[發(fā)明專利]一種人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010711501.6
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111714123A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 屈盛官;曲希帥;尹鵬;曾德政;楊靚;姜笑天
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: A61B5/0488
• 分類號: A61B5/0488;A61B5/0492;A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳宏升

1.一種人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：依次連接的采集單元和信號處理終端；

采集單元，用于采集受試者人體腰背部表面的肌電信號，并將肌電信號發(fā)送至信號處理終端；

信號處理終端，包括數(shù)字濾波模塊、信號整流模塊、活動段檢測模塊、特征提取模塊、肌肉疲勞度分析模塊，用于對表面肌電信號進(jìn)行處理，形成可視化圖表參數(shù)；

數(shù)字濾波模塊，用于對數(shù)字的肌電信號進(jìn)行濾波；

信號整流模塊，用于對濾波后的肌電信號在靜息基線以下的部分全部“翻折”到基線上面；

活動段檢測模塊，用于采用移動平均法判斷肌肉產(chǎn)生動作的起始時刻和終止時刻，確定為肌電信號的動作有效時段；

特征提取模塊，用于根據(jù)動作有效時段對對應(yīng)的肌電信號進(jìn)行時域特征提??；時域特征包括積分肌電值和均方根值；

肌肉疲勞度分析模塊，用于基于時域特征值生成對應(yīng)的直觀表格及圖形，判斷當(dāng)前運動狀態(tài)肌肉的疲勞度，展示獲取肌肉狀態(tài)，實現(xiàn)采集信號數(shù)據(jù)可視化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)，其特征在于，積分肌電值iEMG和均方根值RMS的表達(dá)式如下：

其中i為對應(yīng)采樣間隔Δt時離散肌電信號所測幅值，N為受試者人體腰背部表面的采集點個數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)，其特征在于，采集單元包括：依次連接的采集電極、放大電路、濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和USB電路；

放大電路包括主放大器和二級放大器；

濾波電路，包括高通濾波器、低通濾波器和陷波電路，用于去除肌電信號有效頻段外的噪聲干擾，和去除50Hz的工頻干擾；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬的肌電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字的肌電信號；

USB電路，用于數(shù)字的肌電信號發(fā)送至信號處理終端。

當(dāng)對人體腰背部表面肌電信號進(jìn)行檢測時，采集電極放置在人體腰背部，USB電路的另一端和信號處理單元連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)，其特征在于，采集電極為織物電極，附著在柔性綁帶上，柔性綁帶的兩端設(shè)置魔術(shù)貼；

采集電極包括三個電極片，其中兩個電極片水平平行，構(gòu)成差分放大，第三個電極片垂直放置，作為參考電極片。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)，其特征在于，采集電極的數(shù)量是4個，柔性綁帶的數(shù)量為2，兩個采集電極采集在一條柔性綁帶上，2條柔性綁帶之間通過彈性帶連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)，其特征在于，受試者人體腰背部表面為信號源肌肉，以L3豎脊肌和T12豎脊肌作為信號源肌肉。

7.一種基于根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的人體腰背部表面肌電信號的檢測系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括：

S1，采集受試者人體腰背部表面的肌電信號；

S2，對肌電信號進(jìn)行濾波，并對濾波后的肌電信號在靜息基線以下的部分全部“翻折”到基線上面；

S3，采用移動平均法判斷肌肉產(chǎn)生動作的起始時刻和終止時刻，確定為肌電信號的動作有效時段；

S4，采用移動平均法判斷肌肉產(chǎn)生動作的起始時刻和終止時刻，確定為肌電信號的動作有效時段；

S5，基于時域特征值生成對應(yīng)的直觀表格及圖形，判斷當(dāng)前運動狀態(tài)肌肉的疲勞度，展示獲取肌肉狀態(tài)，實現(xiàn)采集信號數(shù)據(jù)可視化。

8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟S1和S2之間包括：

對肌電信號進(jìn)行降噪和放大；

對放大后的肌電信號去有效頻段外的噪聲干擾，和去除50Hz的工頻干擾；

將模擬的肌電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字的肌電信號。