專利名稱：人體表面肌電信號(hào)采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于人體生物電信號(hào)檢測(cè)裝置，具體涉及一種人體表面肌電信號(hào)采集
O
背景技術(shù)：
人體表面肌電信號(hào)(sEMG)是肌肉活動(dòng)在時(shí)間和空間上綜合的復(fù)雜表現(xiàn)，能夠反映肌肉以及神經(jīng)的功能和狀態(tài)。隨著研究的深入，已被應(yīng)用多種領(lǐng)域如臨床醫(yī)學(xué)作為肌疲勞、重癥肌無力等肌肉疾病的臨床診斷；體育科學(xué)中用于對(duì)訓(xùn)練效果以及強(qiáng)度判定和對(duì)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練作科學(xué)指導(dǎo)；康復(fù)醫(yī)學(xué)中根據(jù)肌電信號(hào)與肢體運(yùn)動(dòng)模式對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過模式識(shí)別對(duì)于假肢進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制；通過對(duì)于前臂示指伸肌、尺側(cè)腕屈肌、伸指總肌、橈側(cè)腕屈肌的肌電信號(hào)采集模式識(shí)別，可對(duì)手語進(jìn)行識(shí)別。對(duì)于目前的市售表面肌電信號(hào)采集器，原理都是先將肌電信號(hào)前期進(jìn)行放大濾波處理，并且在微處理器控制下，利用高分辨率AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，提高了肌電信號(hào)研究及應(yīng)用的困難程度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提出一種基于時(shí)分復(fù)用的多通道表面肌電信號(hào)采集器，可有效地克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括有多路通道、屏蔽導(dǎo)線、信號(hào)處理器、音頻雙聲道線、計(jì)算機(jī)。多路通道是指包括η個(gè)肌電采集電極和一個(gè)共用肌電參考電極，η為 > 1的正整數(shù)。每個(gè)肌電采集電極分別緊貼于對(duì)應(yīng)的肌肉皮膚表面，肌電參考電極擺放在體表骨性標(biāo)志上或不參加測(cè)試運(yùn)動(dòng)的肌肉肌腱處；多路通道的輸出是通過屏蔽導(dǎo)線接入信號(hào)處理器；信號(hào)處理器中輸出的階梯信號(hào)和時(shí)分復(fù)用肌電信號(hào)，通過包括著音頻左聲道和音頻右聲道的音頻線接入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中通過自行開發(fā)的采集軟件進(jìn)行分析計(jì)算。所述信號(hào)處理器是表面肌電信號(hào)采集器的核心部分。它包括的有肌電信號(hào)預(yù)采集電路、肌電信號(hào)放大模塊、肌電信號(hào)復(fù)用模塊、多電平值電路、多路電平復(fù)用模塊、時(shí)鐘電路、低通濾波及工頻陷波電路。肌電信號(hào)預(yù)采集電路與肌電信號(hào)放大模塊直接連接，將肌電采集電極和肌電參考電極采集到的表面肌電信號(hào)放大400倍后，接入肌電信號(hào)復(fù)用模塊， 同時(shí)多電平值電路與多路電平復(fù)用模塊連接產(chǎn)生四階梯信號(hào)或八階梯信號(hào)；肌電信號(hào)復(fù)用模塊和多路電平復(fù)用模塊都與時(shí)鐘電路直接連接，以實(shí)現(xiàn)兩模塊的同步；肌電信號(hào)復(fù)用模塊的輸出接入低通濾波及工頻陷波電路，通過音頻左聲道接入計(jì)算機(jī)音頻接口 ；多路電平復(fù)用模塊的輸出是通過音頻右聲道接入計(jì)算機(jī)音頻接口。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是擺脫傳統(tǒng)多路數(shù)據(jù)采集的思路，利用電平值來區(qū)分多路信號(hào)，并且充分利用所有電腦上都有的聲卡進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換器，可降低成本，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品相較同類產(chǎn)品體積小巧，功耗更低。
圖1為本實(shí)用新型表面肌電信號(hào)采集器應(yīng)用示意圖圖2為本實(shí)用新型表面肌電信號(hào)采集器信號(hào)處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3為本實(shí)用新型表面肌電信號(hào)采集器肌電信號(hào)時(shí)分復(fù)用模塊電路圖圖中1——肌電采集電極，2——肌電參考電極，3——屏蔽導(dǎo)線，4——信號(hào)處理器，5——音頻雙聲道線，6——計(jì)算機(jī)。A——通道1，B——通道2，C——通道3，D——通道4，E——四路肌電信號(hào)輸出，F(xiàn)——時(shí)鐘信號(hào)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示包括四個(gè)肌電采集電極1、肌電參考電極2、屏蔽導(dǎo)線3、信號(hào)處理器4、 音頻雙聲道線5、計(jì)算機(jī)6。四個(gè)肌電采集電極1和一個(gè)肌電參考電極2所采集的肌電信號(hào)通過屏蔽導(dǎo)線3送入到信號(hào)處理器4中，信號(hào)處理器4將數(shù)據(jù)處理之后由音頻雙聲道線5 送入到計(jì)算機(jī)6聲卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并由計(jì)算機(jī)6的上位機(jī)軟件進(jìn)行處理，在屏幕上予以顯
7J\ ο如圖2所示為信號(hào)處理器4包括的模塊有肌電信號(hào)預(yù)采集電路、肌電信號(hào)放大模塊、肌電信號(hào)復(fù)用模塊、多電平值電路、多路電平復(fù)用模塊、時(shí)鐘電路、低通濾波及工頻陷波電路。肌電信號(hào)預(yù)采集電路與肌電信號(hào)放大模塊直接連接，將通過四個(gè)肌電采集電極和一個(gè)肌電參考電極采集的表面肌電信號(hào)放大400倍后接入肌電信號(hào)復(fù)用模塊，同時(shí)多電平值電路與多路電平復(fù)用模塊連接產(chǎn)生四電平階梯信號(hào)；肌電信號(hào)復(fù)用模塊和多路電平復(fù)用模塊都與時(shí)鐘電路直接連接，以實(shí)現(xiàn)兩模塊的同步，每來一上升沿信號(hào)，則同時(shí)選通一路電平和一路肌電信號(hào)，由此每一肌電通道肌電信號(hào)對(duì)應(yīng)于唯一一個(gè)電平值；肌電信號(hào)復(fù)用模塊的輸出接入低通濾波及工頻陷波電路，將肌電信號(hào)濾掉高于500Hz以及工頻噪聲，通過音頻左聲道接入計(jì)算機(jī)音頻接口 ；多路電平復(fù)用模塊的輸出通過音頻右聲道接入計(jì)算機(jī)音頻接口 ；計(jì)算機(jī)的上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)功能是由右聲道電平幅值大小來判斷屬于哪一通道肌電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)將各通道肌電信號(hào)解復(fù)用的目的。如圖3所示，電平產(chǎn)生電路部分正電平是由基準(zhǔn)電壓芯片LM385搭建，負(fù)電平通過電阻串聯(lián)分壓，通過放大器搭建電壓跟隨器使電平更加穩(wěn)定。放大部分利用低功耗高共模抑制比INAU8搭建。肌電信號(hào)復(fù)用模塊包括時(shí)鐘電路、八路模擬開關(guān)⑶4051和四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161，其中74LS161輸出端接入CD4051地址端，時(shí)鐘電路來一上升沿，74LS161 計(jì)數(shù)器加一，則⑶4051地址端數(shù)據(jù)改變，由此⑶4051選通一路肌電信號(hào)，直到時(shí)鐘再來一個(gè)上升沿期間內(nèi)CD4051輸出端一直輸出此路肌電信號(hào)。電平部分復(fù)用原理與肌電部分類似。通過時(shí)分復(fù)用的方式所設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單，信號(hào)處理器所處理的數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)端， 只用一條音頻線就可解決，極其方便，擺脫同類產(chǎn)品必須由串口連接計(jì)算機(jī)所帶來的束縛， 經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
權(quán)利要求1.一種人體表面肌電信號(hào)采集器，其特征在于，它包括有多路通道、屏蔽導(dǎo)線(3)、信號(hào)處理器G)、音頻雙聲道線(5)、計(jì)算機(jī)(6)，多路通道是指包括有η個(gè)肌電采集電極(1) 和一個(gè)共用肌電參考電極0)，11為> 1的正整數(shù)，每個(gè)肌電采集電極分別緊貼于對(duì)應(yīng)的肌肉皮膚表面，肌電參考電極擺放在體表骨性標(biāo)志上或不參加測(cè)試運(yùn)動(dòng)的肌肉肌腱處，多路通道的輸出是通過屏蔽導(dǎo)線接入信號(hào)處理器G)，信號(hào)處理器中輸出的階梯信號(hào)和時(shí)分復(fù)用肌電信號(hào)，通過包括著音頻左聲道和音頻右聲道的音頻雙聲道線接入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中通過自行開發(fā)的采集軟件進(jìn)行分析計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利1所述人體表面肌電信號(hào)采集器，其特征是信號(hào)處理器中包括肌電信號(hào)預(yù)采集電路、肌電信號(hào)放大模塊、肌電信號(hào)復(fù)用模塊、多電平值電路、多路電平復(fù)用模塊、時(shí)鐘電路、低通濾波及工頻陷波電路，肌電信號(hào)預(yù)采集電路與肌電信號(hào)放大模塊直接連接，將肌電采集電極和肌電參考電極采集到的表面肌電信號(hào)放大400倍后，接入肌電信號(hào)復(fù)用模塊，同時(shí)多電平值電路與多路電平復(fù)用模塊連接產(chǎn)生四階梯信號(hào)或八階梯信號(hào)，肌電信號(hào)復(fù)用模塊和多路電平復(fù)用模塊都與時(shí)鐘電路直接連接，以實(shí)現(xiàn)兩模塊的同步，肌電信號(hào)復(fù)用模塊的輸出接入低通濾波及工頻陷波電路，通過音頻左聲道接入計(jì)算機(jī)音頻接口，多路電平復(fù)用模塊的輸出是通過音頻右聲道接入計(jì)算機(jī)音頻接口。
專利摘要一種人體表面肌電信號(hào)采集器，屬于人體生物電信號(hào)的檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，它包括有多路通道、屏蔽導(dǎo)線、信號(hào)處理器、音頻雙聲道線、計(jì)算機(jī)。多路通道的輸出是通過屏蔽導(dǎo)線接入信號(hào)處理器；信號(hào)處理器中輸出的階梯信號(hào)和時(shí)分復(fù)用肌電信號(hào)，通過音頻雙聲道線接入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中通過自行開發(fā)的采集軟件進(jìn)行分析計(jì)算。本實(shí)用新型提供一種基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)多通道采集電路，不僅能將表面肌電信號(hào)進(jìn)行放大，濾除噪聲干擾，并且只需一條音頻線就可將肌電信號(hào)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集。所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)，適合科研以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)肌電信號(hào)的采集。
文檔編號(hào)A61B5/0488GK202168823SQ20112023236
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者卓東風(fēng), 王華夏, 郭一娜, 黃書華 申請(qǐng)人:太原科技大學(xué)