[发明专利]有源点阵式柔性电极贴装置

摘要

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。

主权项

一种有源点阵式柔性电极贴装置，其特征在于，主要由柔性干电极模组(Ⅰ)、信号采集电路系统(Ⅱ)和附属组件(Ⅲ)组成，具体为：所述柔性干电极模组(Ⅰ)为薄片形，采用一个绝缘的柔性电路板基底(1)作为载体基板，在柔性电路板基底(1)的正面上，按照设定的电极排列方式安装一系列圆盘电极，所述圆盘电极能与人体皮肤表面直接接触采集人体肌电信号，各所述圆盘电极采用点阵式的电极排布方式设置，并采用圆盘电极两两组合形成多维差分方式，组成多通道圆盘电极阵列(2)，使每两个圆盘电极形成一个采集肌电信号的独立通道，在柔性电路板基底(1)的背面上还设有一系列电子元器件(17)，并组成电压跟随电路(4)，每一个圆盘电极与电压跟随电路(4)直接相连进行阻抗匹配；所述信号采集电路系统(Ⅱ)也为薄片形，采用另一个绝缘的柔性电路板基底(1)作为载体基板，使所述柔性干电极模组(Ⅰ)和所述信号采集电路系统(Ⅱ)的柔性电路板基底(1)形成层叠片式的器件组合，主要由设置于对应的柔性电路板基底(1)上的一系列电子元器件(18)和(19)组成，所述电子元器件(18)和(19)主要构成了放大滤波模块(20)、微控制器模块(30)、A/D转换模块(40)、无线通信模块(50)、数据存储模块(60)和电源模块(6)，所述微控制器模块(30)分别与放大滤波模块(20)、A/D转换模块(40)、无线通信模块(50)和数据存储模块(60)连接，所述柔性干电极模组(Ⅰ)的电压跟随电路(4)通过在柔性电路板基底(1)上直接安置运算放大器，为每个通道采集到的肌电信号进行阻抗匹配，将高输出阻抗的表面肌电信号转变为低输出阻抗，使经过阻抗匹配后的每一个通道的肌电信号与放大滤波模块(20)的放大滤波电路相连，对所述信号采集电路系统(Ⅱ)采集的肌电信号进行放大和滤波处理，所述数据存储模块(60)对肌电信号监测过程中所产生的数据进行存储，电源模块(6)为所述柔性干电极模组(Ⅰ)和所述信号采集电路系统(Ⅱ)的电子元器件(17)供电；所述附属组件(Ⅲ)主要包括柔性排线(7)、弹性体(8)和粘性医用胶布(10)，弹性体(8)设置在所述柔性干电极模组(Ⅰ)和所述信号采集电路系统(Ⅱ)的两片柔性电路板基底(1)之间，使所述柔性干电极模组(Ⅰ)的圆盘电极形成凸起的结构，从而让圆盘电极表面与皮肤表面实现充分接触，所述粘性医用胶布(10)覆盖在所述信号采集电路系统(Ⅱ)的柔性电路板基底(1)的一侧，将所述柔性干电极模组(Ⅰ)、所述信号采集电路系统(Ⅱ)以及所述附属组件(Ⅲ)的柔性排线(7)和弹性体(8)封装成贴片式形状的柔性电极贴装置，使所述柔性干电极模组(Ⅰ)和所述信号采集电路系统(Ⅱ)位于所述粘性医用胶布(10)的粘贴面侧，使用所述粘性医用胶布(10)能将有源点阵式柔性电极贴装置固定于需要监测的肌肉部位对应的皮肤表面位置处；使用时，将多通道圆盘电极阵列(2)的圆盘电极贴放置在需要监测的肌肉部位，并对采集到的肌电信号通过电压跟随电路(4)进行阻抗匹配，信号再通过柔性排线(7)传输到所述信号采集电路系统(Ⅱ)中的放大滤波模块(20)进行放大和滤波处理，微控制器模块(30)采用预先编入相应的程序的固件，对经过放大滤波处理的肌电信号进行肌电信号去噪，并通过A/D转换模块(40)进行A/D转换预处理，然后预处理后的信号变成数字信号通过无线通信模块(50)采用无线传输的方式传至上位机，在上位机进一步对信号进行处理，提取出信号特征后对生理功能进行分析，评定肌肉的健康状况。