肌肉疲劳检测系统技术方案

一种肌肉疲劳监测系统，包括：sEMG放大器模块(101)，用于接收sEMG信号并放大所接收的sEMG信号；与sEMG放大器模块(101)连接的滤波模块(103)；与滤波模块(103)连接的比特流转换器(105)，用于数字化sEMG信号，并转换sEMG信号至基于单个阈值的离散信号而不数字化整个sEMG信号；以及与比特流转换器(105)连接的比特流交叉相关器(107)，比特流交叉相关器(107)包括串联的多个相关级(201)、与多个相关级(201)分别连接的多个计数器(303)、及与计数器(303)连接的最大值选择器(205)，比特流交叉相关器(107)用于在给定时间窗口内连续地相关sEMG信号，计算sEMG信号相同的所有时间点，循环比较所有计数器(303)，然后通过具有最大值的计数器(303)找出sEMG信号上的特定参考点之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】肌肉疲劳检测系统
本专利申请大致涉及医疗电子，尤其涉及一种肌肉疲劳检测系统。
技术介绍
肌纤维传导速度（MuscleFiberConductionVelocity，下文简称MFCV）系对肌肉组织的运动单元动作电位的传导速度的测量，是反应肌肉活动力的最重要的项目之一。相较于仅监测功率谱密度，MFCV能够对肌肉疲劳及肌肉恢复提供更详细的了解。相较于中位/平均频率分析，MFCV监测能够对肌肉疲劳作更好的追踪。一种常规的MFCV追踪方法是仅从检测到的表面肌电信号（下文简称sEMG）提取信息。一般来说，波谱分析工具是需要的。该方法对噪音敏感，在结果中引入大的偏差。另一种常规方法是沿着肌纤维方向比较两个或多个检测到的sEMG信号。电极相对下面的肌纤维垂直设置。根据该方法的算法包括找出参考点之间的距离。该方法假设两个测量到的信号的加噪完全相同。因此，引入延迟时，这两个信号具有相同的形状。从而，任何特定的参考点，如谷部、峰部或零点，可用于对齐该两个信号，并预估它们之间的延时。因此，检测到的信号之间的相位差可被计算以预估MFCV。交叉相关函数(cross-correlationfunction)最大的时间延时可用作延时的估计量。基于SoC(芯片上系统，System-on-Chip)的CMOS（互补金属氧化物半导体）解决方案在小尺寸、低功耗及高精确性的可穿戴医疗设备解决方案方面具有显著的前景。因此，需要采用具有低计算复杂性、高效率及好的抗干扰度的低功率数字CMOS逻辑实现该交叉相关方法。专利
技术实现思路
本专利申请提供一种肌肉疲劳监测系统。在一个实施例中，一种肌肉疲劳监测系统包括：sEMG放大器模块，其用于接收sEMG信号并放大所接收的sEMG信号；与该sEMG放大器模块连接的滤波模块；与该滤波模块连接的比特流转换器，用于数字化sEMG信号，并基于单个阈值将该sEMG信号转换为离散信号而不数字化整个sEMG信号；与该比特流转换器连接的比特流交叉相关器，该比特流交叉相关器包括串联的多个相关级、与该多个相关级分别连接的多个计数器、及与该计数器连接的最大值选择器，该比特流交叉相关器用于在给定时间窗口内连续地相关该sEMG信号，计算该sEMG信号相同的所有时间点，循环比较所有该计数器，并通过具有最大值的计数器找出该sEMG信号上的特定参考点之间的距离；偏压发生器；与该比特流交叉相关器连接的时序控制模块；以及与该时序控制模块及该最大值选择器连接的串行外围接口。该sEMG放大器模块包括多个双通道测量放大器及一个外部浮动高通滤波器。该滤波模块包括两个低通滤波器，用于提取频段为10Hz–500Hz的信号属性。该比特流转换器包括两个模拟比较器。该最大值选择器包括多个比较模块，用于成对地比较该计数器的值而后处理评估上述比较结果，每个比较模块用于比较两个14位数字。每个相关级包括延迟模块、计数器及相关器。该延迟模块为D型触发器，该延迟块的延迟时间由该系统的取样频率控制。每个相关级的计数器为14位行波计数器，该计数器的大小通过分析既往的sEMG数据来选择。该相关器包括同或门及与该同或门连接的与门。该低通滤波器可以为截止频率为2.5kHz的SallenKey低通滤波器。该两个模拟比较器的参考电压可以保持分离以允许偏移失配补偿。在另一个实施例中，一种肌肉疲劳监测系统包括：sEMG放大器模块，其用于接收sEMG信号并放大所接收的sEMG信号；与该sEMG放大器模块连接的滤波模块；与该滤波模块连接的比特流转换器，用于数字化sEMG信号，并转换该sEMG信号至基于单个阈值的离散信号而不数字化整个sEMG信号；以及与该比特流转换器连接的比特流交叉相关器。该比特流交叉相关器包括串联的多个相关级、与该多个相关级分别连接的多个计数器、及与该计数器连接的最大值选择器。该比特流交叉相关器用于在给定时间窗口内连续地相关该sEMG信号，计算该sEMG信号相同的所有时间点，循环比较所有该计数器，然后通过具有最大值的计数器找出该sEMG信号上的特定参考点之间的距离。该sEMG放大器模块包括多个双通道测量放大器及一个外部浮动高通滤波器。该滤波模块包括两个低通滤波器。该比特流转换器包括两个模拟比较器。每个相关级包括延迟块、计数器及相关器。该肌肉疲劳监测系统还可以包括偏压发生器、与该比特流相关器连接的时序控制模块、以及与该时序控制模块及该最大值选择器连接的串行外围接口。该滤波模块可以用于提取频段为10Hz–500Hz的信号属性。该最大值选择器可以包括多个比较模块，用于成对地比较该计数器的值而后处理评估上述比较结果，每个比较模块用于比较两个14位数字。该延迟模块可以为D型触发器，该延迟块的延迟时间可以由该系统的取样频率控制。每个相关级的计数器可以为14位行波计数器，该计数器的大小可以通过分析既往的sEMG数据来选择。该相关器可以包括同或门及与该同或门连接的与门。附图说明图1是本专利申请一实施例的一种肌肉疲劳监测系统的方块图。图2是图1中的肌肉疲劳监测系统的比特流交叉相关器。图3示出了图2中的相关级。图4示出了图2的最大值选择器使用的时序逻辑。具体实施方式下面将结合附图及实施例对本专利申请的肌肉疲劳监测系统进行详细说明。图1是依据本专利申请的一个实施例的肌肉疲劳监测系统的方块图。参阅图1，肌肉疲劳监测系统包括sEMG放大器模块101、与sEMG放大器模块101连接的滤波模块103、与滤波模块103连接的比特流转换器105、及与比特流转换器105连接的比特流交叉相关器(bit-streamcrosscorrelator)107。sEMG放大器模块101包括多个双通道测量放大器，用于接收sEMG信号并放大其接收的sEMG信号。sEMG放大器模块101能够从生物电位电极中滤掉300mV直流极化电压。sEMG放大器模块101还包括一个外部浮动高通滤波器。相较于传统使用的无源高通滤波器，外部浮动高通滤波器无需接地电阻，从而导致非常大的共模输入阻抗。滤波模块103包括两个低通滤波器，用于提取频段为10Hz–500Hz的信号属性。优选地，该低通滤波器采用截止频率为2.5kHz的SallenKey低通滤波器。比特流转换器105包括两个模拟比较器，用于数字化sEMG信号。该两个比较器的参考电压保持分离以便允许偏移失配补偿。比特流交叉相关器107被配置为在给定时间窗内连续地使sEMG相互关联，计算sEMG信号相同的所有时间点，循环比较所有计数器，然后通过具有最大值的计数器找出sEMG信号上的特定参考点之间的距离。图2示出了图1中的肌肉疲劳监测系统的比特流交叉相关器107。参阅图2，比特流交叉相关器107包括串联的多个相关级201。比特流交叉相关器107还包括分别与多个相关级201连接的多个计数器203。在相关时间窗的末端，所述系统的所有计数器203被读取。具有最大值的计数器的相关级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肌肉疲劳监测系统，其包括：/nsEMG放大器模块，其用于接收sEMG信号并放大所接收的sEMG信号；/n与该sEMG放大器模块连接的滤波模块；/n与该滤波模块连接的比特流转换器，用于数字化sEMG信号，并基于单个阈值将该sEMG信号转换为离散信号而不数字化整个sEMG信号；/n与该比特流转换器连接的比特流交叉相关器，该比特流交叉相关器包括串联的多个相关级、与该多个相关级分别连接的多个计数器、及与该计数器连接的最大值选择器，该比特流交叉相关器用于在给定时间窗口内连续地交叉相关该sEMG信号，计算该sEMG信号相同的所有时间点，循环比较所有该计数器，并通过具有最大值的计数器找出该sEMG信号上的特定参考点之间的距离；/n偏压发生器；/n与该比特流交叉相关器连接的时序控制模块；以及/n与该时序控制模块及该最大值选择器连接的串行外围接口；其中：/n该sEMG放大器模块包括多个双通道测量放大器及一个外部浮动高通滤波器；/n该滤波模块包括两个低通滤波器，用于提取频段为10 Hz–500 Hz的信号属性；/n该比特流转换器包括两个模拟比较器；/n该最大值选择器包括多个比较模块，用于成对地比较该计数器的值而后处理评估上述比较结果，每个比较模块用于比较两个14位数字；/n每个相关级包括延迟模块、计数器及相关器；/n该延迟模块为D型触发器，该延迟块的延迟时间由该系统的取样频率控制；/n每个相关级的计数器为14位行波计数器，该计数器的大小通过分析既往的sEMG数据来选择；以及/n该相关器包括同或门及与该同或门连接的与门。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种肌肉疲劳监测系统，其包括：
sEMG放大器模块，其用于接收sEMG信号并放大所接收的sEMG信号；
与该sEMG放大器模块连接的滤波模块；
与该滤波模块连接的比特流转换器，用于数字化sEMG信号，并基于单个阈值将该sEMG信号转换为离散信号而不数字化整个sEMG信号；
与该比特流转换器连接的比特流交叉相关器，该比特流交叉相关器包括串联的多个相关级、与该多个相关级分别连接的多个计数器、及与该计数器连接的最大值选择器，该比特流交叉相关器用于在给定时间窗口内连续地交叉相关该sEMG信号，计算该sEMG信号相同的所有时间点，循环比较所有该计数器，并通过具有最大值的计数器找出该sEMG信号上的特定参考点之间的距离；
偏压发生器；
与该比特流交叉相关器连接的时序控制模块；以及
与该时序控制模块及该最大值选择器连接的串行外围接口；其中：
该sEMG放大器模块包括多个双通道测量放大器及一个外部浮动高通滤波器；
该滤波模块包括两个低通滤波器，用于提取频段为10Hz–500Hz的信号属性；
该比特流转换器包括两个模拟比较器；
该最大值选择器包括多个比较模块，用于成对地比较该计数器的值而后处理评估上述比较结果，每个比较模块用于比较两个14位数字；
每个相关级包括延迟模块、计数器及相关器；
该延迟模块为D型触发器，该延迟块的延迟时间由该系统的取样频率控制；
每个相关级的计数器为14位行波计数器，该计数器的大小通过分析既往的sEMG数据来选择；以及
该相关器包括同或门及与该同或门连接的与门。


2.如权利要求1所述的肌肉疲劳监测系统，其特征在于：该低通滤波器为截止频率为2.5kHz的Sallen
Key低通滤波器。


3.
如权利要求1所述的肌肉疲劳监测系统，其特征在于：该两个模拟比较器的参考电压保持分离以允许偏移失配补偿。


4.一种肌肉疲劳监测系统，其包括：
sEMG放大器模块，其用于接收sEMG信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘盈秀，
申请(专利权)人：东莞市棒棒糖电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44