[發明專利]一種無線表面肌電信號拾取裝置、方法及前端壓縮方法

有效

• 申請號: 201210485079.2
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102961132A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 沈俊;陳健;李耀;馬磊;傅艦艇;施益智;張明焜
• 申請（專利權）人: 重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: A61B5/0488
• 分類號: A61B5/0488
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及生理信號拾取技術領域，更具體的說，是涉及一種無線表面肌電信號拾取裝置、方法及前端壓縮方法。

背景技術

生理信號交互裝置是采集肌電信號、腦信號或神經電信號等生理信號，通過識別這類信號的特征信息，判斷人類大腦的意圖，其中，肌電信號作為伴隨肌肉運動產生的一種生理電信號，目前被廣泛應用于臨床肌體疾病診斷、運動醫學以及康復工程等領域。與傳統的植入式肌電信號相比，表面肌電信號是將導電電極貼服在皮膚表面所獲取，其特征信息可以直接反映人體動作意圖，具有感知動作的直接性，因此可以與機械手臂組合構成肌電假肢。另外，表面肌電信號的無創特性也被作為人機接口界面，應用于交互式游戲娛樂、手語自動翻譯、電器控制、作戰指揮等各個方面。

表面肌電信號是由肌纖維上形成的單纖維動作電位脈沖在時間和空間上疊加形成的運動電位，其信號的特點是由多個音頻范圍內的高頻脈沖疊加形成。表面肌電采集部分根據通訊的特點分為有線表面肌電和無線表面肌電。由于有線表面肌電對電纜的依賴，很大程度上影響表面肌電的可穿戴和便攜應用，為了解決其可穿戴和便攜應用，無線表面肌電得到了一定程度的發展。目前，多種無線表面肌電采用的是拓撲結構，每個傳感器都集成表面肌電放大，模數轉換以及無線發射的功能，將采集的全部肌電數據通過自定義協議發送到指定的接收器，這種全原始數據表面肌電采集系統主要是用于神經肌肉損傷和康復研究，其致命的缺點是全原始數據傳輸的數據量很大，限制了采集通道擴展，同時也限制了無線傳輸距離，以及系統的抗電磁干擾能力。

因此，提供一種無線表面肌電信號拾取裝置、方法及前端壓縮方法，有效地減少無線傳輸數據量，以擴展采集通道和擴大無線傳輸距離，提高系統的抗電磁干擾能力，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種無線表面肌電信號拾取裝置、方法及前端壓縮方法，以克服現有技術中由于全原始數據傳輸數據量很大，限制采集通道擴展，同時也限制無線傳輸距離，以及系統的抗電磁干擾能力的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種無線表面肌電信號拾取裝置，用于動作識別的前端壓縮無線表面肌電信號拾取，該裝置包括：無線接收終端和與所述無線接收終端無線通信連接的多個有源無線表面傳感器，其中，

所述有源無線表面傳感器對表面肌電信號進行高保真的拾取，并將所述表面肌電信號進行量化和傳輸；

所述無線接收終端接收所述有源無線表面傳感器拾取的所述表面肌電信號，并發送至終端設備。

其中，所述有源無線表面傳感器具體由非極化高純度銀絲、高通儀用放大器、帶通放大器、內置模數轉換器低功耗單片機、第一無線射頻收發模塊、電池模塊和電池管理模塊構成，

所述非極化高純度銀絲通過貼緊皮膚獲取表面肌電信號，經過所述高通儀用放大器和所述帶通放大器構成的高增益放大器進行所述表面肌電信號的高阻抗匹配、弱信號放大以及運動偽軌跡干擾消除處理，得到幅值相對高的模擬信號，所述內置模數轉換器低功耗單片機將所述模擬信號轉換成數字信號并緩存，并對所述數字信號進行壓縮處理，控制所述第一無線射頻收發模塊將壓縮后的所述數字信號發送至所述無線接收終端。

其中，所述無線接收終端包括：第二無線射頻收發模塊，所述無線接收終端通過所述第二無線射頻收發模塊接收所述有源無線表面傳感器發送的所述數字信號。

優選的，所述非極化高純度銀絲為圓柱形，按照平行三極桿技術布置。

優選的，所述非極化高純度銀絲的三根極桿之間的間距為5cm-15cm，其中任何一個極桿都可用作接地電極，其他兩個極桿與所述高通儀用放大器正反相輸入端相連。

在上述公開的一種無線表面肌電信號拾取裝置的基礎上，本發明還公開了一種無線表面肌電信號拾取方法，用于動作識別的前端壓縮無線表面肌電信號拾取，該方法包括：

A1、有源無線表面傳感器通過貼緊皮膚的非極化高純度銀絲獲取表面肌電信號；

A2、所述有源無線表面傳感器的高通儀用放大器和帶通放大器構成高增益放大器進行所述表面肌電信號的高阻抗匹配、弱信號放大以及運動偽軌跡干擾消除處理，得到幅值相對高的模擬信號；

A3、所述有源無線表面傳感器的內置模數轉換器低功耗單片機將所述模擬信號轉換成數字信號并緩存，并對所述數字信號進行壓縮處理，控制所述第一無線射頻收發模塊將壓縮后的所述數字信號發送至所述無線接收終端；

A4、所述無線接收終端接收所述有源無線表面傳感器拾取的所述表面肌電信號，并發送至終端設備。