過電極記錄下來的神經肌肉的生物電信號，具有無創(chuàng)性，操作簡單的優(yōu)點，有著廣泛的應用前景。頦舌肌(gen1glossus，GG)位于下顎與舌頭之間，構成口咽部的前臂，是重要的上氣道擴張肌。GG是一對強有力的肌肉，起自下頒體后面的頦棘，肌纖維呈扇形向后上方分散，止于舌中線兩側。GG是維持上氣道開放的重要肌肉，收縮時導致舌體向前下方運動，使舌咽部橫截面積增加并鞏固上氣道。在大部分時間甚至睡眠狀態(tài)下，GG都處于收縮狀態(tài)，使部分上氣道維持開放；若GG和頦舌骨肌(gen1hyoideus)處于舒張狀態(tài)，則會導致氣道阻塞，引起打鼾和阻塞性睡眠呼吸暫停(obstructive sleep apnea, OSA)。分析GG活動在OSA發(fā)病中的作用及效果，對于了解發(fā)病機理、指導治療和預防干預具有重要意義。胡寶明等(2008)已經證明，下頒SEMG基本能代表GG肌功能的變化，且具有很好的穩(wěn)定性，現已用于睡眠階段、睡眠呼吸等睡眠相關行為的研宄。
[0037]如圖2所示，本發(fā)明所公開的一種利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，操作簡單方便，易于讓人接受，小型實用，低功耗，其包括至少三個用于采集表面肌電信號的采集電極10，采集電極10可設置多個，當采用三個采集電極時，一個設于人體下頒骨中點，作為公共地端，另外兩個對稱設于口角下1mm相對頦孔處(以下頒中點下1mm為中點，雙側對開20_處)，采集電極可以采用空間電極配置方式，即利用多個電極按采集目的，互相組合的形式來進行采集，其中，在所述采集電極10表面覆蓋有至少一層納米銀絲無紡布纖維20。
[0038]本發(fā)明的采集電極10采用覆蓋有納米銀絲纖維20制作成干電極，不使用導電膏或者其他電介質作為皮膚和電極之間的耦合通路，而是用電容耦合信號的原理實現。納米纖維20采用無紡布的排列方式，這種構成，具有防潮、透氣、柔韌、質輕、不助燃、抗毒性和抗腐蝕性等優(yōu)點，制作而成的納米銀纖維電極質地柔軟，佩戴舒適，能夠與皮膚緊密貼合，契合度好。納米銀纖維20的作用是將肌電產生的離子電流轉換成極化電勢，而皮膚本身的汗液被其他纖維吸收后，與銀絲結合并發(fā)生反應，可以降低電極的接觸阻抗，接觸阻抗小，提高電荷轉化效率，起到類似導電膏的作用，但無須真正涂抹導電膏，且無創(chuàng)傷、無痛苦、使用方便，也能起到良好的導電的目的。
[0039]人體生物電的檢出，必須依靠感受器一電極的引導，但并不是任何形狀、尺寸、材料和工藝制作的電極都能取得肌電引導的良好效果，這是因為電極材料要與人體組織(包括細胞組織和體液)接觸，不僅有電化學方面的聯系，也會發(fā)生物理和化學方面的作用，由于人體生物電中，肌電比較微弱，因此引導肌電的采集電極的材料選擇關系甚大。
[0040]具體來說，本發(fā)明的采集電極10上的納米銀絲無紡布纖維20的含銀量為45%?60 %，優(yōu)選采用的含銀量為52 %，這樣能取得較好的電荷引導的效果，采集檢測出的信號強度最大，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，本發(fā)明通過對銀纖維材料的最優(yōu)選擇，能夠使電極接觸阻抗保持穩(wěn)定，所采集出的動作電位波形規(guī)律清晰易辨，且對信號源的干擾小，并避免對人體有害物質的產生。[0041 ] 電極的大小會直接影響肌電采集的性能，電極太小，接觸阻抗較大，不利于信號采集；電極太大，雖然接觸阻抗降低，可以達到信號采集的要求，但受到下頒特殊結構和表面積的限制，電極又不能太大，太大不利于佩戴，不夠舒適。經過大量反復臨床測試，將所述采集電極10制作成如圖3(a)所示的圓柱狀，其直徑D大小為11.5mm?12.5mm之間，厚度H大小為3.3mm?4.3_，其圓柱狀的其中一個與表面皮膚接觸的面可以稍微向上鼓起，有一段較小的弧度，這樣得到的電極大小最為合適，當然所述采集電極可以制作成其他任何合適的形狀，比如長方體等。
[0042]由于電極與皮膚表面發(fā)生的微小位移會引起噪音，干擾肌電信號，故還設有一固定于所述采集電極的環(huán)形凹槽30，所述凹槽30的槽口大小與采集電極10大小相適宜，所述采集電極10的厚度可以等于或略高于凹槽30的深度，凹槽可以固定住電極，所述納米銀絲無紡布纖維20進一步覆蓋于所述凹槽30的外表面，將采集電極10的一面及凹槽的外表面都包裹住，進一步地，該環(huán)形凹槽30可以縫制于一富有彈性的下頒托上(圖中未示出)，下頒托可以采用帆布、棉布、橡膠等柔軟有彈性的材料制成，通過對電極的固定，這樣能夠避免不必要的噪音，使肌肉定位準確，另一方面，使用柔軟而又有彈性的布料做底座，能夠適用于人體絕大多數部位，移動也方便，其中，凹槽和電極都設計的比較小，類似紐扣大小，凹槽可以設計為任一合適的形狀，凹槽的材質可以采用導電性材料制成，導線可以直接連接在凹槽底部或者通過在凹槽底部開設的小孔穿過與采集電極以及參考電極相連接。
[0043]參照圖4所示，由于表面肌電信號非常微弱，分布在UV?mV數量級，所以需要對微弱信號進行放大才能達到A/D采集單元的要求，由于人體是一導電體，工頻干擾及體外的電場、磁場感應都會在人體內形成測量噪聲，干擾肌電信號的檢測，故該檢測裝置中還設有放大濾波電路、A/D轉換電路、無線傳輸單元以及供電單元，所述放大濾波電路通過導線與采集電極的表面接觸，用于對采集電極采集到的微弱的表面肌電信號進行放大以及濾除雜波，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可顯示的數字信號，所述無線傳輸單元用于將數字信號無線傳輸至上位機，所述供電單元用于給所述檢測裝置提供穩(wěn)定的電壓。其中，所述放大濾波電路可以由前置放大器、高通濾波器、二級放大器、低通濾波器以及陷波濾波器依次連接組成，它們集成在一塊電路板中封裝形成，所述無線傳輸單元采用藍牙或ZigBee，它們集成在一塊電路板中封裝形成，采用集成的方式也可降低電極連線的阻抗，有效抑制噪聲干擾，所述供電單元可以采用微小的鋰電池或蓄電池，這樣也能夠提高信噪比，減少干擾，而且電池續(xù)航能力也較強，方便攜帶，在家或外出都能方便佩戴在人體下頒部位。其中，整個檢測電路完全浮地，不與大地相連，所述A/D轉換后的數字信號采用無線傳輸方式至上位機，進行存儲、分析和處理。采用無線傳輸避免了電極與發(fā)射器之間的連線，使SEMG采集更加便攜，采用浮地技術，可使該電路不受大地電性能的影響，能阻止共地阻抗電路性耦合產生的電磁干擾，有效抑制工頻干擾，提高檢測裝置的便攜性。
[0044]參照圖3(b)，作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式，所述采集電極10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40連接，這樣可以最大限度的減少外界電磁場或內部產生的磁場對信號傳輸過程中造成的干擾，起到屏蔽的作用。
[0045]本發(fā)明通過采用納米銀纖維作為電極材料，制作成無需涂抹導電膏的一次性電極，極大提高了 SEMG信號的信噪比、時間分辨率和空間分辨率。
[0046]需要說明的是，本發(fā)明不僅限于下頒表面肌電檢測，也可用于身體其他部位的表面肌電檢測。
[0047]值得注意的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非因此限定本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明還可以對上述各種零部件的構造進行材料和結構的改進，或者是采用技術等同物進行替換。故凡運用本發(fā)明的說明書及圖示內容所作的等效結構變化，或直接或間接運用于其他相關技術領域均同理皆包含于本發(fā)明所涵蓋的范圍內。
【主權項】
1.一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下頒表面肌電信號的采集電極，其特征在于，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。
2.如權利要求1所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，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。
3.如權利要求1所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，所述采集電極呈圓柱狀，容置固定于一環(huán)形凹槽中，所述凹槽的槽口大小與采集電極大小相適宜。
4.如權利要求3所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，所述米集電極的直徑大小為11.5mm?12.5_，厚度大小為3.3mm?4.3_。
5.如權利要求1所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，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，所述放大濾波電路連接所述采集電極，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轉換電路連接所述放大濾波電路，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，用于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)定的電源電壓。
6.如權利要求2所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，所述納米銀絲無紡布纖維的含銀量為52%。
7.如權利要求5所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，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。
8.如權利要求5所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，整個檢測電路由電池供電，完全浮地，不與大地相連。
9.如權利要求3所述的利用下頒表面肌電檢測頦舌肌肌功能的檢測裝置，其特征在于，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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用下頜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。本發(fā)明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，且能取得較好的肌電引導的效果，采集到的肌電信號更加全面精確，不僅能應用于人體下頜表面肌電檢測，也可用于身體其他部位的表面肌電檢測。
【IPC分類】A61B5-0492, A61B5-0488
【公開號】CN104757970
【申請?zhí)枴緾N201510201411
【發(fā)明人】陳寶明, 宋天一, 張達, 葉京英, 李彥如, 趙迪, 亢丹, 張玉煥, 尹國平
【申請人】北京新興陽升科技有限公司, 首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月24日