[实用新型]基于体表肌电的实时控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物信息技术领域，特别涉及肌电信号的采集与处理技术以及残疾人辅助装置。

背景技术

肌电信号中包含很多有用的信息，比如肌肉的力量强度，肌肉的动作类型等，因此患者就可以根据肌电信号的不同特征对其动作进行识别，然后应用人机接口技术使患者可以对假肢或者机械手臂进行相应的控制，从而完成一定的动作，方便生活。

目前利用人体的生物信号与计算机或者控制设备进行系统通信所构建的人机交互系统，是残疾人功能辅助装置研究的前沿和热点。体表肌电是从人体皮肤表面处通过贴片电极检测到的肌肉电信号，因其无创无痛，没有损伤，操作较为简便，所以应用比较广泛。但现有技术所涉及的肌电采集或控制类设备成本较高，电路结构复杂，而且所采集信号的信噪比低，使得对不同特征信号的识别率低。例如中国实用新型专利公开号CN103405228A，公开日2013年11月27日公开了一种“一种便携式心电及表面肌电测量装置”，它包含了信号采集及预处理模块、控制器模块及人机接口模块，能够同时采集表面肌电及心电信号。但它预处理模块中信号采样频段较窄(20-500HZ)，而且前端差分放大电路中由于没有实时消除直流偏移电压，因此无法将信号的放大倍数设置较高，从而影响了信号的共模抑制比。中国实用新型专利公开号CN101822540A，公开日2010年09月08日公开了一种“肌电放大器及采样肌电信号的方法”，该实用新型中的肌电信号放大器包括依次电连接的肌电电极、信号程控预放大模块、工频陷波器模块、程控滤波模块、受控制器控制的A/D转换模块和光纤传输模块。它虽然解决了传统肌电放大器的导线长度的限制，但是该放大器结构复杂，电路元件过多，不仅增加了成本和功耗，而且会引入较多的器件噪声，影响了信号采样的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述问题，提出一种基于体表肌电的实时控制装置，通过采用动态去除直流技术，提高共模抑制比，并且采用数字滤波技术实现对50HZ及其倍频噪声的抑制。

本实用新型的技术方案为：基于体表肌电的实时控制装置，包括：肌电电极、肌电信号预处理电路、光耦隔离电路、数字处理系统、数据接收终端以及控制终端；所述肌电电极与肌电信号预处理电路输入端相连；所述肌电信号预处理电路输出端与光耦隔离电路输入端相连；所述光耦隔离电路输出端与数字处理系统输入端相连；所述数字处理系统输出端与数据接收终端的输入端相连，所述数据接收终端的输出端与控制终端相连；

所述肌电电极用于采集患者体表信号；

所述肌电信号预处理电路用于对来自肌电电极采集到的信号进行查分放大、滤波，并去除信号中的直流偏置电压；

所述光耦隔离电路用于对肌电信号预处理电路与数字处理系统进行隔离；

所述数字处理系统用于将输入的见信好转换为数字信号；

所述数据接收终端用于对输入信号进行手势识别并解析为相应指令；

所述控制终端用于执行来自数据接收终端的指令。

进一步地，所述肌电信号预处理电路包括：前置缓冲极、仪用运算放大器、抗混叠滤波器、动态直流补偿电路；所述前置缓冲级输入端作为肌电信号预处理电路的输入端，所述前置缓冲级的输出端与仪用运算放大器的输入端相连，所述仪用运算放大器的输入端相连，所述仪用运算放大器的输出端与抗混叠滤波器输入端相连，且所述仪用运算放大器的输出端还与动态直流补偿电路的输入端相连，所述动态直流补偿电路的输出端与仪用运算放大器的输入端相连，所述抗混叠滤波器的输出端作为肌电信号预处理电路的输出端。

进一步地，所述数字处理系统包括：模数转换模块、数字信号处理器、无线输出终端以及USB输出终端；所述模数转换模块的输入端作为数字处理系统的输入端，所述模数转换模块的输出端与数字信号处理器的输入端相连，所述数字信号处理器的输出端与模数转换模块的输入端相连，所述数字信号处理器的输出端与无线输出终端的输入端相连，所述数字信号处理器的输出端与USB输出终端的输入端相连，所述无线输出终端的输出端以及USB输出终端的输出端均作为数字处理系统的输出端。

更进一步地，所述数字信号处理器为梳妆滤波器。

本实用新型的效益是：本实用新型的基于体表肌电的实时控制装置，由肌电电极、肌电信号预处理电路、光耦隔离电路、数字处理系统、数据接收终端以及控制终端构成；

1.通过采用动态去除直流技术，在不提高成本和功耗的情况下，将同类的常规前置放大器的共模抑制比提高20dB以上；