表面肌電信號(hào)采集設(shè)計(jì)方案淺析

肌電信號(hào)作為生物電信號(hào)的一種，是產(chǎn)生肌肉動(dòng)力的電信號(hào)根源，它是肌肉中很多運(yùn)動(dòng)單元的動(dòng)作電位在時(shí)間和空間上的疊加，很大程度上上反應(yīng)了神經(jīng)、肌肉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。從獲取肌電信號(hào)的來(lái)源來(lái)看，一般有兩種，一種是通過(guò)針電極插入肌肉獲取，即針式肌電信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是干擾小，易辨識(shí)，但是會(huì)對(duì)人體造成傷害；另外一種通過(guò)電極片獲取人體皮膚表面的肌電信號(hào)，即表面肌電信號(hào)（sEMG），這種方法比較簡(jiǎn)單，對(duì)人體也沒(méi)有傷害，比較常用。本設(shè)計(jì)中采集的是表面肌電信號(hào)。

表面肌電信號(hào)可以從人體很多部位獲取，比如小腿、大腿、腰、后背、頸部等，從不同部位獲取的表面肌電信號(hào)攜帶著相應(yīng)部位的運(yùn)動(dòng)和功能信息。例如，腿上的肌電信號(hào)反應(yīng)腿部的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如行走、跑步、蹲下等。將表面肌電信號(hào)用于研究人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有著非常重要的價(jià)值。在醫(yī)療康復(fù)工程中，表面肌電信號(hào)可以用于病人治療，在仿生學(xué)中，表面肌電信號(hào)可以用于人工假肢的研究。

圖1 方案系統(tǒng)框圖

從上面設(shè)計(jì)框圖中可以看出，系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由5個(gè)部分組成，其中濾波與放大是電路設(shè)計(jì)的主要部分，因?yàn)槿绻杉坏奖砻婕‰娦盘?hào)后面的工作將無(wú)法進(jìn)行。信號(hào)轉(zhuǎn)換主要是做A/D轉(zhuǎn)換工作，信號(hào)表示就是要繪制表面肌電圖。

圖2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)框圖

硬件設(shè)計(jì)部分，主要是四個(gè)模塊：模擬信號(hào)模塊，微處理器模塊，TFT顯示模塊和電源模塊，上圖已用不同顏色加以標(biāo)記。