本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種肌電信號(hào)采集電路及及可穿戴式設(shè)備。

背景技術(shù)：

可穿戴式設(shè)備，尤其是基于肌肉電信號(hào)原理的可穿戴式設(shè)備，已逐漸被大眾關(guān)注和接受。肌肉電信號(hào)在被應(yīng)用于控制領(lǐng)域以來(lái)，經(jīng)歷了近百年的發(fā)展，一直被研究應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和生物機(jī)械領(lǐng)域。隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，使用肌電信號(hào)進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別的方法被提出并不斷探索，對(duì)肌電信號(hào)采集的研究也變得極其重要。

一般來(lái)說(shuō)，肌電生物信號(hào)為交流電壓信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度一般為毫伏級(jí)更甚為納伏級(jí)，但由于人體本身就是一個(gè)良導(dǎo)體，外界的工頻干擾及體外的電場(chǎng)、磁場(chǎng)感應(yīng)都會(huì)在人體內(nèi)形成測(cè)量噪聲干擾和影響肌電信息的檢測(cè)。請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。該肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)10包括肌電傳感器11、低噪聲前置放大器12、高通濾波器13、后置放大電路14、低通濾波電路15、有效值電路16及AD轉(zhuǎn)換電路17。

由于低噪聲前置放大器12很易引入噪聲，且高通濾波器13也會(huì)引入噪聲，另外，肌電傳感器11與低噪聲前置放大器12通常采用導(dǎo)線連接，會(huì)很容易受到外界干擾而導(dǎo)致信號(hào)傳輸過(guò)程中帶來(lái)噪聲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，為解決肌電信號(hào)采集電路對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行采集時(shí)容易引入噪聲而導(dǎo)致肌電采集精度下降的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種肌電信號(hào)采集電路及可穿戴式設(shè)備。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種肌電信號(hào)采集電路(20)，包括信號(hào)放大電路(21)、整流電路(22)、濾波電路(23)及可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)；其中，

所述信號(hào)放大電路(21)、所述整流電路(22)、所述濾波電路(23)及所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)依次電連接；所述信號(hào)放大電路(21)還電連接位于所述肌電信號(hào)采集電路(20)前端的肌電傳感器(30)，所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)還電連接位于所述肌電信號(hào)采集電路(20)后端的肌電信號(hào)處理電路(40)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述信號(hào)放大電路(21)為AD8211芯片。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述整流電路(22)包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第一電容(C1)、第一比較器(COMP1)、第二比較器(COMP2)、第一開(kāi)關(guān)管(D1)及第二開(kāi)關(guān)管(D2)；其中，

所述第一電容(C1)、所述第一電阻(R1)、所述第二電阻(R2)、所述第三電阻(R3)及所述第四電阻(R4)串接于所述信號(hào)放大電路(21)與所述濾波電路(23)之間；所述第一開(kāi)關(guān)管(D1)、所述第二開(kāi)關(guān)管(D2)及所述第五電阻(R5)串接后電連接至所述第二電阻(R2)的兩端；

所述第一比較器(COMP1)的第一輸入端電連接至接地端(GND)，第二輸入端電連接至所述第一電阻(R1)和所述第二電阻(R2)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述第一開(kāi)關(guān)管(D1)和所述第二開(kāi)關(guān)管(D2) 串接形成的節(jié)點(diǎn)處；

所述第二比較器(COMP2)的第一輸入端電連接至所述所述第二開(kāi)關(guān)管(D2)和所述第五電阻(R5)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第二輸入端電連接至所述第三電阻(R3)和所述第四電阻(R4)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述所述濾波電路(23)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述濾波電路(23)包括第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第二電容(C2)及第三比較器(COMP3)；其中，所述第六電阻(R6)和所述第七電阻(R7)串接于所述整流電路(22)和所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)之間；所述第二電容(C2)電連接至所述第七電阻(R7)的兩端；所述第三比較器(COMP3)的第一輸入端電連接接地端(GND)，第二輸入端電連接至所述第六電阻(R6)和所述第七電阻(R7)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)包括第八電阻(R8)、第九滑動(dòng)電阻(R9)及第四比較器(COMP4)；所述第八電阻(R8)和所述第九滑動(dòng)電阻(R9)串接于所述所述濾波電路(23)和所述有效值電路(26)之間；所述第四比較器(COMP4)的第一輸入端電連接接地端(GND)，第二輸入端電連接至所述第八電阻(R8)和所述第九滑動(dòng)電阻(R9)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述肌電信號(hào)處理電路(40)。

本發(fā)明另一實(shí)施例提出的一種可穿戴式設(shè)備，佩戴于人體特定部位處，包括多個(gè)肌電信號(hào)采集單元(a)和柔性連接材料(b)，所述柔性連接材料(b)用于連接所述肌電信號(hào)采集單元(a)以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，所述肌電信號(hào)采集單元(a)包括肌電傳感器(30)、肌電信號(hào)處理電路(40)及上述實(shí)施例所述的肌電信號(hào)采集電路(20)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述肌電傳感器(30)采用1Cr12材料作為電極片。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述肌電傳感器(30)焊接在承載所述肌電信號(hào)采集電路(20)的電路板(25)上且通過(guò)電路板微孔與所述信號(hào)放大電路(21)電連接。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述肌電傳感器(30)包括兩個(gè)第一電極(31)和一個(gè)第二電極(32)，所述第二電極位于兩個(gè)所述第一電極之間且所述第二電極的尺寸小于所述第一電極的尺寸。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述肌電信號(hào)處理電路(40)包括有效值電路(41)和AD轉(zhuǎn)換電路(42)；所述有效值電路(41)分別電連接所述AD轉(zhuǎn)換電路(42)和所述所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)。

本發(fā)明的實(shí)施例，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具備如下優(yōu)勢(shì)：

1、去掉前置濾波器，減少了前置濾波器引入的噪聲；

2、使用新型信號(hào)采集方式和AD8221電路解決了減少噪聲對(duì)信號(hào)引起的干擾；

3、使用整流電路對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行整流提高信號(hào)利用率；

4、使用可變?cè)鲆娣糯箅娐?，提高了系統(tǒng)的適用范圍；

5、體積減小，易小型化，集成化；

6、解決了AgCl電極片為耗材，使用價(jià)格昂貴且不能二次回收的缺點(diǎn)；

7、通過(guò)電路板微孔技術(shù)取代傳輸線，減少外界對(duì)信號(hào)造成干擾。

通過(guò)以下參考附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它方面和特征變得明顯。但是應(yīng)當(dāng)知道，該附圖僅僅為解釋的目的設(shè)計(jì)，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定。還應(yīng)當(dāng)知道，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖，它們僅僅力圖概念地說(shuō)明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種肌電信號(hào)采集電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可穿戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種整流電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種濾波電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可變?cè)鲆娣糯箅娐返碾娐方Y(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種肌電采集傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)一并參見(jiàn)圖2及圖3，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種肌電信號(hào)采集電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可穿戴式設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。該電路可以應(yīng)用于采用肌電信號(hào)采集的方式進(jìn)行人機(jī)交互的可穿戴式設(shè)備，該設(shè)備可以佩戴于人體特定部位處，如手臂或者腿部肌肉群比較集中的部位；該可穿戴式設(shè)備包括多個(gè)肌電信號(hào)采集單元(a)和柔性連接材料(b)，所述柔性連接材料(b)用于連接所述肌電信號(hào)采集單元(a)以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，所述肌電信號(hào)采集單元(a)包括肌電傳感器(30)、肌電信號(hào)處理電路(40)及肌電信號(hào)采集電路(20)。

具體地，該肌電信號(hào)采集電路(20)包括信號(hào)放大電路(21)、整流電路(22)、濾波電路(23)及可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)；其中，所述信號(hào)放大電路(21)、所述整流電路(22)、所述濾波電路(23)及所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)依次電連接；所述信號(hào)放大電路(21)還電連接位于所述肌電信號(hào)采集電路(20)前端的肌電傳感器(30)，所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)還電連接位于所述肌電信號(hào)采集電路(20)后端的肌電信號(hào)處理電路(40)。

本實(shí)施例，通過(guò)去除前置濾波器，設(shè)置信號(hào)放大電路和整流電路實(shí)現(xiàn)肌電信號(hào)采集電路噪聲干擾的降低，為基于肌電信號(hào)設(shè)別的可穿戴式設(shè)備應(yīng)用提供了廣闊的前景。

實(shí)施例二

請(qǐng)一并參見(jiàn)圖4-圖6，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種整流電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種濾波電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可變?cè)鲆娣糯箅娐返碾娐方Y(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將對(duì)本發(fā)明的肌電信號(hào)采集電路進(jìn)行詳細(xì)描述。

具體地，所述信號(hào)放大電路(21)為AD8211芯片。通過(guò)AD8221芯片實(shí)現(xiàn)了原始肌電信號(hào)的采集和初級(jí)放大，有效的解決了傳輸線和前置濾波器引入的噪聲影響。

具體地，所述整流電路(22)包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第一電容(C1)、第一比較器(COMP1)、第二比較器(COMP2)、第一開(kāi)關(guān)管(D1)及第二開(kāi)關(guān)管(D2)；其中，所述第一電容(C1)、所述第一電阻(R1)、所述第二電阻(R2)、所述第三電阻(R3)及所述第四電阻(R4)串接于所述信號(hào)放大電路(21)與所述濾波電路(23)之間；所述第一開(kāi)關(guān)管(D1)、所述第二開(kāi)關(guān)管(D2)及所述第五電阻(R5)串接后電連接至所述第二電阻(R2)的兩端；所述第一比較器(COMP1)的第一輸入端電連接至接地端(GND)，第二輸入端電連接至所述第一電阻(R1)和所述第二電阻(R2)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述第一開(kāi)關(guān)管(D1)和所述第二開(kāi)關(guān)管(D2) 串接形成的節(jié)點(diǎn)處；所述第二比較器(COMP2)的第一輸入端電連接至所述所述第二開(kāi)關(guān)管(D2)和所述第五電阻(R5)串接形成的節(jié)點(diǎn)處，第二輸入端電連接至所述第三電阻(R3)和所述第四電阻(R4)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述所述濾波電路(23)。采用該整流電路(22)對(duì)放大后的肌電信號(hào)進(jìn)行整流，提高信號(hào)利用率。

具體地，所述濾波電路(23)包括第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第二電容(C2)及第三比較器(COMP3)；其中，所述第六電阻(R6)和所述第七電阻(R7)串接于所述整流電路(22)和所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)之間；所述第二電容(C2)電連接至所述第七電阻(R7)的兩端；所述第三比較器(COMP3)的第一輸入端電連接接地端(GND)，第二輸入端電連接至所述第六電阻(R6)和所述第七電阻(R7)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)。采用該濾波電路(23)可以將整流后的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)濾波，去除信號(hào)中的噪聲影響。

具體地，所述可變?cè)鲆娣糯箅娐?24)包括第八電阻(R8)、第九滑動(dòng)電阻(R9)及第四比較器(COMP4)；所述第八電阻(R8)和所述第九滑動(dòng)電阻(R9)串接于所述所述濾波電路(23)和所述有效值電路(26)之間；所述第四比較器(COMP4)的第一輸入端電連接接地端(GND)，第二輸入端電連接至所述第八電阻(R8)和所述第九滑動(dòng)電阻(R9)串接形成的節(jié)點(diǎn)處且其輸出端電連接至所述肌電信號(hào)處理電路(40)。由于人的個(gè)體性差異，肌肉特性等諸多原因使得肌電信號(hào)的幅值特性存在不同，為了更好地放大提取出肌電信號(hào)，采用該可變?cè)鲆娣糯箅娐方Y(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際需要針對(duì)個(gè)體的差異性設(shè)計(jì)放大倍數(shù)。

實(shí)施例三

請(qǐng)參見(jiàn)圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種肌電采集傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。該所述肌電傳感器(30)包括兩個(gè)第一電極(31)和一個(gè)第二電極(32)，均焊接于承載所述肌電信號(hào)采集電路(20)的電路板(25)上且均通過(guò)電路板微孔與所述信號(hào)放大電路(21)電連接。其中，所述第二電極位于兩個(gè)所述第一電極之間且所述第二電極的尺寸小于所述第一電極的尺寸。

對(duì)于該電極材料的選材，現(xiàn)有技術(shù)通常采用AgCl材料，而AgCl電極片為耗材，使用價(jià)格昂貴且不能二次回收，因此，本發(fā)明采用1Cr12材料作為電極片。由于1Cr12材料由碳、錳 、鉻、鎳 等化學(xué)物質(zhì)組成，通常是一種為汽輪機(jī)葉片及高應(yīng)力部件的不銹耐熱鋼，抗拉強(qiáng)度大，且已回收再利用的優(yōu)勢(shì)。另外，通過(guò)對(duì)比醫(yī)用心電電極單片、醫(yī)用心電電極、A、B電極等材料的對(duì)比，1Cr12材料同等條件下數(shù)據(jù)采集效果最好。

本實(shí)施例，采用電路板盲孔和填孔技術(shù)取代導(dǎo)線完成肌電傳感器與肌電信號(hào)采集電路的連接，大大減少外界對(duì)信號(hào)造成干擾。另外，電極采用1Cr12新型納米材料，可以有效降低肌電傳感器的價(jià)格并可重復(fù)使用。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提出的肌電信號(hào)采集電路及可穿戴式設(shè)備可以達(dá)成以下一個(gè)或多個(gè)有益效果：1)去掉前置濾波器，減少了前置濾波器引入的噪聲；2)使用新型信號(hào)采集方式和AD8221電路解決了減少噪聲對(duì)信號(hào)引起的干擾；3)使用整流電路對(duì)肌電信號(hào)進(jìn)行整流提高信號(hào)利用率；4)使用可變?cè)鲆娣糯箅娐?，提高了系統(tǒng)的適用范圍；5)體積減小，易小型化，集成化；6)解決了AgCl電極片為耗材，使用價(jià)格昂貴且不能二次回收的缺點(diǎn)；7)通過(guò)電路板微孔技術(shù)取代傳輸線，減少外界對(duì)信號(hào)造成干擾。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi),當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。