一种肌肉形变信号采集装置及其处理方法与流程

本发明涉及生理检测技术领域，更具体地，涉及一种肌肉形变信号采集装置及其处理方法。

背景技术：

众所周知，针对肌肉形变的检测在医学康复等领域中起着至关重要的作用。

目前来说，直接测量到肌肉形变的手段十分有限，当今应用最广泛的方法即肌电信号采集和脑电信号采集的方法。肌电信号又分为表面肌电信号和插入肌电信号，表面肌电信号使用会更加便捷，但是实际中受到的噪音干扰、各种组织组成的容积导体的滤波作用；又或者是受测者个体的差异，比如不同的生理状态、年龄、性别、骨骼形态、皮肤状况，都会对肌电信号造成较大的不同的影响。传统的插入肌电信号检测方式虽然准确度相对较高，但是临床医学中表明，它会给试验者带来极大的痛苦。

除此之外，还可以通过采用深度摄像机的方法，它主要是利用深度摄像机来检测手臂动作过程中的肌肉形变，是种非接触式的测量方法。但是，该方法也存在不足之处：采样速度较低，计算成本大，难以实现实时响应。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种可以准确、迅速、实时、便捷地对较小的肌肉形变信号进行检测的肌肉形变信号采集装置及其处理方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：本装置包括传感器模块、mcu模块、固定模块，所述的传感器模块是采用并排的柔软具有弹性的导电织布敏感材料组成。

当发生肌肉收缩时，肌肉型变量增大，此时与肌肉表面相贴合的导电织布敏感材料会被拉长，其电阻将会变大，mcu模块采集到的信号也会发生变化，进而判断运动意图。

优选地，所述传感器模块的导电织布敏感材料至少为1个。

优选地，所述传感器模块的导电织布敏感材料为3个。

优选地，所述固定模块呈“非”字形，且“非”字形的6个凸出块上设有穿孔固定传感器模块。

优选地，所述凸出块与导电织布敏感材料之间设置有铁片和导电橡胶，并用螺丝固定。

优选地，所述螺丝上通过导线引出信号输出线和电源输入线。

优选地，mcu模块通过螺丝固定在固定模块上。

优选地，信号输出线与电源输入线都采用杜邦线与mcu模块连接。

优选地，所述mcu模块包括ad采样分压电路、ad转换电路、串口通信模块。

优选地，所述电源输入线与直流稳压电源相连接。

优选地，所述的固定模块是3d打印特制拱形轻塑料的固定装置。

优选地，ad采样分压电路，由复数个独立的，电容电阻并联电路构成，在分压的同时具有滤波作用，所述并联电路两端，一端连接着传感器的信号输出线，一端连接着供电端负极。

优选地，所述的固定装置使用时通过细绳固定于肌肉形变位置，使导电织布敏感材料刚好贴合在肌肉形变位置。

本发明的处理方法，其步骤如下：

s1：通过ad采样电路和uart模块将采样值通过串口实时传输到pc端；

s2：通过matlab打开串口接收单片机发送过来的数据，并用matlab将数据用图形实时显示出来；

s3：将输出图形数据与初始佩戴时的值做差，得到肌肉形变量。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明提供的肌肉形变信号检测装置，在根据所测肌肉形变大小的需要，配置不同长度和形状的导电织布敏感材料，连接相关信号输出线和电源输入线后，整体装置可便捷穿戴，完成对mcu模块的供电后，与pc端的数据传输即可通过串口通信完成，可实时采集到肌肉形变信号。由于肌肉表面与传感器相贴合，因此传感器能够检测到肌肉形变量的实时变化，能够准确地读取肌肉形变的具体状态，进而判定运动意图。

附图说明

图1为本发明的肌肉形变信号采集装置的正面示意图；

图2为本发明肌肉形变信号采集装置的背面示意图；

图3为本发明肌肉形变信号采集装置在测量上臂时的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

图1为肌肉形变信号检测装置的正面图；图2为图1的肌肉形变信号检测装置的背面图；图3的肌肉形变信号检测装置在测量上臂时的示意。

本发明提供的一种肌肉形变信号检测装置，其主体1包括传感器模块2，mcu模块4，固定模块6。传感器模块2由多个并排的导电织布敏感材料组成，根据不同的测量需要更换不同长度的导电织布敏感材料，宽度均为20mm；导电织布敏感材料柔软且具有弹性，电阻会随着拉伸长度的变化而变化；mcu模块4通过螺丝将ad采样分压电路5、ad转换及串口通信模块整合在70mm*60mm的洞洞板中；固定模块6由特制拱形塑料构成，可以通过穿孔固定住mcu模块4和传感器模块2，实际使用时，只需在用细绳将装置7处固定在待测肌肉对应位置。

其中传感器模块2安装在固定模块6的6个凸出块上，并且在凸出块与导电织布敏感材料之间设置有铁片和导电橡胶8通过螺丝固定，其螺丝上通过导线引出信号输出线和电源输入线，其电源输入线与直流稳压电源9相连接，mcu模块通过螺丝固定在固定模块上表面。

实际应用时，根据所测肌肉形变大小的需要，配置不同长度和形状的导电织布敏感材料，即传感器模块2，连接相关信号输出线和电源输入线3后，整体装置可便捷穿戴，完成对mcu模块4的供电后，与pc端的数据传输即可通过串口通信完成，所述信号采集装置即处于工作状态。

当肌肉收缩，肌肉形变量增大，此时与肌肉表面相贴合的传感器模块2电阻将会变大，在直流稳压电源9稳定的情况下，ad采样分压电路5中，与传感器模块2串联的定值参考电阻的电压将减小，mcu模块4中的ad转换值也将变大；反之，肌肉伸展时，肌肉形变量减小，此时与肌肉表面相贴合的传感器模块2电阻将会减小，同样在直流稳压源9稳定的情况下，ad采样分压电路5中，与传感器模块2串联的定值参考电阻的电压就会增大，mcu模块4中的ad转换值也将增大。然后将其实时数据通过ad采样电路和uart模块将采样值通过串口实时传输到pc端；matlab打开串口接收单片机发送过来的数据，并将数据用图形实时显示出来；将输出图形数据与初始佩戴时的值做差，得到肌肉形变量。本发明将传感器模块2并排贴合于待测肌肉上，能够实时准确地读取肌肉形变的具体状态，获取肌肉形变信号的实时变化，进而判定运动意图。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。