利用下頜表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學工程領域，尤其涉及一種利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]肌電圖(Electromyography，EMG)是用電子儀器記錄肌肉靜止或收縮時的電活動的曲線；一條肌纖維的動作電位在傳播過程中形成了單纖維動作電位(Single FiberAct1n Potential，SFAP);一個運動單位內所有SFAP在時間和空間上的疊加形成運動單位動作電位(Motor Unit Act1n Potential,MUAP) (Peter, 2005);運動單位持續(xù)放電過程中產生運動單位動作電位序列(Motor Unit Act1n Potential train，MUAPt);肌肉活動時，參與肌肉活動的多個運動單位形成的MUAPt經過肌肉、皮下組織和皮膚等組成的容積導體的濾波作用后在檢測電極處疊加形成肌電信號。
[0003]傳統的EMG檢測是將針狀電極、線狀電極、勾狀電極等細小電極直接插入肌肉組織內進行采集，得到插入式肌電信號(intramuscular EMG Signal，iEMG)。針狀電極、線狀電極、勾狀電極能夠很好地與肌纖維接觸，MUAP互相疊加程度較低，因此可以容易地檢測出不同類型運動單位的MUAP序列。然而，iEMG檢測的有創(chuàng)性，給受試者帶來了較大的痛苦。表面肌電信號(Surface EMG，SEMG)是將檢測電極放置在皮膚表面采集EMG信號(Hermenset al，1984)，是一種無創(chuàng)的EMG檢測方法，但也存在以下一些不足，具體如下:
[0004]I)與iEMG相比，SEMG是EMG信號經過肌肉、脂肪、皮膚等組織后得到的，對于不同生理狀態(tài)、年齡、性別、骨骼形態(tài)、皮膚狀況的人，上述組織對EMG信號的影響差異較大，難以形成一個統一的檢測標準。
[0005]2) EMG信號在傳播過程中，受到了由各種組織組成的容積導體的濾波作用，波形易發(fā)生一定的變形，容積導體也使近處與遠處的多個MUAP互相疊加產生串擾，難以區(qū)分。
[0006]3)工頻干擾、心電、電極移動等會對SEMG的測量產生干擾，具有較大阻抗的皮膚會降低SEMG的信噪比。
[0007]SEMG信號檢測具有無倉I」、便捷的優(yōu)點，同時也存在波形疊加和變異的問題。因此，提高SEMG電極的信號質量需要從電極材料、生物電信號采集處理電路和信號處理算法方面進行改進。
[0008]段晏文等(2007)研制了一種Ag/AgCl粉末燒結電極，與傳統Ag/AgCl鍍層電極或銀電極相比，具有較低的電極-皮膚阻抗，有效地提高了電極的信噪比。一般在使用電極時，需要涂抹導電膏，以減小電極的阻抗，Griss等(2002)研制了一種具有100 μπι間距的釘狀微機械結構電極，這種電極在不使用導電膏的情況下，仍能獲得與濕電極相似的低阻抗。
[0009]有源電極是將電極與放大電路集成在一起的電極，采用有源電極可以避免電極連線引入的干擾。Nishimura等(1992)將電壓跟隨器與電極集成在一起，降低了電極連線的阻抗，有效抑制了噪聲干擾；何慶華等(2003)研制了一種具有兩級放大電路的有源電極，成功應用于SEMG信號檢測。
[0010]目前的電極設計方面的研宄主要方法是利用空間電極陣列檢測SEMG信號，并通過空間濾波來提高信號質量。Block等(2002)和Kleine等(2000，2007)利用125通道的陣列電極采集SEMG信號，得到了各類MUAP的波形。Lapatki等(2003)研制了一種聚酰亞胺材料的柔性高密度電極陣列，可以用于頸部和面部等彎曲部位的SEMG檢測。
[0011]SEMG信號是一種復雜的生物電過程。肌肉運動的動作電位通過肌肉組織、皮下組織、皮膚等容積導體，在皮膚表面間接被檢測到，在它的形成與傳輸過程中會引入大量的噪聲干擾。主要的干擾包括:1、肌肉組織內部、皮下組織、真皮表皮等具有不同的分布電阻和分布電容，各動作電位在這些組織里疊加和濾波；2、皮膚表面相對干燥致密的角質層，使SEMG電極的接觸阻抗高達幾百kD-幾十MΩ ;3、電極與皮膚之間會使用導電膏等，形成一個金屬-電解質溶液界面，這個界面的化學反應會產生一個電極電位，該電位隨電極與皮膚的接觸程度而變化。
[0012]由于SEMG信號本身比較微弱(uV-mV級)，容易受噪聲干擾，且肌電信號經過皮下組織和皮膚后又有所衰減，使表面肌電信號的采集和處理具有較高的難度，因此有必要從源頭上進行改進，即對電極的材料和排布方式進行研宄。
[0013]表面電極結構包括電極與皮膚接觸的面積、形狀和電極間的距離。標準雙電極法規(guī)定電極為直徑Icm的圓形，電極間距為2cm(O’ Connor et al.2007)，兩個電極的放置位置為目標肌的肌腹正中部位。在實際操作中，該位置的定位多通過肉眼對解剖學體表標記的辨別而定。
[0014]一般電極采用銀-氯化銀(Ag/AgCl)，電流通過電極-電解質界面時，不會產生雙電層。這類電極的特性接近于完全非極化電極，典型的Ag/AgCl電極如圖1所示，圖1中，I表示引線端子，2表示絕緣板，3表示Ag/AgCl電極，4表示導電膏，5表示皮膚。Ag/AgCl通過將含Cl-離子的導電膏與皮膚接觸，當信號通過時，由式(I)所示的化學平衡反應維持電荷流動。
[0015]AgCl+e-Ag+Cr (I)
[0016]為了使電極和皮膚有良好的電接觸以便導出電位，需要在皮膚上涂抹導電膏。但是長時間使用時，導電膏易干燥，另外它對皮膚有化學的刺激。還有，金屬電極和組織液(如汗液等)或導電膏之間產生極化電壓之類的直流電位，而這個直流電位易隨著呼吸波動，將引起基線波動產生波形失真，有時還容易引起放大器飽和，且導電介質的性能會隨著時間變化，導電性能會下降或消失，從而影響采集的質量。

【發(fā)明內容】

[0017]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，以解決原有的在肌電檢測過程中所采用的電極本身易受噪聲干擾、肌電信號在傳播過程中易衰減、表面肌電信號的采集和處理難度較大、導電膏的使用導致導電介質性能的變化進而影響采集的質量等問題。
[0018]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是，提供一種利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，包括至少三個用于采集表面肌電信號的采集電極，其中，在所述采集電極表面覆蓋有至少一層納米銀絲無紡布纖維。當采用三個采集電極時，以一個作為參考固定點，另外兩個與其呈三角形排列。
[0019]優(yōu)選地，所述納米銀絲無紡布纖維的含銀量為45%?60%，單絲直徑為6-45.5um，斷裂延伸率為40%?43%，電阻為10?50 Ω，極化電勢為38uv?42uv。
[0020]優(yōu)選地，所述采集電極呈圓柱狀，固定于一環(huán)形凹槽中，所述凹槽的槽口大小與采集電極大小相適宜。所述凹槽的形狀可設置為類似紐扣型、飛碟型、陀螺型或者圓柱型等合適的形狀，凹槽可以容置所述采集電極，也作為支撐固定物，凹槽可以縫制固定在柔軟的布料上。
[0021]優(yōu)選地，所述米集電極的直徑大小為11.5mm?12.5mm，厚度大小為3.3mm?4.3mm,電極的形狀不一定為標準的圓柱體，可以為橢圓柱體，原則上，電極的形狀與槽口的形狀可設置為任一合適的相配套的形狀即可。
[0022]進一步地，所述檢測裝置還包括放大濾波電路、A/D轉換電路、無線傳輸單元以及供電單元，所述放大濾波電路用于對采集電極采集到的微弱的表面肌電信號進行放大、濾除雜波，所述A/D轉換電路用于對經放大濾波電路的模擬信號轉換為數字信號，所述無線傳輸單元將轉換后的數字信號無線傳輸至上位機進行存儲、分析和處理，所述供電單元用于給所述檢測裝置提供穩(wěn)定的電壓。
[0023]更優(yōu)選地，所述納米銀絲無紡布纖維的含銀量為52%。
[0024]進一步地，所述采集電極與所述放大濾波電路以及A/D轉換電路之間的電路傳輸采用屏蔽線連接。
[0025]進一步地，所述采集電極與人體表皮相接觸面高于所述凹槽頂部或與所述凹槽頂部持平。
[0026]進一步地，所述無線傳輸單元用于將轉換后的數字電路無線傳輸至上位機進行存儲、分析和處理。
[0027]進一步地，整個下頒表面肌電檢測裝置采用群浮地技術，即整套系統采用電池供電，不與大地相連，以減少工頻干擾。
[0028]與現有技術相比，本發(fā)明所提供的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，采用納米銀纖維做成干電極，減少使用導電膏，其極化電動勢小，應用更加方便快捷，由于人體各部位的空間結構不同，因此，將電極固定于柔軟而有彈性的凹槽底座上，能夠適用于身體的絕大多數部位，且佩戴舒適。根據臨床經驗，提出了合適的電極大小結構，更有利于下頒體表檢測的時間與空間分辨率提高，系統采用電池供電，群浮地技術，可以最大限度減少干擾，提高信噪比。
【附圖說明】
[0029]圖1是現有技術中采用Ag/AgCl電極的示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置的結構示意圖；
[0031]圖3(a)是圖2所述的電極的主視圖；
[0032]圖3(b)是圖2所述的納米銀纖維與電極及凹槽結合的主視圖；
[0033]圖4是本發(fā)明所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置的電路連接示意圖。
【具體實施方式】
[0034]以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定部件。本領域技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個部件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分部件的方式，而是以部件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本新型的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0035]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0036]肌電是人體肌肉、神經興奮產生生物電的結果。利用肌電信號可以達到很多目標，例如利用肌電控制假肢、肌電刺激治療肌肉萎縮、在體育活動中診斷肌肉力量和肌肉疲勞等。表面肌電則是從人體皮膚表面通