CN104287728A - 采用光纤传输的有源表面肌电检测探头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，包括电源变换与管理模块,其特征在于:还包括有源探头,有源探头包括参考电极、测量电极和系统控制中心；系统控制中心采用单片机分时选择测量电极与参考电极作为测量对，通过电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波；检测探头采用光纤单向传送给上位机采集的数据。其能够解决现有技术中的上述问题,能够有效解决减低电极导线和数据传输线上的耦合干扰，减低从供电电源线上耦合进入的50HZ工频干扰的问题，从而满足实际情况的需要。
Description
技术领域
本发明属于生物信号测量的技术领域，涉及一种检测探头，尤其涉及一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头。
背景技术
肌电信号是一种很微弱的生物电信号，皮肤表面记录的表面肌电信号更加微弱，因此，正确记录表面肌电信号最为困难的就是抑制干扰信号，放大有用信号；测量肌电信号的过程中的干扰信号很多，例如主要的干扰源有：心电信号的干扰、50Hz工频干扰、空间的电磁辐射干扰等等；主要干扰途径包括：电极导线上耦合、传输导线上的耦合、人体感应的耦合等等。为此，需要一种表面肌电检测探头，以有效解决减低电极导线和数据传输线上的耦合干扰，减低供电电源线的耦合进入的50HZ工频干扰的问题，从而满足实际情况的需要。
专利号为“ZL201320496097.0”，授权公告号为“CN203388851U”，名称为“数字化肌电检测装置”的中国实用新型专利，公开了一种数字化肌电检测装置，包括探测线、主上位机和主显示屏，还包括探头，该探头通过探测线连接主上位机，主上位机连接主显示屏，探头内设有超声波收发器，该超声波收发器连接压电晶体。该数字化肌电检测装置虽然可以记录肌肉动作电位的曲线，即肌电图，但是其同样存在电极导线和数据传输线上的耦合干扰较高，供电电源线的耦合进入的50HZ工频干扰的问题。
专利申请号为“200810227788.4”，申请公布号为“CN101744609A”，名称为“面罩型肤质检测的辅助装置”的中国发明专利申请，公开了一种面罩型肤质检测的辅助装置，覆盖在被检测者脸部上，针对被检测者外露皮肤进行检测，该辅助装置具有面罩，该面罩上设有对应脸部的载体，该载体上设有供眼部、鼻部及唇部外露的穿孔，该穿孔周围所设的区域包括：前额、左侧眶上神经上方、右侧眶上神经上方、左颧骨、右颧骨、左颊、右颊、左侧嚼肌内缘、右侧嚼肌内缘，在该任一个或两个以上的区域上均设有至少一个检测定位孔。该面罩型肤质检测的辅助装置虽然可以在检测脸部肤质时掌握测量位置,但是其同样存在电极导线和数据传输线上的耦合干扰较高，供电电源线的耦合进入的50HZ工频干扰的问题。
为此，需要一种能够解决现有技术中上述问题的表面肌电检测探头, 以有效解决减低电极导线和数据传输线上的耦合干扰，减低供电电源线的耦合进入的50HZ工频干扰的问题，从而满足实际情况的需要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头, 其能够解决现有技术中上述问题的表面肌电检测探头, 以有效解决减低电极导线和数据传输线上的耦合干扰，减低供电电源线的耦合进入的50HZ工频干扰的问题，从而满足实际情况的需要。
为实现上述目的，本发明提供一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,包括电源变换与管理模块,还包括有源探头,有源探头包括参考电极、测量电极和系统控制中心；系统控制中心采用单片机分时选择测量电极与参考电极作为测量对，通过电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波；检测探头采用光纤单向传送给上位机采集的数据。
在以上方案总优选的是,参考电极的数量为一个。
还可以优选的是,测量电极的数量为至少两个。
还可以优选的是,系统控制中心采用单片机分时选择一个测量电极与参考电极作为测量对。
还可以优选的是,系统控制中心采用单片机分时选择测量对，通过两路以上的电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波。
还可以优选的是,测量电极采用电极阵列。
还可以优选的是,参考电极和测量电极贴敷在人体检测部位的皮肤表面上。
还可以优选的是,系统控制中心采用的单片机为低功耗八位单片机，进行电源管理、电子开关切换、数据采集、驱动光纤模块和发送数据。
还可以优选的是,电源变换与管理模块为系统供电。
还可以优选的是,单片机实时监控电池电压，在不使用的情况下由单片机自动切断电源。
还可以优选的是,单片机使用高速UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,异步收发传输器)驱动光纤模块。
还可以优选的是,单片机MCU(Micro Control Unit,微控制单元)控制电子开关切换测量电极，输入表面肌电信号，信号经过放大滤波后进入单片机的A/D中，单片机采集测量数据，经过数字处理，通过UART接口驱动光纤将测量数据从光纤输出。
还可以优选的是,电源变换与管理模块采用电池供电。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头, 其能够解决现有技术中的上述问题, 其能够避免从电缆耦合的干扰,能够减少电极导线引入的干扰,能够避免外部电源引入的工频干扰、和电源纹波干扰,能够减小微弱信号长距离传输的信号衰减和带入的其他干扰,从而有效解决减低电极导线和数据传输线上的耦合干扰，减低供电电源线的耦合进入的50HZ工频干扰的问题，从而满足实际情况的需要。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头的一个实施例的结构框图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。
实施例1:
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,包括电源变换与管理模块,还包括有源探头,有源探头包括参考电极、测量电极和系统控制中心；系统控制中心采用单片机分时选择测量电极与参考电极作为测量对，通过电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波；检测探头采用光纤单向传送给上位机采集的数据。
实施例2：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例1相似，所不同的是，所述参考电极的数量为一个。
实施例3：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例2相似，所不同的是，所述测量电机的数量为两个。
实施例4：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例3相似，所不同的是，系统控制中心采用单片机分时选择一个测量电极与参考电极作为测量对。
实施例5：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例4相似，所不同的是，系统控制中心采用单片机分时选择测量对，通过多路电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波。
实施例6：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例5相似，所不同的是，测量电极采用电极阵列。
实施例7：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例6相似，所不同的是，参考电极和测量电极贴敷在人体检测部位的皮肤表面上。
实施例8：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例7相似，所不同的是，系统控制中心采用的单片机为低功耗八位单片机，进行电源管理、电子开关切换、数据采集、驱动光纤模块和发送数据。
实施例9：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例8相似，所不同的是，电源变换与管理模块为系统供电。
实施例10：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例9相似，所不同的是，单片机实时监控电池电压，在不使用的情况下由单片机自动切断电源。
实施例11：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例10相似，所不同的是，单片机使用高速UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,异步收发传输器)驱动光纤模块。
实施例12：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例11相似，所不同的是，单片机MCU(Micro Control Unit,微控制单元)控制电子开关切换测量电极，输入表面肌电信号，信号经过放大滤波后进入单片机的A/D中，单片机采集测量数据，经过数字处理，通过UART接口驱动光纤将测量数据从光纤输出。
实施例13：
一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,与实施例12相似，所不同的是，电源变换与管理模块采用电池。
在肌电检测过程中，外部的干扰主要包括：（1）人体上的干扰信号，例如心电信号、空间容性耦合的50HZ工频干扰等；（2）通过电源线耦合的电源噪声，包括50HZ工频干扰；导联线通过容性耦合形成的干扰；通信线高频信号形成的辐射干扰等。本发明的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头,能够有效减低电极导线和数据传输线上的耦合干扰，减低供电电源线的耦合进入的50HZ工频干扰。本发明的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头的电路原理如图1所示,有源表面肌电检测探头上的测量电极包括一个参考电极，一个以上的测量电极,可以使用电极阵列;电极贴敷在人体检测部位的皮肤表面上；肌电信号测量的目的就是采集测量电极与参考电极间的电位差；单片机分时选择其中某一测量电极与参考电极作为测量对，通过多路电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波；系统控制中心采用低功耗八位单片机，主要负责电源管理、电子开关切换、数据采集、驱动光纤模块和发送数据；电源变换与管理模块，为系统供电；单片机实时监控电池电压，在不使用的情况下由单片机自动切断电源，达到节电目的；采集数据采用光纤单向传送给上位机，单片机使用高速UART驱动光纤模块，实现数据的光纤传输；采用电池供电，用电池直接给系统进行供电，消除了供电电源导入的工频或电源模块带入的其他频率的干扰源，也消除了通过电源导线耦合的空间干扰；有源探头包含一个参考电极，一个以上的测量电极，电极距离短，减小了电极导线耦合的干扰；单片机MCU控制电子开关切换测量电极，输入表面肌电信号，信号经过放大滤波后进入单片机的A/D中，单片机采集测量数据，经过数字处理，通过UART接口驱动光纤将测量数据从光纤输出；光纤传送保证了高速长距离数据传输的可靠性，同时消除了传输导线带来的电磁辐射，以及通过通信导线耦合的其他干扰。整个系统无电气连接导线；其检测探头无外接电缆，检测数据采用光纤输出，避免从电缆耦合的干扰；其检测探头带有检测电极，减少电极线引入的干扰；其低功耗、电池供电，避免外部电源引入的工频干扰、和电源纹波干扰；其内置放大电路和滤波电路，以及AD转换器，减小微弱信号长距离传输的信号衰减和带入的其他干扰。
Claims (10)
1.一种采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，包括电源变换与管理模块,其特征在于:还包括有源探头,有源探头包括参考电极、测量电极和系统控制中心；系统控制中心采用单片机分时选择测量电极与参考电极作为测量对，通过电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波；检测探头采用光纤单向传送给上位机采集的数据。
2.如权利要求1所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:参考电极的数量为一个。
3.如权利要求2所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:测量电极的数量为至少两个。
4.如权利要求3所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:系统控制中心采用单片机分时选择一个测量电极与参考电极作为测量对。
5.如权利要求4所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:系统控制中心采用单片机分时选择测量对，通过两路以上的电子模拟开关，将其电位差送入差分放大电路，进行放大和滤波。
6.如权利要求1-5中任一项所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:测量电极采用电极阵列。
7.如权利要求1-5中任一项所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:参考电极和测量电极贴敷在人体检测部位的皮肤表面上。
8.如权利要求1-5中任一项所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:系统控制中心采用的单片机为低功耗八位单片机，进行电源管理、电子开关切换、数据采集、驱动光纤模块和发送数据。
9.如权利要求1-5中任一项所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:电源变换与管理模块为系统供电。
10.如权利要求1-5中任一项所述的采用光纤传输的有源表面肌电检测探头，其特征在于:单片机实时监控电池电压，在不使用的情况下由单片机自动切断电源。
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