本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種肌電信號(hào)傳輸方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在健身房或家庭健身活動(dòng)中，健身者通常由健身教練或自己制定相應(yīng)的健身目標(biāo)和方案，然后通過幾周或幾個(gè)月的時(shí)間達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。在這個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的健身過程中，健身者需要在完成整個(gè)健身周期才能評(píng)估健身方案的效果，不能夠在較短時(shí)間內(nèi)或及時(shí)對(duì)健身方案的優(yōu)劣進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估并作出相應(yīng)的修正。比如在使用某個(gè)健身器材進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，無論是健身者還是健身教練都不能十分精確地評(píng)估當(dāng)下動(dòng)作對(duì)身體的影響。

同樣，對(duì)于體育運(yùn)動(dòng)員、腦卒中患者、老年人等需要對(duì)身體某部位進(jìn)行康復(fù)和進(jìn)行特定訓(xùn)練的過程中，也存在類似的問題，即不能夠?qū)﹂_展的訓(xùn)練活動(dòng)進(jìn)行即時(shí)的反饋和科學(xué)的評(píng)估。

人體的很多體征信號(hào)可以通過傳感器進(jìn)行采集以用來對(duì)人體健康狀況進(jìn)行科學(xué)的分析。在各種傳感器技術(shù)中，肌電信號(hào)傳感器可以用來測(cè)量人體肌肉的活動(dòng)狀態(tài)。通常來說，肌電信號(hào)傳感器包括一對(duì)正負(fù)極和一個(gè)接地電極，但是這種形式的傳感器在人體皮膚表面采集信號(hào)時(shí)，較強(qiáng)的噪音信號(hào)會(huì)影響傳感器的采集精度。所以，更高質(zhì)量和精度的肌電信號(hào)傳感器及信號(hào)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種肌電信號(hào)傳輸方法和系統(tǒng)，以提高肌電信號(hào)傳感器系統(tǒng)的精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種肌電信號(hào)傳輸方法，該方法包括：

- 利用傳感器裝置接收來自人體的肌電信號(hào)；其中，所述傳感器裝置包括四個(gè)并排排列的電極，中間兩個(gè)電極感應(yīng)來自人體的肌電信號(hào)，并產(chǎn)生模擬電子信號(hào)，兩端兩個(gè)電極接地；

- 對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，并將所得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

- 對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到最大的信號(hào)值；

- 通過無線傳輸將所述輸出信號(hào)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端。

優(yōu)選地，所述電極以銀涂覆。

較佳地，所述電極以純度為99.99%的銀涂覆。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，具體包括：

利用放大器將所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行濾波和放大。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，具體包括：

利用包括儀表放大器、直流偏置電路和運(yùn)算放大器組成的放大和濾波電路對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；

其中，儀表放大器為JFET輸入的儀表放大器，JFET為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管；運(yùn)算放大器為CMOS運(yùn)算放大器，CMOS為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到最大信號(hào)值，具體包括：

利用帶有單片機(jī)的藍(lán)牙芯片對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采樣頻率為1000Hz。對(duì)所得數(shù)字信號(hào)處理，得到最大信號(hào)值。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述無線傳輸?shù)姆椒樗{(lán)牙傳輸。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述移動(dòng)終端為智能手機(jī)。

本發(fā)明還提供了一種肌電信號(hào)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

傳感器單元，用于利用傳感器裝置接收來自人體的肌電信號(hào)；其中，所述傳感器裝置包括四個(gè)并排排列的電極，中間兩個(gè)電極感應(yīng)來自人體的肌電信號(hào)，并產(chǎn)生模擬電子信號(hào)，兩端兩個(gè)電極接地；

放大和濾波單元，用于對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；

數(shù)字信號(hào)采集和處理單元，用于對(duì)所述模擬電子信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理得到最大信號(hào)值；

傳輸單元，用于通過無線傳輸將所述輸出信號(hào)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端。

優(yōu)選地，所述傳感器單元中使用的電極以銀涂覆。

較佳地，所述傳感器單元中使用的電極以純度為99.99%的銀涂覆。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述放大單元對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，具體包括：

利用放大器將所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行濾波和放大。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述放大單元對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，具體包括：

利用包括儀表放大器、直流偏置電路和運(yùn)算放大器組成的放大和濾波電路對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；

其中，儀表放大器為JFET輸入的儀表放大器，JFET為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管；運(yùn)算放大器為CMOS運(yùn)算放大器，CMOS為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述數(shù)字信號(hào)處理單元具體用于：

利用帶有單片機(jī)的藍(lán)牙芯片對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采樣頻率為1000Hz。對(duì)所得數(shù)字信號(hào)處理，得到最大信號(hào)值。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述傳輸單元使用的無線傳輸方法為藍(lán)牙傳輸。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述傳輸單元將所述輸出信號(hào)傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)。

本發(fā)明中，傳感器裝置上的四個(gè)電極并排排列，其中兩個(gè)電極用來采集肌電信號(hào)，另外兩個(gè)接地電極的信號(hào)，能夠幫助系統(tǒng)更好的去除噪音，提高肌電信號(hào)的信噪比，從而大大提高傳感器系統(tǒng)的精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的肌電信號(hào)傳輸方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明所提供的傳感器裝置的一種布置方式的示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的前置放大電路的電路圖；

圖4為本發(fā)明所提供的直流偏置電路的電路圖；

圖5為本發(fā)明所提供的另外的濾波和放大電路示意圖；

圖6為本發(fā)明所提供的方法的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的示意圖；

圖7為本發(fā)明所提供的肌電信號(hào)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明所提供的肌電信號(hào)傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的示意圖。具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種肌電信號(hào)傳輸方法，包括：

S101，利用傳感器裝置接收來自人體的肌電信號(hào)；其中，所述傳感器裝置包括四個(gè)并排排列的電極，中間兩個(gè)電極感應(yīng)來自人體的肌電信號(hào)，并產(chǎn)生模擬電子信號(hào)，兩端兩個(gè)電極接地；

肌電（EMG）信號(hào)是由中樞神經(jīng)系統(tǒng)激活和控制的，肢體的表面上記錄的EMG信號(hào)的范圍被表示為-5至+5mV的電壓。通過對(duì)肌電信號(hào)的分析，能夠得知人的身體狀況，進(jìn)而利用分析所得到的結(jié)果對(duì)個(gè)人身體調(diào)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)。

如今，肌電信號(hào)的檢測(cè)一般是通過傳感器來進(jìn)行。本發(fā)明中，利用包括四電極的傳感器裝置對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。其中，四個(gè)電極在傳感器裝置上并排排列。

很多醫(yī)療健康機(jī)構(gòu)當(dāng)前也使用類似的方法來檢測(cè)肌電信號(hào)，但是在這些機(jī)構(gòu)中所使用的傳感器裝置一般包括三個(gè)電極，兩個(gè)電極間隔排列，在其下方布置了第三個(gè)電極，該電極接地。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的傳感器裝置上采用四個(gè)電極并排排列，其中兩個(gè)電極用來采集肌電信號(hào)，另外兩個(gè)接地電極的信號(hào)，能夠幫助系統(tǒng)更好的去除噪音，提高肌電信號(hào)的信噪比，從而大大提高傳感器系統(tǒng)的精度。

本發(fā)明中的電極可以以銀進(jìn)行涂覆，優(yōu)選以純度為99.99%的銀涂覆，能夠更好地采集信號(hào)，提高效率。

可以理解的是，本發(fā)明的傳感器裝置可以置于人體皮膚上的任何位置。圖2示意性地給出一個(gè)具體示例，其中傳感器裝置被貼在人的小臂26上。圖2中，20為傳感器裝置，其包括在一個(gè)具體設(shè)備25中，例如可以為電子手環(huán)，以擴(kuò)大圖將傳感器裝置的具體配置進(jìn)行了示意性的表示，21、22、23和24為四個(gè)并排排列的電極。

本發(fā)明的傳感器裝置可以以任何方式與人的皮膚接觸。例如，可以使用膠條27等將傳感器裝置粘貼與人體皮膚上，或者可以將傳感器裝置集成到智能手環(huán)等設(shè)備中，將該設(shè)備緊貼與人體皮膚上，也可以讓傳感器裝置發(fā)揮作用，其具體形式本發(fā)明不做限制。

S102，對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；

圖3到圖5示出了對(duì)模擬電子信號(hào)進(jìn)行濾波和放大的具體電路圖。需要說明的是，本發(fā)明并不限于該具體的電路圖，可以使用任何現(xiàn)有方法來執(zhí)行本步驟。

在圖3中，放大電路包括濾波電路31和JFET（Junction Field-Effect Transistor，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管）輸入的儀表放大器32（例如圖3中示出的AD8220）。該放大器利用±3.3V的雙電源、即33和34供電，在35處得到輸出的信號(hào)。然后，可以將得到的輸出接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬電子信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，可以利用任何類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成，本發(fā)明對(duì)此不做限制。

作為優(yōu)選方案，可以將圖3中的放大電路作為前置放大電路，并將圖3所示出的電路得到的輸出進(jìn)行偏置，如圖4所示。圖4中示出的電路圖包括利用3.3V的電源進(jìn)行供電，并且使用REF3012型的基準(zhǔn)電壓芯片41。得到的1.25V的電壓用于偏置圖3中所得到的輸出，具體而言，是將該電壓添加到前置放大電路的輸出處，得到輸出42。

更優(yōu)選地，為了使得到的結(jié)果更加易讀并且容易處理，如圖5所示，可以將圖3得到的輸出35以及圖4中得到的輸出42分別輸入圖5中所示電路的輸入端，利用該濾波和放大電路對(duì)兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行處理。圖5中的電路包括一個(gè)CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）運(yùn)算放大器51，其用于將圖3的輸出35和圖4的輸出42結(jié)合起來，得到輸出52。CMOS運(yùn)算放大器51以±3.3V的電源供電，如圖5所示。在將信號(hào)進(jìn)行放大之后，本發(fā)明中會(huì)將得到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將模擬電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這可以通過現(xiàn)有的任何數(shù)模轉(zhuǎn)換器來完成，本發(fā)明對(duì)此不做限制。

S103，對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到最大的信號(hào)值；

本發(fā)明中，步驟S103可以通過一個(gè)帶有單片機(jī)的藍(lán)牙芯片來完成。該芯片單片機(jī)中除了包含慣用的微處理功能和采樣功能。

數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到最大信號(hào)值。本發(fā)明中采樣頻率為1000Hz，1000kHz的采樣頻率滿足肌電信號(hào)的帶寬。

S104，通過無線傳輸將所述輸出信號(hào)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端,；

本發(fā)明中，無線傳輸?shù)姆绞娇梢允侨魏我环N現(xiàn)有技術(shù)，此處不做限制。本發(fā)明優(yōu)選為利用藍(lán)牙傳輸將輸出信號(hào)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端，此處移動(dòng)終端可以是智能手機(jī)、平板電腦等。

移動(dòng)終端中可以內(nèi)置各種應(yīng)用程序，針對(duì)所接收到的信號(hào)，可以得到與人體健康相關(guān)的各種結(jié)果，進(jìn)而可以對(duì)人們的生活起到指導(dǎo)作用。如圖6所示，61為移動(dòng)終端、此處為智能手機(jī)，其中內(nèi)置了應(yīng)用程序62。用戶可以先確定需要鍛煉或檢查的是哪個(gè)部位，圖6中例如是左手手臂。此時(shí)用戶可以將該信息輸入應(yīng)用程序，應(yīng)用程序會(huì)指導(dǎo)用戶將具體設(shè)備（包括傳感器裝置）64放置于手臂的哪個(gè)部位來鍛煉或檢查相應(yīng)的肌肉，例如63。傳感器裝置放置好之后，便可以開始步驟S101-S104，跟蹤用戶的肌肉運(yùn)動(dòng)，對(duì)用戶進(jìn)行指導(dǎo)。

本發(fā)明還提供了一種肌電信號(hào)傳輸系統(tǒng)，如圖7所示，該系統(tǒng)可以包括：

傳感器單元701，用于利用傳感器裝置接收來自人體的肌電信號(hào)；其中，所述傳感器裝置包括四個(gè)并排排列的電極，中間兩個(gè)電極感應(yīng)來自人體的肌電信號(hào)，并產(chǎn)生模擬電子信號(hào)，兩端兩個(gè)電極接地；

放大單元和濾波702，用于對(duì)所述模擬電子信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；

數(shù)字信號(hào)處理單元703，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣和處理，得到最大信號(hào)值；

傳輸單元704，用于通過無線傳輸將所述輸出信號(hào)傳輸?shù)揭苿?dòng)終端。

移動(dòng)終端可以內(nèi)置應(yīng)用程序，用于對(duì)用戶的鍛煉和健康狀況進(jìn)行指導(dǎo)。

圖8示意性地給出本發(fā)明的系統(tǒng)與移動(dòng)終端的互動(dòng)。圖8中，81為本發(fā)明的系統(tǒng)，其中包括了701、702、703和704，82為無線傳輸，本發(fā)明中可以為藍(lán)牙傳輸，83為移動(dòng)終端，84為內(nèi)置的應(yīng)用程序，85為用戶的身體信息。

如圖8所示，本發(fā)明提供的系統(tǒng)，能夠采集精度更高的肌電信號(hào)，并且易于用戶攜帶，為用戶個(gè)人進(jìn)行健康復(fù)健或者身體鍛煉提供指導(dǎo)。