一种肌电数据监测装置的制作方法

本实用新型涉及医疗设备领域，尤其涉及一种肌电数据监测装置。

背景技术：

肌电信号是产生肌肉力的电信号根源，是多个运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，是从人体皮肤表面采集到的一种非常微弱的生物交流电压信号，幅度最高只有几微伏，且与肌肉力量成比例。通过对肌电信号进行监测，可以计算出佩带者的运动量、运动轨迹、运动姿态等信息，对日常生活和医疗实践具有重要意义。但是，现有技术中所使用的肌电信号监测设备体积庞大，导线繁多，在监测过程中容易出现导线缠绕的情况，会影响佩带者的舒适度，并且，现有的肌电信号监测设备功能单一，只能对单一生理信号进行采集监测，无法监测多个数据用于分析。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种肌电数据监测装置，用以对佩带者的不同位置进行肌电采集，以便后续应用分析，同时实现了对佩带者多种生理数据的采集，数据采集功能多样，该肌电数据监测装置包括：可拆卸连接的壳体和底座，以及设置在所述壳体内，且顺次电连接的信号采集模块、信号处理模块和通信模块；

所述底座用于固定在佩带者的待检测部位；

所述信号采集模块设置在所述壳体内，用于采集佩带者的肌电信号、心电信号、体温信号、体位及运动轨迹信号、血氧信号。

所述信号处理模块用于对所述信号采集模块采集到的信号进行放大及滤波处理；

所述通信模块用于将所述信号处理模块处理后的信号向外传输。

可选的，所述底座上可拆卸地设置有电极连接片；

所述信号采集模块包括：

多个电极，设置在所述电极连接片上，用于采集佩带者待检测位置的肌电信号和/或心电信号；

温度传感器，用于采集佩带者的体温信号；

血氧传感器，用于采集佩带者的血氧信号；

多轴传感器，用于采集佩带者待检测部位的体位及运动轨迹信号。

可选的，多个电极与所述电极连接片为可拆卸连接。

可选的，所述肌电数据监测装置还包括：存储模块，设置在所述壳体内，与所述信号处理模块电连接，用于对所述信号处理模块处理后的信号进行存储。

可选的，所述肌电数据监测装置还包括：电源模块，设置在所述壳体内，用于为所述信号采集模块、所述信号处理模块、所述通信模块、所述存储模块供电。

可选的，所述肌电数据监测装置还包括：电源管理模块，用于将所述电源模块的电量按照预设比例分配给所述信号采集模块、所述信号处理模块、所述通信模块、所述存储模块。

可选的，所述电源模块为可充电式电源模块；

所述肌电数据监测装置还包括充电盒：

所述充电盒包括：可开合连接的本体和端盖；

所述本体内设置有用于容纳所述壳体和所述底座的凹槽；

所述凹槽内设置有用于为所述电源模块充电的充电母座。

可选的，所述通信模块为无线通信模块。

可选的，所述通信模块采用间歇性传输的方式进行信号传输。

可选的，所述电极为导电凝胶电极。

本实用新型实施例提供的肌电数据监测装置，通过设置可拆卸连接的壳体和底座，实现了对信号采集模块、信号处理模块和通信模块的容纳，并且，便于对信号采集模块、信号处理模块和通信模块进行更换。通过设置用于采集佩带者的肌电信号、心电信号、体温信号、体位及运动轨迹信号、血氧信号的信号采集模块，可以对佩带者的不同位置进行肌电采集，以便后续应用分析，同时实现了对佩带者多种生理数据的采集，数据采集功能多样。通过设置用于对信号采集模块采集到的信号进行放大及滤波处理的信号处理模块，以及用于将信号处理模块处理后的信号向外传输的通信模块，保证了可以将信号采集模块采集到的信号清楚、准确的传递至外部进行后续作业。可见，本实用新型结构简单，操作方便，不会出现导线缠绕的情况，提高了佩带者的舒适度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例中肌电数据监测装置的俯视图；

图2为本实用新型实施例中肌电数据监测装置的仰视图；

图3为本实用新型实施例中壳体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中底座的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中充电盒的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中肌电数据监测装置的原理图；

图7为本实用新型实施例中肌电数据监测装置的爆炸图；

图8为本实用新型实施例中肌电数据监测装置的应用示例图；

图9为本实用新型实施例中肌电数据监测装置的应用示例图。

附图标记如下：

1壳体，

101电源开关，

102指示灯，

2底座，

3信号采集模块，

4信号处理模块，

5通信模块，

6电极连接片，

7电极，

8存储模块，

9电源模块，

10电源管理模块，

11充电盒，

1101本体，

1102端盖，

x凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型实施例提供了一种肌电数据监测装置，如图1、图2、图4、图6和图7所示，该肌电数据监测装置包括：可拆卸连接的壳体1和底座2，以及设置在壳体1内，且顺次电连接的信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5。其中，底座2用于固定在佩带者的待检测部位。信号采集模块3设置在壳体1内，用于采集佩带者的肌电信号、心电信号、体温信号、体位及运动轨迹信号、血氧信号。信号处理模块4用于对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理；通信模块5用于将信号处理模块4处理后的信号向外传输。

本实用新型实施例提供的肌电数据监测装置的工作原理如下所述：

当需要对佩带者的生理数据进行检测时，将底座2固定在佩带者的待检测部位，利用底座2内的信号采集模块3采集佩带者的肌电信号、心电信号、体温信号、体位及运动轨迹信号、血氧信号，并利用信号处理模块4对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理，进而通过通信模块5将信号处理模块4处理后的信号向外传输，此处，向外传输可以传输给外部网关等接收装置。该肌电数据监测装置的具体佩戴示意图可参见图8和图9，其中，图8是将肌电数据监测装置佩戴在人体腿部的示例图，图9是将肌电数据监测装置佩戴在人体胸部的示例图。

采集到的上述信号至少可以应用到以下场景中：

运动量的监测：通过采集佩带者的肌电数据，能够计算出佩带者的运动量。

运动轨迹监测，通过采集佩带者的体位及运动轨迹信号，能够了解肢体的运动姿势是否标准，可以用于军事训练、舞蹈训练、体能训练等环节。

运动姿态监测：通过采集佩带者的体位及运动轨迹信号，还能够了解其运动姿态，监测例如步行等运动姿势，判断是否出现疾病。

意外状况的监测：通过采集佩带者的体位及运动轨迹信号，还可以识别意外摔倒等姿势，结合实时报警功能，可以有效规避这一类的意外对老人或者体弱者的伤害。

睡眠监测：通过采集佩带者的体位及运动轨迹信号，可以获取佩带者的夜晚睡眠体位信息，进而判别佩带者的睡眠分期，可短时间或者长时间监测识别人体特征和状态。

人机控制部件：通过采集佩带者的体位及运动轨迹信号，可以利用肌肉的生物电运动，应用于伤残人士的康复和辅助运动，当该肌电数据监测装置监测到生物电信号活动时，可通过电信号驱动电机或者其它活动机器部件，例如假肢等实现辅助日常活动。

心血管疾病筛查：通过长时间监测人体的心电信号，生成动态心电图记录，通过无线传输方式将短程或者长程心电记录上传到分析软件，生产动态心电图报告，用于筛查人体心血管及相关疾病。

基于上述，本实用新型实施例提供的肌电数据监测装置，通过设置可拆卸连接的壳体1和底座2，实现了对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5的容纳，并且，便于对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5进行更换。通过设置用于采集佩带者的肌电信号、心电信号、体温信号、体位及运动轨迹信号、血氧信号的信号采集模块3，可以对佩带者的不同位置进行肌电采集，以便后续应用分析，同时实现了对佩带者多种生理数据的采集，数据采集功能多样。通过设置用于对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理的信号处理模块4，以及用于将信号处理模块4处理后的信号向外传输的通信模块5，保证了可以将信号采集模块3采集到的信号清楚、准确的传递至外部进行后续作业。可见，本实用新型结构简单，操作方便，不会出现导线缠绕的情况，提高了佩带者的舒适度。

其中，壳体1和底座2的可拆卸连接方式可以有多种，举例来说，两者可以通过卡扣连接，具体地，在壳体1上设置公扣，在底座2上设置与该公扣对应的母扣，当需要将壳体1和底座2连接时，只需要将公扣和母扣对接即可。两者还可以通过螺栓连接，具体地，可以在壳体1和底座2上设置内螺纹孔，当需要将壳体1和底座2连接时，只需将与该内螺纹孔适配的螺栓拧入该内螺纹孔中即可。

在本实用新型实施例中，如图1和图2所示，底座2上可拆卸地设置有电极连接片6。信号采集模块3包括：多个电极7，以及温度传感器、血氧传感器、多轴传感器、心电传感器。其中，多个电极7设置在电极连接片6上，用于采集佩带者待检测位置的肌电信号和/或心电信号。温度传感器，用于采集佩带者的体温信号。血氧传感器用于采集佩带者的血氧信号。多轴传感器用于采集佩带者待检测部位的体位及运动轨迹信号。多个电极7的数量至少为两个。

其中，多个电极7与电极连接片6为可拆卸连接。通过将两者进行可拆卸连接，当需要更换电极7时，便于实时对电极7进行更换。

对于电极7与电极连接片6的可拆卸连接方式，举例来说，两者可以通过磁扣连接、金属卡扣连接等。具体地，当两者采用磁扣连接时，在电极连接片6上设置多个金属公扣，在电极7上设置多个与该金属公扣相适配的磁性母扣，连接时，将金属公扣与磁性母扣靠近，两者即可吸合在一起。当两者采用金属卡扣连接时，在电极连接片6上设置多个金属弹性公扣，在电极7上设置多个与该金属公扣相适配的金属母扣，安装时，将金属弹性公扣与金属母扣压紧在一起，即可实现两者的连接。

其中，电极连接片6可以为凝胶电极贴。电极7可以为导电凝胶电极片。应用时，将凝胶电极贴撕去表面薄膜之后贴于佩带者对应的肌肤表面即可，例如将电极7贴在佩带者的额头部位，操作简单、方便、快捷。此时，导电凝胶电极片设置在电极连接片6上，该电极连接片6可以通过电极扣固定在底座2上，该电极扣既具有机械固定的作用，也具有信号传输的作用。该电极7采集的肌电信号可以为上臂肌电信号、腿部肌电信号、下颌肌电信号等，在进行肌电信号采集时，只需要将其固定在佩带者相应的部位即可。

多轴加速传感器可以为九轴传感器(三轴陀螺仪、三轴加速度、三轴地磁)、六轴传感器(三轴陀螺仪、三轴加速度)、三轴传感器(三轴加速度)等。应用时，将多轴传感器贴合到人体即可采集到人体运动的相关信息，例如夜晚睡眠的体位信息，该体位信息包括仰卧、俯卧、左侧卧、右侧卧等。

血氧传感器为用于检测血氧饱和度的光电传感器，应用时，可以将该血氧传感器布置在贴合人体体表部位(具体可以将发光管和接收管分布在靠近人体体表部位，发光管包括一路红光660nm和红外940nm的波长信号，接收管pd接收来人体组织及血液反射的信号,进行血氧饱和度和脉率的计算)，通过红光和红外光透过血管的反射信号的直流分量和交流分量，通过朗伯比尔定律计算出血氧饱和度，同时通过脉搏波计算出脉率。

在需要对佩带者的待检测部位进行体温检测时，可以将电极7贴在人体腋下等部位即可采集到相应部位的温度。具体地，该温度传感器可以为红外测温传感器，通过红外热电堆感应的原理，测量人体体温。此外，还可以采用热敏电阻接触式体温探头测量人体体温。

为了节省壳体1内的空间，同时实现对多种信号的采集，可以将温度传感器、血氧传感器、多轴传感器、心电传感器和拾音器等集成于电路板中，该电路板可以固定在壳体1内。

多个电极7可以通过导线与信号处理模块4电连接。为了避免脑电信号在传输过程中受到干扰，可以将该导线设置为屏蔽线，其中，屏蔽线的地与卡扣地相连，卡扣通过屏蔽线与电路板连接，其中屏蔽线的地要与电路板的地连接。

此外，为了便于控制整个脑电数据监测装置的开、关，可以在壳体1上设置有与该电路板电连接的电源开关101。进一步地，为了便于佩带者快速了解该脑电数据监测装置的开、关情况，可以在壳体1上设置有与该电路板电连接的指示灯102，参见图3。

在本实用新型实施例中，信号处理模块4包括：信号放大器和滤波器。其中，信号采集模块3、信号放大器、滤波器、通信模块5顺次电连接。

应用时，信号采集模块3采集到的信号先传递至信号放大器，通过信号放大器对该信号进行放大，提高共模抑制比，再将放大后的信号传递至滤波器，通过滤波器过滤掉信号中的噪声干扰，将过滤掉信号中噪声干扰后的信号通过通信模块5传递至外部网关设备。

其中，滤波器可以包括陷波滤波器，带通滤波器等。

具体地，该信号处理模块4可以采用ads1292芯片，该芯片内部电路将生物电信号放大，其中采样率：250hz，带宽：0.3hz～30hz；然后通过24bit的高精度adc进行信号还原采样。此外，通信模块5可以采用芯片nrf52840，该芯片支持1m以上带宽。

进一步地，通信模块5可以采用间歇性传输的方式进行信号传输，以充分利用无线通信带宽，大大节省系统功耗。

为了进一步获得数字化脑电信号，便于后续处理，还可以将滤波器与模数转换器连接，将滤波器滤波后的信号进行模数转换。

为了使信号能够快速向外传递的同时，提高佩带者的佩戴体验，可以将通信模块5设置为无线通信模块。其中，该无线通信模块可以为蓝牙模块、wifi模块、4g模块、5g模块等。在具体应用时，可以采用低功耗蓝牙芯片，以间歇的方式对信号进行传输，在数据发送过程中，尽量的将数据打包，高效的利用整个蓝牙带宽，实现数据的分时处理，从而使得整个本实用新型实施例提供的脑电数据监测装置的功耗大大降低。此处，本实用新型可以将信号滤波处理与无线通信结合，采用一颗无线通信芯片，解决了信号的处理与通信问题。

该无线通信模块支持全双工和半双工工作模式，其可对数字信号进行加密，加密算法包括sm4、aes-256等加密标准，数据经过加密后可经过蓝牙或wi-fi等无线网络将数据传输至认证的云平台系统，在设备配置过程中可以采用认证模块对本实用新型的设备进行安全认证管理(如采用pki认证技术)；在传输过程中必要时使用屏蔽补偿导线进行传输，屏蔽补偿导线具有温度补偿、抗电磁干扰的功能。

为了实现对信号处理模块4处理后的信号的存储，如图6所示，该脑电数据监测装置还包括：存储模块8。该存储模块8设置在壳体1内，与信号处理模块4电连接，用于对信号处理模块4处理后的信号进行存储。

其中，该存储模块8可以为sd卡、minisd卡、存储器等。

在本实用新型实施例中，为了保证信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8能够长时间正常工作，如图6所示，该脑电数据监测装置还包括：电源模块9。该电源模块9设置在壳体1内，用于为信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8供电。

其中，电源模块9的结构可以为多种，举例来说，其可以为可充电锂电池、一次性电池等，只要能够顺利对信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8进行供电即可。在本实用新型实施例中，电源模块9至少可以工作15个小时，具有较强的续航能力。

在本实用新型实施例中，如图5所示，该电源模块9为可充电式电源模块。肌电数据监测装置还包括充电盒11。该充电盒11包括：可开合连接的本体1101和端盖1102。其中，本体1101内设置有用于容纳壳体1和底座2的凹槽x，该凹槽x内设置有用于为电源模块9充电的充电母座。具体实施时，电源模块9上设置有与充电母座相适配的充电顶针，当需要对电源模块9进行充电时，将脑电数据监测装置放入凹槽x中，将充电母座与充电顶针相抵即可。

其中，本体1101和端盖1102可以通过合页连接。

进一步地，为了提高电源的使用效率，将不同的电量对应分给不同部件，如图6所示，该装置还包括：电源管理模块10。该电源管理模块10用于将电源模块9的电量按照预设比例分配给信号采集模块3、信号处理模块4、通信模块5、存储模块8。

该电源管理模块10中还设置有电源保护电路，该电源保护电路具有过流保护、过压保护、过热保护等功能。

综上所述，本实用新型实施例提供的肌电数据监测装置，通过设置可拆卸连接的壳体1和底座2，实现了对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5的容纳，并且，便于对信号采集模块3、信号处理模块4和通信模块5进行更换。通过设置用于采集佩带者的肌电信号、心电信号、体温信号、体位及运动轨迹信号、血氧信号的信号采集模块3，可以对佩带者的不同位置进行肌电采集，以便后续应用分析，同时实现了对佩带者多种生理数据的采集，数据采集功能多样。通过设置用于对信号采集模块3采集到的信号进行放大及滤波处理的信号处理模块4，以及用于将信号处理模块4处理后的信号向外传输的通信模块5，保证了可以将信号采集模块3采集到的信号清楚、准确的传递至外部进行后续作业。可见，本实用新型结构简单，操作方便，不会出现导线缠绕的情况，提高了佩带者的舒适度。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。