專利名稱：一種測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種康復醫(yī)療器械，特別涉及一種測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置。
背景技術：
肌電假手是利用殘存的前臂屈肌、伸肌群收縮時產(chǎn)生的肌電信號，由皮膚表面電極引出，經(jīng)電子線路放大濾波后作為信號源進而來控制微型電機，帶動傳動系統(tǒng)，來驅(qū)動假手按人的意志運動的ー種體外力源上肢假肢。由于肌電假手的運動接受大腦指揮，它除了具有電動假手的長處外，還具有直感性強、控制靈活和使用方便等優(yōu)點，是現(xiàn)代上肢假肢的發(fā)展方向。 人的肢體動作是由大腦、神經(jīng)、肌肉活動協(xié)同完成的結(jié)果，而表面肌電信號(SEMG)是伴隨肌肉活動的生物電信號在體表的展現(xiàn)。其中蘊含了豐富的肢體動作信息，是最早被人類發(fā)現(xiàn)的生物電現(xiàn)象，已被廣泛應用于臨床醫(yī)學、運動醫(yī)學、生物醫(yī)學等領域，尤其是表面的無創(chuàng)傷測量的優(yōu)點使其在康復工程界備受重視。然而SEMG信號的采集受到電極與皮膚的接觸阻抗的影響極大。電極與皮膚之間的壓力、皮膚濕潤程度等因素都會對SEMG信號的采集產(chǎn)生影響。而肌電假手的佩戴者在日?；顒訒r會出現(xiàn)出汗，皮膚干燥，或者由于運動引起的電極接觸不良等現(xiàn)象，從而造成假手控制的失靈或者誤動作。給佩戴者造成極大的不便。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對現(xiàn)有肌電假手控制失靈或者誤動作的問題，提出了一種測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，用以解決現(xiàn)有肌電假手控制技術中存在的肌電假手的精確控制問題。本實用新型的技術方案為一種測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，依次包括放大電路、濾波電路、阻抗測量電路、絕對值電路、控制器電路、顯示器，肌電電極貼在手臂肌肉的表面上肌電電極輸出的信號以差分的形式接入放大電路進行初步放大，然后經(jīng)過低通濾波電路濾除頻率高于500Hz的干擾信號，再接入高通濾波電路濾除頻率低于20Hz的信號，再連接到50Hz的陷波器消除エ頻干擾，然后經(jīng)阻抗測量電路測量阻抗值，阻抗值送絕對值電路進行提升處理，最后送到控制器電路進行AD轉(zhuǎn)換、處理并在顯示器上顯示。所述控制器電路選用PIC12f629單片機，內(nèi)帶10位的AD轉(zhuǎn)換器。所述放大電路選用放大器AD548和AD620，AD548為第一級放大電路，AD620構成第二級放大電路。所述低通濾波器采用六階巴特沃斯濾波器，所述高通濾波器由2階RC濾波電路和同相比例放大電路組成，所述陷波器采用雙T陷波電路，陷波頻率是50Hz。本實用新型的有益效果在于本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，可以實現(xiàn)在肌電假手控制過程中，實時監(jiān)測表面肌電信號采集電極與皮膚的接觸阻抗，監(jiān)測由于皮膚狀態(tài)變化(出汗或者干燥)、電極移位或者電極脫落等情況引起的接觸阻抗的變化，井根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，控制表面肌電信號的放大倍數(shù)，或者給出報警信號。本實用新型的實施可以有效地提高肌電假手的控制的可靠性，具有較大的社會意義和推廣價值。

圖I為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置結(jié)構框圖；圖2為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置中放大電路圖；圖3為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置中雙T陷波器電路圖；圖4為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置中六階巴特沃斯低通濾 波器電路圖；圖5為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置中二階有源高通濾波器電路圖；圖6為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置中絕對值電路圖；圖7為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置中單片機電路圖；圖8為本實用新型測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置中阻抗測量電路圖。
具體實施方式
一種測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，如圖I所示結(jié)構框圖，該裝置依次包括放大電路、濾波電路、阻抗測量電路、絕對值電路、控制器電路、顯示器。如圖2為放大電路圖，如圖3 5為濾波電路圖，如圖6為絕對值電路圖，如圖7所示單片機電路圖，如圖8所示阻抗測量電路圖，使用該實用新型吋，將肌電電極貼在使用者手臂肌肉的表面上，肌電電極輸出的信號以差分的形式接入放大電路進行初步放大，然后用圖4所示的低通濾波電路濾除頻率高于500Hz的干擾信號，再接入圖5的高通濾波電路，濾除頻率低于20Hz的信號，經(jīng)過這個帶通濾波器之后，再連接到圖3的50Hz的陷波器進ー步消除エ頻干擾。然后用圖8所示的阻抗測量電路來測量阻抗值，并用圖6所示的絕對值電路對測量值進行提升處理，最后送到圖7所示的單片機PIC12f629進行AD轉(zhuǎn)換、處理并在IXD12864上進行顯
/Jn ο該實用新型使用的控制器為PIC12f629單片機，該單片機具體體積小、功耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，且內(nèi)帶10位的AD轉(zhuǎn)換器，適合對肌電信號進行采集；放大電路選用的放大器為AD548和AD620，AD548為低功耗、高輸入阻抗放大器，AD620為高精度儀表放大器，抗噪聲好，共模抑制比高，兩者構成2級放大電路，其中AD548為第一級放大電路，放大倍數(shù)約為20倍，AD620構成第二級放大電路，放大倍數(shù)可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)；陷波器采用雙T陷波電路，陷波頻率是50Hz，該濾波器與常用雙T陷波器的區(qū)別在于為達到最好的陷波效果，特意設置了高精度的電位器，可調(diào)節(jié)阻值大小以便與電容的匹配，使陷波器的中心頻率無限接近50Hz。根據(jù)陷波器中心頻率計算公式fo=
2irRC當fo為50Hz時，可取R=32. IkQ，C可取O. I μ F，能到達理想的陷波效果；高通濾波器由2階RC濾波電路和同相比例放大電路組成，其特點是輸入阻抗高，輸出阻抗低，用于抑制低于20Hz的干擾信號；低通濾波器采用六階巴特沃斯濾波器，衰減高于500Hz的信號； 阻抗測量電路采用AD5933芯片，該芯片可提供激勵源和一個頻率點多次測量的平均值。
權利要求1.一種測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，其特征在于，依次包括放大電路、濾波電路、阻抗測量電路、絕對值電路、控制器電路、顯示器，肌電電極貼在手臂肌肉的表面上肌電電極輸出的信號以差分的形式接入放大電路進行初步放大，然后經(jīng)過低通濾波電路濾除頻率高于500Hz的干擾信號，再接入高通濾波電路濾除頻率低于20Hz的信號，再連接到50Hz的陷波器消除エ頻干擾，然后經(jīng)阻抗測量電路測量阻抗值，阻抗值送絕對值電路進行提升處理，最后送到控制器電路進行AD轉(zhuǎn)換、處理并在顯示器上顯示。
2.根據(jù)權利要求I所述測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，其特征在于，所述控制器電路選用PIC12f629單片機，內(nèi)帶10位的AD轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權利要求I所述測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，其特征在于，所述放大電路選用放大器AD548和AD620，AD548為第一級放大電路，AD620構成第二級放大電路。
4.根據(jù)權利要求I所述測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，其特征在于，所述低通濾波器采用六階巴特沃斯濾波器，所述高通濾波器由2階RC濾波電路和同相比例放大電路組成，所述陷波器采用雙T陷波電路，陷波頻率是50Hz。
專利摘要本實用新型涉及一種測量肌電電極與皮膚接觸阻抗的裝置，肌電電極貼在手臂肌肉的表面上肌電電極輸出的信號以差分的形式接入放大電路進行初步放大，然后依次經(jīng)過低通濾波電路、高通濾波電路、陷波器消除干擾，然后經(jīng)阻抗測量電路測量阻抗值，阻抗值送絕對值電路進行提升處理，最后送到控制器電路進行AD轉(zhuǎn)換、處理并在顯示器上顯示。裝置可以實現(xiàn)在肌電假手控制過程中，實時監(jiān)測表面肌電信號采集電極與皮膚的接觸阻抗，監(jiān)測由于皮膚狀態(tài)變化、電極移位或者電極脫落等情況引起的接觸阻抗的變化，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，控制表面肌電信號的放大倍數(shù)，或者給出報警信號。有效地提高肌電假手的控制的可靠性，具有較大的社會意義和推廣價值。
文檔編號A61B5/053GK202589521SQ201220241530
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權日2012年5月28日
發(fā)明者任杰, 周曉宇, 李曉燕, 王秀芳 申請人:上海理工大學