一种基于无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统的制作方法

本发明公开了一种基于无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统，具体为医疗器械技术领域。

背景技术：

表面肌电信号(semg)是伴随肌肉收缩产生的一种生理电信号，是神经及肌肉兴奋时产生生物电的结果，它是产生肌肉力的电信号根源。表面肌电信号与肌肉功能的状态和活动状态间有着不同程度的关联性，可以在一定程度上反映肌肉的活动，在人机工效学领域肌肉活动的工效学分析、康复医学领域中肌肉功能评价以及在临床医学中神经肌肉疾病诊断以及体育运动科学中的疲劳的判定、运动分析等都具有相当大的实用价值。但是对于运动分析领域的研究，单一的表面肌电信号难以满足现在的研究需要，研究者往往需要同时采集包括表面肌电信号在内的多项人体运动的生理参数。

目前，肌电传感器产品的电源主要使用电池。但是电池的容量有限，需要对其进行定期的充电或更换。传统的肌电传感器，一般使用充电线给内嵌的电池进行充电。较新型的肌电传感器使用无线充电的方法给系统电池充电，但它们两者都面临着一个问题，就是用户需要经常地给系统充电，这样就给用户在系统的使用体验上带来很大的不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统，包括控制模块，所述控制模块的输入端电性连接有工频陷波器，所述工频陷波器的输入端电性连接有电平抬高模块，所述电平抬高模块的输入端电性连接有低通滤波器，所述低通滤波器的输入端电性连接有高通滤波器，所述高通滤波器的输入端电性连接有差分放大器，所述差分放大器的输入端电性连接有差分放大器，所述控制模块的传输端口电性连接有电源模块，所述电源模块的电源端口分别电性连接有无线充电模块和热电模块，所述控制模块的输出端口电性连接有无线数据传输模块。

优选的，所述无线数据传输模采用wlan传输模块或蓝牙传输模块。

优选的，所述肌电电极采用ag或agcl的一种作为感应元件，采用水凝胶作为粘性元件。

优选的，所述肌电电极设置有三组，分别为差向反向端、接地端和差向正向端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置将热电模块和无线充电模块相结合，热电模块利用人体机体运动和肌电电极等组件工作产生的热量实现对电源模块进行充电，提高了本系统的连续工作时长。

附图说明

图1为本发明无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统结构框图；

图2为本发明工频陷波器电路图；

图3为本发明电平抬高模块电路图；

图4为本发明低通滤波器电路器；

图5为本发明高通滤波器电路图；

图6为本发明差分放大器电路图。

图中：100控制模块、110工频陷波器、120电平抬高模块、130低通滤波器、140高通滤波器、150差分放大器、160肌电电极、200电源模块、210无线充电模块、220热电模块、300无线数据传输模块。

具体实施方式

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。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有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统，热电模块利用人体机体运动和肌电电极等组件工作产生的热量实现对电源模块进行充电，提高了本系统的连续工作时长，包括控制模块100，控制模块100的输入端电性连接有工频陷波器110，工频陷波器110的输入端电性连接有电平抬高模块120，电平抬高模块120的输入端电性连接有低通滤波器130，低通滤波器130的输入端电性连接有高通滤波器140，高通滤波器140的输入端电性连接有差分放大器150，差分放大器150的输入端电性连接有差分放大器160；

肌电电极160采用ag或agcl的一种作为感应元件，采用水凝胶作为粘性元件，感应元件和粘性元件都具有良好的皮肤适应性，水凝胶用来加强产品与皮肤的粘贴，肌电电极160设置有三组，分别为差向反向端、接地端和差向正向端，肌电信号在人体组织内的传递，会随着距离的增加而很快急减，因此，电极片应该贴放在肌电信号发放最强的部位，以减少邻近肌肉的肌电信号干扰，同时，良好的接地不仅可以降低前面所述的第一种干扰，还可以有效地降低回路阻抗，提高抗干扰能力，采用差分方式可以有效降低共模干扰；

差分放大器150用于初步处理肌电信号，通过肌电电极160通过电极拾取到的表面肌电信号含有各种各样的噪声,肌电信号首先经过前置放大电路,进行初步处理，为了更有效地去除共模信号地干扰，同时为了防止干扰从导线引入,应使用屏蔽导线与肌电电极160相连，差分放大器150的型号选用ad620；

高通滤波器140用于滤除直流信号以及低频噪声等，由于人体出汗,恒定的电磁场干扰等条件下产生的直流信号叠加在表面肌电信号中，经过后续主放大器电路的高倍放大,很容易造成放大器饱和,无法检测出有效信号，容许高频信号通过、但减弱或减少频率低于截止频率信号通过，高通滤波器140巴特沃斯二阶低通滤波器；

低通滤波器130用于低频信号通过,但减弱或减少频率高于截止频率的信号的通过,有效地消除高频干扰，由于开关电源、计算机和衣物放电等各种原因产生的高频脉冲很能混杂在肌电信号中，低通滤波器130采用巴特沃斯二阶低通滤波器；

电平抬高模块120用于将肌电信号调节到适当的范围，由于表面肌电信号是以差分电极引导出来的,采集到的信号既有正电压又有负电压，通过电平抬高模块抬高肌电信号电压；

工频陷波器110用于压制工频电信号的干扰，本系统虽然采用电池供电,且前置放大路对共模干扰具有较强的抑制作用，但有部分工频干扰是以差模信号方式进入电路的,且频率处于肌电信号的频带之内，加上电极和输入回路不稳定等因素,前级电路输出的肌电信号仍存在较强的工频干扰，工频陷波器110的型号采用双t有源陷波器；

控制模块100的传输端口电性连接有电源模块200，电源模块200的电源端口分别电性连接有无线充电模块210和热电模块220，电源模块200用于本系统的供电，无线充电模块210通过外界电源用于对电源模块200的进行充电，热电模块220通过人体机体运动和肌电电极等组件工作产生的热量用于对电源模块220进行充电；

控制模块100的输出端口电性连接有无线数据传输模块300，无线数据传输模块300用于将肌电信号传输至终端。

虽然在上文中已经参考了一些实施例对本发明进行描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效无替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举的描述仅仅是处于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而且包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。