一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器及方法

本发明属于生理信号监测领域，具体涉及一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器及方法。

背景技术：

1、生物电位信号是人体内部产生的微弱电信号，这些信号可以提供关于肌肉活动、神经传导和生理状况的重要信息。这项技术的应用领域横跨医学诊断、运动生理学研究和康复医学等多个领域，充分利用柔性电极技术和无线通信技术，将数据实时传输到外部设备以进行进一步分析和监测，有望为运动员的健康和表现提供全新的洞察和支持。目前生物电位信号的采集易受环境干扰，包括电磁场干扰、电源干扰等，这些环境干扰可能会带入错误的信号，影响采集数据的质量和准确性，所以对足底筋膜电位研究的发展将促进康复医学和生物医学研究领域的创新，并为个体化的康复和运动训练提供更有效的工具。

技术实现思路

1、本发明所提供一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器及方法，柔性薄膜传感器包括主机和电极部分，电极部分由集成了五个电极的柔性薄膜组成并贴附于足表和足底，主机采用了柔性pcb电路板设计并嵌入鞋舌中，且提供了筋膜电位信号采集的电路系统方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一、一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器：

4、所述传感器内置于鞋中，所述传感器包括主机、电极部分和柔性薄膜；所述电极部分集成在柔性薄膜上，所述柔性薄膜贴附在人体足表和足底，所述主机为电路板结构并嵌入鞋舌中，所述主机和电极部分电连接，所述主机的上表面设有开关。

5、所述电极部分包括五个电极，所述五个电极分别和人体足表的五个部位接触，所述五个电极分别通过内置于柔性薄膜中的引线和主机电连接，并将五个部位的筋膜电信号传输给主机，主机处理后通过无线方式把筋膜电信号传输给终端，所述主机内部设置有柔性pcb电路板。

6、所述五个电极中的一个电极为参考电极，其余四个为测量电极，每一个测量电极的筋膜电位信号均是与参考电极的筋膜电位进行相减得到；

7、所述人体足表的五个部位分别为跟腱、外侧踝关节韧带、足背支持韧带处、足背外侧韧带处和前足趾趾关节；

8、所述外侧踝关节韧带、足背支持韧带处、足背外侧韧带处和前足趾趾关节分别接触任意一个测量电极，所述参考电极和跟腱接触。

9、所述柔性薄膜除电极部分所在位置外的部分为绝缘柔性材料，具有一定的可延展性，且与足表有良好的贴附性。

10、所述主机包括信号采集模块、主控模块、无线传输模块和电源管理模块，所述信号采集模块包含差分放大模块、二级放大模块、低通滤波模块、升压模块和ad转换模块；所述差分放大模块、二级放大模块、有源低通滤波模块、升压模块和ad转换模块分别各为四组。

11、差分放大模块接收筋膜电位信号并进行差分放大并抑制共模噪声，差分放大模块连接二级放大模块，二级放大模块对差分信号进行放大，二级放大模块连接低通滤波模块，低通滤波模块对干扰信号进行处理，低通滤波模块连接升压模块，升压模块连接ad转换模块，ad转换模块将筋膜电位信号转化成数字信号供主控模块进行分析处理，无线传输模块接收主控模块的命令并将分析处理之后的筋膜电位信号发送到手机或者电脑终端，以便进行后续的分析。

12、二、一种应用于所述传感器的足表筋膜电位收集方法：

13、所述方法具体步骤如下：

14、1)通过电极部分和人体足表接触采集人体足表五个部位的筋膜电位信号，通过主控模块控制采集频率并对筋膜电位信号进行分析处理；

15、2)无线传输模块接收主控模块的命令并将分析处理之后的筋膜电位信号发送到终端。

16、所述步骤1)具体为：

17、将一个测量电极的筋膜电位信号和一个参考电极的筋膜电位信号输入到所述差分放大模块进行差分放大，筋膜电位信号采集的过程中产生共模噪声和干扰信号，差分放大模块抑制共模噪声，二级放大模块对差分放大后的信号进行放大，低通滤波模块排除10hz以上的干扰信号，所述升压模块将电压抬升到满足所述ad转换模块的输入要求电压；所述ad转换模块将筋膜电位信号转化成数字信号供主控模块进行分析处理。

18、所述电源管理模块分别连接信号采集模块、主控模块和无线传输模块，并采用纽扣电池为传感器供电。

19、传感器的电极部分与本发明所选择的人体足表的五个测量部位对准接触，以确保准确的筋膜电位数据采集；接着按下鞋舌上凸起的开关打开主机开始采集筋膜电位数据，这个过程可以持续较长时间，传感器会持续记录不同部位的筋膜电信号，在采集过程中，将一个测量电极的筋膜电位信号和一个参考电极的筋膜电位信号输入到一组差分放大模块中进行差分放大，放大倍数为20倍，筋膜电位信号采集的过程中产生共模噪声和干扰信号，差分放大模块抑制共模噪声，差分放大模块连接二级放大模块，二级放大模块对差分信号进行放大，二级放大模块连接低通滤波模块，低通滤波模块排除10hz以上的干扰信号，低通滤波模块连接升压模块，升压模块连接ad转换模块，升压模块将电压抬升到满足ad转换模块的输入要求电压，ad转换模块将筋膜电位信号转化成数字信号供主控模块进行分析处理，最后无线传输模块接收主控模块的命令并将分析处理之后的筋膜电位信号通过无线传输模块以无线传输的方式发送到终端，传感器可以提供持续数据，有利于研究足底筋膜电位的变化趋势。

20、本发明的有益效果是：

21、本发明传感器的电极内置于鞋中，无需额外的装置和连接线，在采集过程中会更加舒适便携且对人体没有任何伤害，无副作用；能够长时间地收集人体的足底筋膜电位，可以持续提供数据，有利于研究足底筋膜电位的变化趋势，通过无线方式将足底筋膜电位数据传输给终端设备，使得数据记录和分析更为方便。

技术特征：

1.一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器，所述传感器内置于鞋中，其特征在于：所述传感器包括主机(8)、电极部分(7)和柔性薄膜；所述电极部分(7)集成在柔性薄膜上，所述柔性薄膜贴附在人体足表和足底，所述主机(8)为电路板结构并嵌入鞋舌中，所述主机(8)和电极部分(7)电连接，所述主机(8)的上表面设有开关(6)。

2.根据权利要求1所述的一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器，其特征在于：

5.一种应用于权利要求1-4任一所述传感器的足表筋膜电位收集方法，其特征在于：所述主机(8)包括信号采集模块、主控模块、无线传输模块和电源管理模块；

6.根据权利要求5所述的足表筋膜电位收集方法，其特征在于：所述信号采集模块包含差分放大模块、二级放大模块、低通滤波模块、升压模块和ad转换模块；

7.根据权利要求6所述的足表筋膜电位收集方法，其特征在于：

8.根据权利要求5所述的足表筋膜电位收集方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种用于足表筋膜电位收集的柔性薄膜传感器及方法。电极部分集成在贴附于人体足表和足底的柔性薄膜上，主机为电路板结构并嵌入鞋舌中，主机设有开关，主机和电极部分电连接；方法包括通过电极部分和人体足表接触采集人体足表五个部位的筋膜电位信号，主控模块控制采集频率并对筋膜电位信号进行分析处理，无线传输模块接收主控模块的命令并将处理之后的筋膜电位信号发送到终端。本发明传感器无需额外的装置和连接线，采集过程中更加舒适便携且对人体没有任何伤害，可以持续提供数据，有利于研究足底筋膜电位的变化趋势。

技术研发人员：李宇波,杨彦彬,孟浩,卢荟,陈书豪,杨喆
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15