Emg信號采集器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子電路領域，具體地，涉及一種EMG信號采集器。
【背景技術】
[0002]肌電信號(EMG)是眾多肌纖維中運動單元動作電位(MUAP)在時間和空間上的疊力口。表面肌電信號(SEMG)是淺層肌肉EMG和神經干上電活動在皮膚表面的綜合效應，能在一定程度上反映神經肌肉的活動；相對于針電極EMG，SEMG在測量上具有非侵入性、無創傷、操作簡單等優點。因而，SEMG在臨床醫學、人機功效學、康復醫學以及體育科學等方面均有重要的實用價值。
[0003]隨著檢測技術和信號處理手段的發展，用SEMG代替針電極EMG進行全面臨床無損診斷已成為生物醫學和醫學界研究的熱點問題之一。人體的SEMG很微弱、易受干擾，測量難度大，如何有效采集提取SEMG已成為SEMG應用的關鍵技術之一。
[0004]目前應用的SEMG采集裝置大多將采集到的SEMG通過導線傳送到數據采集卡或特定的醫療儀器進行分析處理，采樣電極粘貼于皮膚表面，電極供電則間接來自市電。這種方法的顯著不足如下:(I)需要專用儀器完成信號采集，應用場合受限制，如無法采集短跑運動中的運動員肢體SEMG ; (2)因有導線相連，當肢體運動時，易導致電極與皮膚間的相對運動，影響采集結果；(3)供電電源由市電處理后獲取，引入了較大的工頻干擾，增加了數據處理難度；(4)若導線較長，則極易引入環境中的其他干擾，如電磁干擾等。

【發明內容】

[0005]為克服現有肌電信號采集裝置的技術缺陷與不足，本發明公開了一種EMG信號采集器。
[0006]本發明所述EMG信號采集器，包括中央處理器和與中央處理器連接的信號調理電路、電壓檢測電路、信號轉換電路及存儲器，所述信號調理電路與EMG采集電極連接，所述信號轉換電路還與USB接口連接。
[0007]優選的，還包括與中央處理器連接的LED指示燈。
[0008]優選的，所述信號轉換電路為CP2021，還包括與信號轉換電路連接的供電電路，所述供電電路與USB接口連接。
[0009]優選的，所述中央處理器為MSP430F167。
[0010]優選的，所述EMG采集電極為Ag/AgCl表面電極。
[0011]優選的，所述存儲器為FLASH。
[0012]本發明所述EMG信號采集器，大大降低了肌電信號的干擾源，提高了裝置的使用便利性，使用方便靈活，采集的肌電信號干擾小。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明一種【具體實施方式】示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0015]本發明所述EMG信號采集器，包括中央處理器和與中央處理器連接的信號調理電路、電壓檢測電路、信號轉換電路及存儲器，所述信號調理電路與EMG采集電極連接，所述信號轉換電路還與USB接口連接。
[0016]根據神經生理知識，肌肉動作電位將產生_90mV到30mV的電勢差，由于人體是電的不良導體(1ΜΩ數量級內阻)，故從體表的貼片電極上只能獲得ImV左右的峰值。SEMG中往往混合著甚低頻(接近直流)和高頻的干擾信號，而有效的肌電信號頻譜分布在10-500HZ間。故從貼片電極檢測出的信號需經過高通濾波(隔直處理)、高倍放大、低通濾波(濾除高頻干擾)等信號調理過程。
[0017]如圖1所示，采樣電極采用Ag/AgCl表面電極，其極化電壓小，能快速獲得穩定的肌電信號。本設計中一個電極由三片相互平行的Ag/AgCl電極構成，中間電極為參考地端，兩側兩個構成差分輸入端。引入的參考地端電極有效降低了噪聲干擾，提高了共模抑制能力。
[0018]信號調理電路主要包括高通濾波、高倍放大、低通濾波幾個部分。若將電極拾取的體表肌電信號直接接入高倍放大器，則由于噪聲的影響，輸出信號易發生漂移并很快達到飽和，故先將信號接入高通濾波電路后再送入高倍放大電路。高倍放大電路中采用儀用放大器INA118，其共模抑制比高達115dB，失調電壓<50uV，只需外掛一個精密電阻就可設定Γ10000的放大倍數。為濾除高頻噪聲，放大后的信號被接入低通濾波器，低通濾波截止頻率設定為600Hz。本系統采用電壓穩定、純凈的電池供電，且避免了外部導線易引入的干擾，故可省去常見的50Hz陷波器。使用50Hz陷波器存在消除部分50Hz有用信號的缺點。
[0019]MCU采用MSP430F167，其片內外圍豐富，有DMA、12位AD模塊(ADC12 )、硬件乘法器(MPY)、USART、16位Timer及多達48個I/O 口。本系統中，利用ADC12對肌電信號采樣，并對采樣結果進行濾波處理，提高了采樣的準確性；DMA配合ADC12使用，大大提高了讀取AD采樣結果的速度；MPY極大提高了數據處理速度。本系統運行于SM時鐘下，且設定采樣頻率為2000Hz，完全滿足采樣間隔要求。
[0020]FLASH采用了 8Mbit的SST25VF080B，與MCU間采用SPI接口，操作方便。本系統中，每個采樣數據占兩個字節，可記錄近500秒的肌電信號，完全滿足肌電信號的一般處理需要。特別是，當需要完整記錄運動員在某一運動過程中肌電信號變化情況時，本裝置特有的無線連接及超長存儲時間的優點是傳統采集儀所不具備的。
[0021]系統由3.6V鋰電池供電，經高效的RH5RL33AA后為系統提供+3.3V電源，同時系統對電池電壓進行監控，當電池電量不足時通過LED發光提示。按鍵用于啟動、停止肌電信號采集，也可實現其他基本操作。考慮到系統低功耗及精簡的需要，本設計中未采用液晶或數碼管顯示，僅通過兩個LED燈指示系統的當前狀態。
[0022]本裝置的USB接口用于與PC機進行通訊，操作簡單方便。當需要將采集的肌電信號上傳到PC機分析處理時，MCU從FLASH內讀取存儲的肌電信號，通過UART接口發送到CP2102。CP2102用于實現USB信號與UART之間的轉換。CP2102與MCU及存儲電路之間獨立供電，在肌電信號采集階段及系統待機狀態下，CP2102不消耗電池能量；當與PC機通訊時，CP2102供電電路工作，其中的BM1117-3.3將USB總線的+5V電源轉換為+3.3V向CP2102 供電。
[0023]如上所述，可較好的實現本發明。
【主權項】
1.EMG信號采集器，其特征在于，包括中央處理器和與中央處理器連接的信號調理電路、電壓檢測電路、信號轉換電路及存儲器，所述信號調理電路與EMG采集電極連接，所述信號轉換電路還與USB接口連接。2.根據權利要求1所述的EMG信號采集器，其特征在于，還包括與中央處理器連接的LED指示燈。3.根據權利要求1所述的EMG信號采集器，其特征在于，所述信號轉換電路為CP2021，還包括與信號轉換電路連接的供電電路，所述供電電路與USB接口連接。4.根據權利要求1所述的EMG信號采集器，其特征在于，所述中央處理器為MSP430F167。5.根據權利要求1所述的EMG信號采集器，其特征在于，所述EMG采集電極為Ag/AgCl表面電極。6.根據權利要求1所述的EMG信號采集器，其特征在于，所述存儲器為FLASH。
【專利摘要】本發明所述EMG信號采集器，包括中央處理器和與中央處理器連接的信號調理電路、電壓檢測電路、信號轉換電路及存儲器，所述信號調理電路與EMG采集電極連接，所述信號轉換電路還與USB接口連接。本發明所述EMG信號采集器，大大降低了肌電信號的干擾源，提高了裝置的使用便利性，使用方便靈活，采集的肌電信號干擾小。
【IPC分類】A61B5/0488
【公開號】CN105559780
【申請號】CN201410544400
【發明人】黃生林
【申請人】黃生林
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月15日