[发明专利]一种异构表面肌电采集装置

说明书

本发明公开了一种异构表面肌电采集装置，涉及人机交互技术领域。包括高密度肌电采集模块以及分布式肌电采集模块。不同种类的采集模块以不同的菊花链连接并使用不同的SPI与主控进行通讯，实现不同的配置以及相对独立的通讯。高密度肌电采集模块采用单端输入的方式与高密度电极片连接采集高密度肌电信号，分布式肌电采集模块采用差分输入的方式与湿电极连接采集分布式肌电信号，实现高密度肌电信号和分布式肌电信号的同步采集，可根据具体的需求、实验要求选择使用不同组合的肌电信号。采集模块均可插拔，通过多个接口以及采集模块的模块化设计实现可扩展性，同时可以解决出现问题时更换成本高的问题，仅需更换最小的采集模块。

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种异构表面肌电采集装置。

背景技术

表面肌电信号(surface electromyogram,sEMG)是指从肌肉表面通过电极记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。大脑皮层的运动意图信号，通过脊髓的运动神经元传导到轴突末梢连接的肌纤维。之后肌纤维产生电位变化，引起肌肉收缩并在人体软组织及皮肤表面产生电流场，在该电流场中检测到的电位差就称作肌电信号。

sEMG幅值约为0-5mV，主要频带在20-500Hz，绝大部分在50-150Hz，300Hz以上明显减弱，信号具有很差的稳定性和很强的随机性。此信号的空间分辨率虽然没有传统针式肌电图高，但是其拥有较好的重复性，而且探测空间也比较大。大量研究发现，表面肌电信号是来自于脊髓ɑ运动神经元的电生理活动，而此神经元受控于大脑运动皮层。产生的肌电信号的频率和振幅则是受生理因素和测量因素共同影响的，生理因素主要有：因为肌肉功能状态及活动水平不同，进而导致肌纤维募集方式和运动单元同步化活动的不同；测量因素主要包括：肌肉长度、皮肤温度、肌肉收缩方式、信号串线和电极位置等。在规范操作下，对所采集到的表面肌电信号进行定量分析，可使研究者掌握被试的肌肉激活模式、肌疲劳程度、肌力大小、多肌群的协调性以及运动单元对兴奋的传递速度等一系列深受现代科学工作者广泛关注的问题，因此对于康复医学、体育科学、基础医学等多个学科都具有极其重要的研究意义和应用价值。20世纪60年代至今，人们对于表面肌电信号的检测处理手段逐渐成熟，其应用范围也越来越广，主要体现在临床诊断、智能假肢控制、功能性电刺激及生物反馈研究、体育科学研究等方面。

目前已有的表面肌电采集设备主要分为两种：高密度肌电采集设备以及分布式肌电采集设备。高密度肌电采集设备通过高密度电极片同时采集多个通道的高密度肌电信号，分布式肌电采集设备通过多片湿电极采集多个通道的分布式肌电信号。但是，目前的肌电采集设备无法同时采集高密度肌电以及分布式肌电，无法实现肌电采集模块的扩展，肌电采集设备成本高。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种异构表面肌电采集装置。可以同时采集高密度肌电以及分布式肌电信号，可以实现肌电采集模块的扩展，降低肌电采集设备成本。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是同时采集高密度肌电信号以及分布式肌电信号，实现肌电采集模块的扩展，降低肌电采集设备成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种异构表面肌电采集装置，包括高密度肌电采集模块和分布式肌电采集模块；

所述高密度肌电采集模块采用单端输入的方式与高密度电极片连接采集高密度肌电信号；

所述分布式肌电采集模块采用差分输入的方式与湿电极连接采集分布式肌电信号。

进一步地，所述高密度肌电采集模块和所述分布式肌电采集模块以不同的菊花链连接并使用不同的SPI与主控模块进行通讯。

进一步地，所述高密度肌电采集模块为八通道。

进一步地，所述分布式肌电采集模块为八通道。

进一步地，所述高密度肌电采集模块可插拔。

进一步地，所述分布式肌电采集模块可插拔。