可穿戴组合式表面肌电传感器的制作方法
基于柔性传感器的可穿戴设备在康复领域中的应用
基于柔性传感器的可穿戴设备在康复领域中的应用摘要：随着社会的发展，医疗健康领域逐步走向智能化，可穿戴设备也逐渐成为医疗领域的关注焦点。
可穿戴设备在医疗领域主要应用于健康监测、运动传感、人群大健康分析等，这与康复医学“功能复健，健康促进”的最终目标不谋而合，康复医学将会是可穿戴设备在医疗健康领域的重要应用学科。
可穿戴设备的工作形式是佩戴在身上并需长时间与身体接触，这样的作用特点使得用户对设备的穿戴舒适性、美观性要求较高，现有可穿戴设备很难做到这一点，但材料创新或许能够成为新的突破口。
目前市场上售卖的可穿戴设备如智能手表、智能眼镜等多由刚性材料制成，刚性材料的延展性和贴合性均较差，且材料密度大，很难满足用户对贴身设备舒适轻便的需求。
关键词：柔性传感器；可穿戴设备；康复领域；应用引言可穿戴设备是指直接穿在身上或整合到衣服、配件上的一种便携式设备，主要通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能。
其形式多样，因便携、能耗低、体积小等特点，市场上以手环、手表、贴片等设备应用最为广泛。
随着最初谷歌眼镜的诞生，到现在众所周知的Applewatch、小米智能手环等，都是可穿戴设备应用于人们生活中的体现。
目前国外的可穿戴技术相对完善，中国起步较晚，但近几年发展较快，也预示着可穿戴设备将会是未来科技发展的一个重要方向。
发电供能行业朝着绿色、健康、环保的方向发展。
常用的新能源发电包含风力发电技术、太阳能发电技术、水能发电技术、地热能发电技术等。
这些可再生能源有利于保障人们的生活与生产，促进供能行业的可持续发展。
近年来，可穿戴设备逐渐进入人们的生活中，可以轻松、舒适地穿戴在人体部位上，起到保护、监测、预警的作用，因此，得到了广泛的关注。
考虑到人们活动环境的复杂性，开发持久性强、稳定性高的可穿戴技术对可穿戴设备的广泛应用具有重要作用。
例如，随着现代电力行业的飞速发展，智能化可穿戴电子设备在电力巡检运维作业过程中的作用日益突显，需要更多智能化、易操作的可穿戴设备与巡检人员的高强度工作匹配。
表面肌电信号检测电路的多通道与多传感器设计
表面肌电信号检测电路的多通道与多传感器设计在近年来，随着对人体生理信号获取与应用的需求增加，表面肌电信号（surface electromyography, sEMG）检测成为一个热门的研究领域。
sEMG信号可以用于识别人体肌肉活动和运动意图，已广泛应用于康复医学、人机交互等领域。
为了更好地获取sEMG信号并提高检测效果，设计一款支持多通道与多传感器的sEMG检测电路成为了研究的重点。
1.电路设计需求在进行sEMG信号检测时，多通道和多传感器的设计能够提供更全面和准确的信号信息，进而增强信号处理和应用的效果。
因此，一个理想的sEMG检测电路应具备以下几个方面的设计需求：1.1 多通道设计：为了获取不同位置的肌肉活动信息，电路需要支持多通道信号采集。
每个通道应具备独立的信号放大和滤波功能，以确保信号的准确性和可靠性。
1.2 多传感器设计：为了实现高密度的信号采集和监测，电路需要支持多传感器的连接。
每个传感器需要具备高灵敏度和高稳定性，以获得精确的sEMG信号。
1.3 噪声抑制：sEMG信号往往较弱且容易受到噪声干扰，所以电路设计需要具备良好的噪声抑制能力，以提高信号的质量和准确性。
1.4 数据采集与传输：为了方便信号的采集和处理，电路应支持数据的实时采集与传输，能够与计算机或其他设备进行连接和通信。
2.电路设计方案基于上述设计需求，下面给出一种满足多通道与多传感器的sEMG检测电路设计方案。
2.1 多通道设计每个通道的信号采集流程应包括：肌肉表面的信号获取、信号放大、滤波和采样等步骤。
肌肉表面的信号获取：通过粘贴电极或穿戴电极数组等方式，将电极贴附在待检测的肌肉表面。
电极与肌肉之间的肌电信号即可被获取。
信号放大：使用电荷放大器或运算放大器对肌电信号进行放大，以增加信号的振幅，并使之适应后续处理的要求。
滤波：肌电信号中常常伴随着高频噪声和电源干扰等不希望的成分。
因此，应对信号进行低通滤波和带阻滤波等处理，以去除干扰。
基于表面肌电信号检测的电路设计与实现
基于表面肌电信号检测的电路设计与实现随着人们对健康和运动的重视，肌肉状态的监测成为了一个热门的研究领域。
而基于表面肌电信号检测的电路设计与实现，成为了一种重要的手段。
本文将介绍基于表面肌电信号检测的电路设计原理、实现方法以及相关应用。
一、电路设计原理1. 表面肌电信号(Surface Electromyography，简称sEMG)的原理表面肌电信号是指在肌肉活动时，由于神经冲动引起的肌肉电位差，通过肌肉表面的电极传感器检测得到的信号。
sEMG信号的频率范围通常在0.05~500Hz之间，幅值较小（微伏级别）。
2. sEMG信号电路设计原理a. 信号采集电路设计：为了获取到肌肉表面的微弱sEMG信号，需要设计合适的前置放大电路，以提高信号的幅值和可靠性。
b. 滤波电路设计：sEMG信号中可能包含许多噪声，如电源干扰、肉体运动干扰等。
因此需要设计滤波电路，将噪声滤除，保留有用的肌肉信号。
c. 增益和放大器设计：为了进一步增大信号幅值，需要使用放大器对滤波后的信号进行放大，以便后续处理和分析。
d. 信号处理电路设计：设计合适的信号处理电路，如滤波器、放大器和AD转换器等，使得sEMG信号能够适应后续的数字处理。
二、电路实现方法1. 选择合适的电路元件在实现基于表面肌电信号检测的电路时，需要选择合适的电路元件。
例如，前置放大器可以使用低噪声、高增益的运算放大器；滤波器可以使用带通滤波器或高通滤波器来滤除不需要的频率成分等。
2. 连接电路元件将选择好的电路元件进行连接，组成完整的电路。
在连接过程中，需要注意保持电路的整洁，避免线路之间产生干扰，影响信号的准确检测。
3. 电路调试与测试完成电路连接后，需要进行调试和测试。
通过输入模拟sEMG信号，观察电路的输出是否与预期一致，并进行必要的调整，以确保电路的正常工作。
三、应用领域1. 生物医学工程基于表面肌电信号检测的电路在生物医学工程领域有着广泛应用。
例如，用于研究肌肉活动、运动控制，帮助康复患者恢复功能等。
小学科学活动制作简易光电传感器
小学科学活动制作简易光电传感器光电传感器是一种能够将光信号转换为电信号的装置，广泛应用于许多领域中。
本文将介绍如何制作一个简易的光电传感器，以帮助小学生们了解光电传感器的原理和工作过程。
材料准备：- 一只纸杯- 一块铝箔- 一块黑色电工胶带- 一块塑料杯盖- 一块白色纸板- 一块彩色透明胶纸- 一颗小型发光二极管（LED）- 一块铜片- 一块面包板- 数根杜邦线- 一块9V电池- 一个电池座- 一个微动开关- 一根厚纸或者细木棒- 一块粘性泡沫制作步骤：步骤一：制作光电传感器底座1. 将纸杯底部切割，并将铝箔铺敷在纸杯底部。
2. 用黑色电工胶带将铝箔固定在纸杯底部。
3. 取出塑料杯盖，将白色纸板固定在盖子的内侧。
4. 在白色纸板上方粘贴彩色透明胶纸，这样可以增加光线的散射效果。
5. 将塑料杯盖固定在纸杯的顶部，可使用胶水或者胶带。
步骤二：制作电路部分1. 将LED的正极连接到铜片上，负极连接到面包板的负极。
2. 将铜片与面包板的负极用一根杜邦线连接起来。
3. 将微动开关的一个引脚与面包板的正极相连，另一个引脚与LED 的正极相连。
4. 将电池座与面包板的负极相连，另一端连接到LED的负极。
5. 将电池插入电池座。
步骤三：装配光电传感器1. 将步骤一制作好的光电传感器底座放置在电路部分上方。
2. 将微动开关放置在底座的侧边，确保开关能够正常触发。
3. 使用粘性泡沫将微动开关固定在底座上。
使用方法：1. 打开电源，LED会亮起。
2. 将光电传感器对准光源或者其他物体，当光线照射到传感器时，LED会熄灭；当光线被遮挡时，LED会重新亮起。
3. 可以尝试在不同强度和方向的光线照射下，观察LED的状态变化。
扩展实验：1. 在光线较强的环境中和光线较弱的环境中，分别测试光电传感器的灵敏度。
2. 尝试改变光电传感器的距离，观察LED的亮度和反应速度是否有所变化。
3. 探索不同颜色的胶纸对光电传感器的影响，比较不同颜色胶纸下LED的亮度。
表面肌电信号检测电路的多通道与多传感器设计
表面肌电信号检测电路的多通道与多传感器设计表面肌电（surface electromyography，sEMG）信号是一种用于检测肌肉活动的信号，常用于医学、康复和运动科学等领域。
在设计表面肌电信号检测电路时，采用多通道与多传感器的设计方案能够提高信号质量和测量准确度，本文将就此进行探讨。
一、多通道设计在表面肌电信号检测电路中，多通道设计能够同时采集来自不同位置的肌肉信号，从而提供更全面和准确的肌肉活动信息。
多通道设计的核心是模拟前端电路，它能够放大和滤波输入信号，并将信号转化为数字形式供后续处理。
为了实现多通道设计，可以采用多路放大器来处理不同通道的信号。
每个放大器的增益和滤波频率可以针对不同通道进行调整，以满足不同肌肉信号的特征。
此外，为了减少通道间的干扰，还可以采用差动放大器架构。
差动放大器通过比较两个输入信号的差异来消除共模干扰，提高信号的抗干扰能力。
二、多传感器设计多传感器设计能够进一步提高表面肌电信号的检测能力。
通过在不同位置放置多个传感器，可以同时监测多个肌肉的活动情况，从而获得更为准确的肌肉活动模式。
多传感器设计需要考虑传感器的选型和布局。
选择合适的传感器能够提高信号的灵敏度和稳定性。
常用的肌电传感器包括干式电极和湿式电极，它们具有不同的特点和适用范围。
在布局方面，应根据监测目标和肌肉结构来确定传感器的位置，确保能够充分覆盖所需监测的肌肉区域。
为了实现多个传感器的数据采集和处理，可以采用多通道数据采集系统。
该系统能够同时读取并存储多个传感器的信号，以供后续的信号处理和分析。
在选择数据采集系统时，需要考虑输入通道数、采样频率和数据传输方式等因素，以满足实际需求。
三、综合设计方案在实际应用中，多通道与多传感器的设计方案可以综合使用，以实现更为全面和准确的表面肌电信号检测。
这样的设计方案能够充分利用现有的技术手段，提高信号的采集和处理效果。
综合设计方案的实现需要兼顾多通道电路和多传感器布局的要求。
表面肌电信号检测电路的原理与设计方法
表面肌电信号检测电路的原理与设计方法表面肌电信号（Surface Electromyographic Signals, sEMG）是一种用于检测人体肌肉活动的生物电信号。
sEMG信号检测电路的设计是为了提取和测量这些信号，用于各种应用，如康复医学、运动控制、人机交互等。
本文将介绍sEMG信号检测电路的原理、设计方法和相关考虑因素。
一、表面肌电信号简介表面肌电信号是通过肌肉纤维活动而产生的电信号，由肌肉活动引起的离子流动引起了肌肉组织的生物电势变化。
sEMG信号具有较低的幅度和较高的噪声水平，需要通过合适的电路设计和信号处理技术来提取有用的信息。
二、表面肌电信号检测电路的原理表面肌电信号检测电路主要由前置放大器、滤波器和增益控制器组成。
其工作原理如下：1. 前置放大器：前置放大器用于增强sEMG信号的幅度，以便后续的信号处理。
由于sEMG信号的幅度较小，前置放大器应具有高放大倍数、低噪声和宽频带特性。
常用的前置放大器电路包括差分放大器和双电源放大器。
2. 滤波器：滤波器用于去除sEMG信号中的噪声和无关频率成分，以提取感兴趣的信号。
常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器。
低通滤波器主要用于去除高频噪声，带通滤波器可选择性地通过感兴趣的频率范围。
3. 增益控制器：增益控制器可根据需求调整sEMG信号的放大倍数，以适应不同的应用场景。
它可以通过选择不同的反馈电阻或电压增益控制电路来实现。
三、表面肌电信号检测电路的设计方法在设计表面肌电信号检测电路时，需要考虑以下因素：1. 电源选择：应选择适宜的电源电压和电流，以满足电路的工作要求，并保证信号的质量和稳定性。
2. 前置放大器设计：根据sEMG信号的幅度和噪声水平，选择合适的放大倍数和前置放大器电路。
同时，注意选择低噪声、宽频带的运算放大器和适当的反馈电路。
3. 滤波器设计：根据应用需求，选择合适的滤波器类型和截止频率。
滤波器的设计应考虑滤波器特性、阶数和滤波器电路的实现方式。
表面肌电刺激反馈仪硬件电路设计概况
表面肌电刺激反馈仪硬件电路设计概况摘要:肌电刺激反馈仪是将生物反馈技术和电信号刺激手段相结合,通过传感器电极对人体肌肉部位灌入正负电脉冲信号进行刺激，该脉冲信号可根据方案不同，而选择不同的刺激频率、脉冲宽度、电流强度、和刺激/间歇时间等的被动电脉冲恒电流信号，可对不同情况的患者进行相应的神经肌肉电刺激方案。
关键词:sEMG，肌电采集，电刺激引言肌电刺激反馈仪全名为表面肌电刺激反馈系统（sEMG），该产品已经逐渐应用于医院康复医学科、神经内科、老年医学科等，主要面向各类医院康复科和神经科的新一代多功能的诊断和治疗设备。
一、关于肌电刺激反馈仪1.1 产品概况：肌电刺激反馈仪是将肌电信号检测、电刺激以及实时控制技术相结合的设备。
1.2肌电刺激反馈仪相关标准设计标准：《肌电生物反馈仪》YY/T 1095-2015,《医用电气设备-安全通用要求》GB-9706.1。
二、肌电刺激反馈仪硬件设计简述本文将肌电刺激反馈仪硬件研发设计分为：肌电采集硬件设计，电刺激信号硬件设计和核心数字控制板设计部分。
2.1 肌电采集硬件设计2.1.1 硬件电路原理图设计肌电采集硬件电路设计，主要包含肌电模拟信号输入前置仪表放大电路，50HZ工频陷波电路，二级信号放大器，光电耦合器隔离电路，末级放大器及缓冲器，ADC转换器电路和右腿电路原理图设计等a)肌电模拟信号输入前置仪表放大电路原理图设计前置放大器以仪表运算放大器芯片AD8422A为核心，通过电极片传感器连接到人体肌肤获取到uV级微弱肌电信号，经过电容组滤波后获得有用频率范围的微弱信号，差分输入信号送至仪表运放的输入口IN+/IN-，前置放大器放大倍数设定值约30倍。
b)50HZ工频陷波电路由于人体表面肌电信号频率范围大致在0.5HZ~1000HZ，包含无所不有的50Hz工频干扰信号，故特设计一个AD8609（具有极低的失调电压以及低输入电压噪声和电流噪声特性）一级运放组成的50Hz工频陷波器电路。
面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路设计方案
面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路设计方案随着可穿戴设备的迅猛发展，人们对于身体生理信息的监测需求也日益增长。
其中，表面肌电信号（sEMG）的检测在健康管理、康复治疗等领域具有广泛的应用价值。
本文将针对可穿戴设备的需求，设计一个高效可靠的表面肌电信号检测电路方案，并详细探讨其中的设计要点和工作原理。
一、背景介绍随着人们对于健康意识的提高，可穿戴设备在健康管理领域的应用越发广泛。
表面肌电信号（sEMG）是记录肌肉活动的一种常用方法，具有非侵入性、低成本、易操作等优点，能够为用户提供全天候的肌肉运动监测数据，具有广阔的市场前景。
二、电路设计要点在设计面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路方案时，需要考虑以下关键要点：1. 低功耗设计：可穿戴设备通常需要长时间佩戴，因此电路的功耗应尽可能地降低，以延长电池寿命。
2. 噪声抑制：sEMG检测过程中容易受到干扰，电路设计应加入适当的滤波电路，以消除噪声，提高检测信号的准确性。
3. 运动伪影抑制：运动过程中的肌肉震荡会引起sEMG信号的失真，电路设计应克服这一问题，提供稳定可靠的信号。
4. 可靠性与稳定性：可穿戴设备的应用场景复杂多变，电路设计应具备高可靠性和稳定性，以适应不同环境条件下的使用。
三、电路设计方案基于以上设计要点，本文提出如下面向可穿戴设备的表面肌电信号检测电路设计方案：1. 电极设计：选择合适的电极材料和结构，确保良好的肌肉接触，提高信号采集效果。
2. 前端信号放大器设计：采用低噪声、低功耗的放大器芯片，通过合理的放大倍数提高信号强度，同时抑制噪声。
3. 滤波电路设计：采用多级滤波器，结合数字滤波算法，去除高频噪声和低频干扰，保留肌电信号的有效频段。
4. 运动伪影抑制：引入运动伪影检测算法，实时监测运动状态，并通过算法处理，削弱或消除运动过程中的肌肉震荡对sEMG信号的影响。
5. 数字化处理：将模拟信号转化为数字信号，通过微处理器进行数字化处理，实现信号的存储、分析和传输。
表面肌电信号检测电路的工作原理与应用介绍
表面肌电信号检测电路的工作原理与应用介绍表面肌电信号（Surface Electromyography，简称sEMG）是用于检测人体肌肉运动的电信号。
sEMG的检测电路在医学、运动控制、康复治疗等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍sEMG检测电路的工作原理和应用，以及相关技术的发展和研究进展。
一、sEMG检测电路的工作原理sEMG检测电路主要由前置放大器、滤波器和数据采集系统组成。
其工作原理基于肌肉运动产生的生物电信号，通过传感器感应到皮肤表面的微弱电信号，经过前置放大器放大和滤波器滤波处理后，再由数据采集系统进行数据采集和处理。
1. 前置放大器：前置放大器起到放大sEMG信号的作用。
由于肌肉运动产生的生物电信号非常微弱，需要通过前置放大器将信号放大到合适的范围，以提高信噪比和准确性。
2. 滤波器：滤波器用于去除采集信号中的噪音和干扰，保留肌肉运动相关的有效信号。
根据需要，可以设置不同的滤波器参数，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器，以满足不同应用场景下的需求。
3. 数据采集系统：数据采集系统用于获取经过前置放大器和滤波器处理后的sEMG信号，并将其转换为数字信号进行存储和分析。
通常采用模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，并通过计算机或移动设备进行后续处理。
二、sEMG检测电路的应用sEMG检测电路在多个领域有着广泛的应用，并取得了重要的成果。
以下将介绍sEMG检测电路在医学、运动控制、康复治疗等领域的具体应用。
1. 医学领域：sEMG检测电路可用于研究和评估肌肉功能和运动控制。
医生和研究人员可以通过sEMG检测电路获取肌肉活动的相关信息，诊断和治疗一些肌肉疾病，如帕金森病、肌肉萎缩症等。
2. 运动控制：sEMG检测电路在运动控制领域有着广泛的应用。
通过实时监测肌肉活动情况，可以实现肢体运动的控制和识别。
例如，通过对手臂sEMG信号的检测，可以实现假肢的控制和康复设备的操作。
3. 康复治疗：sEMG检测电路在康复治疗方面起到了重要的作用。
表面肌电信号检测电路在康复机器人控制中的应用
表面肌电信号检测电路在康复机器人控制中的应用康复机器人是一种利用先进的科技手段，结合机器人技术和康复医学原理，在康复治疗中起到重要作用的设备。
随着科技的不断发展，表面肌电信号检测电路在康复机器人控制中得到了广泛的应用。
本文将介绍表面肌电信号检测电路的原理和工作方式，以及其在康复机器人控制中的具体应用。
一、表面肌电信号检测电路的原理和工作方式表面肌电信号是指肌肉活动产生的电信号，由细胞内外电流的变化引起。
表面肌电信号检测电路是一种能够将肌肉活动转化为可测量信号的系统。
该系统包括导电贴片电极、放大器、滤波器和数据采集装置等组成。
导电贴片电极是用于贴在肌肉表面，通过与肌肉进行接触，将肌肉的电信号传输到放大器。
放大器将接收到的微弱信号进行放大，以提高信号的强度和清晰度。
滤波器的作用是用于滤除一些杂乱的干扰信号，使得所采集到的信号更加准确和可靠。
数据采集装置则是用于将处理后的信号进行采集和传输，为后续的数据分析和处理提供基础。
二、1. 运动辅助控制：康复机器人常常用于帮助患者进行运动辅助治疗，表面肌电信号检测电路可以实时监测患者肌肉的活动情况，并将信号传输给康复机器人的控制系统。
通过分析肌电信号的特征，康复机器人可以根据患者的动作意图进行智能控制，从而实现与患者的协同运动。
2. 动作分析和评估：表面肌电信号检测电路可以对患者进行动作的分析和评估。
通过收集和分析肌肉的活动信号，可以获得患者运动的速度、力度、协调性等关键参数。
这些参数对于康复机器人的控制和康复治疗的评估非常重要，可以帮助医生更好地了解患者的康复进展，并根据评估结果进行相应的调整和优化。
3. 生物反馈训练：表面肌电信号检测电路还可以用于康复机器人的生物反馈训练。
通过实时监测患者肌肉的活动情况，并将信号反馈给患者，患者可以根据反馈信号对自身的肌肉活动进行调整和训练。
这种生物反馈训练可以帮助患者更好地控制肌肉的活动，提高运动的效果和康复的效果。
4. 智能交互和控制：在康复机器人的设计中，表面肌电信号检测电路可以与其他传感器相结合，实现智能交互和控制。
一种基于多传感器数据融合的可穿戴式人体上肢肌肉运动疲劳检测及
专利名称：一种基于多传感器数据融合的可穿戴式人体上肢肌肉运动疲劳检测及训练系统
专利类型：发明专利
发明人：任海川,李庆明,毛晓波,董杰超,刘明康,李臣宏,王邦锋,段虎飞,李世博,杨朝中,毛帆,邹青青
申请号：CN201811290259.9
申请日：20181031
公开号：CN109222969A
公开日：
20190118
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于多传感器数据融合的可穿戴式人体上肢肌肉运动疲劳检测及训练系统，系统包括信号采集模块、数据处理模块、报警模块和人机交互模块；由表面肌电传感器、肌音传感器和血氧饱和度传感器构成多传感器采集阵列穿戴在被测上肢部位，基于加权平均法进行数据融合，综合计算人体上肢肌肉疲劳参数，极大提高了人体上肢肌肉运动疲劳的检测精度；若参数达到预设值，系统可给出疲劳报警提醒；系统还具有肌肉力量训练功能，通过采集表面肌电信号和肌音信号来判断人体上肢动作和肌肉力量，并实时监测肌肉疲劳状况，采用无线传输方式将数据上传到人机交互模块，与虚拟游戏进行匹配，使上肢肌肉力量训练过程更有趣味，有效提高其训练效果。
申请人：郑州大学
地址：450001 河南省郑州市高新区科学大道100号
国籍：CN
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表面肌电信号检测电路的传感器选择与集成技术
表面肌电信号检测电路的传感器选择与集成技术随着科技的发展，生物传感器的应用越来越广泛。
表面肌电信号检测电路是一种常用的生物传感器，用于检测人体肌肉活动产生的电信号。
在选择传感器和集成技术时，需要考虑多个因素，以确保电路的准确性和可靠性。
本文将探讨表面肌电信号检测电路的传感器选择和集成技术。
一、传感器选择在表面肌电信号检测电路中，传感器的选择是至关重要的。
传感器可以根据其测量原理和性能特点进行分类，常用的传感器有以下几种：1. 电极传感器电极传感器是表面肌电信号检测电路中最常用的传感器之一。
它可以将肌肉活动产生的微弱电信号转化为电流信号。
在选择电极传感器时，需要考虑其灵敏度、频率响应、耐久性和适应性等因素。
2. 压力传感器压力传感器是另一种常用的传感器类型，用于测量肌肉活动产生的压力信号。
它可以通过测量肌肉活动对物体产生的压力变化来间接检测表面肌电信号。
在选择压力传感器时，需要考虑其灵敏度、可靠性和线性度等参数。
3. 光传感器光传感器是一种新型的传感器，通过测量肌肉活动产生的光信号来检测表面肌电信号。
它可以通过光散射或光吸收的方式实时监测肌肉活动的变化。
在选择光传感器时，需要考虑其分辨率、响应速度和噪声等性能指标。
二、集成技术在表面肌电信号检测电路中，集成技术的应用可以提高电路的集成度和稳定性。
以下是一些常见的集成技术：1. 可编程集成电路（ASIC）可编程集成电路是一种定制化的集成电路，可以根据具体需求进行编程和配置。
在表面肌电信号检测电路中，ASIC可以实现多通道信号采集和处理，提高电路的灵活性和可靠性。
2. 多通道放大器多通道放大器可以同时采集和放大多个传感器的信号，提高信号的强度和分辨率。
这样可以在更广泛的范围内监测肌肉活动，获得更准确的信号数据。
3. 数字信号处理器（DSP）数字信号处理器可以对采集到的信号进行滤波、去噪和特征提取等处理。
通过使用DSP技术，可以提高信号的质量和准确性，从而更好地分析和理解肌肉活动。
表面肌电信号信号处理方法及其应用
表面肌电信号信号处理方法及其应用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：表面肌电信号信号处理方法及其应用表面肌电信号（Surface Electromyography，sEMG）是一种通过皮肤表面电极采集肌肉电活动的生物信号。
sEMG信号在生物医学领域广泛应用于肌肉疾病诊断、康复训练和人机交互等方面。
sEMG信号采集受到多种干扰，如电极位置、干扰信号和运动噪声等，需要进行信号处理才能准确提取有用信息。
本文将探讨常见的表面肌电信号处理方法及其应用。
一、sEMG信号处理方法1. 滤波sEMG信号的频谱范围通常在10-500Hz之间，而人体运动的干扰信号频率往往高于500Hz，因此可以通过低通滤波器滤除高频噪声。
还可以使用带阻滤波器去除特定频率的干扰信号。
2. 平滑sEMG信号常受到高频干扰或肌肉颤动的影响，为获得较稳定的信号，可以采用平滑滤波器，例如移动平均滤波或中值滤波，消除信号的高频成分。
3. 归一化由于不同个体之间的肌肉生理特性存在差异，sEMG信号的幅值难以比较。
可以对信号进行幅值归一化处理，将信号幅值映射到统一的尺度上，便于进行比较和分析。
4. 特征提取sEMG信号常包含大量冗余信息，为提取有用信息，需要选取适当的特征参数。
常见的特征参数包括时域参数（如均值、方差、波形长度）、频域参数（如功率谱密度、频谱均值）和时频域参数（如小波包系数、短时傅里叶变换系数）等。
5. 模式识别对提取的特征参数进行模式分类和识别，可实现不同肌肉动作或状态的自动识别。
常用的分类方法包括支持向量机、人工神经网络和决策树等。
1. 肌肉疾病诊断sEMG信号可以反映肌肉功能、神经传导和协调性，对多种肌肉疾病如肌无力、肌张力失调和肌萎缩等具有敏感性。
通过对病人肌肉运动信号的采集和分析，可以帮助医生进行准确的诊断和治疗。
2. 运动康复训练sEMG信号可以监测肌肉活动情况，为康复医学提供重要参考。
康复医师可以通过对患者肌肉信号的实时监测和反馈，设计个性化的康复训练方案，提高患者康复效果。
面向表面肌电信号检测的电路嵌入式系统与智能化控制设计
面向表面肌电信号检测的电路嵌入式系统与智能化控制设计随着科技的不断发展和人们对健康关注的提高，表面肌电信号检测成为了一个新兴的研究领域。
表面肌电信号是由肌肉活动产生的生物电信号，在医学、康复、体育训练等领域具有广泛的应用前景。
为了准确检测和分析这些信号，电路嵌入式系统与智能化控制设计成为了必不可少的一环。
一、电路嵌入式系统设计表面肌电信号检测的关键在于采集和处理肌电信号。
电路嵌入式系统的设计需要考虑信号采集、模数转换、滤波和放大等环节。
1. 信号采集为了能够准确地采集表面肌电信号，需要选择合适的传感器。
传感器的选择应根据应用场景和需求的不同进行，例如，对于运动监测来说，可采用表面贴片电极，而对于医学诊断来说，则可采用生化传感器。
2. 模数转换将模拟信号转换为数字信号是电路嵌入式系统设计的重要步骤。
需要选用高性能的模数转换器，并对其进行合适的配置，以满足对信号精度和采样率的要求。
3. 滤波与放大由于表面肌电信号受到许多干扰源的影响，如电源干扰、肌肉动态变化等，因此需要对信号进行滤波和放大处理。
滤波器的选择应基于频率特性和滤波效果，放大器的设计要考虑信号的幅度和增益。
二、智能化控制设计在电路嵌入式系统设计的基础上，智能化控制设计可以进一步提高肌电信号检测的准确性和可靠性。
智能化控制可以分为实时控制和离线分析两个层面。
1. 实时控制实时控制是指在采集肌电信号的同时，通过实时的信号处理和分析，实现对肌肉活动的控制。
例如，通过分析肌电信号的频率和幅度变化，可以实时判断用户的动作意图，并对外部设备进行控制。
2. 离线分析离线分析是指通过对采集到的肌电信号进行离线处理和分析，获取更加详细和准确的信息。
离线分析可以应用于训练和康复等领域，例如，通过对肌电信号的时域和频域分析，可以评估肌肉的疲劳程度和活动范围。
三、系统性能评估与应用展望为了确保电路嵌入式系统与智能化控制的设计在实际应用中的有效性和可靠性，需要进行系统性能评估。
基于肌电信号反馈的可穿戴下肢康复系统[发明专利]
![基于肌电信号反馈的可穿戴下肢康复系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e2dbec87ddccda38366bafe5.png)
专利名称：基于肌电信号反馈的可穿戴下肢康复系统专利类型：发明专利
发明人：蒋宇捷,曹其新,何国晗,褚健,李全宸,胡益恺申请号：CN201810498685.5
申请日：20180523
公开号：CN108720842A
公开日：
20181102
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种基于肌电信号反馈的可穿戴下肢康复系统，包括：依次连接的传感模块、控制模块和反馈模块、与控制模块相连的云存储模块以及分别与云存储模块相连的康复矫正模块和辅助检查模块，本发明通过柔性便携可穿戴的织物模块，将表面肌电传感器以及加速度传感器，还有相应的电极附着在上面，然后利用下位机控制模块通过无线网络将数据传到云端服务器，在云端服务器对传感数据进行分析，对患者来说，可以得出患者患病的可能性，给出辅助检查分析报告。
对康复过程中的人来说，可以通过获取其动作信号，得到其与标准训练流程相差的参数值，进而通过肌电信号刺激来使得其完成指定的动作(如关节弯曲角度等)，实现辅助矫正功能。
申请人：上海交通大学
地址：200240 上海市闵行区东川路800号
国籍：CN
代理机构：上海交达专利事务所
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图片简介:本技术介绍了一种可穿戴组合式表面肌电传感器，单个表面肌电传感器包括可穿戴的壳体，壳体内分别安装有可与体表接触的嵌入式电极和引线电极、电路板和电池，其中，嵌入式电极作为一检测通道，与电路板电连接；引线电极作为另一检测通道，通过插接连接器可选择性与电路板电连接；电路板采用电池供电，将嵌入式电极/和引线电极获得的肌电信号进行采集、处理后，传送给上位机；本技术可实现单、双通道的便捷模式切换，且安装结构简单紧凑，通用性好，成本相对较低。
技术要求1.一种可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，单个表面肌电传感器包括可穿戴的壳体，所述壳体内分别安装有可与体表接触的嵌入式电极和引线电极、电路板和电池，其中，所述嵌入式电极作为一检测通道，与所述电路板电连接；所述引线电极作为另一检测通道，通过插接连接器可选择性与所述电路板电连接；所述电路板采用电池供电，将所述嵌入式电极/和引线电极获得的肌电信号进行采集、处理后，传送给上位机。
2.根据权利要求1所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述电路板上设有分别电连接的前置放大器、滤波器、模数转换器、MCU模块和通信模块，所述通信模块采用有线通信和/或无线通信；其中，所述前置放大器分别与所述嵌入式电极和引线电极电连接，用于对所述电极采集到的肌电信号进行放大处理，所述模数转换器与所述MCU模块电连接，用于将放大、滤波处理后的信号进行模数转换得到数字化肌电信号，通过所述通信模块将所述数字化肌电信号发送给上位机。
3.根据权利要求2所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述壳体内分别安装有电连接的第一电路板和第二电路板，其中，所述第一电路板和第二电路板均采用电池供电；所述第一电路板上设有所述前置放大器、滤波器和模数转换器，所述前置放大器分别与所述嵌入式电极和引线电极电连接；所述第二电路板上设有所述MCU模块和通信模块。
4.根据权利要求3所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述第一电路板和第二电路板之间设有所述电池。
5.根据权利要求3所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述第一电路板和第二电路板之间采用柔性电路板和/或插针进行电连接。
6.根据权利要求1或2所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述嵌入式电极采用焊针与所述电路板进行固定式电连接；所述电路板设有与所述插接连接器进行活动式电连接的插接口。
7.根据权利要求2所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述电路板上设有加速度传感器模块和/或IMU惯性测量单元，用于检测可穿戴的壳体所附的人体部位对应的运动参数，将该运动参数发送给所述MCU模块，并通过所述通信模块发送给上位机。
8.根据权利要求2所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述电路板设有用于电池自动充电的电池充电接口，当电池处于充电状态时，所述表面肌电传感器处于关机状态。
9.根据权利要求1所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，所述壳体包括安装为一体的壳基体和壳盖，所述壳基体具有用于安装嵌入式电极和引线电极插接连接器、电路板和电池的安装空间，所述壳盖上设有与电路板电连接的按键面。
10.根据权利要求9所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，设有所述嵌入式电极的所述壳基体表面采用粘胶面，用于与体表粘接接触。
11.根据权利要求1所述的可穿戴组合式表面肌电传感器，其特征在于，包括多个组合使用的所述表面肌电传感器；各表面肌电传感器分别与中继器无线或有线通信连接，所述中继器与上位机无线或有线通信连接，从而将表面肌电传感器传来的数字化肌电信号发送给所述上位机；其中，所述中继器除作为各表面肌电传感器与上位机之间的信号中继器使用外，还可以作为各表面肌电传感器的充电器，对各表面肌电传感器的电池进行充电。
技术说明书一种可穿戴组合式表面肌电传感器技术领域本技术属于生物医学领域,具体涉及了一种可穿戴组合式表面肌电传感器。
背景技术表面肌电传感器属于生物医学工程和生物电控制技术领域用的一种传感器，其工作原理主要是通过体表电极采集目标肌肉的肌电信号，并将肌电信号进行放大、处理后发送给上位机，进而获得肌电图EMG。
在康复医学、运动医学等领域，通常需要将多个表面肌电传感器穿戴在受试者身上，采集受试者行走或运动时多块肌肉的肌电信号，测量、评估肌肉的肌力、疲劳度、以及特定运动模式下多块肌肉的发力顺序等，因此需要可穿戴式表面肌电传感器。
现有的可穿戴表面肌电传感器都是采用单通道结构，成本高，可同时测量的肌肉数目少，而且安装体积较大，也无法实现单、双通道的模式切换。
因此，本申请人希望寻求技术方案来对以上技术问题进行改进。
技术内容有鉴于此，本技术的目的在于提供一种可穿戴组合式表面肌电传感器，可实现单、双通道的便捷模式切换，且安装结构简单紧凑，通用性好，成本相对较低。
本技术采用的技术方案如下：一种可穿戴组合式表面肌电传感器，单个表面肌电传感器包括可穿戴的壳体，所述壳体内分别安装有可与体表接触的嵌入式电极和引线电极、电路板和电池，其中，所述嵌入式电极作为一检测通道，与所述电路板电连接；所述引线电极作为另一检测通道，通过插接连接器可选择性与所述电路板电连接；所述电路板采用电池供电，将所述嵌入式电极/和引线电极获得的肌电信号进行采集、处理后，传送给上位机。
优选地，所述电路板上设有分别电连接的前置放大器、滤波器、模数转换器、MCU模块和通信模块，所述通信模块采用有线通信和/或无线通信；其中，所述前置放大器分别与所述嵌入式电极和引线电极电连接，用于对所述电极采集到的肌电信号进行放大处理，所述模数转换器与所述MCU模块电连接，用于将放大、滤波处理后的信号进行模数转换得到数字化肌电信号，通过所述通信模块将所述数字化肌电信号发送给上位机。
优选地，所述壳体内分别安装有电连接的第一电路板和第二电路板，其中，所述第一电路板和第二电路板均采用电池供电；所述第一电路板上设有所述前置放大器、滤波器和模数转换器，所述前置放大器分别与所述嵌入式电极和引线电极电连接；所述第二电路板上设有所述MCU模块和通信模块。
优选地，所述第一电路板和第二电路板之间设有所述电池。
优选地，所述第一电路板和第二电路板之间采用柔性电路板和/或插针进行电连接。
优选地，所述嵌入式电极采用焊针与所述电路板进行固定式电连接；所述电路板设有与所述插接连接器进行活动式电连接的插接口。
优选地，所述电路板上设有加速度传感器模块和/或IMU惯性测量单元，用于检测可穿戴的壳体所附的人体部位对应的运动参数，将该运动参数发送给所述MCU模块，并通过所述通信模块发送给上位机。
优选地，所述电路板设有用于电池自动充电的电池充电接口，当电池处于充电状态时，所述表面肌电传感器处于关机状态。
优选地，所述壳体包括安装为一体的壳基体和壳盖，所述壳基体具有用于安装嵌入式电极和引线电极插接连接器、电路板和电池的安装空间，所述壳盖上设有与电路板电连接的按键面。
优选地，设有所述嵌入式电极的所述壳基体表面采用粘胶面，用于与体表粘接接触。
优选地，包括多个组合使用的所述表面肌电传感器；各表面肌电传感器分别与中继器无线或有线通信连接，所述中继器与上位机无线或有线通信连接，从而将表面肌电传感器传来的数字化肌电信号发送给所述上位机；其中，所述中继器除作为各表面肌电传感器与上位机之间的信号中继器使用外，还可以作为各表面肌电传感器的充电器，对各表面肌电传感器的电池进行充电。
本技术通过设置固定嵌入式电极、活动插接式引线电极组成可进行单通道、双通道切换的可穿戴组合式表面肌电传感器，可同时检测2块肌肉的肌电图EMG，也可以对单块肌肉进行肌电图EMG检测，还可以多个可穿戴组合式表面肌电传感器同时使用，操作便捷，而且本技术提出的安装结构简单紧凑，通用性好，成本低。
附图说明图1是本技术具体实施方式下可穿戴组合式表面肌电传感器的模块结构示意图；图2是本技术具体实施方式下第一电路板和第二电路板之间的模块电连接示意图；图3是本技术具体实施方式下可穿戴组合式表面肌电传感器的结构示意图；图4是图3中第一电路板和第二电路板在另一方向的电连接结构示意图图5是本技术具体实施方式下多个表面肌电传感器组合使用的结构示意图。
具体实施方式本技术实施例介绍了一种可穿戴组合式表面肌电传感器，单个表面肌电传感器包括可穿戴的壳体，壳体内分别安装有可与体表接触的嵌入式电极和引线电极、电路板和电池，其中，嵌入式电极作为一检测通道，与电路板电连接；引线电极作为另一检测通道，通过插接连接器可选择性与电路板电连接；电路板采用电池供电，将嵌入式电极/和引线电极获得的肌电信号进行采集、处理后，传送给上位机。
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
请参见图1、图2、图3和图4所示，一种可穿戴组合式表面肌电传感器，单个表面肌电传感器1包括可穿戴的壳体10，优选地，在本实施方式中，壳体10包括安装为一体的壳基体11和壳盖12，壳基体11具有安装空间11a，壳盖12上设有与电路板电连接的按键面12a(图未示出按键)，通过操作按键向电路板输入测试指令；在本实施方式中，壳基体11的安装空间11a内分别安装有可与体表接触的嵌入式电极21和插接连接器22a、电路板和电池23，优选地，在本实施方式中，设有嵌入式电极21的壳基体11表面采用粘胶面，用于与体表粘接接触，利于快速完成有效穿戴；其中，嵌入式电极21作为一检测通道，与电路板电连接；引线电极22作为另一检测通道，通过插接连接器22a可选择性与电路板的端口电连接；电路板采用电池23供电，电路板与上位机24通信连接，将嵌入式电极21/和引线电极22获得的肌电信号进行采集、处理后，传送给上位机24(通常为台式电脑或平板电脑，或手机等)；优选地，为了实现更加便捷有效的电连接结构，在本实施方式中，壳体内分别安装有电连接的第一电路板31和第二电路板32，其中，第一电路板31和第二电路板32均采用电池23供电；优选地，第一电路板31和第二电路板32之间采用柔性电路板33和插针34分别进行电连接；第一电路板31和第二电路板32之间设有电池23，该电池23的该安装位置设计可以确保第一电路板31和第二电路板32之间具有足够合适的安装距离，便于进行插针34安装电连接；第一电路板31上设有前置放大器31a、滤波器31b和模数转换器31c，前置放大器31a分别与嵌入式电极21和引线电极22电连接；优选地，在本实施方式中，嵌入式电极21采用焊针21a与第一电路板31的前置放大器31a 进行固定式电连接；第一电路板31设有与插接连接器22a进行活动式电连接的插接口；第二电路板32上设有MCU模块32a和通信模块32b；在本实施方式中，通信模块32b采用有线通信和/或无线(例如蓝牙或WIFI)通信，优选采用无线通信；其中，前置放大器31a分别与嵌入式电极21和引线电极22 电连接，用于对采集信号进行放大处理，再经滤波器31b进行滤波处理；模数转换器31c与MCU模块32a电连接，用于将放大、滤波处理后的信号进行模数转换得到数字化肌电信号，通过通信模块32b将数字化肌电信号发送给上位机24；优选地，在本实施方式中，第一电路板31或第二电路板32上设有加速度传感器模块和/或IMU惯性测量单元(可以采用串口连接方式)，用于检测穿戴者电极接触部位对应的运动参数，将该运动参数发送给MCU模块，并通过通信模块发送给上位机24；当采用加速度传感器模块时，可以获取得到穿戴者的运动加速度参数，可以发给上位机24对穿戴者进行进一步运动状态分析，当采用IMU惯性测量单元时，可以获取得到穿戴者的运动加速度以及角速率等运动参数，可以发给上位机对穿戴者进行进一步运动状态分析，具体优选地，本实施例采用在第二电路板32的串口扩充连接9轴IMU-惯性测量单元，进一步通过穿戴者的运动加速度以及角速率进行综合分析，具体分析过程都是本领域技术人员的公知常识，本实施例对其没有具体创新之处，因此，本实施例不再一一展开说明；优选地，第一电路板31或第二电路板32设有用于电池自动充电的电池充电接口(图未示出)，当电池23处于充电状态时，表面肌电传感器1处于关机状态；更为优选地，在本实施方式中，电池充电接口设置有3根针，其中的两针作为充电针，用于构成充电回路，剩余一针是作为充电检测针，在非充电工况时，充电检测针为高电平状态，当表面肌电传感器1的电池充电接口插入充电座(图未示出)时，充电检测针接地转换为低电平信号，该信号被MCU模块32a检测到，MCU模块32a输出关闭电源指令，进而使得表面肌电传感器1处于关机状态；具体在本实施例使用时，当电池23的充电值一般达到4.0V 后可判定为充电完成，可将表面肌电传感器1的电池充电接口脱离充电座，当然地，具体充电参数设置可以根据实际应用需求进行具体选择，这些不作为本实施例的必要限定；请进一步参见图5所示，本实施例在实际进行应用时，可包括多个组合使用的表面肌电传感器1，各表面肌电传感器1分别与中继器1’无线或有线通信连接，中继器1’与上位机24无线或有线通信连接，从而将表面肌电传感器1传来的数字化肌电信号发送给上位机24；其中，中继器1’除作为各表面肌电传感器1与上位机24之间的信号中继器使用外，还可以作为各表面肌电传感器1的充电器，对各表面肌电传感器的电池进行充电；该技术方案的提出是因为考虑到在实际设计中，通常会允许每套8个表面肌电传感器1(相当于16个通道)同时使用，有时还会有2套甚至4套组合使用的表面肌电传感器1同时使用的场景。