一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，涉及生物信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有表面肌電信號(hào)采集裝置體積龐大，不方便攜帶，并且不便于同時(shí)采集多路表面肌電信號(hào)的問題。本發(fā)明所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，它包括：充電基座、多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理中心；充電基座用于為采集節(jié)點(diǎn)充電，采集節(jié)點(diǎn)用于采集人體的表面肌電信號(hào)，多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)將信號(hào)通過無線藍(lán)牙的方式發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心。本發(fā)明適用于多場(chǎng)景、便攜的、低功耗的表面肌電信號(hào)的采集。
【專利說明】
_種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]表面肌電信號(hào)是肌肉纖維動(dòng)作電位經(jīng)過肌肉、皮下組織、皮膚等濾波作用，時(shí)間和空間上疊加形成的。一條肌肉纖維在傳播過程中形成了單纖維的動(dòng)作電位，一個(gè)運(yùn)動(dòng)單位內(nèi)的所有單纖維動(dòng)作電位在時(shí)間和空間上疊加形成了運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢?，持續(xù)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢唤?jīng)過肌肉、皮下組織、皮膚等濾波作用在檢測(cè)處形成表面肌電信號(hào)。
[0003]表面肌電信號(hào)能夠反映肌肉活動(dòng)情況和狀態(tài)，在人機(jī)交互、康復(fù)和體育等各個(gè)領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的商業(yè)表面肌電采集設(shè)備大多是有線的，采集多路表面肌電信號(hào)時(shí)導(dǎo)線交叉在一起，導(dǎo)線的抖動(dòng)能夠帶來噪聲，限制表面肌電信號(hào)的采集部位。Delsys等商用無線電極采用充電與數(shù)據(jù)接收一體的收納箱，體積龐大，不方便攜帶，并且不便于同時(shí)采集多路表面肌電信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有表面肌電信號(hào)采集裝置體積龐大，不方便攜帶，并且不便于同時(shí)采集多路表面肌電信號(hào)的問題，現(xiàn)提供一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)。
[0005]—種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，它包括:充電基座101、多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)102和數(shù)據(jù)處理中心103;
[0006]充電基座101用于為采集節(jié)點(diǎn)102充電，采集節(jié)點(diǎn)102用于采集人體的表面肌電信號(hào)，
[0007]采集節(jié)點(diǎn)102包括:信號(hào)采集模塊211、無線傳輸和信號(hào)處理模塊207、電源管理模塊208、電池模塊209和狀態(tài)指示燈210;
[0008]電池模塊209的電壓信號(hào)輸出端連接電源管理模塊208的電壓信號(hào)輸入端，電源管理模塊208的電壓信號(hào)輸出端同時(shí)連接信號(hào)采集模塊211的電壓輸入端、無線傳輸和信號(hào)處理模塊207的電壓輸入端和狀態(tài)指示燈210的電壓輸入端，
[0009]信號(hào)采集模塊211的采集信號(hào)輸出端連接無線傳輸和信號(hào)處理模塊207的采集信號(hào)輸入端，無線傳輸和信號(hào)處理模塊207的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接狀態(tài)指示燈210的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，
[0010]無線傳輸和信號(hào)處理模塊207將信號(hào)通過無線藍(lán)牙的方式發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心103。
[0011]信號(hào)采集模塊211包括:多個(gè)肌電電極201、前置放大電路202、二階高通濾波電路203、四階低通濾波電路204、有源雙T陷波電路205和電壓抬升模塊206;
[0012]無線傳輸和信號(hào)處理模塊207為藍(lán)牙4.1芯片，該芯片包括:RF射頻單元、Α/D轉(zhuǎn)換單元和MCU;
[0013]多個(gè)肌電電極201用于采集人體的表面肌電信號(hào)，多個(gè)肌電電極201的采集信號(hào)輸出端同時(shí)連接前置放大電路202的采集信號(hào)輸入端，前置放大電路202的放大信號(hào)輸出端連接二階高通濾波電路203的放大信號(hào)輸入端，二階高通濾波電路203高通濾波信號(hào)輸出端連接四階低通濾波電路204的高通濾波信號(hào)輸入端，四階低通濾波電路204的低通濾波信號(hào)輸出端連接有源雙T陷波電路205的低通濾波信號(hào)輸入端，有源雙T陷波電路205的陷波信號(hào)輸出端連接電壓抬升模塊206的陷波信號(hào)輸入端，電壓抬升模塊206的模擬信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換單元的模擬信號(hào)輸入端，
[0014]Α/D轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)輸出端連接M⑶的數(shù)字信號(hào)輸入端，M⑶的信號(hào)輸出端連接RF射頻單元的信號(hào)輸入端，
[0015]M⑶的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接狀態(tài)指示燈210的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端。
[0016]本發(fā)明針對(duì)于商業(yè)電極在使用過程中的諸多不便，設(shè)計(jì)了應(yīng)用于多場(chǎng)景、便攜的、低功耗的表面肌電采集裝置。具有以下特點(diǎn):
[0017](I)可依據(jù)用途選擇佩戴方式，佩戴手環(huán)或雙面膠帶，靈活的實(shí)現(xiàn)采集節(jié)點(diǎn)安放于身體各個(gè)部位。
[0018](2)數(shù)據(jù)處理中心可選擇性與采集節(jié)點(diǎn)通信。
【附圖說明】
[0019]圖1為一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為采集節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部信號(hào)采集模塊和無線傳輸和信號(hào)處理模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為充電基座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為腕帶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為信號(hào)采集模塊、無線傳輸和信號(hào)處理模塊和電池模塊的位置分布圖；
[0024]圖6為前置放大電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為一■階尚通濾波電路的電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖8為四階低通濾波電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9為有源雙T陷波電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖10為電壓抬升模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖11為采集節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)處理中心的輸出傳輸時(shí)序示意圖；
[0030]圖12為采集節(jié)點(diǎn)外殼的主視圖；
[0031 ]圖13為采集節(jié)點(diǎn)外殼的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，它包括:充電基座101、多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)102和數(shù)據(jù)處理中心103;
[0033]充電基座101用于為采集節(jié)點(diǎn)102充電，采集節(jié)點(diǎn)102用于采集人體的表面肌電信號(hào)，
[0034]采集節(jié)點(diǎn)102包括:信號(hào)采集模塊211、無線傳輸和信號(hào)處理模塊207、電源管理模塊208、電池模塊209和狀態(tài)指示燈210;
[0035]電池模塊209的電壓信號(hào)輸出端連接電源管理模塊208的電壓信號(hào)輸入端，電源管理模塊208的電壓信號(hào)輸出端同時(shí)連接信號(hào)采集模塊211的電壓輸入端、無線傳輸和信號(hào)處理模塊207的電壓輸入端和狀態(tài)指示燈210的電壓輸入端，
[0036]信號(hào)采集模塊211的采集信號(hào)輸出端連接無線傳輸和信號(hào)處理模塊207的采集信號(hào)輸入端，無線傳輸和信號(hào)處理模塊207的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接狀態(tài)指示燈210的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，
[0037]無線傳輸和信號(hào)處理模塊207將信號(hào)通過無線藍(lán)牙的方式發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心103。
[0038]本實(shí)施方式中，一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)包含多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)102，每個(gè)采集節(jié)點(diǎn)完全相同；將采集節(jié)點(diǎn)放置在人體皮膚表面，采集節(jié)點(diǎn)就能夠獨(dú)立完成采集原始肌電信號(hào)的任務(wù)。數(shù)據(jù)處理中心103能夠接收來自每個(gè)集節(jié)點(diǎn)的表面肌電數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)匯總傳遞給后續(xù)信號(hào)處理設(shè)備。
[0039]充電基座101具有多個(gè)充電插槽，能夠同時(shí)容納多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)充電，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，充電基座101包括6個(gè)充電插槽，外形尺寸長(zhǎng)寬高分別為140mm、80mm、40mm，輸入電壓在120伏至240伏之間，輸出電壓為5伏。
[0040]在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，采集節(jié)點(diǎn)能夠通過腕帶或雙面膠帶固定在皮膚上，采集節(jié)點(diǎn)能夠通過一次性雙面膠帶，較舒適的安放在表面肌電采集部位;所述腕帶的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中402為采集節(jié)點(diǎn)安放孔，401為安放孔間隙，腕帶的材料為聚亞安酯，有一定彈性，增加伸縮性，當(dāng)腕帶佩戴于人體前臂時(shí)，能夠采集人體前臂表面肌電信號(hào)。
[0041 ]電池模塊209為3.7伏，200mAh的鋰電池；電源管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和電量監(jiān)測(cè)的功能。
[0042]如圖5所示，信號(hào)采集模塊211、電源管理模塊和電池模塊均位于同一塊印制電路板604上，無線傳輸和信號(hào)處理模塊位于另一塊印制電路板602上，兩塊印制電路板通過插座連接，且兩塊電路板之間有鎳銀金屬屏蔽層603，601表示鋰電池。
[0043]在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，狀態(tài)指示燈有三種狀態(tài)指示，采集節(jié)點(diǎn)打開時(shí)保持綠色常亮，數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)保持綠色閃爍，電量較低時(shí)較長(zhǎng)間隔歇性黃色閃爍。
[0044]無線傳輸和信號(hào)處理模塊選擇11公司的0:2640，0:2640是超低功耗2.46取RF，32位ARM Cortex-M3處理器和外設(shè)MO處理器，MO處理器適合用于在系統(tǒng)其余部分處于睡眠模式的情況下自主收集模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。CC2640是基于目藍(lán)牙4.1協(xié)議，藍(lán)牙4.1可實(shí)現(xiàn)主從方式數(shù)據(jù)發(fā)送，并可以實(shí)現(xiàn)一主多從方式。
[0045]【具體實(shí)施方式】二:參照?qǐng)D2具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，
[0046]信號(hào)采集模塊211包括:多個(gè)肌電電極201、前置放大電路202、二階高通濾波電路203、四階低通濾波電路204、有源雙T陷波電路205和電壓抬升模塊206;
[0047]無線傳輸和信號(hào)處理模塊207為藍(lán)牙4.1芯片，該芯片包括:RF射頻單元、Α/D轉(zhuǎn)換單元和MCU;
[0048]多個(gè)肌電電極201用于采集人體的表面肌電信號(hào)，多個(gè)肌電電極201的采集信號(hào)輸出端同時(shí)連接前置放大電路202的采集信號(hào)輸入端，前置放大電路202的放大信號(hào)輸出端連接二階高通濾波電路203的放大信號(hào)輸入端，二階高通濾波電路203高通濾波信號(hào)輸出端連接四階低通濾波電路204的高通濾波信號(hào)輸入端，四階低通濾波電路204的低通濾波信號(hào)輸出端連接有源雙T陷波電路205的低通濾波信號(hào)輸入端，有源雙T陷波電路205的陷波信號(hào)輸出端連接電壓抬升模塊206的陷波信號(hào)輸入端，電壓抬升模塊206的模擬信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換單元的模擬信號(hào)輸入端，
[0049]Α/D轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)輸出端連接M⑶的數(shù)字信號(hào)輸入端，M⑶的信號(hào)輸出端連接RF射頻單元的信號(hào)輸入端，
[0050]MCU的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接狀態(tài)指示燈210的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端。
[0051]采集節(jié)點(diǎn)無線傳輸模塊通過藍(lán)牙4.1協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理中心通過藍(lán)牙4.1協(xié)議接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、低功耗數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理中心可以同時(shí)接收來自多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，也可以選擇某個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
[0052]在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，肌電電極201的個(gè)數(shù)為3個(gè)，其中兩個(gè)電極為采集表面肌電差分信號(hào)，剩余一個(gè)電極為參考電極;所述前置放大電路202用于匹配皮膚與電極接觸阻抗、射頻衰減濾波、對(duì)表面肌電信號(hào)隔直和初級(jí)放大;所述二階高通濾波電路203能夠?yàn)V除低頻運(yùn)動(dòng)偽跡噪聲;所述四階低通濾波電路204能夠?yàn)V除高頻噪聲;所述有源雙T陷波電路205能夠?qū)σ氩杉?jié)點(diǎn)的50Hz工頻噪聲衰減;所述電壓抬升模塊206能夠?qū)V波后的原始肌電信號(hào)抬升至適合AD采集的電壓區(qū)間;所述Α/D轉(zhuǎn)換單元用于對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;所述M⑶用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字帶通、陷波處理;所述RF射頻單元能夠通過藍(lán)牙4.1協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0053]【具體實(shí)施方式】三:參照?qǐng)D6具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，肌電電極201的個(gè)數(shù)為3個(gè)，分別為一號(hào)電極、二號(hào)電極和三號(hào)電極；
[0054]前置放大電路202包括:電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7和一號(hào)放大器；
[0055]—號(hào)電極的觸點(diǎn)與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的另一端同時(shí)連接電容Cl的一端、一號(hào)放大器的正向輸入端和電容C2的一端，電容Cl的另一端接電源地，
[0056]二號(hào)電極的觸點(diǎn)與電阻R 2的一端相連，電阻R 2的另一端同時(shí)連接電容C 3的一端、一號(hào)放大器的反向輸入端和電容C2的另一端，電容C3的另一端接電源地，
[0057]電阻R3的兩端分別與一號(hào)放大器增益控制端的兩個(gè)連接端相連，
[0058]—號(hào)放大器的正極同時(shí)連接電源正極、電容C4的一端和電容C7的一端，
[0059]—號(hào)放大器的負(fù)極同時(shí)連接電源負(fù)極、電容C5的一端和電容C6的一端，
[0060]電容C4的另一端、電容C5的另一端、電容C6的另一端和電容C7的另一端均連接電源地，
[0061 ]三號(hào)電極的觸點(diǎn)與一號(hào)放大器的參考端相連，
[0062]—號(hào)放大器的輸出端作為前置放大電路的放大信號(hào)輸出端。
[0063]本實(shí)施方式中，一號(hào)放大器的型號(hào)為ADI公司的AD8221，AD8221是一款增益可編程、高性能儀表放大器，具有低電壓失調(diào)、低失調(diào)漂移、低增益漂移、高增益精度和高共模抑制比的特點(diǎn)，可通過外接的電阻調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。
[0064]【具體實(shí)施方式】四:參照?qǐng)D7具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，二階高通濾波電路203包括:電容C8、電容C9、電容C10、電容C11、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R22和二號(hào)放大器；
[0065]電容C8的一端同時(shí)連接電阻R22的一端和電容C9的一端，電容C9的另一端同時(shí)連接電阻R6的一端和二號(hào)放大器的正向輸入端，
[ΟΟ??]電阻R5的另一端同時(shí)連接電阻R4的一端和二號(hào)放大器的反向輸入端，
[0067]電容ClO的一端和二號(hào)放大器的正極同時(shí)連接電源正極，電容ClI的一端和二號(hào)放大器的負(fù)極同時(shí)連接電源負(fù)極，
[0068]電阻R6的另一端、電阻R5的一端、電容C1的另一端和電容C11的另一端同時(shí)接電源地，
[0069 ]電容C8的另一端作為二階高通濾波電路203的放大信號(hào)輸入端，
[0070]電阻R22的另一端、二號(hào)放大器的輸出端和電阻R4的另一端相連，并作為二階高通濾波電路203的高通濾波信號(hào)輸出端。
[0071]本實(shí)施方式中，二號(hào)放大器的型號(hào)為TI公司的0PA180，該放大器是0.1μν/Γ漂移、低噪聲、軌到軌輸出的運(yùn)算放大器。
[0072]【具體實(shí)施方式】五:參照?qǐng)D8具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，四階低通濾波電路204包括:電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電容C12、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、三號(hào)放大器和四號(hào)放大器；
[0073]電阻R7的一端作為四階低通濾波電路204的高通濾波信號(hào)輸入端，四號(hào)放大器的輸出端、電容C17的一端和電阻R12的一端相連，并作為四階低通濾波電路204的低通濾波信號(hào)輸出端，
[0074]電阻R7的另一端同時(shí)連接電阻R8的一端、電阻R9的一端和電容Cl 4的一端，
[0075]電阻R8的另一端同時(shí)連接電容Cl5的一端和三號(hào)放大器的反向輸入端，
[0076]電阻R9的另一端同時(shí)連接電容C15的另一端、三號(hào)放大器的輸出端和電阻RlO的一端，
[0077]三號(hào)放大器的正極和電容Cl 2的一端同時(shí)連接電源正極，三號(hào)放大器的負(fù)極和電容C13的一端同時(shí)連接電源負(fù)極，
[0078]電阻RlO的另一端同時(shí)連接電阻Rl I的一端、電容C16的一端和電阻Rl 2的另一端，
[0079]電阻Rll的另一端同時(shí)連接電容C17的另一端和四號(hào)放大器的反相輸入端，
[0080]三號(hào)放大器的正向輸入端、電容C14的另一端、電容C12的另一端、電容C13的另一端、電容C16的另一端和四號(hào)放大器的正相輸入端同時(shí)接電源地。
[0081 ] 本實(shí)施方式中，三號(hào)放大器和四號(hào)放大器的型號(hào)均為TI公司的0ΡΑ2180，四號(hào)放大器的型號(hào)為0PA2180-U2，該種放大器是0.1μν/Γ漂移、低噪聲、軌到軌輸出的運(yùn)算放大器。
[0082]對(duì)于上述實(shí)施方式三至五中，電源管理模塊將鋰電池3.7V轉(zhuǎn)換為3.3V，并由反向電壓轉(zhuǎn)換芯片將3.3V轉(zhuǎn)換為-3.3V，±3.3V對(duì)0PA180、0PA2180、AD8221供電，3.3V對(duì)藍(lán)牙芯片CC2640供電。
[0083]【具體實(shí)施方式】六:參照?qǐng)D9具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，有源雙T陷波電路205包括:電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、五號(hào)放大器和六號(hào)放大器；
[0084]電容C18的一端和電阻R13的一端相連并作為有源雙T陷波電路205的低通濾波信號(hào)輸入端，六號(hào)放大器的信號(hào)輸出端、六號(hào)放大器的反向輸入端和電阻R16的一端相連，并作為有源雙T陷波電路205的陷波信號(hào)輸出端，
[0085 ] 電容Cl 8的另一端同時(shí)連接電容Cl 9的一端和電阻Rl 5的一端，
[0086]電容C19的另一端同時(shí)連接電阻R14的一端和六號(hào)放大器的正向輸入端，
[0087]電阻R15的另一端同時(shí)連接五號(hào)放大器的信號(hào)輸出端、五號(hào)放大器的反向輸入端和電容C20的一端，
[0088]電阻Rl 3的另一端同時(shí)連接電阻Rl 4的另一端和電容C20的另一端，
[0089 ] 五號(hào)放大器的正向輸入端同時(shí)連接電阻Rl 6的另一端和電阻Rl 7的一端，
[°09°]電容C22的一端和六號(hào)放大器的正極同時(shí)接電源正極，電容C21的一端和六號(hào)放大器的負(fù)極同時(shí)接電源負(fù)極，
[0091 ]電阻Rl 7的另一端、電容C21的另一端和電容C22的另一端均接電源地。
[0092]本實(shí)施方式中，五號(hào)放大器的型號(hào)為0PA2180-U1，六號(hào)放大器0PA2180-U2。
[0093]【具體實(shí)施方式】七:參照?qǐng)D10具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，電壓抬升模塊206包括:電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R26、電容C23、電容C24、電容C25、電容C30、七號(hào)放大器和八號(hào)放大器；
[0094]八號(hào)放大器的正向輸入端作為電壓抬升模塊206的陷波信號(hào)輸入端，電阻R26的一端和電容C30的一端相連并作為電壓抬升模塊206的模擬信號(hào)輸出端，
[0095]電阻R18的一端連接電源正極，
[0096]電阻Rl8的另一端、電阻Rl 9的一端同時(shí)連接七號(hào)放大器的正向輸入端，七號(hào)放大器的反向輸入端和七號(hào)放大器的輸出端同時(shí)連接八號(hào)放大器的參考端，七號(hào)放大器的正極和電容C23的一端同時(shí)連接電源正極，
[0097]電阻R20的兩端分別與八號(hào)放大器增益調(diào)節(jié)端的兩個(gè)連接端相連，
[0098]八號(hào)放大器的正極和電容C24的一端同時(shí)連接電源正極，八號(hào)放大器的負(fù)極和電容C25的一端同時(shí)連接電源負(fù)極，
[00"]電阻R26的另一端連接八號(hào)放大器的輸出端，
[0100]電阻R19的另一端、電容C30的另一端、電容C24的另一端、電容C25的另一端、電容C23的另一端、七號(hào)放大器的負(fù)極和八號(hào)放大器的反向輸入端均連接電源地。
[0101]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，它還包括:采集節(jié)點(diǎn)外殼，信號(hào)采集模塊211、無線傳輸和信號(hào)處理模塊207、電源管理模塊208、電池模塊209和狀態(tài)指示燈210均位于采集節(jié)點(diǎn)外殼內(nèi)，
[0102]采集節(jié)點(diǎn)外殼為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，該采集節(jié)點(diǎn)外殼表面開有多個(gè)電極孔。
[0103]如圖12和圖13所示，采集節(jié)點(diǎn)外殼上表面為開關(guān)306與狀態(tài)指示燈孔305，側(cè)面為電池充電觸點(diǎn)304，下表面為三個(gè)電極孔302;開關(guān)可在采集節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)關(guān)閉采集節(jié)點(diǎn)內(nèi)置鋰電池對(duì)電路的電源供應(yīng)。鋰電池與采集節(jié)點(diǎn)外殼上的銅質(zhì)觸點(diǎn)304連接，采集節(jié)點(diǎn)在充電基座充電時(shí)，外殼上的銅質(zhì)觸電與基座相應(yīng)的觸點(diǎn)接觸，進(jìn)行充電。
[0104]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，
[0105]二階高通濾波電路203為二階Sallen-key高通濾波電路，截止頻率為20Hz，增益為20dB，
[0106]四階低通濾波電路204為四階切比雪夫低通濾波電路，截止頻率為400Hz，增益為26dB，
[0107]有源雙T陷波電路205為50Hz工頻陷波電路，能夠?qū)崿F(xiàn)50Hz工頻的去除。
[0108]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，肌電電極201為直徑Imm的銀絲，長(zhǎng)度為10_，電極間隔為10_。
[0109]如圖11所示，采集節(jié)點(diǎn)I至6采用時(shí)分多址的方式，由數(shù)據(jù)處理中心發(fā)出同步時(shí)鐘信號(hào)，處于接收狀態(tài)，采集節(jié)點(diǎn)處于廣播狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)接收到時(shí)鐘信號(hào)以后，產(chǎn)生相關(guān)延遲，按照時(shí)序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)匯聚中心，數(shù)據(jù)處理中心可通過USB與電腦連接進(jìn)行前期訓(xùn)練或數(shù)據(jù)處理，可通過UART與外界通信。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，它包括:充電基座(101)、多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)(102)和數(shù)據(jù)處理中心(103); 充電基座(101)用于為采集節(jié)點(diǎn)(102)充電，采集節(jié)點(diǎn)(102)用于采集人體的表面肌電信號(hào)， 采集節(jié)點(diǎn)(102)包括:信號(hào)采集模塊(211)、無線傳輸和信號(hào)處理模塊(207)、電源管理模塊(208)、電池模塊(209)和狀態(tài)指示燈(210); 電池模塊(209)的電壓信號(hào)輸出端連接電源管理模塊(208)的電壓信號(hào)輸入端，電源管理模塊(208)的電壓信號(hào)輸出端同時(shí)連接信號(hào)采集模塊(211)的電壓輸入端、無線傳輸和信號(hào)處理模塊(207)的電壓輸入端和狀態(tài)指示燈(210)的電壓輸入端， 信號(hào)采集模塊(211)的采集信號(hào)輸出端連接無線傳輸和信號(hào)處理模塊(207)的采集信號(hào)輸入端，無線傳輸和信號(hào)處理模塊(207)的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接狀態(tài)指示燈(210)的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端， 無線傳輸和信號(hào)處理模塊(207)將信號(hào)通過無線藍(lán)牙的方式發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心(103)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于， 信號(hào)采集模塊(211)包括:多個(gè)肌電電極(201)、前置放大電路(202)、二階高通濾波電路(203)、四階低通濾波電路(204)、有源雙T陷波電路(205)和電壓抬升模塊(206); 無線傳輸和信號(hào)處理模塊(207)為藍(lán)牙4.1芯片，該芯片包括:RF射頻單元、Α/D轉(zhuǎn)換單元和MCU; 多個(gè)肌電電極(201)用于采集人體的表面肌電信號(hào)，多個(gè)肌電電極(201)的采集信號(hào)輸出端同時(shí)連接前置放大電路(202)的采集信號(hào)輸入端，前置放大電路(202)的放大信號(hào)輸出端連接二階高通濾波電路(203)的放大信號(hào)輸入端，二階高通濾波電路(203)高通濾波信號(hào)輸出端連接四階低通濾波電路(204)的高通濾波信號(hào)輸入端，四階低通濾波電路(204)的低通濾波信號(hào)輸出端連接有源雙T陷波電路(205)的低通濾波信號(hào)輸入端，有源雙T陷波電路(205)的陷波信號(hào)輸出端連接電壓抬升模塊(206)的陷波信號(hào)輸入端，電壓抬升模塊(206)的模擬信號(hào)輸出端連接Α/D轉(zhuǎn)換單元的模擬信號(hào)輸入端， Α/D轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)輸出端連接MCU的數(shù)字信號(hào)輸入端，MCU的信號(hào)輸出端連接RF射頻單元的信號(hào)輸入端， MCU的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接狀態(tài)指示燈(210)的指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，肌電電極(201)的個(gè)數(shù)為3個(gè)，分別為一號(hào)電極、二號(hào)電極和三號(hào)電極； 前置放大電路(202)包括:電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7和一號(hào)放大器； 一號(hào)電極的觸點(diǎn)與電阻RI的一端相連，電阻RI的另一端同時(shí)連接電容Cl的一端、一號(hào)放大器的正向輸入端和電容C2的一端，電容Cl的另一端接電源地， 二號(hào)電極的觸點(diǎn)與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端同時(shí)連接電容C3的一端、一號(hào)放大器的反向輸入端和電容C2的另一端，電容C3的另一端接電源地， 電阻R3的兩端分別與一號(hào)放大器增益控制端的兩個(gè)連接端相連， 一號(hào)放大器的正極同時(shí)連接電源正極、電容C4的一端和電容C7的一端， 一號(hào)放大器的負(fù)極同時(shí)連接電源負(fù)極、電容C5的一端和電容C6的一端， 電容C4的另一端、電容C5的另一端、電容C6的另一端和電容C7的另一端均連接電源地， 三號(hào)電極的觸點(diǎn)與一號(hào)放大器的參考端相連， 一號(hào)放大器的輸出端作為前置放大電路的放大信號(hào)輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，二階高通濾波電路(203)包括:電容C8、電容C9、電容Cl O、電容Cl 1、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R22和二號(hào)放大器； 電容C8的一端同時(shí)連接電阻R22的一端和電容C9的一端，電容C9的另一端同時(shí)連接電阻R 6的一端和二號(hào)放大器的正向輸入端， 電阻R 5的另一端同時(shí)連接電阻R4的一端和二號(hào)放大器的反向輸入端， 電容ClO的一端和二號(hào)放大器的正極同時(shí)連接電源正極，電容Cl I的一端和二號(hào)放大器的負(fù)極同時(shí)連接電源負(fù)極， 電阻R6的另一端、電阻R5的一端、電容ClO的另一端和電容Cll的另一端同時(shí)接電源地， 電容CS的另一端作為二階高通濾波電路(203)的放大信號(hào)輸入端， 電阻R22的另一端、二號(hào)放大器的輸出端和電阻R4的另一端相連，并作為二階高通濾波電路(203)的高通濾波信號(hào)輸出端。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，四階低通濾波電路(204)包括:電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO、電阻Rl 1、電阻Rl2、電容Cl2、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、三號(hào)放大器和四號(hào)放大器； 電阻R7的一端作為四階低通濾波電路(204)的高通濾波信號(hào)輸入端，四號(hào)放大器的輸出端、電容C17的一端和電阻R12的一端相連，并作為四階低通濾波電路(204)的低通濾波信號(hào)輸出端， 電阻R 7的另一端同時(shí)連接電阻R 8的一端、電阻R9的一端和電容C14的一端， 電阻R8的另一端同時(shí)連接電容C15的一端和三號(hào)放大器的反向輸入端， 電阻R9的另一端同時(shí)連接電容C15的另一端、三號(hào)放大器的輸出端和電阻RlO的一端，三號(hào)放大器的正極和電容Cl 2的一端同時(shí)連接電源正極，三號(hào)放大器的負(fù)極和電容Cl 3的一端同時(shí)連接電源負(fù)極， 電阻RlO的另一端同時(shí)連接電阻Rll的一端、電容C16的一端和電阻R12的另一端， 電阻Rll的另一端同時(shí)連接電容C17的另一端和四號(hào)放大器的反相輸入端， 三號(hào)放大器的正向輸入端、電容C14的另一端、電容Cl 2的另一端、電容Cl 3的另一端、電容C16的另一端和四號(hào)放大器的正相輸入端同時(shí)接電源地。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，有源雙T陷波電路(205)包括:電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21、電容C22、五號(hào)放大器和六號(hào)放大器； 電容C18的一端和電阻R13的一端相連并作為有源雙T陷波電路(205)的低通濾波信號(hào)輸入端，六號(hào)放大器的信號(hào)輸出端、六號(hào)放大器的反向輸入端和電阻R16的一端相連，并作為有源雙T陷波電路(205)的陷波信號(hào)輸出端， 電容C18的另一端同時(shí)連接電容C19的一端和電阻R15的一端， 電容C19的另一端同時(shí)連接電阻R14的一端和六號(hào)放大器的正向輸入端， 電阻Rl 5的另一端同時(shí)連接五號(hào)放大器的信號(hào)輸出端、五號(hào)放大器的反向輸入端和電容C20的一端， 電阻R13的另一端同時(shí)連接電阻R14的另一端和電容C20的另一端， 五號(hào)放大器的正向輸入端同時(shí)連接電阻R16的另一端和電阻Rl 7的一端， 電容C22的一端和六號(hào)放大器的正極同時(shí)接電源正極，電容C21的一端和六號(hào)放大器的負(fù)極同時(shí)接電源負(fù)極， 電阻R17的另一端、電容C21的另一端和電容C22的另一端均接電源地。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，電壓抬升模塊(206)包括:電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R26、電容C23、電容C24、電容C25、電容C30、七號(hào)放大器和八號(hào)放大器； 八號(hào)放大器的正向輸入端作為電壓抬升模塊(206)的陷波信號(hào)輸入端，電阻R26的一端和電容C30的一端相連并作為電壓抬升模塊(206)的模擬信號(hào)輸出端， 電阻R18的一端連接電源正極， 電阻R18的另一端、電阻R19的一端同時(shí)連接七號(hào)放大器的正向輸入端，七號(hào)放大器的反向輸入端和七號(hào)放大器的輸出端同時(shí)連接八號(hào)放大器的參考端，七號(hào)放大器的正極和電容C23的一端同時(shí)連接電源正極， 電阻R20的兩端分別與八號(hào)放大器增益調(diào)節(jié)端的兩個(gè)連接端相連， 八號(hào)放大器的正極和電容C24的一端同時(shí)連接電源正極，八號(hào)放大器的負(fù)極和電容C25的一端同時(shí)連接電源負(fù)極， 電阻R26的另一端連接八號(hào)放大器的輸出端， 電阻R19的另一端、電容C30的另一端、電容C24的另一端、電容C25的另一端、電容C23的另一端、七號(hào)放大器的負(fù)極和八號(hào)放大器的反向輸入端均連接電源地。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，它還包括:采集節(jié)點(diǎn)外殼，信號(hào)采集模塊(211)、無線傳輸和信號(hào)處理模塊(207)、電源管理模塊(208)、電池模塊(209)和狀態(tài)指示燈(210)均位于采集節(jié)點(diǎn)外殼內(nèi)， 采集節(jié)點(diǎn)外殼為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，該采集節(jié)點(diǎn)外殼表面開有多個(gè)電極孔。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于， 二階高通濾波電路(203)為二階Sallen-key高通濾波電路，截止頻率為20Hz，增益為20dB， 四階低通濾波電路(204)為四階切比雪夫低通濾波電路，截止頻率為400Hz，增益為26dB， 有源雙T陷波電路(205)為50Hz工頻陷波電路，能夠?qū)崿F(xiàn)50Hz工頻的去除。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜式人體表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于，肌電電極(201)為直徑Imm的銀絲，長(zhǎng)度為10mm，電極間隔為10mm。
【文檔編號(hào)】A61B5/0492GK105997066SQ201610428499
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】姜力, 劉凱, 樊紹巍, 郭闖強(qiáng), 程明, 何其佳
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)