本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，涉及柔性生物電信號傳感器，尤其涉及一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器。

背景技術(shù)：

隨著科技的快速進步以及人們生活水平的提高，人們的運動健身意識也日益增強。技術(shù)的進步同時促進了運動監(jiān)測設(shè)備的發(fā)展。這些監(jiān)測設(shè)備通常使用連接至個體身體某些部位的傳感器，通過傳感器實時記錄個體各部位在運動中與個體的體育運動或者健康相關(guān)聯(lián)的各種物理和/或生理參數(shù)，并且提供關(guān)于個體體育表現(xiàn)的反饋信息或者為后續(xù)的運動健身指導(dǎo)提供物理依據(jù)。

常見的生物電信號傳感器通常使用普通的導(dǎo)電織物或者導(dǎo)電硅膠作為電極來采集人體表生物電信號。

公告號為CN105326485A的中國專利文獻公開了一種柔性傳感器及柔性傳感器模組。所述柔性傳感器至少包括柔性導(dǎo)線以及面料襯底,所述面料襯底包括相對的第一表面和第二表面,所述第一表面用于與生物體接觸,所述柔性導(dǎo)線往返穿梭并固定于所述面料襯底的第一表面和第二表面,且位于所述第一表面和第二表面上的所述柔性導(dǎo)線緊密排列且電性接觸。

該發(fā)明的傳感器沒有采取靜電屏蔽和抗干擾措施，也未設(shè)置前置信號放大電路，進行信號采集時易受各類噪聲干擾影響，所采信號的信噪比也不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器，具有防靜電，抗干擾功能，能有效提高生物電信號的連續(xù)性，完整性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器，包括電極、放置電極的電極基座、底板和貼合層，所述的傳感器貼合在穿戴設(shè)備上，所述的電極基座與底板緊密貼合，所述的電極基座貼合底板的一面設(shè)有凹槽，所述的凹槽承載有信號放大電路，所述的底板和貼合層之間設(shè)有接地的屏蔽層。

在上述技術(shù)方案中，通過將屏蔽層接地處理，可保護電路，防止靜電擊穿。同時，屏蔽層還能對外界的環(huán)境噪聲干擾起到屏蔽作用。防止由于環(huán)境噪聲干擾所產(chǎn)生的全頻率段噪聲影響傳感器精準度。電極與電極基座與人體皮膚接觸，貼合層用于將整個裝置固定在傳感器載體上。

此外，所述的電極基座上設(shè)有與電極形狀相匹配且貫穿電極基座的電極槽，所述的電極固定在電極槽內(nèi)。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案中，所述的電極包括等距離排列的三個，其中一個為參考電極，另兩個為信號采集電極，參考電極放置在兩個信號采集電極之間；所述兩個信號采集電極的信號輸出端通過導(dǎo)線連接所述信號放大電路的輸入端，所述的參考電極的信號輸出端與穿戴設(shè)備上的參考電位點連接。優(yōu)選的，所述導(dǎo)線為金屬纖維。

兩個信號采集電極作為兩個差分輸入端，用于采集肌肉收縮或張弛時所產(chǎn)生的電位差。一個參考電極接參考電勢點，參考電極能夠有效降低頻率為50Hz的工頻干擾和傳感器與皮膚摩擦所產(chǎn)生的全頻率段噪聲干擾，提高了傳感器的共模抑制能力。同時，參考電極能夠過濾，或者消除信號采集電極所獲得的差分信號中存在的噪聲，為下一級單元的信號處理做出優(yōu)化。

另外，所述三個電極等距離排列，參考電極位于兩個信號采集電極之間，使得參考電極到每一個信號采集電極的距離相等。因此參考電極上所獲得的噪聲分量與兩個信號采集電極上的噪聲分量基本一致。通過對三個電極上的信號進行疊加處理，使得下一級電路能夠更加精確地去除噪聲干擾。

作為優(yōu)選，所述的電極和電極基座在與人體皮膚相接觸的表面設(shè)有紋理。紋理狀可以增大摩擦，使傳感器與人體皮膚不易發(fā)生移動，從而保持信號的穩(wěn)定性，減少由于摩擦產(chǎn)生的噪聲干擾。

作為優(yōu)選，所述的電極采用柔性高分子導(dǎo)電材料制成，包括聚合物、硅樹脂、氯丁橡膠或熱塑性塑料等親和人體皮膚且不會對皮膚造成不良影響的材料。同時，所述電極的厚度為0.3～0.5mm。

作為優(yōu)選，所述的電極基座采用柔性高分子絕緣材料制成，親和人體皮膚且不會對皮膚造成不良影響，同時，所述電極基座的厚度為1～1.5mm。。

作為優(yōu)選，所述的底板采用柔性非導(dǎo)電材料制成，將信號部分(電極和信號放大電路)與屏蔽層隔離，同時，所述底板的厚度為0.2～0.3mm。

作為優(yōu)選，所述的屏蔽層由網(wǎng)狀的導(dǎo)電材料構(gòu)成，導(dǎo)電材料包括但不局限于金屬、碳膜、金屬或非金屬合成物。網(wǎng)狀屏蔽層可以消除外界的環(huán)境噪聲干擾對信號的影響，以及防止靜電感應(yīng)影響電子電路。同時，所述屏蔽層的厚度為0.2～0.3mm。

作為優(yōu)選，所述的貼合層以纖維或高分子材料制成，所述貼合層通過膠粘合或熱壓工藝貼合于傳感器載體上。高分子材料包括但不局限于織物，尼龍，聚合物等。貼合層也可通過縫制的方式附著在傳感器載體上。同時，所述貼合層的厚度為0.2～0.3mm。

作為優(yōu)選，所述的電極基座與底板之間，底板與屏蔽層之間，以及屏蔽層與貼合層之間均通過膠合或者熱壓工藝貼合，實現(xiàn)總體厚度不超過3mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的傳感器根據(jù)載體的需要可以經(jīng)受反復(fù)洗滌和干燥，上述各個組件均由防水耐用的材料組成，再通過膠合、壓合或者縫制等其他工藝，嚴絲合縫地進行組合，確保傳感器的防水性和耐用性。傳感器的各組成部分均采用薄型結(jié)構(gòu)，使得傳感器輕薄易用。傳感器內(nèi)置多個電極，通過差分信號輸入與參考信號疊加處理，能夠有效地去除噪聲干擾。傳感器內(nèi)置的信號放大電路可以以最大不失真的形式將信號放大。同時傳感器還能夠抗干擾，防靜電。通過傳感器上的紋理工藝，能夠使傳感器最大程度地與人體皮膚表面貼合，防止由于滑動而產(chǎn)生的信號噪聲。同時傳感器和其組件的形狀，位置可以根據(jù)載體的需要進行制作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明傳感器的組成圖；

圖2是本發(fā)明微型前置信號放大電路的框圖；

圖3是本發(fā)明不同形狀的傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器作進一步詳細說明。

如圖1所示，一種具有精確采集能力的薄型柔性生物電信號傳感器，外形為橢圓狀，包括兩個信號采集電極100、一個參考電極101、放置信號采集電極100和參考電極101的電極基座200、底板500和貼合層700。

信號采集電極100和參考電極101均采用柔性高分子導(dǎo)電材料制成，厚度為0.4mm。信號采集電極100和參考電極101的形狀大小相同，按照等距離排放，參考電極101放置在兩個信號采集電極100之間。電極基座200采用柔性高分子絕緣材料制成，厚度為1.2mm。底板500采用柔性非導(dǎo)電材料制成，厚度為0.2mm，可以用來隔絕電信號。貼合層700以高分子材料制成，厚度為0.3mm，貼合層通過熱壓工藝貼合于傳感器載體上。

底板500和貼合層700之間設(shè)有接地的屏蔽層600，屏蔽層600是一層金屬網(wǎng)，厚度為0.3mm，用來消除靜電影響，且屏蔽電磁干擾。

電極基座200貼合底板的一面設(shè)有凹槽，凹槽承載有信號放大電路300，同時設(shè)有與電極形狀相匹配且貫穿電極基座200的電極槽，信號采集電極100和參考電極101固定在電極槽內(nèi)。

信號采集電極100、參考電極101和電極基座200在與人體皮膚相接觸的表面均設(shè)有紋理，用于增大摩擦，使傳感器與人體皮膚不易發(fā)生移動。

兩個信號采集電極100的信號輸出端通過導(dǎo)線連接所述信號放大電路的輸入端，參考電極101的信號輸出端與穿戴設(shè)備上的參考電位點連接。電極基座與底板之間，底板與屏蔽層之間，以及屏蔽層與貼合層之間均通過熱壓工藝貼合。

導(dǎo)線400將信號采集電極100以及參考電極101與放大電路300相連，而且分別作為放大電路300中的信號線和正負電源線，在屏蔽層600中，導(dǎo)線400為接地線與屏蔽層600相連。

如圖2所示，信號放大電路300的同相和反相輸入端分別接兩個信號采集電極100用來獲取生物電信號。供電端VCC和VEE通過導(dǎo)線與外部電源相接，輸出端OUTPUT通過導(dǎo)線對外輸出信號。兩個信號采集電極的信號輸出端通過導(dǎo)線連接所述信號放大電路的輸入端，所述的參考電極的信號輸出端與穿戴設(shè)備上的參考電位點連接。

如圖3所示，是另一種實施例，不同之處在于傳感器800的形狀為長方形。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施舉例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。