[发明专利]有源点阵式柔性电极贴装置

说明书

本发明公开了一种有源点阵式柔性电极贴装置，应用于医疗健康领域中的人体表面电生理信号的采集技术领域。本发明装置将柔性干电极模组、信号采集电路系统和附属组件集成在一片带有粘性的贴片中。柔性干电极模组与人体表面直接接触采集人体肌电信号，通过电压跟随电路实现阻抗匹配，信号采集电路系统对阻抗匹配后的肌电信号进行放大滤波以及A/D转换处理，最后通过无线通信模块将肌电信号传入客户端。本发明装置具有穿戴方便、柔软的特点，适合每天24小时长期使用，满足康复、疾病等人机交互的需求。本发明采用点阵式电极排列方式可以对肌纤维走向不规则或较小肌群部位的电生理信号进行采集，可实现多维差分计算以提高空间滤波效果。

技术领域

本发明涉及一种电生理信号采集装置，特别是设计一种肌电信号采集装置，应用于医用和健康用检测器械技术领域。

背景技术

肌电信号广泛应用于医院和家庭的患者监护和健康检查，肌电信号的采集通常采用湿电极来实现，但是该类电极不适合每天24小时在长期康复、诊疗等人机交互的需求。干电极和人体皮肤接触会产生高达几百毫伏的直流极化电压，若不能消除该直流偏置，会造成运放过载，无法有效放大信号，因此采用电极的有源设计，即信号在进入放大器之前直接对信号进行预处理，可以有效改善肌电信号的采集质量。

相比于硬质材料电极，具有较高的机械柔性的材料更适用于各种弯曲的皮肤表面，而采用多通道的高密度肌电电极可有效提高表面肌电信号的运动单位动作电位(MUAP)的区分度。

人体肌电信号是易受外界干扰的微弱的电信号，各电极间不同的电极差分结构具有不同的空间滤波效果。电极排列方向与肌纤维走向夹角的不同会导致采集到的肌电信号也略有不同，一般电极根据肌纤维走向进行放置，但在面对肌纤维走向不确定的复杂肌群时，设计一种能测得多维肌纤维走向的肌电电极结构便很有必要了。

传统的肌电监测仪中，各硬件装置间主要通过通信线缆连接，其操作平台也基于有线装置，整个装置体积庞大，使其可用范围受到很大限制，不方便移动。近几年，发展迅速的可穿戴医疗产品正是弥补这种缺陷的理想产品，贴片式设计的电极能够隐藏在衣服下使用，不会干扰到日常的运动或移动，记录的数据因而也更加准确。由此，带来了柔性基底材料和硬质的有源电路相互矛盾的问题。

近年来亦出现了一些关于肌电检测的相关专利，中国专利CN103393420公开了“一种高密度有源柔性电极阵列及其信号调理电路”并介绍了设计的有源柔性阵列电极以及信号调理电路，但该专利电极的排列方式呈现矩阵式，在面对复杂肌群时，肌电信号的空间滤波效果较差，此外采集电路面积过大，信号与上位机数据传输不便，并不适合可穿戴式监护。国外专利WO2011070403公开了“a dry active bio signal electrode with anhybrid organic-inorganic interface material”，介绍了一种有源电极，电极材料采用一种有机与无机相结合的新型材料，有源电路采用柔性印刷电路板(FPCB)技术，但该电极只测得单电极信号。美国专利US8818482公开了“electrode patch monitor device”并介绍了一种采用丝网印刷工艺的柔性电极，然而电极仍采用的是无源设计，采集信号时易受干扰，该电极针对某些特定的肌群检测效果较好，但仍具有一定的使用局限性。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种有源点阵式柔性电极贴装置，采用点阵式的电极排布差分方式，来提高肌电信号的采集质量，通过点阵式的电极排布与多维差分方式，同时采用柔性印刷电子工艺设计成有源电极，并将柔性有源电极、采集电路以及附属组件封装成一个小巧的贴片式形状，有效避免因电极贴置方向的偏差引起的滤波问题。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种有源点阵式柔性电极贴装置，主要由柔性干电极模组、信号采集电路系统和附属组件组成，具体为：