一种二导无线表面肌电信号采集系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种二导无线表面肌电信号采集系统，该系统包括前端采集模块、信号调理模块、无线通讯模块、电源模块和存储模块，前端采集模块用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将原始信号传输至信号调理模块；信号调理模块用于对输入的信号进行滤波和放大，并输出至无线通讯模块；无线通讯模块包括无线发射单元、微控制器单元和主机接收单元；电源模块用于为采集系统的电路提供稳定的工作电压；存储模块用于为系统提供缓存功能，在主机接收单元无法正常接收信号时，由微控制器单元控制将信号存至存储模块。该采集系统体积极小，能够实现更低的输入电压噪声和输入电流噪声、更大的共模抑制比CMRR、更大的差模输入阻抗以及更小的偏置电流。
【专利说明】
一种二导无线表面肌电信号采集系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及信号采集技术领域，具体涉及一种二导无线表面肌电信号采集系统。
【背景技术】
[0002]现有技术中的无线表面肌电(sEMG)信号采集系统均采用三导采集系统，即需要2个差分电极置于所测肌肉表面处，以及I个参考电极置于远离所测肌肉表面处的人体表面的另一位置。这样设置的原因是因为表面肌电信号较为微弱，约为微伏级别，在采集时极易受到各类外界电磁干扰的影响，如静电、电磁辐射、工频干扰，所以需要在采集时另外设置一个参考电极，以保持信号采集的准确和稳定。
[0003]然而，这种三导表面肌电采集系统的缺点是:首先，参考电极需要远离采集电极，导致系统体积过大，不能很好地应用于一些小肌肉群的采集。其次，在信号采集方面，现有三导采集系统依然难以实现较低的输入电压噪声和输入电流噪声、较大的共模抑制比CMRR、较大的差模输入阻抗以及较小的偏置电流。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种二导无线表面肌电信号采集系统，用以解决现有技术中难以实现较低的输入电压噪声和输入电流噪声、较大的共模抑制比CMRR、较大的差模输入阻抗以及较小的偏置电流的问题。
[0005]本实用新型所述的二导无线表面肌电信号采集系统包括前端采集模块、信号调理模块、无线通讯模块、电源模块和存储模块，所述的前端采集模块与信号调理模块连接，所述的信号调理模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与存储模块连接，所述的电源模块与采集模块、信号调理模块、无线通讯模块和存储模块分别连接，所述的前端采集模块用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始信号传输至信号调理模块;所述的信号调理模块用于对前端采集模块输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块;所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制器单元和主机接收单元，所述的无线发射单元用于进行无线传输和通讯;所述的微控制器单元用于控制无线发射单元的通讯开关和时序;所述的主机接收单元用于接收无线发射单元发射的信号，并上传至上位机;所述的电源模块用于为采集系统的电路提供稳定的工作电压;所述的存储模块用于为系统提供缓存功能，在主机接收单元无法正常接收信号时，由微控制器单元控制将信号存至存储模块。
[0006]所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大单元;二导采集电极单元和前置信号放大单元连接，二导采集电极单元由2个相同的金属探头组成，2个金属探头相距不超过I厘米;所述的二导采集电极单元用于直接接触皮肤并将原始信号传输至前置信号放大单元;所述的前置信号放大单元用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理模块，从而提高信号调理模块的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗。
[0007]所述的前置信号放大单元采用虚拟接地的方式，为前置信号放大单元提供稳定的参考电压。
[0008]所述的信号调理模块包括滤波单元、主级放大单元和数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的带通滤波处理;所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大;所述的数模转换单元用于对模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。
[0009]所述的电源模块包括电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为采集系统的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为系统中的各个模块提供稳定的工作电压。
[0010]本实用新型的技术方案具有如下优点:
[0011 ]本实用新型所述的二导无线表面肌电信号采集系统体积极小，能够实现更低的输入电压噪声、更低的输入电流噪声、更大的共模抑制比CMRR、更大的差模输入阻抗以及更小的偏置电流。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型所述的二导无线表面肌电信号采集系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0014]如图1所示，本实用新型所述的二导无线表面肌电信号采集系统包括前端采集模块、信号调理模块、无线通讯模块、电源模块和存储模块，所述的前端采集模块与信号调理模块连接，所述的信号调理模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与存储模块连接，所述的电源模块与采集模块、信号调理模块、无线通讯模块和存储模块分别连接，所述的前端采集模块用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始信号传输至信号调理模块;所述的信号调理模块用于对前端采集模块输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块;所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制器单元和主机接收单元，所述的无线发射单元用于进行无线传输和通讯;所述的微控制器单元用于控制无线发射单元的通讯开关和时序;所述的主机接收单元用于接收无线发射单元发射的信号，并上传至上位机;所述的电源模块用于为采集系统的电路提供稳定的工作电压;所述的存储模块用于为系统提供缓存功能，在主机接收单元无法正常接收信号时，由微控制器单元控制将信号存至存储模块。
[0015]所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大单元;二导采集电极单元和前置信号放大单元连接，二导采集电极单元由2个相同的金属探头组成，2个金属探头相距不超过I厘米，金属探头的材质为高导电性的金、银或铜;所述的二导采集电极单元用于直接接触皮肤并将微弱的原始信号传输至前置信号放大单元;所述的前置信号放大单元用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理模块，从而提高信号调理模块的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗;所述的前置信号放大单元采用虚拟接地的方式，可有效为前置信号放大单元提供稳定的参考电压。
[0016]所述的信号调理模块包括滤波单元、主级放大单元和数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的带通滤波处理;所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大;所述的数模转换单元用于对模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。
[0017]所述的电源模块包括电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为采集系统的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为系统中的各个模块提供稳定的工作电压。
[0018]本实用新型所述的二导无线表面肌电信号采集系统体积极小，体积小至1mmX1mm X 8mm;能够实现更低的输入电压噪声，小于14Nv/Hz ;更低的输入电流噪声，小于IFa/Hz;更大的共模抑制比CMRR，能达到100;更大的差模输入阻抗以及更小的偏置电流。
[0019]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
【主权项】
1.一种二导无线表面肌电信号采集系统，其特征在于，所述的二导无线表面肌电信号采集系统包括前端采集模块、信号调理模块、无线通讯模块、电源模块和存储模块，所述的前端采集模块与信号调理模块连接，所述的信号调理模块与无线通讯模块连接，所述的无线通讯模块与存储模块连接，所述的电源模块与采集模块、信号调理模块、无线通讯模块和存储模块分别连接，所述的前端采集模块用于完成原始表面肌电信号的初步采集，并将采集到的原始信号传输至信号调理模块;所述的信号调理模块用于对前端采集模块输入的信号进行滤波和放大，并将信号输出至无线通讯模块;所述的无线通讯模块包括无线发射单元、微控制器单元和主机接收单元，所述的无线发射单元用于进行无线传输和通讯;所述的微控制器单元用于控制无线发射单元的通讯开关和时序;所述的主机接收单元用于接收无线发射单元发射的信号，并上传至上位机;所述的电源模块用于为采集系统的电路提供稳定的工作电压;所述的存储模块用于为系统提供缓存功能，在主机接收单元无法正常接收信号时，由微控制器单元控制将信号存至存储模块。2.如权利要求1所述的二导无线表面肌电信号采集系统，其特征在于，所述的前端采集模块包括二导采集电极单元和前置信号放大单元;二导采集电极单元和前置信号放大单元连接，二导采集电极单元由2个相同的金属探头组成，2个金属探头相距不超过I厘米;所述的二导采集电极单元用于直接接触皮肤并将原始信号传输至前置信号放大单元;所述的前置信号放大单元用于将原始信号抑制噪声后传输至信号调理模块，从而提高信号调理模块的共模抑制比CMRR和差模输入阻抗。3.如权利要求2所述的二导无线表面肌电信号采集系统，其特征在于，所述的前置信号放大单元采用虚拟接地的方式，为前置信号放大单元提供稳定的参考电压。4.如权利要求3所述的二导无线表面肌电信号采集系统，其特征在于，所述的信号调理模块包括滤波单元、主级放大单元和数模转换单元，所述的滤波单元用于对所输入的信号进行20Hz-200Hz的带通滤波处理;所述的主级放大单元用于对滤除低频和高频噪音的信号进行倍数可调的放大;所述的数模转换单元用于对模拟信号进行数模转换并输出至无线通讯模块。5.如权利要求4所述的二导无线表面肌电信号采集系统，其特征在于，所述的电源模块包括电池单元和稳压单元，所述的电池单元用于为采集系统的电路提供持续的工作电压，电池单元的电池电压经过稳压单元稳压后为系统中的各个模块提供稳定的工作电压。
【文档编号】A61B5/0488GK205658908SQ201620312656
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】巢乃健
【申请人】上海乃欣电子科技有限公司