一種二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，該裝置包括肌電采集模塊、無線通訊模塊、反饋電刺激模塊和電源模塊，肌電采集模塊包括前端采集單元和信號調(diào)理單元；信號調(diào)理單元用于對前端采集單元傳輸輸入的信號進(jìn)行濾波和放大，并將信號輸出至無線通訊模塊；無線通訊模塊用于將所得信號發(fā)射至主機接收單元并在肌電信號達(dá)到閾值時觸發(fā)功能性電刺激；反饋電刺激模塊用于在微控制單元的控制下，當(dāng)肌電信號達(dá)到預(yù)設(shè)閾值后產(chǎn)生功能性電刺激；電源模塊用于為電刺激裝置的電路提供穩(wěn)定的工作電壓。該裝置采用體積極小的無線表面肌電采集設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的表面肌電采集同時結(jié)合高質(zhì)量的功能性電刺激功能。
【專利說明】
一種二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及生物反饋治療技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]生物反饋治療是指采集生物體信號并結(jié)合電學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等反饋刺激達(dá)到治療疾病目的的一類方法。表面肌電生物反饋是目前最為成功的生物反饋療法，通過采集患者表面肌電信號，結(jié)合電刺激、聲音、畫面等反饋內(nèi)容，能夠有效應(yīng)用于肌肉運動功能康復(fù)、神經(jīng)系統(tǒng)疾病康復(fù)、偏癱、中風(fēng)、神經(jīng)痛、產(chǎn)后癱瘓等疾病的康復(fù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的表面肌電(sEMG)反饋療法使用的采集系統(tǒng)的設(shè)備體積龐大，難以實現(xiàn)便攜，導(dǎo)線連接方式也對病人的肢體運動有很大的限制，不能實現(xiàn)自由肢體運動，從而限制了康復(fù)治療效果。
[0004]另外，現(xiàn)有技術(shù)中的表面肌電采集設(shè)備均采用三導(dǎo)采集系統(tǒng)，即需要2個差分電極置于所測肌肉表面處，以及I個參考電極置于遠(yuǎn)離所測肌肉表面處的人體表面的另一位置。這樣設(shè)置的原因是表面肌電信號較為微弱，約為微伏級別，在采集時極易受到各類外界電磁干擾的影響，如靜電、電磁輻射、工頻干擾，所以需要在采集時另外設(shè)置一個參考電極，以保持信號采集的準(zhǔn)確和穩(wěn)定。
[0005]然而，這種三導(dǎo)表面肌電采集系統(tǒng)的缺點是:首先，參考電極需要遠(yuǎn)離采集電極，導(dǎo)致系統(tǒng)體積過大，不能很好地應(yīng)用于一些小肌肉群的采集。其次，在信號采集方面，現(xiàn)有的三導(dǎo)采集系統(tǒng)依然難以實現(xiàn)較低的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲、較大的共模抑制比CMRR、較大的差模輸入阻抗以及較小的偏置電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于提供一種二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中采集設(shè)備體積大、難以實現(xiàn)高質(zhì)量的表面肌電采集并結(jié)合高質(zhì)量功能性電刺激功能的問題。
[0007]本實用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置包括肌電采集模塊、無線通訊模塊、反饋電刺激模塊和電源模塊，所述的肌電采集模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與反饋電刺激模塊連接，所述的電源模塊與肌電采集模塊、無線通訊模塊和反饋電刺激模塊分別連接，所述的肌電采集模塊包括前端采集單元和信號調(diào)理單元；所述的前端采集單元用于完成原始表面肌電信號的初步采集，并將采集到的原始信號傳輸至信號調(diào)理單元;所述的信號調(diào)理單元用于對前端采集單元傳輸輸入的信號進(jìn)行濾波和放大，并將信號輸出至無線通訊模塊;所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制單元、主機接收單元和存儲單元，所述的無線通訊模塊用于將所得信號發(fā)射至主機接收單元并在肌電信號達(dá)到閾值時觸發(fā)功能性電刺激;反饋電刺激模塊用于在微控制單元的控制下，當(dāng)肌電信號達(dá)到預(yù)設(shè)閾值后產(chǎn)生功能性電刺激;所述的電源模塊用于為電刺激裝置的電路提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0008]所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大器;二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大器連接，二導(dǎo)采集電極單元的電極由2個相同的金屬探頭組成，2個金屬探頭相距不超過I厘米;所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將微弱的原始信號傳輸至前置信號放大器;所述的前置信號放大器用于將原始信號抑制噪聲后傳輸至信號調(diào)理單元，從而提高信號調(diào)理單元的后端調(diào)理電路的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗;所述的前置信號放大器采用虛擬接地的方式，為前置信號放大器提供穩(wěn)定的參考電壓。
[0009]所述的信號調(diào)理單元包括濾波單元、主級放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對所輸入的信號進(jìn)行20Hz-200Hz的帶通濾波處理;所述的主級放大單元用于對濾除低頻和高頻噪音的信號進(jìn)行倍數(shù)可調(diào)的放大;所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對模擬信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。
[0010]所述的無線發(fā)射單元用于進(jìn)行無線傳輸和通訊;所述的微控制單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時序，并在肌電信號達(dá)到閾值時觸發(fā)反饋電刺激模塊產(chǎn)生功能性電刺激;所述的主機接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號，并上傳至上位機;所述的存儲單元用于提供緩存功能，在主機接收單元無法正常接收信號時，由微控制單元控制將信號存至存儲單元。
[0011]所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓單元，所述的電池單元用于為電刺激裝置的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓單元穩(wěn)壓后為電刺激裝置中的各個模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0012]所述的反饋電刺激模塊包括升壓單元和放電交變單元，所述的升壓單元用于通過倍壓方式將電壓抬升至100V;所述的放電交變單元用于產(chǎn)生電流交變輸出，達(dá)到刺激的作用。
[0013]本實用新型的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:
[0014]本實用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置的采集設(shè)備體積極小，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的表面肌電采集同時結(jié)合高質(zhì)量功能性電刺激的功能；能夠方便用戶使用，可針對各類精細(xì)肌肉進(jìn)行反饋治療，并且對自由肢體運動沒有任何限制，可使移動化康復(fù)更加方便，實現(xiàn)更好的居家康復(fù)、社區(qū)康復(fù)和智能康復(fù)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0017]如圖1所示，本實用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置包括肌電采集模塊、無線通訊模塊、反饋電刺激模塊和電源模塊，所述的肌電采集模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與反饋電刺激模塊連接，所述的電源模塊與肌電采集模塊、無線通訊模塊和反饋電刺激模塊分別連接，所述的肌電采集模塊包括前端采集單元和信號調(diào)理單元;所述的前端采集單元用于完成原始表面肌電信號的初步采集，并將采集到的原始信號傳輸至信號調(diào)理單元;所述的信號調(diào)理單元用于對前端采集單元傳輸輸入的信號進(jìn)行濾波和放大，并將信號輸出至無線通訊模塊;所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制單元、主機接收單元和存儲單元，所述的無線通訊模塊用于將所得信號發(fā)射至主機接收單元并在肌電信號達(dá)到閾值時觸發(fā)功能性電刺激;反饋電刺激模塊用于在微控制單元的控制下，當(dāng)肌電信號達(dá)到預(yù)設(shè)閾值后產(chǎn)生功能性電刺激;所述的電源模塊用于為電刺激裝置的電路提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0018]所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大器;二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大器連接，二導(dǎo)采集電極單元的電極由2個相同的金屬探頭組成，2個金屬探頭相距不超過I厘米，金屬探頭的材質(zhì)為高導(dǎo)電性的金、銀或銅;所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將微弱的原始信號傳輸至前置信號放大器;所述的前置信號放大器用于將原始信號抑制噪聲后傳輸至信號調(diào)理單元，從而提高信號調(diào)理單元的后端調(diào)理電路的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗;所述的前置信號放大器采用虛擬接地的方式，可有效為前置信號放大器提供穩(wěn)定的參考電壓。
[0019]所述的信號調(diào)理單元包括濾波單元、主級放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對所輸入的信號進(jìn)行20Hz-200Hz的帶通濾波處理;所述的主級放大單元用于對濾除低頻和高頻噪音的信號進(jìn)行倍數(shù)可調(diào)的放大;所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對模擬信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。
[0020]所述的無線發(fā)射單元用于進(jìn)行無線傳輸和通訊;所述的微控制單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時序，并在肌電信號達(dá)到閾值時觸發(fā)反饋電刺激模塊產(chǎn)生功能性電刺激;所述的主機接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號，并上傳至上位機;所述的存儲單元用于提供緩存功能，在主機接收單元無法正常接收信號時，由微控制單元控制將信號存至存儲單元。
[0021]所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓單元，所述的電池單元用于為電刺激裝置的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓單元穩(wěn)壓后為電刺激裝置中的各個模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0022]所述的反饋電刺激模塊包括升壓單元和放電交變單元，所述的升壓單元用于通過倍壓方式將電壓抬升至100V;所述的放電交變單元用于產(chǎn)生電流交變輸出，達(dá)到刺激的作用。
[0023]本實用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置采用體積極小的無線表面肌電采集設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的表面肌電采集同時結(jié)合高質(zhì)量的功能性電刺激功能，能夠方便用戶使用，可針對各類精細(xì)肌肉進(jìn)行反饋治療，并且對自由肢體運動沒有任何限制，可使移動化康復(fù)更加方便，實現(xiàn)更好的居家康復(fù)、社區(qū)康復(fù)和智能康復(fù)。
[0024]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本實用新型作了詳盡的描述，但在本實用新型基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實用新型要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，其特征在于，所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置包括肌電采集模塊、無線通訊模塊、反饋電刺激模塊和電源模塊，所述的肌電采集模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與反饋電刺激模塊連接，所述的電源模塊與肌電采集模塊、無線通訊模塊和反饋電刺激模塊分別連接，所述的肌電采集模塊包括前端采集單元和信號調(diào)理單元;所述的前端采集單元用于完成原始表面肌電信號的初步采集，并將采集到的原始信號傳輸至信號調(diào)理單元;所述的信號調(diào)理單元用于對前端采集單元傳輸輸入的信號進(jìn)行濾波和放大，并將信號輸出至無線通訊模塊;所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制單元、主機接收單元和存儲單元，所述的無線通訊模塊用于將所得信號發(fā)射至主機接收單元并在肌電信號達(dá)到閾值時觸發(fā)功能性電刺激；反饋電刺激模塊用于在微控制單元的控制下，當(dāng)肌電信號達(dá)到預(yù)設(shè)閾值后產(chǎn)生功能性電刺激;所述的電源模塊用于為電刺激裝置的電路提供穩(wěn)定的工作電壓。2.如權(quán)利要求1所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，其特征在于，所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大器;二導(dǎo)采集電極單元和前置信號放大器連接，二導(dǎo)采集電極單元的電極由2個相同的金屬探頭組成，2個金屬探頭相距不超過I厘米;所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將微弱的原始信號傳輸至前置信號放大器;所述的前置信號放大器用于將原始信號抑制噪聲后傳輸至信號調(diào)理單元，從而提高信號調(diào)理單元的后端調(diào)理電路的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗;所述的前置信號放大器采用虛擬接地的方式，為前置信號放大器提供穩(wěn)定的參考電壓。3.如權(quán)利要求2所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，其特征在于，所述的信號調(diào)理單元包括濾波單元、主級放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對所輸入的信號進(jìn)行20Hz-200Hz的帶通濾波處理;所述的主級放大單元用于對濾除低頻和高頻噪音的信號進(jìn)行倍數(shù)可調(diào)的放大;所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對模擬信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。4.如權(quán)利要求3所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，其特征在于，所述的無線發(fā)射單元用于進(jìn)行無線傳輸和通訊;所述的微控制單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時序，并在肌電信號達(dá)到閾值時觸發(fā)反饋電刺激模塊產(chǎn)生功能性電刺激;所述的主機接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號，并上傳至上位機;所述的存儲單元用于提供緩存功能，在主機接收單元無法正常接收信號時，由微控制單元控制將信號存至存儲單J L ο5.如權(quán)利要求4所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，其特征在于，所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓單元，所述的電池單元用于為電刺激裝置的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓單元穩(wěn)壓后為電刺激裝置中的各個模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。6.如權(quán)利要求5所述的二導(dǎo)無線表面肌電反饋功能性電刺激裝置，其特征在于，所述的反饋電刺激模塊包括升壓單元和放電交變單元，所述的升壓單元用于通過倍壓方式將電壓抬升至100V;所述的放電交變單元用于產(chǎn)生電流交變輸出，達(dá)到刺激的作用。
【文檔編號】A61B5/0492GK205597914SQ201620312026
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】巢乃健
【申請人】上海乃欣電子科技有限公司