一種二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括前端采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、無線通訊模塊、電源模塊和存儲(chǔ)模塊，前端采集模塊用于完成原始表面肌電信號(hào)的初步采集，并將原始信號(hào)傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊；信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并輸出至無線通訊模塊；無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制器單元和主機(jī)接收單元；電源模塊用于為采集系統(tǒng)的電路提供穩(wěn)定的工作電壓；存儲(chǔ)模塊用于為系統(tǒng)提供緩存功能，在主機(jī)接收單元無法正常接收信號(hào)時(shí)，由微控制器單元控制將信號(hào)存至存儲(chǔ)模塊。該采集系統(tǒng)體積極小，能夠?qū)崿F(xiàn)更低的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲、更大的共模抑制比CMRR、更大的差模輸入阻抗以及更小的偏置電流。
【專利說明】
一種二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的無線表面肌電(sEMG)信號(hào)采集系統(tǒng)均采用三導(dǎo)采集系統(tǒng)，即需要2個(gè)差分電極置于所測(cè)肌肉表面處，以及I個(gè)參考電極置于遠(yuǎn)離所測(cè)肌肉表面處的人體表面的另一位置。這樣設(shè)置的原因是因?yàn)楸砻婕‰娦盘?hào)較為微弱，約為微伏級(jí)別，在采集時(shí)極易受到各類外界電磁干擾的影響，如靜電、電磁輻射、工頻干擾，所以需要在采集時(shí)另外設(shè)置一個(gè)參考電極，以保持信號(hào)采集的準(zhǔn)確和穩(wěn)定。
[0003]然而，這種三導(dǎo)表面肌電采集系統(tǒng)的缺點(diǎn)是:首先，參考電極需要遠(yuǎn)離采集電極，導(dǎo)致系統(tǒng)體積過大，不能很好地應(yīng)用于一些小肌肉群的采集。其次，在信號(hào)采集方面，現(xiàn)有三導(dǎo)采集系統(tǒng)依然難以實(shí)現(xiàn)較低的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲、較大的共模抑制比CMRR、較大的差模輸入阻抗以及較小的偏置電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)較低的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲、較大的共模抑制比CMRR、較大的差模輸入阻抗以及較小的偏置電流的問題。
[0005]本實(shí)用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)包括前端采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、無線通訊模塊、電源模塊和存儲(chǔ)模塊，所述的前端采集模塊與信號(hào)調(diào)理模塊連接，所述的信號(hào)調(diào)理模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與存儲(chǔ)模塊連接，所述的電源模塊與采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、無線通訊模塊和存儲(chǔ)模塊分別連接，所述的前端采集模塊用于完成原始表面肌電信號(hào)的初步采集，并將采集到的原始信號(hào)傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊;所述的信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)前端采集模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并將信號(hào)輸出至無線通訊模塊;所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制器單元和主機(jī)接收單元，所述的無線發(fā)射單元用于進(jìn)行無線傳輸和通訊;所述的微控制器單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時(shí)序;所述的主機(jī)接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號(hào)，并上傳至上位機(jī);所述的電源模塊用于為采集系統(tǒng)的電路提供穩(wěn)定的工作電壓;所述的存儲(chǔ)模塊用于為系統(tǒng)提供緩存功能，在主機(jī)接收單元無法正常接收信號(hào)時(shí)，由微控制器單元控制將信號(hào)存至存儲(chǔ)模塊。
[0006]所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號(hào)放大單元;二導(dǎo)采集電極單元和前置信號(hào)放大單元連接，二導(dǎo)采集電極單元由2個(gè)相同的金屬探頭組成，2個(gè)金屬探頭相距不超過I厘米;所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將原始信號(hào)傳輸至前置信號(hào)放大單元;所述的前置信號(hào)放大單元用于將原始信號(hào)抑制噪聲后傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊，從而提高信號(hào)調(diào)理模塊的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗。
[0007]所述的前置信號(hào)放大單元采用虛擬接地的方式，為前置信號(hào)放大單元提供穩(wěn)定的參考電壓。
[0008]所述的信號(hào)調(diào)理模塊包括濾波單元、主級(jí)放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對(duì)所輸入的信號(hào)進(jìn)行20Hz-200Hz的帶通濾波處理;所述的主級(jí)放大單元用于對(duì)濾除低頻和高頻噪音的信號(hào)進(jìn)行倍數(shù)可調(diào)的放大;所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。
[0009]所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，所述的電池單元用于為采集系統(tǒng)的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓?jiǎn)卧€(wěn)壓后為系統(tǒng)中的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011 ]本實(shí)用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)體積極小，能夠?qū)崿F(xiàn)更低的輸入電壓噪聲、更低的輸入電流噪聲、更大的共模抑制比CMRR、更大的差模輸入阻抗以及更小的偏置電流。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)包括前端采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、無線通訊模塊、電源模塊和存儲(chǔ)模塊，所述的前端采集模塊與信號(hào)調(diào)理模塊連接，所述的信號(hào)調(diào)理模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與存儲(chǔ)模塊連接，所述的電源模塊與采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、無線通訊模塊和存儲(chǔ)模塊分別連接，所述的前端采集模塊用于完成原始表面肌電信號(hào)的初步采集，并將采集到的原始信號(hào)傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊;所述的信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)前端采集模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并將信號(hào)輸出至無線通訊模塊;所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制器單元和主機(jī)接收單元，所述的無線發(fā)射單元用于進(jìn)行無線傳輸和通訊;所述的微控制器單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時(shí)序;所述的主機(jī)接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號(hào)，并上傳至上位機(jī);所述的電源模塊用于為采集系統(tǒng)的電路提供穩(wěn)定的工作電壓;所述的存儲(chǔ)模塊用于為系統(tǒng)提供緩存功能，在主機(jī)接收單元無法正常接收信號(hào)時(shí)，由微控制器單元控制將信號(hào)存至存儲(chǔ)模塊。
[0015]所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號(hào)放大單元;二導(dǎo)采集電極單元和前置信號(hào)放大單元連接，二導(dǎo)采集電極單元由2個(gè)相同的金屬探頭組成，2個(gè)金屬探頭相距不超過I厘米，金屬探頭的材質(zhì)為高導(dǎo)電性的金、銀或銅;所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將微弱的原始信號(hào)傳輸至前置信號(hào)放大單元;所述的前置信號(hào)放大單元用于將原始信號(hào)抑制噪聲后傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊，從而提高信號(hào)調(diào)理模塊的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗;所述的前置信號(hào)放大單元采用虛擬接地的方式，可有效為前置信號(hào)放大單元提供穩(wěn)定的參考電壓。
[0016]所述的信號(hào)調(diào)理模塊包括濾波單元、主級(jí)放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對(duì)所輸入的信號(hào)進(jìn)行20Hz-200Hz的帶通濾波處理;所述的主級(jí)放大單元用于對(duì)濾除低頻和高頻噪音的信號(hào)進(jìn)行倍數(shù)可調(diào)的放大;所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。
[0017]所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，所述的電池單元用于為采集系統(tǒng)的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓?jiǎn)卧€(wěn)壓后為系統(tǒng)中的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0018]本實(shí)用新型所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)體積極小，體積小至1mmX1mm X 8mm;能夠?qū)崿F(xiàn)更低的輸入電壓噪聲，小于14Nv/Hz ;更低的輸入電流噪聲，小于IFa/Hz;更大的共模抑制比CMRR，能達(dá)到100;更大的差模輸入阻抗以及更小的偏置電流。
[0019]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳盡的描述，但在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實(shí)用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)包括前端采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、無線通訊模塊、電源模塊和存儲(chǔ)模塊，所述的前端采集模塊與信號(hào)調(diào)理模塊連接，所述的信號(hào)調(diào)理模塊與無線通訊模塊連接，所述的無線通訊模塊與存儲(chǔ)模塊連接，所述的電源模塊與采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、無線通訊模塊和存儲(chǔ)模塊分別連接，所述的前端采集模塊用于完成原始表面肌電信號(hào)的初步采集，并將采集到的原始信號(hào)傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊;所述的信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)前端采集模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并將信號(hào)輸出至無線通訊模塊;所述的無線通訊模塊包括無線發(fā)射單元、微控制器單元和主機(jī)接收單元，所述的無線發(fā)射單元用于進(jìn)行無線傳輸和通訊;所述的微控制器單元用于控制無線發(fā)射單元的通訊開關(guān)和時(shí)序;所述的主機(jī)接收單元用于接收無線發(fā)射單元發(fā)射的信號(hào)，并上傳至上位機(jī);所述的電源模塊用于為采集系統(tǒng)的電路提供穩(wěn)定的工作電壓;所述的存儲(chǔ)模塊用于為系統(tǒng)提供緩存功能，在主機(jī)接收單元無法正常接收信號(hào)時(shí)，由微控制器單元控制將信號(hào)存至存儲(chǔ)模塊。2.如權(quán)利要求1所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的前端采集模塊包括二導(dǎo)采集電極單元和前置信號(hào)放大單元;二導(dǎo)采集電極單元和前置信號(hào)放大單元連接，二導(dǎo)采集電極單元由2個(gè)相同的金屬探頭組成，2個(gè)金屬探頭相距不超過I厘米;所述的二導(dǎo)采集電極單元用于直接接觸皮膚并將原始信號(hào)傳輸至前置信號(hào)放大單元;所述的前置信號(hào)放大單元用于將原始信號(hào)抑制噪聲后傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊，從而提高信號(hào)調(diào)理模塊的共模抑制比CMRR和差模輸入阻抗。3.如權(quán)利要求2所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的前置信號(hào)放大單元采用虛擬接地的方式，為前置信號(hào)放大單元提供穩(wěn)定的參考電壓。4.如權(quán)利要求3所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號(hào)調(diào)理模塊包括濾波單元、主級(jí)放大單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，所述的濾波單元用于對(duì)所輸入的信號(hào)進(jìn)行20Hz-200Hz的帶通濾波處理;所述的主級(jí)放大單元用于對(duì)濾除低頻和高頻噪音的信號(hào)進(jìn)行倍數(shù)可調(diào)的放大;所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出至無線通訊模塊。5.如權(quán)利要求4所述的二導(dǎo)無線表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源模塊包括電池單元和穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，所述的電池單元用于為采集系統(tǒng)的電路提供持續(xù)的工作電壓，電池單元的電池電壓經(jīng)過穩(wěn)壓?jiǎn)卧€(wěn)壓后為系統(tǒng)中的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。
【文檔編號(hào)】A61B5/0488GK205658908SQ201620312656
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】巢乃健
【申請(qǐng)人】上海乃欣電子科技有限公司