1.本公开涉及生物医学领域，尤其涉及一种柔性可穿戴式表面肌电传感器。
背景技术：2.随着智能控制领域的发展，自然的、符合人类习惯的人机交互方式逐渐成为人们研究的热点。手势凭借直观、方便、灵活等特点，成为一种重要的交互方式。
3.而目前的人机交互可穿戴式手势识别系统中手势识别准确率并不理想，具体原因为：
4.(1)当不同臂围的人佩戴时，系统无法满足均采集整个一圈臂围的肌电信号，导致信号采集不完整；
5.(2)系统中用来采集肌电信号的肌电传感器为刚性结构，每个肌电传感器单元无法贴紧皮肤，皮肤与电极间阻抗大，导致信噪比低；
6.(3)肌电传感器电极主要采用干电极或湿电极。湿电极导电性好、工艺成熟，但易干燥，无法长时间使用，干电极对皮肤存在一定损伤，不被大多数患者接受；
7.(4)肌电传感器采集到的信号需要通过有线或无线方式将数据传出在pc端或其他设备进行数据分析，无法在数据采集后，直接原位分析该数据并确定佩戴者的手势动作。
技术实现要素：8.(一)要解决的技术问题
9.本公开提供了一种柔性可穿戴式表面肌电传感器，以解决以上所提出的技术问题。
10.(二)技术方案
11.根据本公开的一个方面，提供了一种柔性可穿戴式表面肌电传感器，包括：
12.第一传感部，配置五个数据采集通道，每个所述数据采集通道分别配置两个电极差分输入；所述第一传感部一端配置第一磁电复合接口；
13.第二传感部，配置三个数据采集通道；所述第二传感部一端配置第二磁电复合接口，且所述第二磁电复合接口与所述第一磁电复合接口相互拼接；
14.肌电电路，与所述第一磁电复合接口和所述第二磁电复合接口电连接。
15.在本公开的一些实施例中，所述第一传感部包括：
16.第一传感模块，分布设置第一数据采集通道第一电极、第一数据采集通道第二电极、第二数据采集通道第一电极、第二数据采集通道第二电极、第三数据采集通道第一电极和第三数据采集通道第二电极；
17.第一传感单元，所述第一传感单元一端与所述第一数据采集通道第一电极、所述第一数据采集通道第二电极、所述第二数据采集通道第一电极、所述第二数据采集通道第二电极、所述第三数据采集通道第一电极和所述第三数据采集通道第二电极通过导线连接；所述第一传感单元另一端配置第一磁电复合接口；所述第一传感单元分布设置第四数
据采集通道第一电极、第四数据采集通道第二电极、第五数据采集通道第一电极和第五数据采集通道第二电极。
18.在本公开的一些实施例中，所述第二传感部包括：
19.第二传感单元，所述第二传感单元一端配置第二磁电复合接口，且与所述第一磁电复合接口通过所述肌电电路电连接；所述第二传感单元分布设置第六数据采集通道第一电极、第六数据采集通道第二电极、第七数据采集通道第一电极和第七数据采集通道第二电极；
20.第二传感模块，设置第八数据采集通道第一电极和第八数据采集通道第二电极通过导线与所述第六数据采集通道第一电极、所述第六数据采集通道第二电极、所述第七数据采集通道第一电极和所述第七数据采集通道第二电极连接。
21.在本公开的一些实施例中，所述第一传感单元包括：
22.第一连接模块，所述第一连接模块一端与所述第一数据采集通道第一电极、所述第一数据采集通道第二电极、所述第二数据采集通道第一电极、所述第二数据采集通道第二电极、所述第三数据采集通道第一电极和所述第三数据采集通道第二电极通过导线连接；
23.第三传感模块，所述第三传感模块一端与所述第一连接模块另一端连接；所述第三传感模块分布设置所述第四数据采集通道第一电极、所述第四数据采集通道第二电极、所述第五数据采集通道第一电极和所述第五数据采集通道第二电极；
24.第二连接模块，所述第二连接模块一端与所述第四数据采集通道第一电极、所述第四数据采集通道第二电极、所述第五数据采集通道第一电极和所述第五数据采集通道第二电极通过导线连接，所述第二连接模块另一端配置第一磁电复合接口。
25.在本公开的一些实施例中，所述第二传感单元包括：
26.第三连接模块，所述第三连接模块一端配置第二磁电复合接口，且与所述第一磁电复合接口通过所述肌电电路电连接；
27.第四传感模块，所述第四传感模块分布设置的所述第六数据采集通道第一电极、所述第六数据采集通道第二电极、所述第七数据采集通道第一电极和所述第七数据采集通道第二电极通过导线与所述第三连接模块另一端连接；
28.第四连接模块，所述第四连接模块一端与所述第四传感模块连接，所述第四连接模块另一端与所述第八数据采集通道第一电极和所述第八数据采集通道第二电极通过导线连接。
29.在本公开的一些实施例中，所述第一传感单元与所述第二传感单元相对于所述肌电电路对称设置。
30.在本公开的一些实施例中，所述第二传感模块还包括：
31.右腿驱动电极，所述右腿驱动电极与所述第四连接模块另一端通过导线连接。
32.在本公开的一些实施例中，所述第一传感模块、所述第一连接模块、所述第三传感模块和所述第二连接模块之间通过银浆连接。
33.在本公开的一些实施例中，所述第三连接模块、所述第四传感模块、所述第四连接模块和所述第二传感模块通过银浆连接。
34.在本公开的一些实施例中，所述肌电电路中集成stm32芯片。
35.(三)有益效果
36.从上述技术方案可以看出，本公开柔性可穿戴式表面肌电传感器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
37.(1)本公开在第一传感部、第二传感部和肌电电路之间采用磁电复合连接方式，实现自主对齐、可逆连接、数据稳定传输。
38.(2)本公开中设置多个连接模块实现长度可变，且采用可延展结构，使得当不同臂围的人佩戴时，均可采集整个一圈臂围的肌电信号。
39.(3)本公开肌电电路中集成stm32芯片实现数据采集后，直接原位分析该数据并确定佩戴者的手势动作，无需传感器与pc端或其他设备间的数据传输。
40.(4)本公开中采用丝网印刷工艺加工柔性的第一传感部和第二传感部，使得传感器形状可根据皮肤形状改变，每个肌电传感器单元贴紧皮肤。
附图说明
41.图1为本公开实施例柔性可穿戴式表面肌电传感器的结构示意图。
42.图2为图1中第一传感部的结构示意图。
43.图3为图1中第二传感部的结构示意图。
44.图4为图2中第一传感模块的结构示意图。
45.图5为图2中第三传感模块的结构示意图。
46.图6为图3中第四传感模块的结构示意图。
47.图7为图3中第二传感模块的结构示意图。
48.图8为肌电电路中信息处理流程图。
49.【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
50.1000-第一传感部；
51.1100-第一传感模块；
52.1110-第一数据采集通道第一电极；
53.1120-第一数据采集通道第二电极；
54.1130-第二数据采集通道第一电极；
55.1140-第二数据采集通道第二电极；
56.1150-第三数据采集通道第一电极；
57.1160-第三数据采集通道第二电极；
58.1170-温度传感子模块；
59.1200-第一传感单元；
60.1210-第一连接模块；
61.1220-第三传感模块；
62.1221-第四数据采集通道第一电极；
63.1222-第四数据采集通道第二电极；
64.1223-第五数据采集通道第一电极；
65.1224-第五数据采集通道第二电极；
66.1230-第二连接模块；
67.2000-第二传感部；
68.2100-第二传感单元；
69.2110-第三连接模块；
70.2120-第四传感模块；
71.2121-第六数据采集通道第一电极；
72.2122-第六数据采集通道第二电极；
73.2123-第七数据采集通道第一电极；
74.2124-第七数据采集通道第二电极；
75.2130-第四连接模块；
76.2200-第二传感模块；
77.2210-第八数据采集通道第一电极；
78.2220-第八数据采集通道第二电极；
79.2230-右腿驱动电极；
80.2240-血氧传感子模块；
81.3000-肌电电路；
具体实施方式
82.本公开提供了一种柔性可穿戴式表面肌电传感器，包括：第一传感部、第二传感部和肌电电路，第一传感部配置的配置第一磁电复合接口和第二传感部配置的第二磁电复合接口相互拼接，肌电电路与所述第一磁电复合接口和所述第二磁电复合接口电连接。第一传感部配置五个数据采集通道，第二传感部配置三个数据采集通道，每个所述数据采集通道分别配置两个电极差分输入。
83.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
84.本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
85.在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种柔性可穿戴式表面肌电传感器。图1为本公开实施例柔性可穿戴式表面肌电传感器的示意图。图2为图1中第一传感部的结构示意图。图3为图1中第二传感部的结构示意图。
86.如图1至3所示，本公开提供的柔性可穿戴式表面肌电传感器，包括：第一传感部1000、第二传感部2000和肌电电路3000，第一传感部1000配置的第一磁电复合接口和第二传感部2000配置的第二磁电复合接口相互拼接，肌电电路3000与第一磁电复合接口和第二磁电复合接口电连接。第一传感部1000配置五个数据采集通道，第二传感部2000配置三个数据采集通道，每个数据采集通道分别配置两个电极差分输入。关于电极的材料可以由银、银纳米线和聚硼硅氧烷混合而成，其中聚硼硅氧烷由pdms和硼酸反应生成。
87.在本公开的一个实施例中，第一传感部1000包括：第一传感模块1100和第一传感单元1200。第二传感部2000包括：第二传感单元2100和第二传感模块2200。在一个优选实施例中第一传感单元1200可以与第二传感单元2100相对于肌电电路3000对称设置。
88.图4为图2中第一传感模块的结构示意图。图5为图2中第三传感模块的结构示意图。图6为图3中第二传感模块2200的结构示意图。再参考图4至图7所示，对第一传感模块1100、第一传感单元1200、第二传感单元2100和第二传感模块2200进行详细介绍。
89.第一传感模块1100，分布设置第一数据采集通道第一电极1110、第一数据采集通道第二电极1120、第二数据采集通道第一电极1130、第二数据采集通道第二电极1140、第三数据采集通道第一电极1150、第三数据采集通道第二电极1160和温度传感子模块1170；
90.第一传感单元1200，第一传感单元1200一端与第一数据采集通道第一电极1110、第一数据采集通道第二电极1120、第二数据采集通道第一电极1130、第二数据采集通道第二电极1140、第三数据采集通道第一电极1150和第三数据采集通道第二电极1160及温度传感子模块1170通过导线连接；第一传感单元1200另一端配置第一磁电复合接口；第一传感单元1200分布设置第四数据采集通道第一电极1221、第四数据采集通道第二电极1222、第五数据采集通道第一电极1223和第五数据采集通道第二电极1224。
91.第二传感单元2100，第二传感单元2100一端配置第二磁电复合接口，且与第一磁电复合接口通过肌电电路3000电连接；第二传感单元2100分布设置第六数据采集通道第一电极2121、第六数据采集通道第二电极2122、第七数据采集通道第一电极2123和第七数据采集通道第二电极2124；
92.第二传感模块2200，设置第八数据采集通道第一电极2210和第八数据采集通道第二电极2220通过导线与第六数据采集通道第一电极2121、第六数据采集通道第二电极2122、第七数据采集通道第一电极2123和第七数据采集通道第二电极2124连接。
93.更进一步的，在一个实施例中，第一传感单元1200包括：第一连接模块1210、第三传感模块1220、第二连接模块1230。第一连接模块1210一端与第一数据采集通道第一电极1110、第一数据采集通道第二电极1120、第二数据采集通道第一电极1130、第二数据采集通道第二电极1140、第三数据采集通道第一电极1150、第三数据采集通道第二电极1160和温度传感子模块1170通过导线连接。第三传感模块1220一端与第一连接模块1210另一端连接；第三传感模块1220分布设置第四数据采集通道第一电极1221、第四数据采集通道第二电极1222、第五数据采集通道第一电极1223和第五数据采集通道第二电极1224。第二连接模块1230一端与第四数据采集通道第一电极1221、第四数据采集通道第二电极1222、第五数据采集通道第一电极1223和第五数据采集通道第二电极1224通过导线连接，第二连接模块1230另一端配置第一磁电复合接口。具体的，第一传感模块1100、第一连接模块1210、第三传感模块1220和第二连接模块1230之间通过银浆连接。
94.更进一步的，在一个实施例中，与第一传感单元1200对称设置的第二传感单元2100包括：第三连接模块2110、第四传感模块2120和第四连接模块2130。其中，第三连接模块2110的结构与第一传感单元1200中的第二连接模块1230的结构相同。第四传感模块2120的结构与第一传感单元1200中的第三传感模块1220的结构相同，请参考图5所示。第四连接模块2130的结构与第一传感单元1200中的第一连接模块1210的结构相同。第三连接模块2110一端配置第二磁电复合接口，且与第一磁电复合接口通过肌电电路3000电连。第四传感模块2120分布设置的第六数据采集通道第一电极2121、第六数据采集通道第二电极2122、第七数据采集通道第一电极2123和第七数据采集通道第二电极2124通过导线与第三连接模块2110另一端连接。第四连接模块2130一端与第四传感模块2120连接，第四连接模
块2130另一端与第八数据采集通道第一电极2210和第八数据采集通道第二电极2220通过导线连接。具体的，第三连接模块2110、第四传感模块2120、第四连接模块2130和第二传感模块2200通过银浆连接。
95.在本公开一个实施例中，第二传感模块2200还包括：右腿驱动电极2230和血氧传感子模块2240。右腿驱动电极2230与第四连接模块2130另一端通过导线连接，用于作为参比电极。
96.图7为肌电电路3000中信息处理流程图。如图7所示，肌电电路3000集成ads1298芯片、stm32芯片和nrf52832芯片。ads1298芯片用于肌电电路3000的电信号采集。stm32芯片用于肌电电路3000的数据预处理、特征提取和模式识别，通过数据预处理将原始数据中活动段部分的有效数据截取出来，然后提取数据的时域特征，形成特征向量，最后利用svm模式识别的方法得到手势识别结果。stm32芯片将手势识别结果通过nrf52832芯片以蓝牙的形式发送至手机端或pc端。
97.关于第一传感模块1100、第二传感模块2200、第三传感模块1220和第四传感模块2120的结构相同。以第三传感模块1220为例，包括：第一紫外固化绝缘油墨层、银浆层和第二紫外固化绝缘油墨层。第一紫外固化绝缘油墨层分布包含如图中所示的第四数据采集通道第一电极1221、第四数据采集通道第二电极1222、第五数据采集通道第一电极1223和第五数据采集通道第二电极1224。银浆层分别设置在第一紫外固化绝缘油墨层上，包含如图中所示的第四数据采集通道第一电极1221、第四数据采集通道第二电极1222、第五数据采集通道第一电极1223和第五数据采集通道第二电极1224。第二紫外固化绝缘油墨层设置在银浆层上，且第四数据采集通道第一电极1221、第四数据采集通道第二电极1222、第五数据采集通道第一电极1223和第五数据采集通道第二电极1224的银浆层露出。第一传感模块1100、第二传感模块2200和第四传感模块2120的结构及制备方法与上述第三传感模块1220相同，不再一一赘述。
98.在本公开提供的一个实施例中，首先采用丝网印刷的方式将柔性可穿戴式表面肌电传感器的各个模块按照一层第一紫外固化绝缘油墨层，一层银浆层，一层第二紫外固化绝缘油墨层的方式印刷在带有pdms的玻璃片上。利用水溶性胶带将印刷好的模块转印到事先涂好粘性硅胶的无纺布上，将表面肌电传感器左半部分的第二传感部2000中各个模块之间通过银浆连接起来，将柔性可穿戴式表面肌电传感器右半部分的第一传感部1000中各个模块之间通过银浆连接起来，然后将第一传感部1000和第二传感部2000拼接起来，与肌电电路3000连接部分通过银浆连接磁铁，完成柔性可穿戴式表面肌电传感器的制作。
99.然后将银纳米线、银和聚硼硅氧烷以1∶1.5∶2.5的比例混合制成电极材料，将电极材料粘在柔性可穿戴式表面肌电传感器中各个通道中两个电极的预设位置表面。
100.最后焊接完成肌电电路，并将肌电电路与柔性可穿戴式表面肌电传感器连接部分通过银浆连接磁铁。
101.将制作完成的带有电极材料的柔性可穿戴式表面肌电传感器贴在手臂上，将肌电电路通过磁铁与其连接，打开肌电电路开关，手部做出动作，即可实现对佩戴者手势动作的识别。
102.至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并
未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
103.还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
104.并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
105.再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
106.说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
107.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
108.以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
技术特征：1.一种柔性可穿戴式表面肌电传感器，包括：第一传感部，配置五个数据采集通道，每个所述数据采集通道分别配置两个电极差分输入；所述第一传感部一端配置第一磁电复合接口；第二传感部，配置三个数据采集通道；所述第二传感部一端配置第二磁电复合接口，且所述第二磁电复合接口与所述第一磁电复合接口相互拼接；肌电电路，与所述第一磁电复合接口和所述第二磁电复合接口电连接。2.根据权利要求1所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第一传感部包括：第一传感模块，分布设置第一数据采集通道第一电极、第一数据采集通道第二电极、第二数据采集通道第一电极、第二数据采集通道第二电极、第三数据采集通道第一电极和第三数据采集通道第二电极；第一传感单元，所述第一传感单元一端与所述第一数据采集通道第一电极、所述第一数据采集通道第二电极、所述第二数据采集通道第一电极、所述第二数据采集通道第二电极、所述第三数据采集通道第一电极和所述第三数据采集通道第二电极通过导线连接；所述第一传感单元另一端配置第一磁电复合接口；所述第一传感单元分布设置第四数据采集通道第一电极、第四数据采集通道第二电极、第五数据采集通道第一电极和第五数据采集通道第二电极。3.根据权利要求2所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第二传感部包括：第二传感单元，所述第二传感单元一端配置第二磁电复合接口，且与所述第一磁电复合接口通过所述肌电电路电连接；所述第二传感单元分布设置第六数据采集通道第一电极、第六数据采集通道第二电极、第七数据采集通道第一电极和第七数据采集通道第二电极；第二传感模块，设置第八数据采集通道第一电极和第八数据采集通道第二电极通过导线与所述第六数据采集通道第一电极、所述第六数据采集通道第二电极、所述第七数据采集通道第一电极和所述第七数据采集通道第二电极连接。4.根据权利要求2所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第一传感单元包括：第一连接模块，所述第一连接模块一端与所述第一数据采集通道第一电极、所述第一数据采集通道第二电极、所述第二数据采集通道第一电极、所述第二数据采集通道第二电极、所述第三数据采集通道第一电极和所述第三数据采集通道第二电极通过导线连接；第三传感模块，所述第三传感模块一端与所述第一连接模块另一端连接；所述第三传感模块分布设置所述第四数据采集通道第一电极、所述第四数据采集通道第二电极、所述第五数据采集通道第一电极和所述第五数据采集通道第二电极；第二连接模块，所述第二连接模块一端与所述第四数据采集通道第一电极、所述第四数据采集通道第二电极、所述第五数据采集通道第一电极和所述第五数据采集通道第二电极通过导线连接，所述第二连接模块另一端配置第一磁电复合接口。5.根据权利要求3所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第二传感单元包括：第三连接模块，所述第三连接模块一端配置第二磁电复合接口，且与所述第一磁电复合接口通过所述肌电电路电连接；
第四传感模块，所述第四传感模块分布设置的所述第六数据采集通道第一电极、所述第六数据采集通道第二电极、所述第七数据采集通道第一电极和所述第七数据采集通道第二电极通过导线与所述第三连接模块另一端连接；第四连接模块，所述第四连接模块一端与所述第四传感模块连接，所述第四连接模块另一端与所述第八数据采集通道第一电极和所述第八数据采集通道第二电极通过导线连接。6.根据权利要求3所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第一传感单元与所述第二传感单元相对于所述肌电电路对称设置。7.根据权利要求5所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第二传感模块还包括：右腿驱动电极，所述右腿驱动电极与所述第四连接模块另一端通过导线连接。8.根据权利要求4所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第一传感模块、所述第一连接模块、所述第三传感模块和所述第二连接模块之间通过银浆连接。9.根据权利要求5所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述第三连接模块、所述第四传感模块、所述第四连接模块和所述第二传感模块通过银浆连接。10.根据权利要求1至9中任一项所述的柔性可穿戴式表面肌电传感器，其中，所述肌电电路中集成stm32芯片。
技术总结本公开提供了一种柔性可穿戴式表面肌电传感器，包括：第一传感部、第二传感部和肌电电路，第一传感部配置的第一磁电复合接口和第二传感部配置的第二磁电复合接口相互拼接，肌电电路与所述第一磁电复合接口和所述第二磁电复合接口电连接。第一传感部配置五个数据采集通道，第二传感部配置三个数据采集通道，每个所述数据采集通道分别配置两个电极差分输入。所述数据采集通道分别配置两个电极差分输入。所述数据采集通道分别配置两个电极差分输入。
技术研发人员：黄显 冯志杰 霍文星
受保护的技术使用者：钱塘科技创新中心
技术研发日：2022.04.21
技术公布日：2022/7/5
