CN203290900U - 基于蓝牙的无线表面肌电采集仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及基于蓝牙的无线表面肌电采集仪。包含正向电极、负向电极和参考电极，三个电极分别连接前置放大器，所述前置放大器连接带通滤波器，所述带通滤波器还连接主放大器，所述主放大器连接模数转换器。采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：采用上述结构，本实用新型可使用体积较小的电池供电，减少了采用外接电源供电带来的工频干扰，精度高，功耗低，可便携。此外，本实用新型的充电端口采用mini-USB端口，5V输入，可以方便的使用市面上常见的适配器进行充电，使用蓝牙还可以实现随身携带、使用方便，避免了传统的使用移动不方便中的缺点。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及基于蓝牙的无线表面肌电采集仪。
背景技术
肌电是产生肌肉力的电信号根源，它是肌肉中多个运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，反映了神经、肌肉的功能状态。近年来，肌电被广泛应用于基础医学研究、临床诊断、康复工程、运动医学、工效学和运动生物力学等领域。
传统的针式肌电测量仪器需在人体上扎针测量，且不方便。而现有的一些表面肌电测量终端需连接至固定的设备，移动性较差。在肌电信号放大器领域，现有的生物信号放大器需要使用模拟工频陷波器和高价格的模拟隔离放大器，具有体积大、价格高、功耗大等缺点，便携化应用有限。
并且，传统的针式肌电测量仪器移动不便，使用过程中，很大一部分时间都在接线和校准，因此浪费时间，使用不便，并且通信和设备落后，难以实现数据快速、高效的监测、收集、处理和传输。
实用新型内容
实用新型的目的：为了提供一种基于蓝牙的无线便携式，高精度，低功耗的表面肌电采集仪。
为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：
基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，包含正向电极、负向电极和参考电极，三个电极分别连接前置放大器，所述前置放大器连接带通滤波器，所述带通滤波器还连接主放大器，所述主放大器连接模数转换器。
本处至少实现的技术效果是提供了一种装置可以实现电极所得信号的初步处理。
本实用新型进一步技术方案在于，所述模数转换器还连接单片机，所述单片机连接蓝牙模块。
本实用新型进一步技术方案在于，还包含与模数转换器相连的充电部分。
本实用新型进一步技术方案在于，所述正向电极、负向电极和参考电极均为Ag/AgCl电极。
本实用新型进一步技术方案在于，所述前置放大器采用AD620。
本实用新型进一步技术方案在于，所述带通滤波器为巴特沃斯一阶带通滤波器。
本实用新型进一步技术方案在于，所述模数转换器采用ads8320。
本实用新型进一步技术方案在于，所述单片机为Msp430g2553超低功耗单片机。
本实用新型进一步技术方案在于，所述蓝牙模块为HC-05蓝牙模块。
本实用新型进一步技术方案在于，所述充电部分包含参考源，所述参考源采用REF193，所述参考源连接稳压部分和锂电池以及电池充电电路。
采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：采用上述结构，本实用新型可使用体积较小的电池供电，减少了采用外接电源供电带来的工频干扰，精度高，功耗低，可便携。此外，本实用新型的充电端口采用mini-USB端口，5V输入，可以方便的使用市面上常见的适配器进行充电，使用蓝牙还可以实现随身携带、使用方便，避免了传统的使用移动不方便中的缺点。
具体来说，本实用新型与现有技术相比，有以下改进效果：
(1)本实用新型采用便携式设计，方便携带，以及附着在身体上。
(2)本实用新型采用无线蓝牙协议传输，可实时的进行信号检测及处理，同时方便接入各种现存的拥有蓝牙接入能力的设备。
(3)本实用新型可以采用锂离子电池供电，减少了直接采用市电接入时引入的工频信号干扰，提高了信噪比。
(4)直接采用板载的模数转换器进行模数转换，减少了直接将模拟信号传输时带来的干扰与失真。
附图说明
为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：
图1为表面肌电测量仪的结构连接图；
图2为表面肌电测量仪的信号处理流程图；
图3为表面肌电测量仪的结构图；
图4为表面肌电测量仪的佩戴原理图；
其中：101.正向电极；102.负向电极；103.参考电极；104.前置放大器；105.带通滤波器；106.主放大器；107.模数转换器；108.单片机；109.蓝牙模块；110.参考源；111.稳压部分；112.锂电池；113.电池充电电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，实施例不构成对本实用新型的限制：
结合图1-图4；所述电极，采用的是Ag/AgCl电极。分为三个电极输入，分别是正向输入，反向输入，参考地输入。其中参考地输入是为了提高共模抑制比。采用长度约8cm的电极接入线。
所述前置放大器，采用的是ADI公司AD620，最小CMR为100dB，差分输入，增益为75倍。
所述带通滤波器，采用的是巴特沃斯一阶带通滤波器，通带频率为10Hz到700Hz。
所述主放大器，采用的是TLC2272，低噪，增益为33倍，外加电平抬高，将信号范围调整至0V到3V之间，为AD的参考电压。
所述模数转换器，采用ads8320，16位高精度差分输入模数转换器。与单片机通过SPI协议进行通信。
所述参考源，采用REF193，为模数转换器提供3V的参考电压输入。
所述单片机，采用TI公司的Msp430g2553超低功耗单片机，3.3V供电，使用内置DCO，时钟频率为1MHz。单片机主要控制AD采样率、数据转换、以及发送给蓝牙模块数据。其中AD采样率为2000sps。16位的数据(例如1234H)通过4字节发送，格式为00H 00H 12H 34H。其中两字节的00H是用来同步定界。此时单片机发送的数据量为8KB/s。因此，本测量仪采用波特率为115200的通信速率向蓝牙模块发送数据。
所述蓝牙模块，采用HC-05蓝牙模块，主从模式可互换，可支持蓝牙4.0协议。它是用来将单片机传来的数据利用蓝牙传输协议通过无线信道传输到接收方。
所述稳压模块，采用TPS79333和TPS60401。其中TPS7933，是将3.7V输入降压至3.3V。其中TPS60401，是将+3.3V输入反转至-3.3V输出。整个稳压模块为系统提供稳定的±3.3V供电。
所述电池，采用的是锂离子电池，3.7V200mA，能支持系统连续工作6小时。体积为30*20*5mm。
锂离子电池提供系统的电源；稳压电路将锂离子电池输入电压稳定在系统工作所需电压；电池充电控制电路用来管理电池充电，防止倒充，过充。
图2所示为所述的表面肌电测量仪的信号处理流程图。包括以下部分：
(1)由表面肌电电极检测被检测者的表面肌电信号；
(2)检测到的表面肌电信号进入前置差分放大器放大，再经带通滤波器滤除带外无用噪声，并进行抗混叠处理，然后进入主放大器进行进一步放大；
(3)放大后的表面肌电信号进入模数转换器，将模拟信号转换为数字信号；
(4)转换后的表面肌电信号进入所述微控制器，所述微控制器将采集到的数据通过一定的数据格式转换，通过串口发送至蓝牙模块，然后进入无线信道传输。
所述步骤(4)之后还包括，处理终端收到信号后进行数据处理的过程。
图3所示为所述的表面肌电测量仪的结构图，其中三个电极的位置以标出。采集控制部分包括前述的前置放大器、带通滤波器、主放大器、模数转换器、参考源、单片机、蓝牙模块。电源管理包括前述的电池、充电电路、稳压电路。
图4所示为人体右臂的佩戴示意图。人体其他部位的测量需依照具体情况连接。
模块的使用流程：
(1)打开电源开关，电源指示灯亮起，且蓝牙指示灯间隔0.5秒闪烁。此时为未连接状态。
(2)接收端搜索蓝牙设备，查看到蓝牙设备后，输入配对码，连接成功后蓝牙指示灯间隔1秒闪烁。
(3)打开蓝牙适配器所分配的串口，即可收到数据。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
Claims (10)
1.基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，包含正向电极(101)、负向电极(102)和参考电极(103)，三个电极分别连接前置放大器(104)，所述前置放大器(104)连接带通滤波器(105)，所述带通滤波器(105)还连接主放大器(106)，所述主放大器(106)连接模数转换器(107)。
2.如权利要求1所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述模数转换器(107)还连接单片机(108)，所述单片机(108)连接蓝牙模块(109)。
3.如权利要求1所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，还包含与模数转换器(107)相连的充电部分。
4.如权利要求1所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述正向电极(101)、负向电极(102)和参考电极(103)均为Ag/AgCl电极。
5.如权利要求1所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述前置放大器采用AD620。
6.如权利要求1所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述带通滤波器为巴特沃斯一阶带通滤波器。
7.如权利要求1所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述模数转换器采用ads8320。
8.如权利要求2所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述单片机为Msp430g2553超低功耗单片机。
9.如权利要求2所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述蓝牙模块为HC-05蓝牙模块。
10.如权利要求3所述的基于蓝牙的无线表面肌电采集仪，其特征在于，所述充电部分包含参考源(110)，所述参考源(110)采用REF193，所述参考源(110)连接稳压部分(111)和锂电池(112)以及电池充电电路(113)。
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