CN104983418A - 一种人体表面肌电信号蓝牙模块采集装置 - Google Patents

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杜雅梅
梁聪
鲁子纯
郝诚
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Abstract

一种无线人体表面肌电信号蓝牙模块采集装置，属于人体肌电信号检测技术领域，包括多路通道、屏蔽导线、信号处理器、蓝牙模块和主控计算机。肌电采集电极和肌电参考电极采集的肌电信号通过各自对接的屏蔽导线送入到信号处理器中，信号处理器再将数据处理之后通过蓝牙模块送入到主控计算机在屏幕上显示出人体肌肤表面肌肉动态情况。优点是能将表面肌电信号进行放大，滤除噪声干扰，实用性强，适合科研以及医疗机构对肌电信号的采集。

Description

一种人体表面肌电信号蓝牙模块采集装置
本发明属于人体生物电信号检测技术领域，具体涉及一种人体表面肌电信号蓝牙模块采集装置。
背景技术
人体表面肌电信号是肌肉活动在时间和空间上综合的复杂表现，能够反映肌肉以及神经的功能和状态。近几年随着研究的深入，已被应用于多种领域：如临床医学中作为肌疲劳、重症肌无力等肌肉疾病的临床诊断；体育科学中用于对训练效果以及强度判定和对运动员的训练作科学指导；康复医学中根据肌电信号与肢体运动模式对应关系，通过模式识别对于假肢进行驱动控制；通过对于前臂示指伸肌、尺侧腕屈肌、伸指总肌、桡侧腕屈肌的肌电信号采集模式识别，对手语进行识别。
对于现有的表面肌电信号采集器有线传输肌电信号的居多，原理都是先将肌电信号前期进行放大滤波处理，并且在微处理器控制下，将高分辨率AD转换器转为数字信号送入计算机中进行处理，其中有并行传输、时分传输等，结构复杂，价格昂贵。
发明内容
本发明目的是提供一种人体表面肌电信号蓝牙模块采集装置，可有效地克服现有技术存在的缺点。
本发明是这样实现的：其特征在于它包括有：多路通道、屏蔽导线、信号处理器、蓝牙模块及计算机，多路通道包括第1、第2、第3、…第n个肌电采集电极和一个共用的肌电参考电极，n为正整数，多路通道的输出是通过各自对应的多道屏蔽导线接入信号处理器；信号处理器中输出的阶梯信号和时分复用 肌电信号通过蓝牙模块传入计算机中，通过计算机分析并在屏幕上显示。
所述信号处理器的结构包括有：肌电信号预采集电路、肌电信号放大模块、多路电平值电路、由肌电信号复用模块、时钟电路和多路电平复用模块组成的时分复用模块及低通滤波器及工频陷波电路，肌电信号预采集电路与肌电信号放大模块直接连接，将第1、第2、第3、…第n个肌电采集电极和肌电参考电极采集到的表面肌电信号放大400倍后，接入肌电信号复用模块，同时多路电平值电路与多路电平复用模块连接产生四阶梯信号或八阶梯信号；肌电信号复用模块和多路电平复用模块分别与时钟电路直接连接，以实现两模块的同步；肌电信号复用模块的输出端接入低通滤波及工频陷波电路，再通过蓝牙模块将信号传入计算机，多路电平复用模块与蓝牙模块连接并接入计算机中进行分析计算。
本发明的优点及积极效果是摆脱传统多路有线数据采集的思路，时分复用的多个时段来区分多路信号，并且利用无线蓝牙方式直接将数据传入计算机，可降低成本，所设计的产品相较同类产品减少线路连接且体积小巧，功耗更低。
附图说明
图1为本发明应用示意图
图2为信号处理器的内部结构示意图
图3为时分复用模块电路图
图中：A——多路通道，B——屏蔽导线，C——信号处理器，D——蓝牙模块，E——计算机。
C1——肌电信号预采集电路，C2——肌电信号放大模块，C3——肌电信号复用模块，C4——低通滤波及工频陷波电路，C5——时钟电路，C6—— 多路电平值电路，C7——多路电平复用模块，C8——时分复用模块，Ⅰ——第一肌电信号通道，Ⅱ——第二肌电信号通道，，Ⅲ——第三肌电信号通道，Ⅳ——第四肌电信号通道，Ⅰ＇——第一电平，Ⅱ＇——第二电平，Ⅲ＇——第三电平，Ⅳ＇——第四电平1、2、3、4——第1、第2、第3、第4肌电采集电极m——肌电参考电极
具体实施方式
如图1所示为本发明应用示意图，包括有第1、第2、第3、第4肌电采集电极1、2、3、4和肌电参考电极m构成的多路通道A、屏蔽导线B、信号处理器C、蓝牙模块D、计算机E，将上述第1、第2、第3、第4肌电采集电极1,2,3,4分别紧贴在的人体肌肤表面上，将肌电参考电极m贴附在人体表面骨性标志上或不参加测试的肌肉肌腱处。第1、第2、第3、第4肌电采集电极1、2、3、4和肌电参考电极m所采集的肌电信号通过各自对接的屏蔽导线B送入到信号处理器C中，信号处理器C再将数据处理之后通过蓝牙模块D送入到计算机E，并由计算机E的上位机软件进行处理，在计算机屏幕上予以显示。
所述为信号处理器C的内部结构图2所示：包括有：肌电信号预采集电路C1、肌电信号放大模块C2、多路电平值电路C6、由肌电信号复用模块C3、时钟电路C5、和多路电平复用模块C7共同构成时分复用模块C8及低通滤波及工频陷波电路C4。肌电信号预采集电路C1与肌电信号放大模块C2直接连接，将通过第1、第2、第3、第4肌电采集电极1、2、3、4和肌电参考电极m采集的表面肌电信号放大400倍后接入肌电信号复用模块C3，同时多路电平值电路C6与多路电平复用模块C7连接产生四个电平阶梯信号，肌电信号复用模块C3和多路电平复用模块C7分别与时钟电路C5直接连接，以实现两模块的同步，时钟电路 每来一上升沿信号，则同时选通一路电平和一路肌电信号，肌电信号预采集电路C1中每一肌电信号通道内的肌电信号对应于唯一一个多路电平值电路C6中的电平值；肌电信号复用模块C3的输出接入低通滤波及工频陷波电路C4，将肌电信号滤掉高于500Hz以及工频噪声，通过蓝牙模块D传入计算机E；同时多路电平复用模块C7的输出也通过蓝牙模块D传入计算机E接口；计算机E的上位机软件实现功能是由与时分复用同步的信号来判断属于哪一通道肌电信号，实现将各通道肌电信号解复用的目的。
电平产生电路部分正电平是由基准电压芯片LM385搭建，负电平通过电阻串联分压，通过放大器搭建电压跟随器使电平更加稳定。放大部分利用低功耗高共模抑制比INA128搭建。肌电信号复用模块C3包括时钟电路、模拟开关和四位二进制计数器。
通过时分复用的方式所设计的电路简单，信号处理器所处理的数据到计算机端，蓝牙就可解决，极其方便，摆脱同类产品必须由串口连接计算机所带来的束缚，经济实用。

Claims (1)

1.一种人体表面肌电信号蓝牙模块采集装置，其特征在于它包括有：多路通道、屏蔽导线、信号处理器、蓝牙模块及计算机，多路通道包括第1、第2、第3、…第n个肌电采集电极（1,2，3…n）和一个共用的肌电参考电极(m)，n为正整数，多路通道(A)的输出是通过各自对应的多道屏蔽导线(B)接入信号处理器(C)；信号处理器(C)中输出的阶梯信号和时分复用肌电信号通过蓝牙模块(D)传入计算机(E)中，通过计算机分析并在屏幕上显示；
 所述信号处理器(C)的结构包括有：肌电信号预采集电路(C1)、肌电信号放大模块(C2)、多电平值电路(C6)、由肌电信号复用模块(C3)、时钟电路(C5)和多路电平复用模块(C7)组成的时分复用模块（8）及低通滤波器及工频陷波电路(C4)，肌电信号预采集电路(C1)与肌电信号放大模块(C2)直接连接，将第1、第2、第3、…第n个肌电采集电极(1,2,3,…n)和肌电参考电极(m)采集到的表面肌电信号放大400倍后，接入肌电信号复用模块(C3)，同时多路电平值电路(C7)与多路电平复用模块(C6)连接产生四阶梯信号或八阶梯信号；肌电信号复用模块(C3)和多路电平复用模块(C6)分别与时钟电路直接连接，以实现两模块的同步；肌电信号复用模块(C3)的输出端接入低通滤波及工频陷波电路(C4)，再通过蓝牙模块（D）将信号传入计算机（E），多路电平复用模块(C7)与蓝牙模块(D)连接并接入计算机(E)中进行分析计算。
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