[發(fā)明專利]EMG信號(hào)采集器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410544400.9
• 申請(qǐng)日: 2014-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN105559780A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃生林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃生林
• 主分類號(hào): A61B5/0488
• 分類號(hào): A61B5/0488
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，具體地，涉及一種EMG信號(hào)采集器。

背景技術(shù)

肌電信號(hào)（EMG）是眾多肌纖維中運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢唬∕UAP）在時(shí)間和空間上的疊加。表面肌電信號(hào)（SEMG）是淺層肌肉EMG和神經(jīng)干上電活動(dòng)在皮膚表面的綜合效應(yīng)，能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)；相對(duì)于針電極EMG，SEMG在測量上具有非侵入性、無創(chuàng)傷、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。因而，SEMG在臨床醫(yī)學(xué)、人機(jī)功效學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及體育科學(xué)等方面均有重要的實(shí)用價(jià)值。

隨著檢測技術(shù)和信號(hào)處理手段的發(fā)展，用SEMG代替針電極EMG進(jìn)行全面臨床無損診斷已成為生物醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)問題之一。人體的SEMG很微弱、易受干擾，測量難度大，如何有效采集提取SEMG已成為SEMG應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前應(yīng)用的SEMG采集裝置大多將采集到的SEMG通過導(dǎo)線傳送到數(shù)據(jù)采集卡或特定的醫(yī)療儀器進(jìn)行分析處理，采樣電極粘貼于皮膚表面，電極供電則間接來自市電。這種方法的顯著不足如下：（1）需要專用儀器完成信號(hào)采集，應(yīng)用場合受限制，如無法采集短跑運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)員肢體SEMG；（2）因有導(dǎo)線相連，當(dāng)肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)，易導(dǎo)致電極與皮膚間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，影響采集結(jié)果；（3）供電電源由市電處理后獲取，引入了較大的工頻干擾，增加了數(shù)據(jù)處理難度；（4）若導(dǎo)線較長，則極易引入環(huán)境中的其他干擾，如電磁干擾等。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有肌電信號(hào)采集裝置的技術(shù)缺陷與不足，本發(fā)明公開了一種EMG信號(hào)采集器。

本發(fā)明所述EMG信號(hào)采集器，包括中央處理器和與中央處理器連接的信號(hào)調(diào)理電路、電壓檢測電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路及存儲(chǔ)器，所述信號(hào)調(diào)理電路與EMG采集電極連接，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路還與USB接口連接。

優(yōu)選的，還包括與中央處理器連接的LED指示燈。

優(yōu)選的，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路為CP2021，還包括與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接的供電電路，所述供電電路與USB接口連接。

優(yōu)選的，所述中央處理器為MSP430F167。

優(yōu)選的，所述EMG采集電極為Ag/AgCl表面電極。

優(yōu)選的，所述存儲(chǔ)器為FLASH。

本發(fā)明所述EMG信號(hào)采集器，大大降低了肌電信號(hào)的干擾源，提高了裝置的使用便利性，使用方便靈活，采集的肌電信號(hào)干擾小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種具體實(shí)施方式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

本發(fā)明所述EMG信號(hào)采集器，包括中央處理器和與中央處理器連接的信號(hào)調(diào)理電路、電壓檢測電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路及存儲(chǔ)器，所述信號(hào)調(diào)理電路與EMG采集電極連接，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路還與USB接口連接。

根據(jù)神經(jīng)生理知識(shí)，肌肉動(dòng)作電位將產(chǎn)生-90mV到30mV的電勢差，由于人體是電的不良導(dǎo)體（1M?數(shù)量級(jí)內(nèi)阻），故從體表的貼片電極上只能獲得1mV左右的峰值。SEMG中往往混合著甚低頻（接近直流）和高頻的干擾信號(hào)，而有效的肌電信號(hào)頻譜分布在10-500Hz間。故從貼片電極檢測出的信號(hào)需經(jīng)過高通濾波（隔直處理）、高倍放大、低通濾波（濾除高頻干擾）等信號(hào)調(diào)理過程。

如圖1所示，采樣電極采用Ag/AgCl表面電極，其極化電壓小，能快速獲得穩(wěn)定的肌電信號(hào)。本設(shè)計(jì)中一個(gè)電極由三片相互平行的Ag/AgCl電極構(gòu)成，中間電極為參考地端，兩側(cè)兩個(gè)構(gòu)成差分輸入端。引入的參考地端電極有效降低了噪聲干擾，提高了共模抑制能力。

信號(hào)調(diào)理電路主要包括高通濾波、高倍放大、低通濾波幾個(gè)部分。若將電極拾取的體表肌電信號(hào)直接接入高倍放大器，則由于噪聲的影響，輸出信號(hào)易發(fā)生漂移并很快達(dá)到飽和，故先將信號(hào)接入高通濾波電路后再送入高倍放大電路。高倍放大電路中采用儀用放大器INA118，其共模抑制比高達(dá)115dB，失調(diào)電壓<50uV，只需外掛一個(gè)精密電阻就可設(shè)定1~10000的放大倍數(shù)。為濾除高頻噪聲，放大后的信號(hào)被接入低通濾波器，低通濾波截止頻率設(shè)定為600Hz。本系統(tǒng)采用電壓穩(wěn)定、純凈的電池供電，且避免了外部導(dǎo)線易引入的干擾，故可省去常見的50Hz陷波器。使用50Hz陷波器存在消除部分50Hz有用信號(hào)的缺點(diǎn)。