多通道表面肌电采集分析系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种多通道表面肌电采集分析系统，每个通道包括一个正电极、一个参考电极、一个负电极，正电极、参考电极、负电极贴附于肌肉的表面，三个电极贴附的方向与肌肉纤维方向平行，每个通道的三个电极信号通过三芯屏蔽缆线、信号接头送入信号处理器对应输入口中，信号处理器输出通过电缆线到数据采集卡处理数据后，经通讯接口到计算机分析。可以同时对四路肌电信号进行去噪处理，采取了多种屏蔽措施屏蔽外部干扰，且进行了有效的信号放大，使微弱的电信号放大成易被识别的标准电信号，采用虚拟仪器技术开发的软件系统，不但使系统的开发周期大大缩短，且更容易进行系统功能的拓展，满足一些特殊情况下对肌电信号的分析和处理。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种信号采集技术，特别涉及一种多通道表面肌电采集分析系 统。
技术介绍
表面肌电信号(surface electromyogram，sEMG)是一种复杂的表皮下肌电活动在 皮肤表面处的时间和空间上的综合结果，它的检测分析对临床诊断及康复医学、体育运动 医学、人类工效学等具有重要意义。由于人在运动或者作业过程中，各个动作是由多块肌肉 联合作用的结果，在上述研究中都需要同时对多块肌肉进行实时的信号分析，才能够得出 较为准确的研究结论。因此，要求表面肌电采集分析系统能够同时对多块肌肉进行采集、处 理和分析。此外，由于表面肌电信号的幅值比较的小，通常为几十微伏至几百微伏，且极易 受到外部信号噪声的干扰，特别是50Hz工频的干扰，因此，要求采集系统应当具有很好外 部干扰屏蔽作用和很好的去噪功能，并且需要有适当的信号放大倍数，以更有效地采集有 用fn息。另外，目前市面上销售的肌电采集系统，大多功能比较单一，数据处理功能比较固 定，不利于一些特殊情况下对肌电的分析处理，也不易进行系统功能的拓展，且价格比较昂 贵，这对课题研究具有一定的经济压力。
技术实现思路
本技术是针对现在肌电采集系统功能单调的问题，提出了一种多通道表面肌 电采集分析系统，同时对四路肌电信号进行去噪处理，采取了多种屏蔽措施屏蔽外部干扰， 且进行了有效的信号放大，使微弱的电信号放大成易被识别的标准电信号，采用虚拟仪器 技术开发的软件系统，不但使系统的开发周期大大缩短，且更容易进行系统功能的拓展，满 足一些特殊情况下对肌电信号的分析和处理。本技术的技术方案为一种多通道表面肌电采集分析系统，包括数个通道、三 芯屏蔽缆线、信号接头、信号处理器、电缆线、数据采集卡、通讯接口和计算机，每个通道包 括一个正电极、一个参考电极、一个负电极，正电极、参考电极、负电极贴附于肌肉的表面， 三个电极贴附的方向与肌肉纤维方向平行，每个通道的三个电极信号通过三芯屏蔽缆线、 信号接头送入信号处理器对应输入口中，信号处理器输出通过电缆线到数据采集卡处理数 据后，经通讯接口到计算机分析。所述信号处理器包括调理模块电路、电源模块和采集端子，电源模块给每个调理 模块电路提供电源，采集端子为信号处理器的输出端子与电缆线连接，调理模块电路依次 包括仪用放大器、隔直高通滤波电路、50Hz工频干扰陷波电路、二阶低通滤波电路、主放大 电路，电极正极信号与仪用放大器的差分输入端正端相接，电极负极信号与仪用放大器的 差分输入端负端相接，参考电极与仪用放大器的参考电位端相接，三芯电缆线的屏蔽层与 调理模块电路的覆铜层相接。本技术的有益效果在于本技术多通道表面肌电采集分析系统，此系统 不但能够很好的对外部干扰进行屏蔽，对混杂在信号中的噪声进行滤除，而且对多通道的 肌电数据处理、分析实时性较好。其能够对多块肌肉信号的分析更体现了其使用价值，能够 广泛的应用于康复工程、体育科学、人类工效学等需要对肌肉电信号的研究当中。附图说明图1为本技术多通道表面肌电采集分析系统结构示意框图；图2为本技术多通道表面肌电采集分析系统中调理模块电路结构示意图；图3为本技术多通道表面肌电采集分析系统中电源模块结构示意图。具体实施方式如图1所示多通道表面肌电信号采集分析系统结构示意图，包括正电极1、参考电 极2、负电极3、三芯屏蔽缆线8、信号接头12、信号处理器4、电缆线7、数据采集卡6、通讯 接口 9和计算机10，正电极1、参考电极2、负电极3三个信号通过三芯屏蔽缆线8、信号接 头12送入信号处理器4中，信号处理器4输出通过电缆线7到数据采集卡6处理数据后， 经通讯接口 9到计算机10，利用基于LabVIEW9. 0自行开发的信号采集分析软件分析数据。在进行肌电信号采集时，每一通道有三个电极，分别为正电极1、参考电极2、负 电极3。三个电极贴附于肌肉的表面，三个电极贴附的方向一般与肌肉纤维方向平行，每一 路的信号经过三芯屏蔽缆线8，经信号接头12输入到信号处理器4，进行信号的调理，信号 处理器4包括调理模块电路11，电源模块13和采集端子5，电源模块13给每个调理模块电 路11提供电源，采集端子5为信号处理器4的输出端子与电缆线7连接，图2中给出了调 理模块电路的结构示意图，调理模块电路依次包括仪用放大器14、隔直高通滤波电路、50Hz 工频干扰陷波电路、二阶低通滤波电路、主放大电路，电极正极1信号与仪用放大器14的差 分输入端正端相接，电极负极3信号与仪用放大器14的差分输入端负端相接，参考电极与 仪用放大器的参考电位端相接，三芯电缆线的屏蔽层与调理模块电路11的覆铜层15相接， 信号经过仪用放大器14的初级放大后，再分别经过隔直高通滤波、50Hz工频干扰陷波器陷 波、二阶低通滤波、主放大电路的放大作用，去除信号中的噪声，对信号进行有效地放大，变 成可被采集卡识别的标准电压信号，本系统可对信号放大3500 4000倍。调理模块的电 源由电源模块电路13提供，电源模块电路13的结构示意图如图3所示，初始的电源信号由 PCI数据采集卡6提供，再经过电源纹波滤除模块16，去除电源中存在的纹波干扰，处理后 的电源+9V经过转换模块17，输出-9V的负电源，可为调理模块电路11提供+9V和-9V的 电源。使信号调理模块能够在较大的信号放大范围内工作。经过信号调理模块11调理好 的标准电压信号，通过采集端子5和电缆线7输入到数据采集卡6的模拟信号输入通道，进 行信号的模数转换，以转换成计算机10能够处理的数字信号，在计算机10中，使用图形化 开发软件LabVIEW9.0开发系统软件，完成肌电数据采集、处理、显示、分析和存储。以备后 续研究的分析应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道表面肌电采集分析系统，其特征在于，包括数个通道、三芯屏蔽缆线、信号接头、信号处理器、电缆线、数据采集卡、通讯接口和计算机，每个通道包括一个正电极、一个参考电极、一个负电极，正电极、参考电极、负电极贴附于肌肉的表面，三个电极贴附的方向与肌肉纤维方向平行，每个通道的三个电极信号通过三芯屏蔽缆线、信号接头送入信号处理器对应输入口中，信号处理器输出通过电缆线到数据采集卡处理数据后，经通讯接口到计算机分析。

【技术特征摘要】
一种多通道表面肌电采集分析系统，其特征在于，包括数个通道、三芯屏蔽缆线、信号接头、信号处理器、电缆线、数据采集卡、通讯接口和计算机，每个通道包括一个正电极、一个参考电极、一个负电极，正电极、参考电极、负电极贴附于肌肉的表面，三个电极贴附的方向与肌肉纤维方向平行，每个通道的三个电极信号通过三芯屏蔽缆线、信号接头送入信号处理器对应输入口中，信号处理器输出通过电缆线到数据采集卡处理数据后，经通讯接口到计算机分析。2.根据权利要求1所述多通道表面肌电采...

【专利技术属性】
技术研发人员：余传意，王殊轶，张朋，王慧芳，谭杰，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]