專利名稱：一種抗干擾肌電生物反饋治療儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可用于強干擾環境的肌電生物反饋治療儀。
背景技術：
肌電信號(Electromyography, EMG)是眾多肌纖維中運動單位動作電位(motorunit action potertial, MUAP)的疊加。EMG信號檢測是一種簡單、無創、容易被受試者接受的肌電檢測活動，可用于測試人體較大范圍內的肌肉電信號，并有助于反映運動過程中肌肉生理、生化等方面的改變，不僅可在靜止狀態測定肌肉活動，而且可在各種運動過程中持續觀察肌肉活動的變化。是一種對人體運動功能具有重要意義的診斷評價方法，同時也發展成為一種較好的生物反饋治療技術，因而在臨床醫學的神經肌肉疾病診斷、高等院校 人機工效學領域的肌肉工作的工效學分析，體育系統疲勞判定、運動技術合理性分析、肌纖維類型和無氧閾值的無損傷性預測，醫院康復領域神經肌肉疾病診斷，肌肉功能評價等等方面得到了廣泛的運用。肌電生物反饋治療儀已經在很多領域得到了較大范圍的應用。但是，在通常情況下，由于現有肌電生物反饋治療儀檢測的肌電信號非常微弱，對環境噪聲非常敏感，在具有干擾的環境中，特別是在強干擾環境中，現有的肌電生物反饋治療儀將由于干擾信號而無法正常使用，因此，現有的肌電生物反饋治療儀對使用環境干擾因素要求高，限制了現有的肌電生物反饋治療儀的使用。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于，提供一種抗干擾肌電生物反饋治療儀，克服現有肌電生物反饋治療儀的缺陷，可在強干擾環境下正常使用。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種抗干擾肌電生物反饋治療儀，包括CPU、高壓升壓電路、電刺激輸出模塊、負載檢測電路、存儲模塊、顯示模塊和按鍵模塊；該CPU、高壓升壓電路、電刺激輸出模塊順序連接，實現電刺激信號的輸出和控制；該CPU、負載檢測電路、電刺激輸出模塊順序連接，實現負載檢測；該存儲模塊與該CPU連接，實現數據存儲和讀取；該顯示模塊與該CPU連接，實現數據的顯示輸出；該按鍵模塊與該CPU連接，實現控制信號的輸入；其特征在于，該治療儀還包括模塊切換電路、肌電信號輸入模塊、頻帶選擇電路和信號放大電路；該模塊切換電路分別與該肌電信號輸入模塊、所述電刺激輸出模塊連接，并包括電極接口 ；該模塊切換電路、肌電信號輸入模塊、頻帶選擇電路、信號放大電路順序連接，該信號放大電路輸出端連接所述CPU ；所述肌電信號輸入模塊包括電磁兼容抑制電路、高通濾波電路、共模檢測電路、通道切換電路、平衡衰減電路、差分放大電路；該電磁兼容抑制電路、高通濾波電路、通道切換電路順序連接，該電磁兼容抑制電路輸入端連接所述模塊切換電路，該通道切換電路輸出端連接該差分放大電路；該高通濾波電路通過該共模檢測電路連接所述CPU，所述CPU連接該通道切換電路的控制輸入端，該通道切換電路的輸出端經該平衡衰減電路連接該差分放大電路，該差分放大電路連接所述頻帶選擇電路；所述平衡衰減電路對其兩個輸入電極對稱；所述差分放大電路包括順序連接的并聯雙運放電路、增益選擇電路和低噪聲放大電路，所述CPU連接該增益選擇電路的控制輸入端，該低噪聲放大電路輸出端連接所述頻帶選擇電路，該并聯雙運放電路的輸入端與所述通道切換電路連接。 在本實用新型的抗干擾肌電生物反饋治療儀中，所述高通濾波電路為無源濾波器。在本實用新型的抗干擾肌電生物反饋治療儀中，所述無源濾波器為電阻、電容組成的阻容濾波器或電感、電容組成的感容濾波器。在本實用新型的抗干擾肌電生物反饋治療儀中，所述無源濾波器的截止頻率點為O. 5Hzo在本實用新型的抗干擾肌電生物反饋治療儀中，所述低噪聲放大電路為儀用差分放大電路。實施本實用新型的抗干擾肌電生物反饋治療儀，與現有技術比較，其有益效果是I.在結構和方法上對共模電壓采用判斷處理機制，有效防止過大外界干擾導致電路運放飽和的發生，避免了由于運放飽和帶來的電路無法采集肌電信號，大大提高肌電生物反饋治療儀的抗干擾能力，能夠在強干擾環境下正常工作；2.在差分放大電路中采用可調整的增益選擇電路，可以選擇前級的增益，在檢測到輸入差模信號較大時會調整前級增益，防止后端運放飽和，從而在檢測小信號輸入時可在并聯型雙運放電路使用超高增益，大大提高肌電生物反饋治療儀的噪聲共模抑制能力；3.在電路中采用對稱平衡衰減電路、低噪聲放大電路等措施，有效降低電路自身帶來的噪音；4.結構簡單，容易實施。
圖I是本實用新型抗干擾肌電生物反饋治療儀一種實施例的系統示意框圖。圖2是本實用新型抗干擾肌電生物反饋治療儀中EMG輸入模塊結構示意圖。圖3是本實用新型抗干擾肌電生物反饋治療儀中差分放大電路一種實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。[0030]如圖I所示，本實用新型的抗干擾肌電生物反饋治療儀包括CPU90、高壓升壓電路10、電刺激輸出模塊30、負載檢測電路20、語音播放模塊101、存儲模塊102、顯示模塊103、通信模塊104、按鍵模塊105、模塊切換電路50、EMG輸入模塊60 (肌電信號輸入模塊)、頻帶選擇電路70和信號放大電路80。CPU90、高壓升壓電路10、電刺激輸出模塊30順序連接，實現電刺激信號的輸出和控制。CPU90、負載檢測電路20、電刺激輸出模塊30順序連接，實現負載檢測。語音播放模塊101與CPU90連接，實現數據的語音輸出。存儲模塊102與CPU90連接，實現數據存儲和讀取。 顯示模塊103與CPU90連接，實現數據的顯示輸出。通信模塊104與CPU90連接，實現抗干擾肌電生物反饋治療儀與其他設備(如集中控制的PC機等)的無線通信連接。按鍵模塊105與CPU90連接，實現控制信號的輸入。模塊切換電路50分別與EMG輸入模塊60、電刺激輸出模塊30連接，并包括電極接口 40，用于與電極連接。模塊切換電路50、EMG輸入模塊60、頻帶選擇電路70、信號放大電路80順序連接，信號放大電路80輸出端連接CPU90，實現肌電信號的放大。其中，如圖2所示，EMG輸入模塊60包括EMC抑制電路61 (EMC —Electro MagneticCompatibility電磁兼容，電磁兼容抑制電路)、高通濾波電路62、共模檢測電路63、通道切換電路65、平衡衰減電路64和差分放大電路66。EMC抑制電路61、高通濾波電路62、通道切換電路65順序連接，EMC抑制電路61的輸入端連接模塊切換電路50，通道切換電路65的輸出端連接差分放大電路66。高通濾波電路62通過共模檢測電路63連接CPU90，CPU90連接通道切換電路65的控制輸入端，通道切換電路65的輸出端經該平衡衰減電路64連接差分放大電路66的輸入端，差分放大電路66的輸出端連接頻帶選擇電路70。 其中，平衡衰減電路64對其兩個輸入電極對稱，以避免引入差模噪聲。如圖3所示，差分放大電路66包括順序連接的并聯雙運放電路661、增益選擇電路662和低噪聲放大電路，CPU90連接增益選擇電路662的控制輸入端，該低噪聲放大電路輸出端連接頻帶選擇電路70，并聯雙運放電路661的輸入端與通道切換電路65連接。在本實施例中，低噪聲放大電路采用儀用差分放大電路663。在其他實施例中，低噪聲放大電路可采用其他普通的低噪聲放大器。高通濾波電路62優選無源濾波器，以防止引入噪聲。無源濾波器可以采用包括但不限于電阻、電容組成的阻容濾波器或電感、電容組成的感容濾波器。上述無源濾波器的截止頻率點優選為O. 5Hz。在其他實施例中，根據需要，上述無源濾波器的截止頻率點可以選擇其他頻率點，如O. 6Hz、0. 8Hz等。在其他實施例中，不設置通信模塊或不設置語音播放模塊或不設置通信模塊和語音播放模塊，均不影響本發明目的的實現。本實用新型的肌電生物反饋治療儀使用方法如下首先，共模檢測電路63檢測高通濾波電路62的共模電壓值，將檢測到的共模電壓值與差分放大電路66的輸入級運放的最大共模輸入電壓進行比較，當檢測的共模電壓值大于差分放大電路輸入級運放的最大共模輸入電壓時，CPU90控制通道切換電路65將高通濾波電路63的共模電壓信號輸出至平衡衰減電路64，經平衡衰減電路64衰減后再接入差分放大電路66進行放大，以防止運放飽和。根據需要，平衡衰減電路64可以設置為一級衰減、兩級衰減或多級衰減，CPU90將平衡衰減電路64的衰減系數運用到EMG信號計算中。當檢測的共模電壓值小于等于差分放大電路輸入級運放的最大共模輸入電壓時，CPU90控制通道切換電路65將高通濾波電路63的共模電壓信號輸出至差分放大電路66，進行放大。此時，因高通濾波電路63的共模電壓信號小于或等于差分放大電路輸入級運放的最大共模輸入電壓，不會產生運放飽和現象。在差分放大電路66中采用可調整的增益選擇電路662，可以選擇并聯型雙運放電路661的增益，在CPU90檢測到輸入差模信號較大時會調整增益，防止后端儀用差分放大電路663運放飽和，從而在檢測小信號輸入時可在并聯型雙運放電路661使用超高增益，大大 提高肌電生物反饋治療儀的共模噪聲抑制能力。
權利要求1.一種抗干擾肌電生物反饋治療儀，包括CPU、高壓升壓電路、電刺激輸出模塊、負載檢測電路、存儲模塊、顯示模塊和按鍵模塊； 該CPU、高壓升壓電路、電刺激輸出模塊順序連接，實現電刺激信號的輸出和控制； 該CPU、負載檢測電路、電刺激輸出模塊順序連接，實現負載檢測； 該存儲模塊與該CPU連接，實現數據存儲和讀取； 該顯示模塊與該CPU連接，實現數據的顯示輸出； 該按鍵模塊與該CPU連接，實現控制信號的輸入； 其特征在于，該治療儀還包括模塊切換電路、肌電信號輸入模塊、頻帶選擇電路和信號放大電路； 該模塊切換電路分別與該肌電信號輸入模塊、所述電刺激輸出模塊連接，并包括電極接ロ ； 該模塊切換電路、肌電信號輸入模塊、頻帶選擇電路、信號放大電路順序連接，該信號放大電路輸出端連接所述CPU ； 所述肌電信號輸入模塊包括電磁兼容抑制電路、高通濾波電路、共模檢測電路、通道切換電路、平衡衰減電路、差分放大電路；該電磁兼容抑制電路、高通濾波電路、通道切換電路順序連接，該電磁兼容抑制電路輸入端連接所述模塊切換電路，該通道切換電路輸出端連接該差分放大電路；該高通濾波電路通過該共模檢測電路連接所述CPU，所述CPU連接該通道切換電路的控制輸入端，該通道切換電路的輸出端經該平衡衰減電路連接該差分放大電路，該差分放大電路連接所述頻帶選擇電路； 所述平衡衰減電路對其兩個輸入電極對稱； 所述差分放大電路包括順序連接的并聯雙運放電路、増益選擇電路和低噪聲放大電路，所述CPU連接該增益選擇電路的控制輸入端，該低噪聲放大電路輸出端連接所述頻帶選擇電路，該并聯雙運放電路的輸入端與所述通道切換電路連接。
2.如權利要求1所述的抗干擾肌電生物反饋治療儀，其特征在于，所述高通濾波電路為無源濾波器。
3.如權利要求2所述的抗干擾肌電生物反饋治療儀，其特征在于，所述無源濾波器為電阻、電容組成的阻容濾波器或電感、電容組成的感容濾波器。
4.如權利要求2所述的抗干擾肌電生物反饋治療儀，其特征在于，所述無源濾波器的截止頻率點為0. 5Hz。
5.如權利要求1至4之一所述的抗干擾肌電生物反饋治療儀，其特征在于，所述低噪聲放大電路為儀用差分放大電路。
專利摘要一種抗干擾肌電生物反饋治療儀，包括相互連接的CPU、高壓升壓電路、電刺激輸出模塊、負載檢測電路、存儲模塊、顯示模塊、按鍵模塊、模塊切換電路、肌電信號輸入模塊、頻帶選擇電路和信號放大電路，肌電信號輸入模塊包括電磁兼容抑制電路、高通濾波電路、共模檢測電路、通道切換電路、平衡衰減電路、差分放大電路；差分放大電路包括并聯雙運放電路、增益選擇電路和低噪聲放大電路。本實用新型提高噪聲抑制能力，避免運放飽和，抗干擾能力強，結構簡單。
文檔編號A61N1/36GK202751694SQ20122036276
公開日2013年2月27日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者趙志剛 申請人:深圳市東迪欣科技有限公司