[发明专利]一种便携的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统

权利要求书

1.一种便携的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，包括：

采集端（1），所述采集端（1）包括柔性采集板（3）、核心板（4）和电源板（5），所述柔性采集板（3）用于采集表面肌肉电信号，并对电信号进行放大、滤波信号处理，所述核心板（4）用于接收处理后的信号，对信号进行模数转换，再将模数转换后的信号与惯性运动信息一起打包发送，其中惯性运动信息包括加速度、角速度和磁场；所述电源板（5）为柔性采集板（3）和核心板（4）提供工作电压；

接收端（2），用于通过低功耗无线蓝牙技术接收打包发送的数据。

2.根据权利要求1所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，所述柔性采集板（3）由柔性电路板制作，包括N组肌电干电极（6）和N组肌电信号调理模块（7），每组肌电干电极（6）与对应的一组肌电信号调理模块（7）相连，构成N通道表面肌电信号采集电路，其中N为正整数。

3.根据权利要求1所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，所述核心板（4）由无线微控制器（8）及其外围电路、惯性测量单元（9）和振动器（10）组成，所述无线微控制器（8）集成低功耗无线蓝牙模块（11）和模数转换模块（12），通过运行嵌入式实时操作系统（13）完成低功耗无线蓝牙的广播、连接和数据收发，同时响应从接收端（2）发送的命令，控制肌电信号数据和惯性运动数据的采集、存储和控制振动器（10）的启停。

4.根据权利要求1所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，所述电源板（5）由电源模块（14）和锂电池（15）组成，所述电源模块（14）包括多种电源芯片、充电电路、电压保护电路，通过MicroUSB为3.7V的锂电池（15）进行充电，从而根据核心板（4）的控制为采集板（3）提供±2.5V的稳定电压，为核心板（4）提供2.5V的稳定电压，并优化功耗。

5.根据权利要求2所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，每组肌电干电极（6）由三块不锈钢电极组成，其中两片为采集电极，尺寸为10mm×10mm×1mm，另一片为参考电极，尺寸为10mm×4mm×1mm，位于两片采集电极的中间对称点位置作为参考地。

6.根据权利要求2所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，每组肌电信号调理模块（7）集成了四个运算放大器，对表面肌电信号进行两级放大、无源高通滤波和有源低通滤波处理，两级放大通过第一级差分放大电路和第二级低通放大电路实现，其中第一级差分放大电路对信号进行差分放大，第二级放大电路为四阶巴特沃兹低通滤波器，通带为-1dB at 220Hz，阻带为-20dB at 500Hz，放大电路增益为60dB。

7.根据权利要求3所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，所述无线微控制器（8）根据用户从接收端（2）发出的命令控制数模转换器的采样频率，从而更改肌电信号和惯性测量单元的采样率以满足不同的应用要求，其中肌电信号的采样率范围为100Hz至500Hz。

8.根据权利要求3所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，所述嵌入式实时操作系统（13）通过惯性测量单元（9）检测系统是否处于运动状态，如果在一段时间内装置没有运动，那么判断系统没有在被使用中，从而会关闭一切没有必要开启的资源，进入极低功耗休眠模式；若系统处于运动状态，嵌入式实时操作系统（13）则被唤醒，执行低功耗蓝牙的连接和采集数据等任务。

9.根据权利要求1-8所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，所述柔性采集板（3）、核心板（4）和电源板（5）采用一体化的集成封装工艺，其中每组肌电干电极（6）和每组肌电信号调理模块（7）通过焊盘焊接在一起，而核心板（4）和电源板（5）通过微型接插件与柔性线路板连接，并且核心板（4）和电源板（5）与柔性采集板（2）形成上下叠层的紧凑型结构。

10.根据权利要求1所述的无线穿戴式肌肉运动信号采集系统，其特征在于，接收端（2）接收采集端（1）通过低功耗无线蓝牙技术发送的肌电信号和惯性测量数据，并通过USB串口发送到PC，所述接收端（2）还将PC发出的更改采样率、控制振动器（10）命令通过低功耗无线蓝牙技术发送给采集端（1），以满足不同的应用需求。