一种二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，该装置包括肌电采集模块、无线通讯模块、反馈电刺激模块和电源模块，肌电采集模块包括前端采集单元和信号调理单元；信号调理单元用于对前端采集单元传输输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块；无线通讯模块用于将所得信号发射至主机接收单元并在肌电信号达到阈值时触发功能性电刺激；反馈电刺激模块用于在微控制单元的控制下，当肌电信号达到预设阈值后产生功能性电刺激；电源模块用于为电刺激装置的电路提供稳定的工作电压。该装置采用体积极小的无线表面肌电采集设备，能够实现高质量的表面肌电采集同时结合高质量的功能性电刺激功能。
【专利说明】
一种二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及生物反馈治疗技术领域，具体涉及一种二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置。
【背景技术】
[0002]生物反馈治疗是指采集生物体信号并结合电学、声学、光学等反馈刺激达到治疗疾病目的的一类方法。表面肌电生物反馈是目前最为成功的生物反馈疗法，通过采集患者表面肌电信号，结合电刺激、声音、画面等反馈内容，能够有效应用于肌肉运动功能康复、神经系统疾病康复、偏瘫、中风、神经痛、产后瘫痪等疾病的康复。
[0003]现有技术中的表面肌电(sEMG)反馈疗法使用的采集系统的设备体积庞大，难以实现便携，导线连接方式也对病人的肢体运动有很大的限制，不能实现自由肢体运动，从而限制了康复治疗效果。
[0004]另外，现有技术中的表面肌电采集设备均采用三导采集系统，即需要2个差分电极置于所测肌肉表面处，以及I个参考电极置于远离所测肌肉表面处的人体表面的另一位置。这样设置的原因是表面肌电信号较为微弱，约为微伏级别，在采集时极易受到各类外界电磁干扰的影响，如静电、电磁辐射、工频干扰，所以需要在采集时另外设置一个参考电极，以保持信号采集的准确和稳定。
[0005]然而，这种三导表面肌电采集系统的缺点是:首先，参考电极需要远离采集电极，导致系统体积过大，不能很好地应用于一些小肌肉群的采集。其次，在信号采集方面，现有的三导采集系统依然难以实现较低的输入电压噪声和输入电流噪声、较大的共模抑制比CMRR、较大的差模输入阻抗以及较小的偏置电流。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，用以解决现有技术中采集设备体积大、难以实现高质量的表面肌电采集并结合高质量功能性电刺激功能的问题。
[0007]本实用新型所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置包括肌电采集模块、无线通讯模块、反馈电刺激模块和电源模块，所述的肌电采集模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与反馈电刺激模块连接，所述的电源模块与肌电采集模块、无线通讯模块和反馈电刺激模块分别连接，所述的肌电采集模块包括前端采集单元和信号调理单元；所述的前端采集单元用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始信号传输至信号调理单元;所述的信号调理单元用于对前端采集单元传输输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块;所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制单元、主机接收单元和存储单元，所述的无线通讯模块用于将所得信号发射至主机接收单元并在肌电信号达到阈值时触发功能性电刺激;反馈电刺激模块用于在微控制单元的控制下，当肌电信号达到预设阈值后产生功能性电刺激;所述的电源模块用于为电刺激装置的电路提供稳定的工作电压。
[0008]所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大器;二导采集电极单元和前置信号放大器连接，二导采集电极单元的电极由2个相同的金属探头组成，2个金属探头相距不超过I厘米;所述的二导采集电极单元用于直接接触皮肤并将微弱的原始信号传输至前置信号放大器;所述的前置信号放大器用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理单元，从而提高信号调理单元的后端调理电路的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗;所述的前置信号放大器采用虚拟接地的方式，为前置信号放大器提供稳定的参考电压。
[0009]所述的信号调理单元包括滤波单元、主级放大单元和数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的带通滤波处理;所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大;所述的数模转换单元用于对模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。
[0010]所述的无线发射单元用于进行无线传输和通讯;所述的微控制单元用于控制无线发射单元的通讯开关和时序，并在肌电信号达到阈值时触发反馈电刺激模块产生功能性电刺激;所述的主机接收单元用于接收无线发射单元发射的信号，并上传至上位机;所述的存储单元用于提供缓存功能，在主机接收单元无法正常接收信号时，由微控制单元控制将信号存至存储单元。
[0011]所述的电源模块包括电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为电刺激装置的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为电刺激装置中的各个模块提供稳定的工作电压。
[0012]所述的反馈电刺激模块包括升压单元和放电交变单元，所述的升压单元用于通过倍压方式将电压抬升至100V;所述的放电交变单元用于产生电流交变输出，达到刺激的作用。
[0013]本实用新型的技术方案具有如下优点:
[0014]本实用新型所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置的采集设备体积极小，能够实现高质量的表面肌电采集同时结合高质量功能性电刺激的功能；能够方便用户使用，可针对各类精细肌肉进行反馈治疗，并且对自由肢体运动没有任何限制，可使移动化康复更加方便，实现更好的居家康复、社区康复和智能康复。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0017]如图1所示，本实用新型所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置包括肌电采集模块、无线通讯模块、反馈电刺激模块和电源模块，所述的肌电采集模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与反馈电刺激模块连接，所述的电源模块与肌电采集模块、无线通讯模块和反馈电刺激模块分别连接，所述的肌电采集模块包括前端采集单元和信号调理单元;所述的前端采集单元用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始信号传输至信号调理单元;所述的信号调理单元用于对前端采集单元传输输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块;所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制单元、主机接收单元和存储单元，所述的无线通讯模块用于将所得信号发射至主机接收单元并在肌电信号达到阈值时触发功能性电刺激;反馈电刺激模块用于在微控制单元的控制下，当肌电信号达到预设阈值后产生功能性电刺激;所述的电源模块用于为电刺激装置的电路提供稳定的工作电压。
[0018]所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大器;二导采集电极单元和前置信号放大器连接，二导采集电极单元的电极由2个相同的金属探头组成，2个金属探头相距不超过I厘米，金属探头的材质为高导电性的金、银或铜;所述的二导采集电极单元用于直接接触皮肤并将微弱的原始信号传输至前置信号放大器;所述的前置信号放大器用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理单元，从而提高信号调理单元的后端调理电路的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗;所述的前置信号放大器采用虚拟接地的方式，可有效为前置信号放大器提供稳定的参考电压。
[0019]所述的信号调理单元包括滤波单元、主级放大单元和数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的带通滤波处理;所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大;所述的数模转换单元用于对模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。
[0020]所述的无线发射单元用于进行无线传输和通讯;所述的微控制单元用于控制无线发射单元的通讯开关和时序，并在肌电信号达到阈值时触发反馈电刺激模块产生功能性电刺激;所述的主机接收单元用于接收无线发射单元发射的信号，并上传至上位机;所述的存储单元用于提供缓存功能，在主机接收单元无法正常接收信号时，由微控制单元控制将信号存至存储单元。
[0021]所述的电源模块包括电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为电刺激装置的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为电刺激装置中的各个模块提供稳定的工作电压。
[0022]所述的反馈电刺激模块包括升压单元和放电交变单元，所述的升压单元用于通过倍压方式将电压抬升至100V;所述的放电交变单元用于产生电流交变输出，达到刺激的作用。
[0023]本实用新型所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置采用体积极小的无线表面肌电采集设备，能够实现高质量的表面肌电采集同时结合高质量的功能性电刺激功能，能够方便用户使用，可针对各类精细肌肉进行反馈治疗，并且对自由肢体运动没有任何限制，可使移动化康复更加方便，实现更好的居家康复、社区康复和智能康复。
[0024]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
【主权项】
1.一种二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，其特征在于，所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置包括肌电采集模块、无线通讯模块、反馈电刺激模块和电源模块，所述的肌电采集模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与反馈电刺激模块连接，所述的电源模块与肌电采集模块、无线通讯模块和反馈电刺激模块分别连接，所述的肌电采集模块包括前端采集单元和信号调理单元;所述的前端采集单元用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始信号传输至信号调理单元;所述的信号调理单元用于对前端采集单元传输输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块;所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制单元、主机接收单元和存储单元，所述的无线通讯模块用于将所得信号发射至主机接收单元并在肌电信号达到阈值时触发功能性电刺激；反馈电刺激模块用于在微控制单元的控制下，当肌电信号达到预设阈值后产生功能性电刺激;所述的电源模块用于为电刺激装置的电路提供稳定的工作电压。2.如权利要求1所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，其特征在于，所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大器;二导采集电极单元和前置信号放大器连接，二导采集电极单元的电极由2个相同的金属探头组成，2个金属探头相距不超过I厘米;所述的二导采集电极单元用于直接接触皮肤并将微弱的原始信号传输至前置信号放大器;所述的前置信号放大器用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理单元，从而提高信号调理单元的后端调理电路的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗;所述的前置信号放大器采用虚拟接地的方式，为前置信号放大器提供稳定的参考电压。3.如权利要求2所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，其特征在于，所述的信号调理单元包括滤波单元、主级放大单元和数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的带通滤波处理;所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大;所述的数模转换单元用于对模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。4.如权利要求3所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，其特征在于，所述的无线发射单元用于进行无线传输和通讯;所述的微控制单元用于控制无线发射单元的通讯开关和时序，并在肌电信号达到阈值时触发反馈电刺激模块产生功能性电刺激;所述的主机接收单元用于接收无线发射单元发射的信号，并上传至上位机;所述的存储单元用于提供缓存功能，在主机接收单元无法正常接收信号时，由微控制单元控制将信号存至存储单J L ο5.如权利要求4所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，其特征在于，所述的电源模块包括电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为电刺激装置的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为电刺激装置中的各个模块提供稳定的工作电压。6.如权利要求5所述的二导无线表面肌电反馈功能性电刺激装置，其特征在于，所述的反馈电刺激模块包括升压单元和放电交变单元，所述的升压单元用于通过倍压方式将电压抬升至100V;所述的放电交变单元用于产生电流交变输出，达到刺激的作用。
【文档编号】A61B5/0492GK205597914SQ201620312026
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】巢乃健
【申请人】上海乃欣电子科技有限公司