[发明专利]一种具有精确采集能力的薄型柔性生物电信号传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及柔性生物电信号传感器，尤其涉及一种具有精确采集能力的薄型柔性生物电信号传感器。

背景技术

随着科技的快速进步以及人们生活水平的提高，人们的运动健身意识也日益增强。技术的进步同时促进了运动监测设备的发展。这些监测设备通常使用连接至个体身体某些部位的传感器，通过传感器实时记录个体各部位在运动中与个体的体育运动或者健康相关联的各种物理和/或生理参数，并且提供关于个体体育表现的反馈信息或者为后续的运动健身指导提供物理依据。

常见的生物电信号传感器通常使用普通的导电织物或者导电硅胶作为电极来采集人体表生物电信号。

公告号为CN105326485A的中国专利文献公开了一种柔性传感器及柔性传感器模组。所述柔性传感器至少包括柔性导线以及面料衬底,所述面料衬底包括相对的第一表面和第二表面,所述第一表面用于与生物体接触,所述柔性导线往返穿梭并固定于所述面料衬底的第一表面和第二表面,且位于所述第一表面和第二表面上的所述柔性导线紧密排列且电性接触。

该发明的传感器没有采取静电屏蔽和抗干扰措施，也未设置前置信号放大电路，进行信号采集时易受各类噪声干扰影响，所采信号的信噪比也不高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种具有精确采集能力的薄型柔性生物电信号传感器，具有防静电，抗干扰功能，能有效提高生物电信号的连续性，完整性和稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种具有精确采集能力的薄型柔性生物电信号传感器，包括电极、放置电极的电极基座、底板和贴合层，所述的传感器贴合在穿戴设备上，所述的电极基座与底板紧密贴合，所述的电极基座贴合底板的一面设有凹槽，所述的凹槽承载有信号放大电路，所述的底板和贴合层之间设有接地的屏蔽层。

在上述技术方案中，通过将屏蔽层接地处理，可保护电路，防止静电击穿。同时，屏蔽层还能对外界的环境噪声干扰起到屏蔽作用。防止由于环境噪声干扰所产生的全频率段噪声影响传感器精准度。电极与电极基座与人体皮肤接触，贴合层用于将整个装置固定在传感器载体上。

此外，所述的电极基座上设有与电极形状相匹配且贯穿电极基座的电极槽，所述的电极固定在电极槽内。

本发明进一步的技术方案中，所述的电极包括等距离排列的三个，其中一个为参考电极，另两个为信号采集电极，参考电极放置在两个信号采集电极之间；所述两个信号采集电极的信号输出端通过导线连接所述信号放大电路的输入端，所述的参考电极的信号输出端与穿戴设备上的参考电位点连接。优选的，所述导线为金属纤维。

两个信号采集电极作为两个差分输入端，用于采集肌肉收缩或张弛时所产生的电位差。一个参考电极接参考电势点，参考电极能够有效降低频率为50Hz的工频干扰和传感器与皮肤摩擦所产生的全频率段噪声干扰，提高了传感器的共模抑制能力。同时，参考电极能够过滤，或者消除信号采集电极所获得的差分信号中存在的噪声，为下一级单元的信号处理做出优化。

另外，所述三个电极等距离排列，参考电极位于两个信号采集电极之间，使得参考电极到每一个信号采集电极的距离相等。因此参考电极上所获得的噪声分量与两个信号采集电极上的噪声分量基本一致。通过对三个电极上的信号进行叠加处理，使得下一级电路能够更加精确地去除噪声干扰。

作为优选，所述的电极和电极基座在与人体皮肤相接触的表面设有纹理。纹理状可以增大摩擦，使传感器与人体皮肤不易发生移动，从而保持信号的稳定性，减少由于摩擦产生的噪声干扰。

作为优选，所述的电极采用柔性高分子导电材料制成，包括聚合物、硅树脂、氯丁橡胶或热塑性塑料等亲和人体皮肤且不会对皮肤造成不良影响的材料。同时，所述电极的厚度为0.3～0.5mm。

作为优选，所述的电极基座采用柔性高分子绝缘材料制成，亲和人体皮肤且不会对皮肤造成不良影响，同时，所述电极基座的厚度为1～1.5mm。。

作为优选，所述的底板采用柔性非导电材料制成，将信号部分(电极和信号放大电路)与屏蔽层隔离，同时，所述底板的厚度为0.2～0.3mm。

作为优选，所述的屏蔽层由网状的导电材料构成，导电材料包括但不局限于金属、碳膜、金属或非金属合成物。网状屏蔽层可以消除外界的环境噪声干扰对信号的影响，以及防止静电感应影响电子电路。同时，所述屏蔽层的厚度为0.2～0.3mm。