一种可穿戴面部表面肌电采集装置和方法与流程

本发明涉及生物医学，尤其涉及一种可穿戴面部表面肌电采集装置和方法。

背景技术：

1、面部肌电图是从面部肌肉表面通过电极引导记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。

2、目前，面部肌电图采集时常用的电极包括侵入式电极和商用凝胶贴片电极。使用过程中，侵入式电极需要穿刺人体表面接触到肌束，会对患者造成创伤和疼痛，带来很大的使用风险。商用凝胶贴片电极为了稳定通常使用面积较大，贴附于面部时会限制肌肉活动或因活动造成位移，且在目标点位比如乳突位置时由于附近骨骼肌肉形装凹凸不平造成难以贴合，而凝胶的蒸发导致无法在长时间检测情况下适用。另外，两种电极的佩戴繁琐，而且对电极的布置需要非常专业的操作，对操作者的医护技能要求极高，准备时间长，使用场景受限。同时，现有的采集设备易受工频干扰，难以抑制人体共模电压，需要使用模拟工频陷波器和昂贵的模拟隔离放大器，不仅体积大、价格高，还功耗大，无法便携化日常使用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了如下技术方案。

2、本发明一方面提供了一种可穿戴面部表面肌电采集装置，包括：

3、可穿戴载体、电极模块、信息采集预处理模块、数据传输模块和上位机，所述电极模块、信息采集预处理模块、数据传输模块均嵌设在所述载体中；

4、所述电极模块包括采集电极和校准电极，所述采集电极和校准电极分别设置在所述载体的预设点位上，以使所述载体通过穿戴方式贴合于头部时，所述采集电极和校准电极分别贴合于头部对应的点位；

5、所述信息采集预处理模块用于采用差分放大的方式采集面部表面肌电信号并进行预处理；

6、所述数据传输模块用于将所述信息采集预处理模块预处理后的数据传输至所述上位机；

7、所述上位机用于将接收到的数据进行数字滤波和特征提取处理。

8、优选地，所述采集电极和校准电极材料包括但不限于合金电极、金属电极、金属氧化物电极、石墨电极等；为降低电极与皮肤之间的阻抗，以提升采集信号质量，可在电极表面涂覆导电介质。

9、优选地，所述采集电极和校准电极均通过弹性件固定在所述载体的预设点位上。

10、优选地，所述载体通过穿戴方式贴合于头部时，所述采集电极贴合于对应面部左右侧的颧上肌、颧下肌、笑肌和咬肌的皮肤表面，所述校准电极贴合于头部左右侧的乳突位置。

11、优选地，所述校准电极包括偏置电极和参考电极。

12、优选地，所述信息采集预处理模块包括一个偏置通道、一个参考通道和多个表面肌电通道。

13、优选地，所述载体采用头戴式耳机。

14、优选地，所述装置还包括嵌设在所述载体中的电源模块，所述电源模块用于为所述装置供电。

15、优选地，所述装置还包括嵌设在所述载体中的声音采集模块，所述声音采集模块用于采集音频，并将其通过所述数据传输模块传输至所述上位机。

16、本发明另一方面提供了一种利用上述的可穿戴面部表面肌电采集装置进行面部表面肌电采集的方法，包括：

17、清洁头部目标位置的皮肤表面；

18、启动所述装置，使得所述信息采集预处理模块、数据传输模块和上位机数据连接；

19、佩戴所述装置，使得各电极贴合于目标点位；

20、若所述信息采集预处理模块采集并预处理后的信号持续爬升或幅值跳变大于阈值，则通过微调佩戴位置进行校准，校准无误后开始数据传输和上位机的数据处理。

21、本发明的有益效果是：本发明提供的可穿戴面部表面肌电采集装置和方法，通过将采集电极和校准电极分别设置在载体的预设点位上，当载体通过穿戴方式贴合于头部时，可以使得采集电极和校准电极分别贴合于头部对应的点位，使用方法简单，使用场景要求低，对使用者的专业技能几乎没有要求，解决了现有技术中对操作者的医护技能要求高、准备时间长、使用场景受限等问题。而且，本发明中不仅设置有采集电极，还设置有校准电极，从而可以采用差分放大的方式采集面部表面肌电信号，进而有效地降低了工频干扰等共模电压噪声，解决了现有的采集设备难以抑制人体共模电压的问题。另外，本发明中，通过上位机实现数字滤波，降低了设备的硬件成本。

技术特征：

1.一种可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，所述采集电极和校准电极均通过弹性件固定在所述载体的预设点位上。

3.如权利要求1所述的可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，所述载体通过穿戴方式贴合于头部时，所述采集电极贴合于对应面部左右侧的颧上肌、颧下肌、笑肌和咬肌的皮肤表面，所述校准电极贴合于头部左右侧的乳突位置。

4.如权利要求3所述的可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，所述校准电极包括偏置电极和参考电极。

5.如权利要求4所述的可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，所述信息采集预处理模块包括一个偏置通道、一个参考通道和多个表面肌电通道。

6.如权利要求1所述的可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，所述载体采用头戴式耳机。

7.如权利要求1所述的可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，所述装置还包括嵌设在所述载体中的电源模块，所述电源模块用于为所述装置供电。

8.如权利要求1所述的可穿戴面部表面肌电采集装置，其特征在于，所述装置还包括嵌设在所述载体中的声音采集模块，所述声音采集模块用于采集音频，并将其通过所述数据传输模块传输至所述上位机。

9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的可穿戴面部表面肌电采集装置进行面部表面肌电采集的方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种可穿戴面部表面肌电采集装置和方法，属于生物医学技术领域。该装置将采集电极和校准电极分别设置在所述载体的预设点位上，以使所述载体通过穿戴方式贴合于头部时，所述采集电极和校准电极分别贴合于头部对应的点位；所述信息采集预处理模块用于采用差分放大的方式采集面部表面肌电信号并进行预处理；所述数据传输模块用于将所述信息采集预处理模块预处理后的数据传输至所述上位机。本发明提供的装置使用方法简单，对使用者的专业技能要求低，使用场景范围广，且有效地降低了工频干扰等共模电压噪声。另外，通过上位机实现数字滤波，降低了设备的硬件成本。

技术研发人员：史业民,董思维,舒彧,黄文灏,徐超逸
受保护的技术使用者：北京智源人工智能研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12