肌电信号采集系统选型方案
基于ADS1294的表面肌电信号采集系统的设计
基于ADS1294的表面肌电信号采集系统的设计林锦荣;谭北海;谢胜利【摘要】目的:设计并实现一种表面肌电信号采集系统.方法:由基于ADS1294数模转换芯片的前端信号采集模块、基于LPC2368的微处理器模块以及运行在Windows环境下的上位机控制程序构成整套系统.由上位机程序发出控制命令,经串口传输到微处理器,从而实现对前端采集模块的控制,将采集到的信号经过微处理器模块最终传输到个人计算机上进行显示与保存.结果:系统能够实时从人体采集多路表面肌电信号,在上位机程序中动态显示,并将信号转换成24位μV级数据存储在个人计算机上.结论:经过大量临床试验表明,系统具有体积小、功耗低、精度高以及操作直观等优点,可以获得多路清晰的表面肌电信号,可以应用于肌肉临床诊断、康复医学及运动医学等领域.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2015(036)001【总页数】4页(P5-7,28)【关键词】表面肌电图;ADS1294;LPC2368【作者】林锦荣;谭北海;谢胜利【作者单位】510006广州,广东工业大学自动化学院;510006广州,广东工业大学自动化学院;510006广州,广东工业大学自动化学院【正文语种】中文【中图分类】TP274+.2;R318肌电是神经、肌肉兴奋发放生物电的结果，它是产生肌肉力的电信号根源。
常用的获取肌电信号的手段有针电极插入肌肉检测和表面肌电检测2种。
其中，采用针电极的优点是干扰小、定位性好、易识别，但由于它是一种有创的检测方法，其应用受到一定限制[1-2]。
而采用表面电极相比较而言具有无创性、操作简易、患者易于接受等优点，并且采集到的表面肌电图（surface electro myography，SEMG）作为特异性良好的评估神经肌肉功能状态指标被广泛应用于临床医学、康复医学的肌肉功能评价，以及体育科学中的疲劳判定、运动技术合理性分析、肌纤维类型和无氧阈值的损伤性预测等领域[3]。
emg电路方案
emg电路方案一、引言EMG（肌电图）是通过测量人体肌肉电活动来分析肌肉的收缩和松弛情况的一种技术。
EMG电路方案的设计和搭建是用于采集并处理肌肉电信号的关键步骤。
本文将介绍一种基于放大器和滤波器的EMG电路方案，利用该方案可以有效地从人体肌肉中获取信号，并对信号进行合理的处理。
二、EMG电路方案设计1. 选用放大器在EMG信号的放大过程中，我们可以选用差分放大器。
差分放大器可以抑制共模干扰，提高信号质量。
通常可以选择具有低噪声和高增益的运算放大器作为差分放大器的核心元件。
在具体选择时，还需考虑放大器的功耗、漂移、带宽等参数。
2. 设计滤波器为了提取出所需的有用信号，并排除来自环境和电源的噪声，我们需要设计合适的滤波器。
常见的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器。
低通滤波器可用于抑制高频噪声，而带通滤波器可用于去除低频和高频噪声，并保留肌肉电信号的主要成分。
3. 设置增益和偏置为了确保测量到的EMG信号具有足够的幅度，需要设置适当的放大增益。
同时，为了充分利用模数转换器（ADC）的动态范围，需要适当地设置偏置电压。
增益和偏置的调整需要根据特定应用的需求进行优化。
三、EMG电路方案搭建1. 连接传感器将肌电传感器连接到放大器的输入端。
通常，肌电传感器可以通过贴在皮肤表面或插入肌肉组织中来获取肌肉电信号。
2. 连接放大器和滤波器将放大器的输出连接到滤波器的输入端。
确保连接可靠，并注意信号线的干扰问题，以保证准确的信号传递。
3. 连接滤波器和模数转换器将滤波器的输出连接到模数转换器（ADC）的输入端。
ADC可以将模拟信号转换为数字信号，以便进一步处理和分析。
四、EMG信号处理1. 数字滤波通过数字滤波进一步抑制噪声，并提取出需要的肌电信号特征。
数字滤波可以采用数字滤波器实现，例如FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器。
2. 特征提取根据具体的应用需求，进行特征提取，例如提取肌肉收缩的幅度、频率、时间等特征参数。
delsys无线表面肌电参数
delsys无线表面肌电参数Delsys无线表面肌电参数概述：Delsys无线表面肌电（sEMG）系统是一种用于测量和记录肌肉活动的设备。
它采用无线传输技术，通过传感器将肌电信号转化为电信号，并将其传输到计算机或移动设备上进行分析和记录。
Delsys 无线肌电系统具有高精度、高灵敏度和便携性等优点，被广泛应用于运动科学、康复医学、人机交互等领域。
参数解析：1. 信号采样率：Delsys无线肌电系统的信号采样率通常在1000 Hz 至2000 Hz之间。
信号采样率表示系统每秒钟对肌电信号进行采样的次数，采样率越高，可以更准确地捕捉肌肉活动的细节，提高测量结果的精度。
2. 信号频带宽度：Delsys无线肌电系统的信号频带宽度通常在20 Hz至450 Hz之间。
信号频带宽度表示系统可以捕捉的肌电信号的频率范围，较宽的频带宽度可以更全面地记录肌肉活动的变化。
3. 噪声水平：Delsys无线肌电系统的噪声水平通常在0.25 μV RMS至1 μV RMS之间。
噪声水平表示在测量过程中产生的额外噪音，噪声水平越低，系统测量的信号质量越好，结果越可靠。
4. 动态范围：Delsys无线肌电系统的动态范围通常为92 dB。
动态范围表示系统可以测量的信号强度范围，较大的动态范围可以同时捕捉到肌肉活动的微弱和强烈变化，避免信号过载或失真。
5. 电极间隔离：Delsys无线肌电系统的电极间隔离通常在100 MΩ至200 MΩ之间。
电极间隔离是指在测量过程中，电极之间的电阻，较大的电极间隔离可以减少电极之间的相互干扰，提高信号的纯净度。
6. 电池寿命：Delsys无线肌电系统的电池寿命通常在6至12小时之间，具体取决于使用情况和电池容量。
电池寿命是指系统在一次充电后可以持续使用的时间，较长的电池寿命可以保证系统在长时间实验或使用中不中断。
7. 传输距离：Delsys无线肌电系统的传输距离通常在10至30米之间，具体取决于环境和设备设置。
肌电信号采集系统选型
对于便携式应用，需要选择轻便、 易于携带的采集系统，以便于在各 种环境下进行实时监测和记录。
考虑采集系统的性能指标
采样率
采样率越高，能够记录的肌电信号细 节越多，但同时也会增加数据处理的 复杂性和存储需求。
分辨率
分辨率越高，能够记录的肌电信号幅 度范围越广，对于微弱信号的捕捉能 力更强。
数据处理和存储
兼容性和扩展性
采集系统应具备数据处理和存储功能，能 够将肌电信号数据导出并进行分析和处理 。
采集系统应具备良好的兼容性和扩展性， 能够与其他设备或软件进行连接和集成， 以满足不同用户的需求。
06
结论
总结
肌电信号采集系统在医疗、康复、运动科学等领 域具有广泛的应用前景，选择适合的肌电信号采 集系统对于实验结果和实际应用至关重要。
采集原理
通过无线传输技术将电极片采 集的肌电信号传输至接收器进 行处理。
优势
便携、可无线传输、便于移动 监测。
局限
信号质量可能受到无线传输干 扰的影响，需要定期充电或更
换电池。
03
肌电信号采集系统性能指标
分辨率
分辨率
分辨率决定了采集的肌电信号的 精度，高分辨率能够更好地捕捉 微弱的肌电信号，为后续分析提 供更准确的数据。
本文旨在为读者提供关于肌电信号采集系统选型的全面指南，帮助读者了解如何 根据实际需求选择适合的肌电信号采集系统。
肌电信号采集系统简介
肌电信号采集系统是一种用于测量和 记录肌肉活动的电子设备，通过贴在 皮肤表面的电极来检测肌肉在活动时 产生的微弱电信号。
该系统广泛应用于康复医学、生物医 学工程、运动科学等领域，对于评估 肌肉功能、诊断肌肉疾病、研究肌肉 活动等方面具有重要意义。
上肢康复机器人实验平台讥电信号采集系统的设计
……Biblioteka ……．上肢康 复机器 人实验平 台 肌 电信号采集系统的设 计
东北大学 自 动化研 究所 王建辉 张传 鑫 白 冰 刘一楠
【 要】表面肌 电信 号是肌 肉收缩的同时伴 随的一种电压信号 ，是一种复杂的表皮 下肌 电信 号活动在 皮肤 表面处的时间和空 间上综合得 出的结果 ，能够反 映出神 摘 经、肌肉的功能状态 。正是其在相 同肌群规律 性和在 不同肌群差异性 ，使得利用肌 电信 号作为人机接 口来 控制上肢康复机器人成为可 能。本 文的主要 内容 是肌 电 信 号采集系统的设计 ，将从硬 件电路 以及 软件设计 两部分进行 阐述 。其 中硬件 电路 主要 由表 面电极 、信 号调理 、Ｎ ．Ｓ 一 １数据采 集卡和上位机 四部分 组成；系 Ｉ Ｂ６ Ｏ Ｕ ２
处理器 的广 泛应用 ，对肌 肉电信号 的检测 手
统软件采 用虚拟仪器开发平 Ｌｂ Ｉ Ｗ编程 ，完成肌 电信号实 时采集、滤波处理 、数据存储等功能。 ａＶ Ｅ
【 关键词 】康复机器人 ；表面肌 电信号；信号采集；Ｌ ｂ Ｉ Ｗ ａＶ Ｅ
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上肢康复机器人实验平台肌电信号采集系统的设计
上肢康复机器人实验平台肌电信号采集系统的设计王建辉;张传鑫;白冰;刘一楠【摘要】表面肌电信号是肌肉收缩的同时伴随的一种电压信号,是一种复杂的表皮下肌电信号活动在皮肤表面处的时间和空间上综合得出的结果,能够反映出神经、肌肉的功能状态.正是其在相同肌群规律性和在不同肌群差异性,使得利用肌电信号作为人机接口来控制上肢康复机器人成为可能.本文的主要内容是肌电信号采集系统的设计,将从硬件电路以及软件设计两部分进行阐述.其中硬件电路主要由表面电极、信号调理、NI-USB-6210数据采集卡和上位机四部分组成；系统软件采用虚拟仪器开发平台LabVIEW编程,完成肌电信号实时采集、滤波处理、数据存储等功能.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P28-30)【关键词】康复机器人;表面肌电信号;信号采集;LabVIEW【作者】王建辉;张传鑫;白冰;刘一楠【作者单位】东北大学自动化研究所;东北大学自动化研究所;东北大学自动化研究所;东北大学自动化研究所【正文语种】中文1.引言近年来随着电子技术的迅猛发展和微处理器的广泛应用，对肌肉电信号的检测手段逐渐丰富和完善，国内外学者对表面肌电信号的研究也逐渐深入。
使得表面肌电信号在临床医学、运动医学[1]、康复医学[2]、及体育运动等领域被广泛应用。
本课题以211工程建设平台“康复工业过程运行于控制集成优化——流程工业过程建模、优化控制方法”的子课题“上肢康复机器人控制及评价系统研究”为背景，在上肢康复机器人系统基础上，完成肌电信号采集系统的设计。
通过本课题工作的开展，可以完成对采集到的肌电信号进行处理与分析，使康复训练和康复评价过程形成一个闭环，可以根据患者康复程度调整训练方案，进一步达到较佳的康复训练水平[3]，进一步为建立科学的康复评价体系提供依据。
2.肌电信号的特点表面肌电信号是肌肉中许多运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，反映了神经、肌肉的功能状态。
人体肌电信号采集识别系统设计
信息科学科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald68表面肌电信号可以通过表面电极收集到，以避免创伤和感染。
表面肌电信号是一种随机信号，频带为10～1000 Hz，而能量主要集中在50～350 H z，由于被测对象是有生命的系统，在测量方式上受到限制，因此对测量仪器提出了许多苛刻的要求。
研究简单易用的表面肌电信号采集识别系统，对康复医疗、运动检测、情感识别等应用具有帮助意义。
1 采集系统设计1.1 电极电极采用Ag-A gCl心电监护电极，屏蔽导联线，是一种不可极化电极，可以将人体内的离子电流转换为导线中电子电流。
1.2 前置放大器设计生理前置放大电路的第一级基于I NA128构成，两个电极连接到放大器的差动输入端，参考电极接地，增益可调。
1.3 滤波器设计为消除干扰和噪声的不利影响，需要根据肌电信号的频率成分选择适当的频带。
文章滤波电路采用RC 有源滤波器，包括带通滤波器和双T 带阻滤波器。
高通滤波器的截止频率为20 H z,是为了减少由于皮肤和电极之间移动伪差(m ot ion ar t i fac t)产生的低频干扰；低通滤波器(L PF)的截止频率为650 Hz。
1.4 数据采集卡及LabView界面的设计选用基于采集卡与Labv iew及PC机构成的采集系统。
在LabView中使用DAQ助手。
设置通道1并采集模拟数据中的电压值，采集用N采样并采集10 000个数据，显示相应波形。
1.5 下位机设计下位机基于51单片机设计，包括与PC机的串口通讯，电机控制及LCD显示。
程序设计要注意显示模块耗时较长，①基金项目：天津市高等学校科技发展基金计划资助项目编号（20140405）。
DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.14.068人体肌电信号采集识别系统设计①李大鹏 张百云 史捷(天津工业大学机械学院 天津 300160)摘 要：表面肌电信号(Surface Electromyography, SEMG)是一种复杂的伴随肌肉活动的电生理信号。
【精品文档】-无线多通道表面肌电信号采集系统设计
第23卷 第11期 电子测量与仪器学报 Vol. 23 No. 11 · 30 ·JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT2009年11月本文于2009年6月收到。
*基金项目: 国家“863”计划(编号: 2009AA01Z322)资助项目; 国家自然科学基金(编号: 60703069)资助项目。
无线多通道表面肌电信号采集系统设计*胡 巍 赵章琰 路知远 陈 香(中国科学技术大学信息科学技术学院电子科学与技术系, 合肥 230027)摘 要: 本文设计了一种无线多通道表面肌电信号(surface electromyography, SEMG)采集系统, 该系统包括多通道的无线传感器和信号接收部分。
传感器可独立的穿戴于人体表面, 以线形差分电极获取表面肌电信号, 对其进行放大、滤波、A/D 变换, 并用无线的方式按本文设计的通信协议发送给接收部分。
接收部分对各传感器的数据进行整合, 并通过USB 接口传输给电脑进行存储、显示和处理。
每个传感器体积为35 mm×20 mm×11 mm, 重量仅13 g(含电池), 一次充电可工作9个小时, 无线通信距离达7.5 m, 采集到的信号噪声低于−70 dB(肌电信号1 mV 代表0 dB)。
该设计大大提高了电极安放的便利性, 采集设备的便携性与人体的安全性, 且避免了工频干扰, 能够满足基于表面肌电信号的手势或姿势识别等研究的要求。
关键词: 表面肌电信号；肌电信号采集；2.4GHz 无线通信中图分类号: R318.6 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 310.6110Design of Wireless multi-channel surface EMG acquisition systemHu Wei Zhao ZhangYan Lu ZhiYuan Chen Xiang(University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China)Abstract: A wireless multi-channel surface electromyography (sEMG) acquisition system consisting of a number of wireless sensors and receivers is introduced in this paper. Each wireless sensor contains linear differential surface EMG electrodes, amplifier, filter, A/D converter and 2.4 GHz transceiver, with the size of 35 mm × 20 mm × 11 mm and the weight of just 13 grams (including battery). The sensors are worn on the surface of the body independently to collect sEMG signals caused by human movement, and a battery charge can support 9 hours of collection. The receiver receivs the sEMG data from multiple sensors synchronously and which is transmitfed to computer through USB for storing, displaying and processing. The wireless communications range reaches up to 7.5 meters, and the noise signal collected is less than –70 dB. The design of our wireless system can improve greatly the convenience and security of sensor placement, reduce the power-frequency interference in sEMG signals, and safisfy the basic requirement of the data acquisition in the research of sEMG -based human movement recognition.Keywords: surface EMG; sEMG acquisition; 2.4GHz wireless communication1 引 言表面肌电(surface electromyography, SEMG)信号是肌肉电活动在皮肤表面处时间和空间上的综合[1]。
上肢康复运动的肌肉电信号采集系统
3 硬件设计SEMG信号的采集方法主要有植入式和表贴式。
SEMG信号较微弱，且源阻抗较大。
表贴式采集的SEMG信号在0 mV~1.5 mV，频率大都集中在20 Hz~ 100 Hz[1]，且具有随机性强、易受干扰等缺点。
但相对植入式而言，具有操作简单、成本低、风险低，不会对患者造成痛苦等优点，被广泛使用。
为满足便捷、简易和安全无创等需求，本系统采用表贴式采集SEMG信号。
上肢康复运动的肌肉电信号采集系统硬件部分主要包括前置电路、右腿驱动电路、滤波电路、工频陷波电路和后级放大电路，系统硬件组成框架如图2所示。
图2 系统硬件组成框架3.1 前置电路前置电路主要由输入缓冲级和前级放大器2部分组成。
由于各电极与皮肤接触电阻不同，且SEMG信号具有幅值微弱、源阻抗高等特点，因此SEMG信号通过导联线进入前级放大器之前，需先通过输入缓冲级，增加系统的输入阻抗，使信号与放大输入端达到阻抗匹配，以保证肌肉电信号不失真。
SEMG信号通过输入缓冲级后，进入前级放大器。
前级放大器是整个电路的核心部分，具有放大信号、抑制共模干扰信号的作用。
肌电电极的极化电压是直流偏置电压。
在传导过程中，极化电压存在缓慢的漂移现象，并混合在SEMG信号中，同样被前级放大器放大[3]。
当输入电压过高，且增益较大时，可能导致输出信号失真。
综合考虑，本系统选用具有低输入偏置电流、高输入阻抗、高共模抑制比和噪声低等特点的AD8221芯片，前置电路图如图3所示。
V REFV图3 前置电路图3.2 右腿驱动电路在上肢康复运动的肌肉电信号采集系统中，前级放大器除了具有放大信号的作用，还需降低共模干扰电压。
右腿驱动（driven right leg, DRL）技术是降低共模干扰的方法之一，电路如图4所示。
其不仅可以降低50 Hz共模干扰，还可以提高共模抑制比。
首先由前置电路中2个相等的偏置电阻R G1，R G2可得人体的共模电压，该电压经过具有输入缓冲功能的电压跟随器，隔离了U2与AD8221，以减小两者间的干扰；然后经过反相放大，作为右腿驱动电路的输出，其中R4为限流电阻，防止电流过大对人体造成损伤；最后输出V DL。
基于AC6621数据采集卡的肌电信号采集系统
扫描 顺 序 ， 循环存放 ， 每一个 １ ６位 采样 结 果 按 低 ８ 位在 前 ， 高 ８位在 后 的顺 序排 列 。其 中 ＤＩ ６ ～Ｄ Ｏ为 从 高位 到低 位 的 １ ６位 数 据 ， ＡＤ１ １ ～ ＡＤＯ为 ｌ ２位 采 样 数 据 。１ ２位转 换 数 据 范 围 为 ０ ～４ ０ ９ ５ ， 对 应 电 压计 算 （ 设 ｄ ａ ｔ ａ为 １ ２位 转 换 结 果 一 １ ６位 读 入 数 据／ １ ６ ） 为：
函数 Ｋｉ ｌ ｌ Ｔｉ ｍｅ ｒ （ ） 、 Ｓ ｅ ｔ Ｔｉ ｍｅ ｒ （ ） 和 Ｏ ｎ Ｔｉ ｍｅ ｒ （ ） 。程
ｂ ． ０ ～１ Ｏ Ｖ， 电压 一ｄ ａ ｔ ａ＊ １ ０ ０ ０ ０ ． ０ ／ ４ ０ ９ ５ ． ０
（ ｍＶ ） 。
ｃ ． ±５ Ｖ， 电压 一 （ ｄ ａ ｔ ａ 一２ ０ ４ ８ ）＊５ ０ ０ ０ ． ０ ／ ２
置 Ａ／ Ｄ 的输入 量程 ， 取 ０ ， １ ， ２对 应选 择所 有 的输 入
范 围， 即 ０ ～５ Ｖ， ０ ～１ Ｏ Ｖ， 一５ ～ ＋５ Ｖ。 ｔ ｒ ｓ ｌ 设 置
对 于采 集 到 的数 据利 用实 时 动态 曲线将 其显 示 出来 ， 通过 实 时动态 曲线 能 够 较 直 观地 反 映 出采 集
ａ ． ０～ ５ Ｖ，电 压 一 ｄ ａ ｔ ａ＊ ５ ０ ０ ０ ．０ ／ ４ ０ ９ ５ ．０
（ ｍＶ ） 。
２ ． ２ 系统程 序设 计方 法
软件 编程 使 用 Ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｃ＋ ＋ 来 实 现 ， 相 对 于
Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 的图形 方式 编程 ， Ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｃ＋ ＋ 以可视 化
数 据采 集＿ ５ ］ ， 又称 数 据获 取 ， 通 过 ＡＣ ６ ６ ２ １数 据 采 集 卡实现 模 拟量 到数 字量 的转换 ， 输入 到 计算 机 ， 通 过 系统对 输 入 的信 号 进 行 处 理 ， 其 中包 括 实 时 动
表面肌电采集系统
II
北京工业大学毕业设计（论文）
目录
摘要......................................................................................................................... I ABSTRACT.......................................................................................................... II 第 1 章 绪论........................................................................................................ 1
北京工业大学毕业设计（论文）
表面肌电采集系统
作者：李玖伟 学院：实验学院 专业：电子信息工程 导师：刘军华 提交日期：2013 年 6 月 20 日
北京工业大学毕业设计（论文）
摘要
表面肌电信号(sEMG)是肌肉收缩时伴随的电信号，是在体表无创检测肌肉 活动的重要方法。我们研究分析表面肌电信号，可用于检测或外部反馈。其应用 背景主要集中在康复医学和体育科学两大领域。
This system is a reliable set of collection system, multi-channel sEMG multi-channel from its space-time array synchronization acquisition features, can be resolved as a late research unit in the hardware foundation. He also provides synchronization information of motion and muscle electricity in medical rehabilitation, sports training, the body prosthesis, pattern recognition and other fields has a great application prospect.
基于嵌入式的多路肌电信号采集系统的设计
基于嵌入式的多路肌电信号采集系统的设计王梦;葛斌;朱政康;师岩琳【摘要】采用直接内存存取 (direct memory access,DMA)和双口随机存取存储器(dual-port random access memory, dual-port RAM)相结合的方式设计了基于嵌入式的多路肌电信号采集系统.该系统由现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)控制模数转换器(ADC)器件的采样时序;ARM 作为主控器件采用DMA方式的数据采集机制,实现了上下位机的高速通信.本研究给出了数据采集接口设计方案,以及Linux操作系统下的DMA驱动程序和控制指令.实验表明该系统在采集肌电信息的同时对肌电信息进行算法处理并实时传输,明显提升了多路肌电信号采集系统的性能.%By adopting the combination of DMA and dual port RAM, we designed a multi-channel electromyographic signal acquisition system based on embedded technology.The sampling sequence of ADC device was controlled by FPGA;As the master device, ARM implementsed the high-speed communication between the up and down machine by using DMA.The paper presentsed a data acquisition interface design scheme, and the DMA driver under Linux and control instruction.Experiment shows that the system can do data acquisition, algorithm processing and real-time transmission at the same time, greatly improves the performance of the multi-channel electromyographic signal acquisition system.【期刊名称】《生物医学工程研究》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】5页(P38-42)【关键词】直接内存存取;双口随机存取存储器;实时;肌电信号【作者】王梦;葛斌;朱政康;师岩琳【作者单位】上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】R3181 引言肌电信号(electromyographic signal, EMG)是产生肌肉力的电信号根源，是肌肉中许多运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，反映了神经、肌肉的功能状态，在基础医学研究、临床诊断和康复工程中有广泛的应用[1]。
新型多通道体表子宫肌电(EHG)数据采集系统
新型多通道体表子宫肌电(EHG)数据采集系统本世纪初，Veit用Einthoven 氏计首次从体表记录了人的妊娠子宫的电活动。
1950 年，Steer 和Hertsch 将这一信号定义为体表子宫电信号(eletrohyst rogram, EHG)。
自此之后，人们开头了对体表子宫电信号的深化讨论。
开头的讨论爱好集中在体表子宫电信号是否具故意义，以准时域、频域的特点上。
直至1993 年，法国Compiegne 高校讨论组发表综述文章，认为EHG信号能够反映肌肉纤维高兴的原始过程，提供有关子宫肌肉活动的辅助信息，是妊娠和分娩监护的有效手段。
从今，转入了对体表子宫电信号的应用讨论，讨论人员从不同的角度尝试将其应用于临床，提出了早产检测、宫缩次数检测等多种设想。
在过去的几十年中，许多讨论人员在体表子宫电信号的讨论方面所作的大量的工作，以及取得的无数极有价值的讨论成绩。
然而总的来说，对EHG信号的过去50年的讨论还主要集中在试验讨论、定性讨论阶段，讨论的目的在很大程度上是验证体表子宫电信号是否是子宫收缩的真切反映。
此前我们曾研制了一套多导同步的体表子宫电数据采集系统，能以较高的采样率，完成16 导联体表子宫电数据的同步采集，同时可以用Windows下的应用程序对采集到的数据举行实时或事后分析、处理和显示，为此领域的讨论作出了贡献。
但近些年技术通信技术取得飞快进展，一大批高性能的新型器件应运而生，新兴的等通信技术逐渐占领走上电子产品的舞台。
因此我们在深化讨论、广泛借鉴国内外电子产品开发阅历的基础上对原有系统作了重大改进。
主要体现为以下几方面：(1)以性高价廉AduC847取代原有的8051，充分充实智能系统整体的性能。
(2)以新型的生物前置代替原有的双运放放大器，使效果更佳。
(3)精选AD7674、多路模拟开关ADG726、存储器628128等新型的优良器件，使系统得到全面的升级。
(4)将流行的USB通信技术融入系统，提高了系统的数据传输速率，为系统扩展提供了支持。
单片机肌电信号采集电路
表面肌电信号采集模块表面肌电图（surface Electromyogram，sEMG）又称动态肌电图（dynamic Electromyogram，dEMG），是通过表面电极从肌肉表面引导和记录肌肉活动时神经肌肉系统生物电变化的一维时间序列电信号。
这些年来，表面肌电信号在很多领域的应用都越来越受到重视，如在康复医学、骨科学、神经学、生物医学、运动医学和工程学等领域。
和传统的采用针式获取肌电图的方法比较，表面肌电信号具有很多优点，比如操作更加便捷、不会产生创伤、可采集的空间相对要大，可以进行很长时间的动态采集以及重复性好等优点。
由于这些优点，表面肌电信号采集更容易被脑瘫患儿及家长接受。
本节主要介绍表面肌电信号采集电路设计。
(2) 在采集表面肌电信号时，电极片会与人体皮肤直接接触，在这个接触界面上会产生一个接触电阻。
由于皮肤表面容易分泌汗液等化学物质，容易发生溶液的电解，影响接触电阻的阻值以及产生对皮肤有害的物质。
因此，在采集表面肌电信号的时候，应尽量使电极与皮肤接触保持稳定，并避免产生对人体有害的物质。
(3) 不是采用悬浮电极的情况下，电极与皮肤表面发生的微小位移会引起噪音，干扰肌电信号。
经过综合考虑，本系统采用一次性心电电极引导表面肌电信号，该电极使用Ag/AgCl做为感应元件，水凝胶做为粘性元件。
这些元件都具有很好的皮肤适应性。
水凝胶用来加强产品与皮肤的粘贴效果从而杜绝因为人的活动造成接触不良。
(1) 电极主要技术指标：(2) 交流阻抗：≤3KΩ；(3) 直流失调电压：≤100mV；(4) 内容噪声：≥150uVp-p；(5) 模拟除颤恢复性能：每次放电后第五秒，电极对上的电压值≤100mV；(6) 偏置电流耐受度：电极对经400nA的直流电流持续作用4小时，在整个作用期间内，电极对两端的电压变化≤100mV。
肌电信号在人体组织内的传递（容积导），会随着距离的增加而很快急减。
因此，电极片应该贴放在肌电信号发放最强的部位，以减少邻近肌肉的肌电信号干扰。
肌电信号采集系统选型方案
其它信息：
接口：与PC联机时运用WLAN无线数据传输技术
不联接PC测试时由记忆卡记录数据，后期 可供下载分析。 也可采用蓝牙 EDR2.0 通讯技术（型号不同）
软件：可经内部处理（有显示屏），也可上传到
PC通过自带 MegaWin 软件处理，不开源
报价：四通道20W，八通道40W，16通道76W
软件功能：
硬件配套
1.主机(USB接口) 2.戴尔(DELL)专业级计算机 3.专用电源装置 4.17吋液晶显示器(国内采购) 5.彩色喷墨打印机(国内采购) 6.4通道电极输入盒 7.恒流电刺激器(双刺激输出) 8.手控电刺激器 9.鞍状电刺激器 10.反转模式监视器(棋盘格视觉 刺激器) 11.头戴耳机(听觉刺激器) 12.脚踏开关(双功能，可自由设 定功能) 13.联接针状电极延长线 14.同心针电极(长30mm，直径0.4mm， 4支／套) 15.诱发电位电极(包括5个盘状电极及 一条跨接线)2套 16.接地电极 17.脑电膏 180G 18.皮肤清洁膏 19.电源线 20.地线 21.保险丝 2套 22.移动台车(国产)
方案三
名称：高级肌电/诱发电位测量系统 厂家：中西远大科技有限公司 网址： /
产品图片
功能描述
Windows XP操作系统下操作可靠而稳定 ； · 有多种输入盒选择，方便地组成2、4、8、16通道； · 高性能的硬件：低噪音，高共模抑制比(CMRR)，可编排 导联的电极输入盒； · 省时而且使用简单 · 可以同时打开多个界面，可以同时做多个检查，只需鼠 标点击切换即可； · 可以用 Microsoft Word或Excel生成报告。 · 可以应用 于肌电图(手动和自动运动单位电位、定量肌电 图、干扰相分析、、单纤维肌电图、巨肌肌电图、受刺 激单纤维肌电图)
高集成度的表面肌电信号检测电路设计方案
高集成度的表面肌电信号检测电路设计方案表面肌电信号（sEMG）检测技术在医学和工程领域有着广泛的应用。
随着技术的不断进步和需求的增加，设计高集成度的sEMG检测电路成为研究的热点之一。
本文将讨论针对高集成度sEMG检测电路的设计方案。
一、引言sEMG信号是通过电极采集人体肌肉活动所产生的电信号。
sEMG 检测电路的设计需要满足高精度、高灵敏度、低噪声等要求，以获得可靠的信号。
二、信号采集电路的设计1. 电极选择选择合适的电极对于保证信号质量至关重要。
传统的sEMG电极由导电材料制成，但在高集成度电路设计中，使用半导体材料制作的电极更为合适。
例如，利用金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）制作电极，可以提高集成度并降低成本。
2. 构建前置放大器前置放大器是sEMG信号采集电路中不可或缺的部分。
合理设计前置放大器的增益和带宽，可以增强信号的强度并抑制噪声。
同时，为了提高集成度，可采用差动放大器来抵消共模噪声。
3. 噪声抑制在高集成度的设计中，噪声成为一个严重的问题。
为了抑制噪声，可以采用滤波器和抗干扰技术。
选择合适的滤波器类型并优化滤波器参数是一种常见的噪声抑制方法。
三、功耗优化策略高集成度的sEMG检测电路在功耗方面也需要考虑。
以下是一些功耗优化策略的介绍。
1. 低功耗ADC选择选择低功耗的模数转换器（ADC）是降低功耗的有效方法。
当前市场上存在许多低功耗ADC供选择，可以根据需求选择最合适的一种。
2. 功耗管理技术利用功耗管理技术可以在不牺牲性能的情况下降低整个电路的功耗。
例如，在实际测试中调整电源电压和频率可以实现功耗与性能的平衡。
四、验证与结果分析在设计完高集成度的sEMG检测电路后，需要进行验证和结果分析。
验证可以通过模拟测试和实际生物信号测试进行。
通过与传统的检测电路进行对比分析，评估设计方案的性能和优势。
五、结论本文讨论了高集成度的表面肌电信号检测电路设计方案。
通过选择合适的电极、构建前置放大器、噪声抑制和功耗优化策略等方法，可以实现高精度、高灵敏度和低功耗的sEMG信号采集。
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A、实时测试 B、记忆卡测试
100M（依赖于无线网卡）
大于24小时
32位微型计算机
240 X 160 点阵
1 uV（RMS：0.1uV）
1000/2000/10000/250/100 Hz
±8000uV
14bit
1 uV
110 dB
1.6 uV
8-500Hz
181 X 85 X 35 mm
344克
4 X 1.5V
数据采集系统（选配）：
光盘
数据线及连接转换线
加密狗
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方案二
名称：表面肌电测试仪ME6000- T8、T16
厂家：石家庄德人医疗科技有限公司
北京普康科健医疗设备有限公司
网址： /co/deren/7006DC9A
3F006831.htm
/
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软件功能：
1、语言环境：中文/英文，可任意转换。 2、肌肉三维 模型提示电极粘贴位置。 3、多种运算数据处理方法：积分运算，微分运算， ASCII变换，叠加运算，快速傅立叶变换（FFT），均 方根数据转换，标准差等。 4、多种分析法：基本数据分析，峰值分析，收缩顺序 分析，生理间距分析(生理沟)，触发分析，做功比分析， 分布分析等。 5、受试者管理/测试计划编辑器/平均数据处理 /原始数 据分析/数据导入与导出。 6、测试数据类型包括动态原始数据、静态原始数据、 自由原始数据、动态平均数据、静态平均数据、自由平 均数据。Βιβλιοθήκη IP20编辑ppt
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其它信息：
接口：与PC联机时运用WLAN无线数据传输技术
不联接PC测试时由记忆卡记录数据，后期 可供下载分析。 也可采用蓝牙EDR2.0通讯技术（型号不同）
软件：可经内部处理（有显示屏），也可上传到
PC通过自带 MegaWin 软件处理，不开源
报价：四通道20W，八通道40W，16通道76W
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重要技术参数
标准配置： ME6000肌电测量仪 肌电导联（8通道或16通道） CIF 卡（256M 闪存） 读卡器及电池（5号） USB数据通讯缆 便携式手箱 保护罩及背带 操作手册 MegaWin 软件（中英文） Mega 肌电仪得到的 数据可以直接输入到PC 上通过MegaWin 软 件处理
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主机技术参数
1、记录方式： 2、无线发射范围： 3、连续记录时间： 4、ME6000处理器: 5、LCD液晶显示器： 6、灵敏度： 7、采样频率： 8、测量范围 9、模拟/数字转换： 10、分辨率： 11、CMRR： 12、Noise： 13、滤波器范围： 14、尺寸： 15、重量： 16、供电电源： 17、仪器类型：
也可以通过提供的测试记录卡片，手动记录测试数据，随时查阅。 MICROFET2是一个独立的评估系统，可以利用提供的软件进行数据采 集和保存。得到更详细的数据报告和分析。
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重要技术参数
重量：1磅
电压：2-3.6V1/2AA锂电池
控制键：On/Off,Reset,Threshold
容量：300lbs(660Newtons)
BRAKE测试同样是由临床医生定位病人需要测试的肌肉，小心 放置机器到合适的位置或关节进行测试。临床医生施加一个力，病 人来抵抗，医生克服病人的抵抗力或打破病人的抵抗。
）
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2、记录和检索测试数据
MICROFET2设计为存储和调取最近30次测试记录。在测试模式， 只显示最近一次的测试结果，显示峰力和时间，下一次测试将取代上一 次测试结果。
MICROFET2通过清晰、准确、客观和量化的力的测量来消除测 试的主观性。提高测试的可靠性和准确性。
MICROFET2被设计成通过“MAKE”或“BREAK”两种模式来 进行肌力测试。
MAKE测试是由临床医生定位病人需要测试的肌肉，小心放置 机器到合适的位置或关节进行测试。所谓MAKE是指临床医生将设 备放在固定位置，用最大的力来抵抗病人的力。当临床医生抵抗时， 病人的测试结果将被采集，最大值将被显示。“MAKE”测试通常运 行4秒，测试起于“go”，终止与“relax放松”。
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产品图片
ME6000—T8、T16型表面肌电测试仪
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功能描述
芬兰Mega公司是世界知名的表面肌电生产厂家，近 千家客户遍布世界各地。当肌纤维收缩时将产生肌电信 号，此信号可通过皮下组织传导到肌体的通讯方式传送 到计算机，并在功能强大的肌电分析软件MegaWin 的数 据处理下，进行肌电信号的频谱转换；计算MF（Hz）： 中心频率；MPF（Hz）：平均做功率；ZCR（Hz）：过 零率；AEMG（uv）：平均肌电；SPA：频谱面积等参 数，从而来诊断、分析运动时该肌肉群的收缩状态、做 功顺序等。同时同步使用视频监控、关节角度计、转角 计等辅助设备，使分析更准确、形象。因此，ME6000可 应用于术前检查、术后肌肉恢复、运动状态分析、肌肉 的疲劳分析等，其广泛地应用在医用临床诊断、创伤的 康复、体育运动的科学研究等领域。
测试范围：
低阈值---0.8lbs到300lbs，每0.2lbs递增
3.6N到1320N，每0.8N递增
0.4kgf到135kgf，每1kgf递增
高阈值-- -3.0lbs到300lbs，每0.2lbs递增
12.1N到1320N，每0.8N递增
1.4kgf到135kgf ，每5kgf递增
准确性：+/-2%
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肌电信号采集系统选型方案
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方案一
名称：MicroFET 2肌力测试仪 厂家：北京沃衍体育科技有限公司 网址：/MicroFET%202%20MET.html
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产品图片
MicroFET 2肌力测试仪
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功能描述
1、MICROFET2肌肉测试
数据存储：最近30个测试
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其它信息： 接口：与电脑采用USB连接，与电极采用网卡线 软件：输出是内部处理。不开放 ，不提供源代码 报价： 39800元
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具体部件：
手持肌力测试系统
平传感垫、弯曲传感垫、微型传感垫
肌肉测试图谱
上肢测试记录卡、下肢测试记录卡
用户手册
保修卡
校准证书
手提箱