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一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置制造方法及图纸

技术编号:18314818 阅读:68 留言:0更新日期:2018-06-30 20:13
一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置,涉及生理信号采集装置,该装置包括肌电信号检测单元,其特征在于,所述肌电信号检测单元与肌电信号放大与滤波单元连接,肌电信号放大与滤波单元与肌电信号采集单元连接,肌电信号采集单元与肌电信号发射单元连接,肌电信号发射单元与肌电信号接收单元采用无线方式传输肌电信号,肌电信号接收单元与上位机显示与保存单元连接;肌电信号检测单元为单电源低电压供电连接式;该装置实现表面肌电信号的采集、无线传输、显示和保存的功能,表面肌电信号可以在上位机上进行显示和保存,为后续实时提取表面肌电信号的特征提供支撑。

A surface electromyography acquisition device based on surface skin electrode

A surface electromyography acquisition device based on a surface skin electrode, which involves a physiological signal acquisition device, which consists of a myoelectric signal detection unit. The device is characterized in that the EMG signal detection unit is connected with a EMG signal amplification and a filter unit, and the EMG signal amplifying and the filter unit are connected with the EMG signal acquisition unit. The EMG signal acquisition unit is connected with the EMG signal transmitting unit. The EMG signal transmitting unit and the EMG signal receiving unit transmit electromyographic signals by wireless mode. The EMG signal receiving unit is connected with the upper computer display and the storage unit; the EMG signal detection unit is a single power supply low voltage power supply connection; the device realizes the table. The function of the acquisition, wireless transmission, display and preservation of the facial muscle signal, the surface electromyography signal can be displayed and preserved on the host computer, which provides support for the subsequent real-time extraction of surface EMG signals.

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置
本技术涉及生理信号采集装置,具体说是一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置。
技术介绍
肌电信号是人体自主运动时从骨骼及表面通过电极记录下来的神经肌肉活动时发放的生物电信号,它反映了神经、肌肉的功能状态,是最早被人类发现的生物电现象。在1960年,一群由Kobrinsky领导的俄国科学家展示了由前臂肌肉产生的肌电信号控制的手的假体,这一贡献极大地激励了工程学在康复医学中的应用。随后,许多北美和欧洲的科学家开始探索这一新领域,揭开了肌电信号在控制智能假肢方面研究的序幕。由于截肢后,大脑仍然发送支配肢体运动的信号给残肢,这种信号是患者直觉上的一种响应方式。骨骼肌根据大脑指令产生收缩,在收缩力和外力的共同作用下使人体产生特定的静止姿态或运动状态,从而实现了在时间和空间上具有一定特点的运动动作。而肌电信号(myoelectricsignal,EMG)是相应肌肉中的电行为,这种行为与肌肉的收缩成正比,同时具有提取方便,信号强度大,容易识别的特点,所以肌电信号可以用于人工假肢的控制。尤其是表面肌电信号(surfaceEMG,SEMG)以其采集方便,无创伤的优点成为智能假肢的理想控制信号,相比于传统机械假肢,肌电信号控制的假肢有着其不可比拟的优势。因此,肌电信号的采集、传输、显示和保存,对于上述人工假肢的控制起着至关重要的作用。
技术实现思路
本技术提供一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置,该装置实现表面肌电信号的采集、无线传输、显示和保存的功能,表面肌电信号可以在上位机上进行显示和保存,为后续实时提取表面肌电信号的特征提供支撑。本技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置,该装置包括肌电信号检测单元,所述肌电信号检测单元与肌电信号放大与滤波单元连接,肌电信号放大与滤波单元与肌电信号采集单元连接,肌电信号采集单元与肌电信号发射单元连接,肌电信号发射单元与肌电信号接收单元采用无线方式传输肌电信号,肌电信号接收单元与上位机显示与保存单元连接;肌电信号检测单元为单电源低电压供电连接式;肌电信号放大与滤波单元包括前置放大电路、前置放大电路与带通滤波电路连接,带通滤波电路与二级放大电路连接,二级放大电路与50Hz陷波电路连接,50Hz陷波电路与A/D采样电路连接;肌电信号采集单元与肌电信号发射单元通过SPI接口连接。所述的一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置,所述肌电信号发射单元和肌电信号接收单元均采用无线模块连接。本技术的优点与效果是:本技术实现表面肌电信号的采集、无线传输、显示和保存的功能,表面肌电信号可以在上位机上进行显示和保存,为后续实时提取表面肌电信号的特征提供支撑。附图说明通过以下参考附图对本技术实施例的描述,本技术的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚,在附图中:图1是本技术实施例的基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置原理框图;图2是本技术实施例的肌电信号放大与滤波单元的原理框图;图3是本技术实施例的前置放大电路的电路原理图;图4是本技术实施例的高通反馈电路的电路原理图;图5是本技术实施例的带通滤波电路的电路原理图;图6是本技术实施例的二级放大电路的电路原理图;图7是本技术实施例的二级放大电路的电路原理图;图8是本技术实施例的上位机显示与保存单元所显示的数据与界面;图9是本技术实施例的另一上位机显示与保存单元所显示的数据与界面;图10是本技术实施例的上位机显示的肌电信号频谱分析图。具体实施方式以下基于实施例对本技术进行描述,但是值得说明的是,本技术并不限于这些实施例。在下文对本技术的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。然而,对于没有详尽描述的部分,本领域技术人员也可以完全理解本技术。此外,本领域普通技术人员应当理解,所提供的附图只是为了说明本技术的目的、特征和优点,附图并不是实际按照比例绘制的。同时,除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包含但不限于”的含义。图1是本技术实施例的基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置原理框图。提取肌电信号的第一步是使用电极导引出电信号。因此,选择合适的电极至关重要,只有选择了正确的电极,才能够得到质量比较好的肌电信号,用于肌电采集的电极种类很多,其共同要求是它们必须对受试者无害。电极可以分成表面皮肤电极和插入针形电极两类,本技术采用表面皮肤电极。针电极是针插入到肌肉中,收集到的在针电极周围有限范围内的运动单元电位的总和。因此,针电极提取肌电需将电极插入肌肉,需要较高的操作技术并对受试者有一定损伤,但是采集到的肌电信号更加准确,一般适用于动物实验。表面电极在信号的准确性方面比插入电极差一些,同时干扰也更大,但对受试者无害。因此,用途也更加广泛。表面电极所取肌电信号反映体内较大区域肌电活动的总和,其特点是使用简便,一般只需粘贴或附于躯体被测部位即可使用。如图1所示,一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置,包括:肌电信号检测单元、肌电信号放大与滤波单元、肌电信号采集单元、肌电信号发射单元、肌电信号接收单元与上位机显示与保存单元。肌电信号检测单元采用表面皮肤电极对肌电信号进行检测。图1中,肌电信号检测单元与肌电信号放大与滤波单元连接,肌电信号放大与滤波单元与肌电信号采集单元连接,肌电信号采集单元与肌电信号发射单元连接,肌电信号发射单元与肌电信号接收单元采用无线方式传输肌电信号,肌电信号接收单元与上位机显示与保存单元连接;图1中,肌电信号检测单元,用于检测所述肌电信号;肌电信号放大与滤波单元,用于对所述肌电信号进行放大和滤波;肌电信号采集单元,用于对所述肌电信号进行采集;肌电信号发射单元和肌电信号接收单元,用于所述进行信号传输;上位机显示与保存单元,用于对所述肌电信号进行显示和保存。其中,肌电信号为表面肌电信号;肌电信号检测单元通过表面皮肤电极检测肌电信号。进一步地,肌电信号发射单元、肌电信号接收单元采用NRF24L01无线通信模块,NRF24L01无线模块与单片机通过SPI接口完成通信,NRF24L01无线通信模块完成无线传输的功能,最后通过串口将数据发送到上位机。图2是本技术实施例的肌电信号放大与滤波单元的原理框图。在肌电电信号采集过程中,由于肌电信号是微弱信号,且存在很多干扰成分如:工频干扰、心电干扰、高频噪声和基线漂移等,这些干扰都比肌电信号要强,因此很好的除去这些干扰的影响是肌电信号采集的关键。因此需要对肌电信号的采集与滤波,得到干扰比较小的肌电信号,以便于对肌电信号的进一步处理。如图2所示,电信号放大与滤波单元包括前置放大电路、带通滤波电路、二级放大电路、50Hz陷波电路和A/D采样电路。图2中,前置放大电路与带通滤波电路连接,带通滤波电路与二级放大电路连接,二级放大电路与50Hz陷波电路连接,50Hz陷波电路与A/D采样电路连接;图2中,前置放大电路,用于对所述肌电信号进行初级放大;带通滤波电路,用于滤去大于200Hz和小于15Hz的所述肌电信号;二级放大电路,用于对所述肌电信号进一步放大,使所本文档来自技高网...
一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置

【技术保护点】
1.一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置,该装置包括肌电信号检测单元,其特征在于,所述肌电信号检测单元与肌电信号放大与滤波单元连接,肌电信号放大与滤波单元与肌电信号采集单元连接,肌电信号采集单元与肌电信号发射单元连接,肌电信号发射单元与肌电信号接收单元采用无线方式传输肌电信号,肌电信号接收单元与上位机显示与保存单元连接;肌电信号检测单元为单电源低电压供电连接式;肌电信号放大与滤波单元包括前置放大电路、前置放大电路与带通滤波电路连接,带通滤波电路与二级放大电路连接,二级放大电路与50Hz陷波电路连接,50Hz陷波电路与A/D采样电路连接;肌电信号采集单元与肌电信号发射单元通过SPI接口连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于表面皮肤电极的表面肌电采集装置,该装置包括肌电信号检测单元,其特征在于,所述肌电信号检测单元与肌电信号放大与滤波单元连接,肌电信号放大与滤波单元与肌电信号采集单元连接,肌电信号采集单元与肌电信号发射单元连接,肌电信号发射单元与肌电信号接收单元采用无线方式传输肌电信号,肌电信号接收单元与上位机显示与保存单元连接;肌电信号检测单元为单电源低电压供电连接式;...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴琼王丹萍孙海静陈洪磊
申请(专利权)人:沈阳大学
类型:新型
国别省市:辽宁,21

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