[发明专利]一种无线表面肌电信号拾取装置、方法及前端压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及生理信号拾取技术领域，更具体的说，是涉及一种无线表面肌电信号拾取装置、方法及前端压缩方法。

背景技术

生理信号交互装置是采集肌电信号、脑信号或神经电信号等生理信号，通过识别这类信号的特征信息，判断人类大脑的意图，其中，肌电信号作为伴随肌肉运动产生的一种生理电信号，目前被广泛应用于临床肌体疾病诊断、运动医学以及康复工程等领域。与传统的植入式肌电信号相比，表面肌电信号是将导电电极贴服在皮肤表面所获取，其特征信息可以直接反映人体动作意图，具有感知动作的直接性，因此可以与机械手臂组合构成肌电假肢。另外，表面肌电信号的无创特性也被作为人机接口界面，应用于交互式游戏娱乐、手语自动翻译、电器控制、作战指挥等各个方面。

表面肌电信号是由肌纤维上形成的单纤维动作电位脉冲在时间和空间上叠加形成的运动电位，其信号的特点是由多个音频范围内的高频脉冲叠加形成。表面肌电采集部分根据通讯的特点分为有线表面肌电和无线表面肌电。由于有线表面肌电对电缆的依赖，很大程度上影响表面肌电的可穿戴和便携应用，为了解决其可穿戴和便携应用，无线表面肌电得到了一定程度的发展。目前，多种无线表面肌电采用的是拓扑结构，每个传感器都集成表面肌电放大，模数转换以及无线发射的功能，将采集的全部肌电数据通过自定义协议发送到指定的接收器，这种全原始数据表面肌电采集系统主要是用于神经肌肉损伤和康复研究，其致命的缺点是全原始数据传输的数据量很大，限制了采集通道扩展，同时也限制了无线传输距离，以及系统的抗电磁干扰能力。

因此，提供一种无线表面肌电信号拾取装置、方法及前端压缩方法，有效地减少无线传输数据量，以扩展采集通道和扩大无线传输距离，提高系统的抗电磁干扰能力，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无线表面肌电信号拾取装置、方法及前端压缩方法，以克服现有技术中由于全原始数据传输数据量很大，限制采集通道扩展，同时也限制无线传输距离，以及系统的抗电磁干扰能力的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无线表面肌电信号拾取装置，用于动作识别的前端压缩无线表面肌电信号拾取，该装置包括：无线接收终端和与所述无线接收终端无线通信连接的多个有源无线表面传感器，其中，

所述有源无线表面传感器对表面肌电信号进行高保真的拾取，并将所述表面肌电信号进行量化和传输；

所述无线接收终端接收所述有源无线表面传感器拾取的所述表面肌电信号，并发送至终端设备。

其中，所述有源无线表面传感器具体由非极化高纯度银丝、高通仪用放大器、带通放大器、内置模数转换器低功耗单片机、第一无线射频收发模块、电池模块和电池管理模块构成，

所述非极化高纯度银丝通过贴紧皮肤获取表面肌电信号，经过所述高通仪用放大器和所述带通放大器构成的高增益放大器进行所述表面肌电信号的高阻抗匹配、弱信号放大以及运动伪轨迹干扰消除处理，得到幅值相对高的模拟信号，所述内置模数转换器低功耗单片机将所述模拟信号转换成数字信号并缓存，并对所述数字信号进行压缩处理，控制所述第一无线射频收发模块将压缩后的所述数字信号发送至所述无线接收终端。

其中，所述无线接收终端包括：第二无线射频收发模块，所述无线接收终端通过所述第二无线射频收发模块接收所述有源无线表面传感器发送的所述数字信号。

优选的，所述非极化高纯度银丝为圆柱形，按照平行三极杆技术布置。

优选的，所述非极化高纯度银丝的三根极杆之间的间距为5cm-15cm，其中任何一个极杆都可用作接地电极，其他两个极杆与所述高通仪用放大器正反相输入端相连。

在上述公开的一种无线表面肌电信号拾取装置的基础上，本发明还公开了一种无线表面肌电信号拾取方法，用于动作识别的前端压缩无线表面肌电信号拾取，该方法包括：

A1、有源无线表面传感器通过贴紧皮肤的非极化高纯度银丝获取表面肌电信号；

A2、所述有源无线表面传感器的高通仪用放大器和带通放大器构成高增益放大器进行所述表面肌电信号的高阻抗匹配、弱信号放大以及运动伪轨迹干扰消除处理，得到幅值相对高的模拟信号；

A3、所述有源无线表面传感器的内置模数转换器低功耗单片机将所述模拟信号转换成数字信号并缓存，并对所述数字信号进行压缩处理，控制所述第一无线射频收发模块将压缩后的所述数字信号发送至所述无线接收终端；

A4、所述无线接收终端接收所述有源无线表面传感器拾取的所述表面肌电信号，并发送至终端设备。