用于采集肌电信号的弹力腕带及其制备方法与流程

本发明涉及肌电信号采集技术领域，特别是涉及用于采集肌电信号的弹力腕带及其制备方法。

背景技术：

表面肌电(semg)：由放置在皮肤表面的电极所记录的肌肉肌纤维收缩伴随产生的生物电信号，能反映运动神经和肌肉的活动。相对于针电极emg，semg在测量上具有非侵入性、无创伤、操作简单等优点。

手臂肌电信号可用于手势识别、人机操控、康复训练等多个技术领域，因此，如何准确地采集肌电信号是一个重要的研究课题。现阶段，手臂肌电信号的采集设备都具有独立电极个体大、佩戴不便等不足，不能很好地进行肌电信号的采集工作，用户体验不佳。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供用于采集肌电信号的弹力腕带及其制备方法，用于解决现有技术中的以上问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于采集肌电信号的弹力腕带，包括：第一绝缘弹力层、第二绝缘弹力层，以及设于所述第一绝缘弹力层和所述第二绝缘弹力层之间的导电硅胶层；其中，所述第一绝缘弹力层开设有窗口区域；所述导电硅胶层包括多个导电硅胶条，各所述导电硅胶条的第一端分别电性连接金属电极的第一端，各所述导电硅胶条的第二端设于与所述窗口区域对应的位置；所述第二绝缘弹力层开设有多个孔位，用以对应露出各所述金属电极的第二端；所述第二绝缘弹力层的外表面还设有导电参考电极。

于本发明一实施例中，所述弹力腕带还包括：中间导电硅胶条或中间导电油墨条；所述中间导电硅胶条或中间导电油墨条的第一端和第二端皆设于与所述窗口区域对应的位置，且所述中间导电硅胶条或中间导电油墨条的第一端电性连接金属电极的第一端。

于本发明一实施例中，各所述金属电极沿所述弹力腕带的长度方向呈一字均匀分布。

于本发明一实施例中，所述弹力腕带的一端开设有贯穿所述第一绝缘弹力层和所述第二绝缘弹力层的扣孔；所述弹力腕带的另一端的金属电极呈扣状，用以与所述扣孔匹配连接。

于本发明一实施例中，所述第一绝缘弹力层由绝缘硅胶材料制成；所述第二绝缘弹力层由绝缘硅胶材料或弹力纺织物制成；所述导电参考电极由导电硅胶材料制成；其中，所述导电参考电极包括至少一个用以与皮肤接触的导电硅胶条。

于本发明一实施例中，当所述导电参考电极的数量为两个时，第一导电参考电极和第二导电参考电极分别位于各所述金属电极的两侧，且沿所述弹力腕带的长度方向平行设置。

于本发明一实施例中，所述金属电极为金属铆钉电极，所述金属电极的第一端为所述金属铆钉电极的尖端，所述金属电极的第二端为所述金属铆钉电极的伞端。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种智能可穿戴设备，包括：电路板，以及所述的用于采集肌电信号的弹力腕带；其中，所述电路板的外轮廓与所述窗口区域相吻合，在设于所述窗口区域中后能与所述导电硅胶层、导电参考电极分别电性连接。

于本发明一实施例中，所述智能可穿戴设备包括：智能手表或智能手环。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种制备所述的用于采集肌电信号的弹力腕带的方法，包括以下步骤：利用模具制成所述第一绝缘弹力层；其中，所述第一绝缘弹力层上预留有所述窗口区域；且所述第一绝缘弹力层的内表面设有用于设置所述导电硅胶层的第一凹槽；选取预成型的导电硅胶，用刀模切割成所述导电硅胶层的线路形状后，放入所述第一凹槽中；再次利用模具在放入所述导电硅胶层的第一绝缘弹力层上覆盖弹力材料成型，以形成所述第二绝缘弹力层，从而将所述导电硅胶层封装在所述弹力腕带的内部，并在所述第二绝缘弹力层的外表面开设用于设置导电参考电极的第二凹槽和用于安装金属电极的孔位；向所述第二绝缘弹力层的各孔位插入各所述金属电极，令各所述金属电极的第一端分别与所述弹力腕带内部的各所述导电硅胶条对应接触导通，并将各所述金属电极的第二端固定于所述第二绝缘弹力层；将所述导电参考电极固定于所述第二凹槽。

如上所述，本发明的用于采集肌电信号的弹力腕带包括：第一绝缘弹力层、第二绝缘弹力层，以及设于所述第一绝缘弹力层和所述第二绝缘弹力层之间的导电硅胶层；其中，所述第一绝缘弹力层开设有窗口区域；所述导电硅胶层包括多个导电硅胶，各所述导电硅胶的第一端分别电性连接金属电极的第一端，各所述导电硅胶的第二端设于与所述窗口区域对应的位置；所述第二绝缘弹力层开设有多个孔位，用以对应露出各所述金属电极的第二端；所述第二绝缘弹力层的外表面还设有导电参考电极。本发明的弹力腕带可与人体皮肤充分贴合，从而保证肌电信号的采集质量，且佩戴方便、舒适。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中的用于采集肌电信号的弹力腕带的俯视图。

图2显示为本发明一实施例中的弹力腕带的导电硅胶层的结构示意图。

图3显示为本发明一实施例中的用于采集肌电信号的弹力腕带的仰视图。

图4显示为本发明一实施例中的弹力腕带的金属铆钉电极的结构示意图。

元件标号说明

1第一绝缘弹力层

11窗口区域

2第二绝缘弹力层

21孔位

22,23导电参考电极

3导电硅胶层

31,33导电硅胶条

32与窗口区域对应的位置

4,6金属电极

5扣孔

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1至图3，本实施例提供一种用于采集肌电信号的弹力腕带，包括：第一绝缘弹力层1、第二绝缘弹力层2，以及设于第一绝缘弹力层1和第二绝缘弹力层2之间的导电硅胶层3。

第一绝缘弹力层1和第二绝缘弹力层2采用绝缘且具有弹性的材料制成，较佳的，第一绝缘弹力层1和第二绝缘弹力层2分别由绝缘硅胶材料制成。在另一实施例中，为提升佩戴触感和外观等原因，第二绝缘弹力层2也可用其它弹性片状材料替代，如绷带等弹力纺织物。用户在佩戴本发明的弹力腕带时，第一绝缘弹力层1朝向外侧，第二绝缘弹力层2朝向用户的皮肤。基于第一绝缘弹力层1和第二绝缘弹力层2的弹力作用，本发明的弹力腕带在用户手腕上会有较佳的贴合效果，从而与用户的皮肤能够充分接触，有利于肌电信号的有效采集。

如图2所示，导电硅胶层3包括多个导电硅胶条31。导电硅胶条31由导电硅胶材料制成，不仅具有良好的导电性能也同样具备弹力，能够随第一绝缘弹力层1和第二绝缘弹力层2的拉伸和收缩而相应地发生形变。

在本实施例中，导电硅胶条31呈长条状，共六对在弹力腕带上左右对称分布。较佳的，左侧的六个导电硅胶条31和右侧的六个导电硅胶条31分别呈差分形式排布，如此排布有助于在有限的腕带上布设尽可能多的互不干扰的导电硅胶条31，并有利于对肌电信号的有效采集。

需要说明的是，本实施例仅以六对长条状导电硅胶条31作为示例对本发明进行说明，其并不能被视为对本发明的限制。本领域技术人员可根据实际需求对导电硅胶条31的形状和数量进行变换，例如：本实施例的弹力腕带用于佩戴在腿部或上臂等部位时，可采用64个电极、8×8排列的电极阵列的结构，且这些变换也应被视为本发明的保护范围。

承接上述，在本实施例中，第一绝缘弹力层1开设有窗口区域11，也即第一绝缘弹力层1在窗口区域11挖空。各导电硅胶条31的第一端31a分别电性连接一金属电极的第一端，各导电硅胶条31的第二端31b皆设于与窗口区域11对应的位置32。如此，第一绝缘弹力层1的窗口区域11能够将各导电硅胶条31的第二端31b裸露在外，从而便于与本发明的弹力腕带之外的电路电性连接，以将采集的肌电信号传递至外部电路。第二绝缘弹力层2开设有多个孔位21，用以对应露出各金属电极的第二端。较佳的，各金属电极沿弹力腕带的长度方向均匀分布，用户在佩戴时各金属电极均匀地分布在手腕一周，有助于提高肌电信号的采集质量。

如图4所示，本实施例的金属电极4采用金属铆钉电极，金属电极4的第一端4a为金属铆钉电极的尖端，金属电极的第二端4b为金属铆钉电极的伞端。于图3中，金属电极的第二端4b从孔位21中露出，在用户佩戴本发明的弹力腕带时，金属电极的第二端4b与用户皮肤相接触，用以采集肌电信号。

优选的，在本发明一实施例中，弹力腕带还包括：中间导电硅胶条33，由导电硅胶材料制成。与各导电硅胶条31不同的是，中间导电硅胶条33的第一端33a和第二端33b皆设于与窗口区域11对应的位置32，且中间导电硅胶条33的第一端33a电性连接金属电极的第一端。

在另一实施例中，弹力腕带还包括：中间导电油墨条，其由弹性导电油墨(如金属粉或石墨粉等导电浆料)制成，其形状及结构与中间导电硅胶条33相同，不再重复赘述。

除此之外，本发明的弹力腕带在第二绝缘弹力层2的外表面还设有由导电硅胶材料制成的导电参考电极，具体包括呈条状的第一导电参考电极22和第二导电参考电极23。第一导电参考电极22和第二导电参考电极23位于弹力腕带的上下两侧，且沿弹力腕带的长度方向平行设置。导电参考电极测量得到的电极电势作为肌电信号的参照基准。

需要说明的是，本实施例仅以两条导电参考电极作为示例对本发明进行说明，其并不能被视为对本发明的限制。本领域技术人员可根据实际需求对导电参考电极的形状和数量进行变换，且这些变换也应被视为本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本实施例的弹力腕带的右端开设有同时贯穿第一绝缘弹力层1和第二绝缘弹力层2的扣孔5；弹力腕带最左端的金属电极6呈扣状，也即金属电极6的第二端6b具有能与扣孔5匹配连接的凸部。用户在佩戴本发明的弹力腕带时，第二绝缘弹力层2贴合皮肤，金属电极6的第二端6b从弹力腕带的外侧插入插入扣孔5内，并穿过扣孔5与皮肤相接触。换言之，金属电极6既能用于肌电信号的采集，又作为弹力腕带佩戴的搭扣来使用。

需要说明的是，本发明的弹力腕带，第一绝缘弹力层1、第二绝缘弹力层2、导电硅胶层3的结构均为平层，导电硅胶层3中的各导电硅胶条31采用预成型的导电硅胶切割而成，这种工艺解决了细微结构模具成型容易变性、脱模困难、毛边多等问题。

详细而言，本发明的用于采集肌电信号的弹力腕带的制备方法包括以下步骤：

1、利用模具制成第二绝缘弹力层；其中，第二绝缘弹力层的内表面具有用于设置导电硅胶层的第一凹槽；所述第一绝缘弹力层上预留有所述窗口区域；

2、选取预成型(如厚度为1mm左右片材)的导电硅胶材料，用刀模切割成导电硅胶层的线路形状后，放入第一凹槽中(放入第一凹槽前可涂胶水等粘合剂，保证两层之间的粘合)；

3、再次利用模具在放入导电硅胶层的第一绝缘弹力层上覆盖弹力材料成型，以形成第二绝缘弹力层，从而将导电硅胶层封装在弹力腕带的内部，并在第一绝缘弹力层上预留窗口区域，在第二绝缘弹力层的外表面开设用于设置导电参考电极的第二凹槽和用于安装金属电极的孔位；

4、向第二绝缘弹力层的各孔位插入各金属电极，令各金属电极的第一端分别与弹力腕带内部的各导电硅胶条对应接触导通，并将各金属电极的第二端固定于第二绝缘弹力层，如：将金属铆钉电极伞端的下表面涂胶粘贴于第二绝缘弹力层；

5、将导电参考电极固定于第二凹槽，如：用胶水将导电参考电极粘贴于第二凹槽内。

本发明还提供一种智能可穿戴设备，如智能手表、智能手环等。特别的，这种智能可穿戴设备的腕带采用本发明前述的用于采集肌电信号的弹力腕带，且这种智能可穿戴设备的pcb电路板的外轮廓与第一绝缘弹力层所开设的窗口区域相吻合。pcb电路板压合在窗口区域中后与第一绝缘弹力层整体上形成一平整的平面，且pcb电路板能与导电硅胶层的各导电硅胶条、导电参考电极分别电性连接，从而接收由各导电硅胶条、导电参考电极采集的肌电信号。

综上所述，本发明的用于采集肌电信号的弹力腕带，可与人体皮肤充分贴合，从而保证肌电信号的采集质量，且佩戴方便、舒适。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。