(xùn)練方法訓(xùn)練內(nèi)容豐富，由于設(shè)備無(wú)線，可避免受試者測(cè)試時(shí)各種導(dǎo)線連接造成的束縛。

為了達(dá)到目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明涉及的一種肌電采集放大的微型傳感器，其特征在于：其包括肌電信號(hào)采集電極、信號(hào)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制發(fā)射模塊和顯示模塊，所述的肌電采集電極與信號(hào)處理模塊電連接，所述的信號(hào)處理模塊包括抑制射頻干擾電路、三級(jí)放大電路、全波整流電路、濾波電路，信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與調(diào)制發(fā)射模塊電連接，顯示模塊上設(shè)有藍(lán)牙接收器，顯示模塊通過(guò)藍(lán)牙接收器接收調(diào)制發(fā)射模塊發(fā)出的信號(hào)。

優(yōu)選地，所述的肌電采集電極采用干電極，干電極包括三塊經(jīng)拋光的不銹鋼板，不銹鋼板尺寸為8×4×3mm，干電極嵌入傳感器內(nèi)，表面露出傳感器表面0.9mm～1.1mm。

優(yōu)選地，所述的其中的兩塊不銹鋼板作為差分電極平行放置，間距為9.5～10.5mm，另一塊不銹鋼板作為參考電極置于與差分電極垂直的位置，間距為14.5～15.5mm。

上述的肌電采集放大的微型傳感器可與六軸陀螺儀傳感器配合使用，顯示面板上的藍(lán)牙接收器可同時(shí)接收肌電采集放大的微型傳感器和六軸陀螺儀傳感器發(fā)生的信號(hào)。

一種基于權(quán)利要求1所述的肌電采集放大的微型傳感器進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的方法包括以下步驟：

(1)將傳感器直接固定于待測(cè)肌肉表面，啟動(dòng)顯示模塊，顯示模塊播放游戲畫(huà)面，訓(xùn)練者根據(jù)游戲畫(huà)面運(yùn)動(dòng)待測(cè)肌肉；

(2)肌電采集電極采集肌電信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給信號(hào)處理模塊；

(3)抑制射頻干擾電路用于抑制電磁干擾，三級(jí)放大電路通過(guò)電路中的電阻進(jìn)行第一級(jí)放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，高通濾波后進(jìn)行第二級(jí)放大，低通濾波后進(jìn)行第三級(jí)放大，整流電路把交流轉(zhuǎn)換成單一方向電流的電路，濾波電路用于平滑采樣數(shù)據(jù)，平滑后的采樣數(shù)據(jù)傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

(4)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳輸給調(diào)制發(fā)射模塊；

(5)調(diào)制發(fā)射模塊對(duì)從模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙方式進(jìn)行發(fā)射；

(6)顯示模塊上的藍(lán)牙接收器接收信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為游戲畫(huà)面內(nèi)的指定動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)游戲的通關(guān)。

優(yōu)選地，所述的傳感器通過(guò)綁帶或醫(yī)用粘膠固定在患肢。

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明涉及的肌電采集放大的微型傳感器較傳統(tǒng)的肌肉康復(fù)訓(xùn)練儀器相比，可直接貼于待測(cè)肌肉表面，而不僅局限于四肢或者大塊的骨骼肌表面；將采集電極與傳感器合二為一，避免了受試者測(cè)試時(shí)各種導(dǎo)連線連接造成的束縛；傳感器與顯示面板采用無(wú)線藍(lán)牙連接方式，這種無(wú)線化給受試者可多方位大幅度進(jìn)行肌肉測(cè)試創(chuàng)造了條件，康復(fù)訓(xùn)練方式可與游戲相結(jié)合，增加了康復(fù)訓(xùn)練的趣味性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明肌電采集放大的微型傳感器的原理圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述，以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例一

本發(fā)明涉及的一種肌電采集放大的微型傳感器包括肌電信號(hào)采集電極、信號(hào)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制發(fā)射模塊和顯示模塊，所述的肌電采集電極用于采集肌電，并將信號(hào)傳輸給信號(hào)處理模塊，肌電采集電極采用干電極，干電極包括三塊經(jīng)拋光的不銹鋼板，不銹鋼板尺寸為8×4×3mm，其中的兩塊不銹鋼板作為差分電極平行放置，間距為10mm，另一塊不銹鋼板作為參考電極置于與差分電極垂直的位置，間距為15mm，干電極嵌入傳感器內(nèi)，表面露出傳感器表面1.0mm。肌電采集電極與信號(hào)處理模塊電連接，信號(hào)處理模塊包括抑制射頻干擾電路、三級(jí)放大電路、全波整流電路、濾波電路，抑制射頻干擾電路用于抑制電磁干擾，三級(jí)放大電路用于信號(hào)放大，整流電路把交流轉(zhuǎn)換成單一方向電流的電路，二級(jí)低通濾波電路則用于平滑采樣數(shù)據(jù)。信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與調(diào)制發(fā)射模塊電連接，顯示模塊上設(shè)有藍(lán)牙接收器，顯示模塊通過(guò)藍(lán)牙接收器接收調(diào)制發(fā)射模塊發(fā)出的信號(hào)。

一種采用上述肌電采集放大的微型傳感器進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的方法包括以下步驟：

步驟一：將多個(gè)傳感器通過(guò)綁帶或醫(yī)用粘膠固定在患肢待測(cè)肌肉表面，啟動(dòng)顯示模塊，顯示模塊播放游戲畫(huà)面，訓(xùn)練者根據(jù)游戲畫(huà)面運(yùn)動(dòng)待測(cè)肌肉；

步驟二：運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌電采集電極采集肌電信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給信號(hào)處理模塊；

步驟三：抑制射頻干擾電路用于抑制電磁干擾，三級(jí)放大電路通過(guò)電路中的電阻進(jìn)行第一級(jí)放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，高通濾波后進(jìn)行第二級(jí)放大，低通濾波后進(jìn)行第三級(jí)放大，整流電路把交流轉(zhuǎn)換成單一方向電流的電路，濾波電路用于平滑采樣數(shù)據(jù)，平滑后的采樣數(shù)據(jù)傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

步驟四：模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳輸給調(diào)制發(fā)射模塊；

步驟五：調(diào)制發(fā)射模塊對(duì)從模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙方式進(jìn)行發(fā)射；

步驟六：顯示模塊上的藍(lán)牙接收器接收多個(gè)傳感器發(fā)出的信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為游戲畫(huà)面內(nèi)的指定動(dòng)作，比如跳躍動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)游戲內(nèi)跳躍障礙物的指定動(dòng)作。

實(shí)施例二

本實(shí)施例的傳感器的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，其不同之處在于：使用時(shí)，將本發(fā)明涉及的傳感器配合六軸陀螺儀傳感器一起使用，顯示模塊通過(guò)藍(lán)牙接收器同時(shí)接收六軸陀螺儀傳感器和微型傳感器發(fā)出的信號(hào)，完成游戲內(nèi)的劃切、搬運(yùn)等動(dòng)作。

以上結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍屬于本發(fā)明的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。