一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备。本发明专利技术的可穿戴康复评估设备，包括传感器模块，用于采集受试者在对应位置处的表面肌电信号和惯性传感器信号，由前臂传感子模块、上臂传感子模块、肩传感子模块及躯干传感子模块4个子模块组成；核心控制模块，用于采集数据的无线传输及通讯和电路电源供应；上位机模块，用于采集数据的接收和实时可视化显示。本发明专利技术具有穿戴方便、成本低廉，适用于中风患者的定期生理状况和运动功能的评估。能的评估。能的评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备


[0001]本专利技术涉及康复人体康复领域，具体涉及一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备。
技术背景
[0002]随着社会工业化、城市化进行的加速发展，脑卒中在我国逐渐呈现一种高患病率和年轻化趋势。脑卒中往往会引起患者的偏瘫，具有非常高的致残率。通过合理、科学的康复训练可帮助患者恢复肌肉功能和运动能力。传统的康复治疗需要在患者康复过程中进行定期评估，以帮助康复治疗师设定和动态调整患者的康复训练方案，从而提高康复效率。因此有效的康复评估至关重要。随着康复治疗领域的智能化发展，基于一系列的仪器设备进行辅助评估为解决上述问题提供了可能。尤其是利用肌电、惯性传感设备可更加准确的获得患者的运动状态。因此发展肌电与惯性传感设备的是康复治疗智能化的重要环节。
[0003]现有专利申请“一种可穿戴组合式表面肌电传感器(CN111820892A)”获得多通道肌电信号使用中继接收盒将多通道信号进行汇集。然而其中继器受到功耗及尺寸的影响，难以将中继器穿戴至人体，从而导致该多通道肌电系统必须处于中继器的通讯距离内，无法通过路由中继的方式实现远程通讯。
[0004]虽然目前市场上已经出现了一系列的可穿戴式肌电或惯性传感器监测设备，但大部分都是采用粘贴电极于人体目标部位，该方式需要花费大量时间张贴传感器，且受到汗液侵蚀后极易脱落，不利于长期佩戴，另外现有可穿戴式肌电检测设备需要庞大的中继接收盒，这使得被试者必须在中继接受盒的通讯范围内(10
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20m)活动，这大大限制了设备的应用场景，使之仅适用于科学研究。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于表面肌电传感器和惯性传感器的模块化可穿戴康复评估设备,使用干式电极肌电传感器，融合惯性传感器建立的可穿戴康复评估设备可实现移动终端的通讯与切换，实现多场景下的偏瘫病患状态检测。
[0006]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种基于表面肌电传感器和惯性传感器的可穿戴康复评估设备，包括传感器模块、核心控制模块、上位机模块，其中传感器模块包括前臂传感子模块、上臂传感子模块、肩传感子模块及躯干传感子模块。
[0007]传感器模块，用于采集受试者在对应位置处的表面肌电信号和惯性传感器信号，具体地：前臂传感子模块，用于测量肱桡肌表面肌电信号及前臂惯性传感器信号；上臂传感子模块，用于测量肱二头肌、肱三头肌表面肌电信号及上臂惯性传感器信号；肩传感子模块，用于测量三角肌前束、三角肌中束、三角肌后束表面肌电信号；躯干传感子模块，用于测量胸大肌、斜方肌表面肌电信号及躯干惯性传感器信号；
[0008]核心控制模块，用于采集数据的无线传输及终端上位机通讯；
[0009]上位机模块，用于采集数据的接收和实时可视化显示。
[0010]进一步地，所述表面肌电传感器为干电极式表面肌电传感器，所述惯性传感器为九轴加速度传感器，所述表面肌电传感器外壳为曲面外壳。
[0011]进一步地，所述上臂传感子模块、前臂传感子模块、躯干传感子模块均使用日行扣及弹力带形式进行调节和固定。所述肩传感子模块的表面肌电传感器使用医用胶带形式进行固定。
[0012]进一步地，表面肌电传感器、惯性传感器及核心电路板之间的线路连接使用软排线的形式进行连接，且每个传感器的连接线路均可拆拔。
[0013]进一步地，表面肌电传感器、惯性传感器及核心电路板之间的线路连接使用软排线的形式进行连接，核心控制板、传感器与软排线之间均通过可插拔的压线头连接。
[0014]进一步地，所述核心控制模块由3.7V的锂电池电源、核心控制板及天线组成，电源供电于核心控制板，核心控制板通过内部电源调理电路输出至各传感器。
[0015]所述核心控制模块通过UDP通讯方式实现上位机数据传输及组网的多终端上位机通讯。
[0016]进一步地，所述上位机模块包括滤波模块和数据可视化模块，其中滤波模块用于对采集的表面肌电信号和惯性传感器信号进行实时滤波，数据可视化模块用于实时显示各传感器信号波形变化。
[0017]与现有技术相比，本专利技术能够实现的有益效果至少如下：
[0018]1、使用干式电极及绑带固定实现了便捷穿戴、使用方便的穿戴场景；
[0019]2、核心控制模块配合穿戴至身体，可实现远程数据传输的多场景通讯。相较于现有技术，本专利技术可实现剧烈运动下的肌电信号采集，同时可以利用路由组网形式实现远程的数据采集，从而达到远程监护的效果。
[0020]3、本专利技术使用干式电极，只需对中肌电，无需额外电极片，通过可穿戴弹力带提供贴合皮肤的束紧力，从而实现快速穿戴和长期监测。本专利技术通过PCB设计，将无线通讯模块集成至身体穿戴，通过UDP实现与上位机的的通讯。在不同场景可通过路由器转发实现跨场地的数据采集系统，从而实现多场景的数据采集。
[0021]4、本专利技术通过将中继器集成至核心控制板模块，核心控制模块尺寸为200mm*100mm*30mm。可舒适的穿戴在人体身上，同时其评价功耗约为130mA,配备的3000mah电池可支持连续使用超过20小时。本专利技术的核心控制板可设置WiFi模块为AP模式实现与上位机的直连，也可作为STA模式连入无线网络，从而实现人体与上位机的数据透传。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例中数据采集流程示意图。
[0023]图2a为本专利技术实施例提供的可穿戴康复评估设备总体示意图。
[0024]图2b为本专利技术实施例提供的可穿戴康复评估设备背面示意图。
[0025]图3为本专利技术实施例提供的前臂传感子模块结构示意图。
[0026]图4a为本专利技术实施例提供的表面肌电传感器结构体装配示意图。
[0027]图4b为本专利技术实施例提供的惯性传感器结构体装配示意图。
[0028]图5为本专利技术实施例中核心控制模块的电路结构示意图。
[0029]附图中的标号说明：干电极式表面肌电传感器1；惯性传感器2；弹力带3；核心控制
模块4；天线5；表面肌电传感器装配体结构6；惯性传感器装配体结构7；表面肌电传感器外壳8；惯性传感器外壳10。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都是本专利技术保护的范围。
[0031]如图1所示，本专利技术提供的一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备，包括传感器模块、核心控制模块和上位机模块。其中，传感器模块用于采集受试者在对应位置处的表面肌电信号和惯性传感器信号。上位机模块，用于采集数据的接收和实时可视化显示。
[0032]在本专利技术的一些实施例中，请参阅图2a和图2b，传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备，其特征在于，包括：传感器模块，用于采集受试者在对应位置处的表面肌电信号和惯性传感器信号，并将采集的数据传输至核心控制模块；核心控制模块，用于对所采集的数据进行无线传输及通讯和电路电源供应；上位机模块，用于接收核心控制模块传输的采集数据和实时可视化显示；所述传感器模块包括：前臂传感子模块，用于测量肱桡肌表面肌电信号及前臂惯性传感器信号；上臂传感子模块，用于测量肱二头肌、肱三头肌表面肌电信号及上臂惯性传感器信号；肩传感子模块，用于测量三角肌前束、三角肌中束、三角肌后束表面肌电信号；躯干传感子模块，用于测量胸大肌、斜方肌表面肌电信号及躯干惯性传感器信号；其中，传感器模块和核心控制模块均设置在弹力带上，所述弹力带用于穿戴在人体上；传感器模块的各子模块采用干电极式表面肌电传感器采集表面肌电信号。2.根据权利要求1所述的一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备，其特征在于，所述惯性传感器为九轴加速度传感器。3.根据权利要求1所述的一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备，其特征在于，所述干电极式表面肌电传感器的外壳为曲面外壳。4.根据权利要求1所述的一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备，其特征在于，所述上臂传感子模块、前臂传感子模块、躯干传感子模块均使用锁扣及弹力带进行调节和固定。5.根据权利要求1所述的一种基于表面肌电和惯性传感器的可穿戴康复评估设备，其特征在于，所述肩传感子模...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙汉，陈彦，邱浩萌，陈怡婷，吴思翰，徐希辰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：