[发明专利]一种肌电及压电复合式传感系统及其控制方法

说明书

本申请公开了一种肌电及压电复合式传感系统及其控制方法，涉及传感、可穿戴和医疗健康等领域，该系统包括：可粘性复合式传感器、信号调理部；所述可粘性复合式传感器，包括水凝胶组件、压电材料组件、封装组件、医用胶带组件；该肌电及压电复合式传感器可粘附于皮肤体表，用于同步采集表面肌电信号以及因人机械活动产生的压电信号，为传感系统提供传感信号源；所述信号调理部包括信号采集模块、无线通信模块和终端显示模块，用于实时采集所述可粘性复合式传感器输出的电信号，通过无线通信模块传输至移动终端显示和存储数据，适用于对人体表肌肉电和肢体活动的传感与监测。

技术领域

本发明涉及传感、可穿戴和医疗健康领域，特别涉及一种肌电及压电复合式传感系统及其控制方法。

背景技术

当前，基于生理信号(脑电、肌电)、惯性测量系统等多源信号融合的人机交互应用与研究，越来越成为传感技术、可穿戴电子和健康医疗等领域的研究热点。其中，脑电、心电以及肌肉电信号对于心脏、大脑、早产以及多种肌肉等相关疾病的监测、预防、辅助诊断和治疗具有非常重要的意义，这些生物电信号的检测可以通过粘附于人体皮肤表面的电极进行感应传导。高效的可穿戴、生物相容、可粘性电极对于准确记录这些生物电位信号至关重要，尤其是在日常生活中对心脑血管或肌肉疾病的持续有效监测。

然而，临床上广泛运用的银/氯化银湿电极在长时间使用后容易导致皮肤过敏，以及因导电胶干涸引起的阻抗增加，使检测信号下降等缺陷。另外，单组肌电传感信号的处理和识别对疾病的诊断和治疗往往过于单一，由于各种环境干扰的存在而产生较大的误差和不确定性，若引入多种传感器的组合，例如压电薄膜传感单元辅助表皮电生理信号检测单元，实现多通道同步采集将有望消除运动伪影或各类噪音干扰，进一步提高优化机器学习、深度识别等算法模型的准确率，有益疾病诊断及治疗效果。

发明内容

基于此，本申请实施例提供了一种肌电及压电复合式传感系统及其控制方法，将其粘附于人体皮肤表面能够同步采集肌电信号和压电信号，可作为复合式可穿戴传感系统实现对疾病的监测、辅助诊断和治疗。

第一方面，提供了一种肌电及压电复合式传感系统，该系统包括：可粘性复合式传感器、信号调理部；

所述可粘性复合式传感器，粘附于人体皮肤表面用于同步采集肌电信号以及因人肌群活动导致皮肤起伏而产生的压电信号；

所述信号调理部，包括信号采集模块、无线通信模块和终端显示模块，用于实时采集所述可粘性复合式传感器输出的电信号，通过无线通信模块传输至移动终端显示和存储数据。

可选地，所述可粘性复合式传感器包括：水凝胶组件、压电材料组件、封装组件、医用胶带组件。

可选地，所述水凝胶组件由两块完全相同的水凝胶电极组成，所述水凝胶电极嵌入所述封装组件下表面，位于所述压电材料组件底部；所述压电材料组件位于封装组件内部，所述封装组件用于封装水凝胶组件以及压电材料组件；所述医用胶带组件用于将所述水凝胶组件、所述压电材料组件和所述封装组件粘附固定于人体皮肤表面。

可选地，所述水凝胶电极包括聚乙烯醇/丙烯酰胺接枝共聚物水凝胶、含环糊精结构共聚物水凝胶、丙烯酰胺类共聚物水凝胶、PVA-海藻酸钠-活性炭共聚物水凝胶、胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶、明胶/海藻酸钠互穿网络水凝胶等各类可导电水凝胶组成。

可选地，所述水凝胶电极掺杂有一种或多种不同浓度的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、离子化合物及Mxene溶液。

可选地，所述压电材料组件包括高分子聚合物聚偏氟乙烯以及压电陶瓷在内的多种压电薄膜；所述压电薄膜呈蛇形。

可选地，所述封装组件包括硅胶或者聚二甲基硅氧烷在内的各种柔性或弹性材料，所述硅胶或所述聚二甲基硅氧烷与所述压电材料组件相接触的材料表面具有修饰过的微结构。

可选地，所述医用胶带组件包括医用透明PU膜以及肌肉胶带在内的常用单面医用胶带。