[实用新型]多通道表面肌电采集分析系统

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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信息。

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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型的技术方案为：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。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型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为本实用新型多通道表面肌电采集分析系统结构示意框图；

图2为本实用新型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为本实用新型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。