[發明專利]一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器

在審

• 申請號: 201710056597.5
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106821365A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 孫福壯;涂浚波;羊帥
• 申請（專利權）人: 杭州三目科技有限公司
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于傳感器領域，涉及柔性生物電信號傳感器，尤其涉及一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器。

背景技術

隨著科技的快速進步以及人們生活水平的提高，人們的運動健身意識也日益增強。技術的進步同時促進了運動監測設備的發展。這些監測設備通常使用連接至個體身體某些部位的傳感器，通過傳感器實時記錄個體各部位在運動中與個體的體育運動或者健康相關聯的各種物理和/或生理參數，并且提供關于個體體育表現的反饋信息或者為后續的運動健身指導提供物理依據。

常見的生物電信號傳感器通常使用普通的導電織物或者導電硅膠作為電極來采集人體表生物電信號。

公告號為CN105326485A的中國專利文獻公開了一種柔性傳感器及柔性傳感器模組。所述柔性傳感器至少包括柔性導線以及面料襯底,所述面料襯底包括相對的第一表面和第二表面,所述第一表面用于與生物體接觸,所述柔性導線往返穿梭并固定于所述面料襯底的第一表面和第二表面,且位于所述第一表面和第二表面上的所述柔性導線緊密排列且電性接觸。

該發明的傳感器沒有采取靜電屏蔽和抗干擾措施，也未設置前置信號放大電路，進行信號采集時易受各類噪聲干擾影響，所采信號的信噪比也不高。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器，具有防靜電，抗干擾功能，能有效提高生物電信號的連續性，完整性和穩定性。

本發明的技術方案如下：

一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器，包括電極、放置電極的電極基座、底板和貼合層，所述的傳感器貼合在穿戴設備上，所述的電極基座與底板緊密貼合，所述的電極基座貼合底板的一面設有凹槽，所述的凹槽承載有信號放大電路，所述的底板和貼合層之間設有接地的屏蔽層。

在上述技術方案中，通過將屏蔽層接地處理，可保護電路，防止靜電擊穿。同時，屏蔽層還能對外界的環境噪聲干擾起到屏蔽作用。防止由于環境噪聲干擾所產生的全頻率段噪聲影響傳感器精準度。電極與電極基座與人體皮膚接觸，貼合層用于將整個裝置固定在傳感器載體上。

此外，所述的電極基座上設有與電極形狀相匹配且貫穿電極基座的電極槽，所述的電極固定在電極槽內。

本發明進一步的技術方案中，所述的電極包括等距離排列的三個，其中一個為參考電極，另兩個為信號采集電極，參考電極放置在兩個信號采集電極之間；所述兩個信號采集電極的信號輸出端通過導線連接所述信號放大電路的輸入端，所述的參考電極的信號輸出端與穿戴設備上的參考電位點連接。優選的，所述導線為金屬纖維。

兩個信號采集電極作為兩個差分輸入端，用于采集肌肉收縮或張弛時所產生的電位差。一個參考電極接參考電勢點，參考電極能夠有效降低頻率為50Hz的工頻干擾和傳感器與皮膚摩擦所產生的全頻率段噪聲干擾，提高了傳感器的共模抑制能力。同時，參考電極能夠過濾，或者消除信號采集電極所獲得的差分信號中存在的噪聲，為下一級單元的信號處理做出優化。

另外，所述三個電極等距離排列，參考電極位于兩個信號采集電極之間，使得參考電極到每一個信號采集電極的距離相等。因此參考電極上所獲得的噪聲分量與兩個信號采集電極上的噪聲分量基本一致。通過對三個電極上的信號進行疊加處理，使得下一級電路能夠更加精確地去除噪聲干擾。

作為優選，所述的電極和電極基座在與人體皮膚相接觸的表面設有紋理。紋理狀可以增大摩擦，使傳感器與人體皮膚不易發生移動，從而保持信號的穩定性，減少由于摩擦產生的噪聲干擾。

作為優選，所述的電極采用柔性高分子導電材料制成，包括聚合物、硅樹脂、氯丁橡膠或熱塑性塑料等親和人體皮膚且不會對皮膚造成不良影響的材料。同時，所述電極的厚度為0.3～0.5mm。

作為優選，所述的電極基座采用柔性高分子絕緣材料制成，親和人體皮膚且不會對皮膚造成不良影響，同時，所述電極基座的厚度為1～1.5mm。。

作為優選，所述的底板采用柔性非導電材料制成，將信號部分(電極和信號放大電路)與屏蔽層隔離，同時，所述底板的厚度為0.2～0.3mm。

作為優選，所述的屏蔽層由網狀的導電材料構成，導電材料包括但不局限于金屬、碳膜、金屬或非金屬合成物。網狀屏蔽層可以消除外界的環境噪聲干擾對信號的影響，以及防止靜電感應影響電子電路。同時，所述屏蔽層的厚度為0.2～0.3mm。