生理信号采集系统的设计和开发

M.Karuna¹克里希纳,饶²

副教授,ECE称,Vignan吗?信息技术学院,印度,印度
副教授,ECE称,Vignan吗?信息技术学院,印度,印度

文摘

医院需要几个测量系统可以测量病人的生理参数。测量系统应该能够准确衡量病人的重要器官如心脏病,体温,电活动的肌肉等等。接近EMG用于监控病人在运动和劝他停止他的疲劳状态。在肌肉活动,产生小电流信号是由离子交换的整个肌肉膜用表面电极放大并记录仪器称为肌电图。基于个人电脑的信号采集是有效的和有效的方法,生物医学信号采集和监控。本文简单和成本有效的方法检测提出了人类随意肌运动。这项工作.EMG信号从手肱二头肌使用简单的计算机接口和基于MATLAB的滤波算法处理在线清洁显示器。

关键字

肌电图、数据采集、肌肉收缩、EMG信号

介绍

肌电图(EMG)技术评估和记录骨骼肌产生的电活动[1]。EMG执行使用乐器被称为肌电图,生产记录称为肌动电流图。一个肌电图检测肌肉细胞,这些细胞所产生的电势电或神经激活。可以分析的信号来检测医疗异常,激活水平,或招聘订单或分析人类或动物运动的生物力学[1,2]。EMG信号是用在许多临床和生物医学应用。肌电图作为一种诊断工具用于识别神经肌肉疾病,评估低背疼痛,运动机能学、电动机控制的疾病[1,2]。EMG信号也作为控制信号用于假肢设备如假肢手、手臂和下肢。EMG然后acceleromyograph可以用于神经肌肉监测与肌肉松弛药物全身麻醉,为了避免术后残余curarization。肌电图和神经传导研究(nc)测量神经和肌肉功能,并可显示当有四肢疼痛,从脊髓神经压迫弱点,或者担心其他的神经损伤或障碍[4]。脊髓神经损伤不会引起颈、背部疼痛或腰背痛,中期,由于这个原因,没有证据显示肌电图或nc有助于诊断的原因轴向腰椎疼痛,胸疼痛,或颈椎疼痛。

方法的方法

方法检测所需的方法,过滤器和显示人类EMG信号,也解释了数字CRO以计算机为基础的系统的需求获取的生物信号。

原始模拟EMG信号获得美联储的数字阴极射线示波器,可以获得进入个人电脑通过连接通用串行总线(USB)电缆从范围到一个USB端口的PC和PC我们需要DSWAVE设置预装软件和驱动程序是在我们的电脑之间一旦建立连接电脑和范围,我们需要打开DSWAVE设置应用程序检查USB连接,如果一个刻度线显示在窗口的左下角然后再好其他检查连接。现在媒体获取数据按钮窗口,然后连续流的数据范围到PC通过单击save按钮可以保存为MS EXCEL文件,可以用于我们在MATLAB信号进一步处理。图1显示了原始EMG信号DS波设置。

框图

下面的图是肌电采集系统与不同的块。有电极,差分放大器、带通滤波器,陷波滤波器,数字CRO,个人电脑

线路图

一个.PREAMPLIFIER

EMG信号测量的电极是非常少的振幅在-70 mv + 90 mv。所以我们需要一个前置放大器放大信号网络必须注意近20 - 30倍,获得必须的范围也避免振动和噪声放大消除在以后的阶段。

公元620年被用作前置放大器放大的信号。信号放大20到30次。低电流噪声AD620允许其使用的肌电图监测[5]。的AD620„年代低功率、低电源电压的要求,和节省空间的8-lead mini-DIP和SOIC包产品让电池供电的一个很好的选择数据记录器。此外,低偏置电流和低电流加上低电压噪声AD620提高动态范围的更好的性能。公元620年设备的增益范围可以随外部电阻器的帮助。它的范围从1000年。

获得方程

kΩ/ R G = 1 + 49.5。

b IC LM 324

LM324 14针是一个集成电路组成的四个独立的运算放大器(运算放大器)补偿在一个包中。运算放大器是高增益电子与差分输入电压放大器,通常,单端输出。输出电压之间的电压差很多倍一个运放的输入终端。这些运算放大器是由一个电源LM324和需要一个双重供应是消除。他们可以用作放大器、比较器、振荡器、整流器等。传统与LM324运放应用程序可以更容易地实现。

c .带通滤波器

典型的带通频率范围从10至20赫兹(高通滤波)500至1000赫兹(低通滤波)。高通滤波是必要的,因为运动构件是由低频组件(通常是< 10 hz)。低通滤波是可取的去除高频组件,以避免混叠的信号。为了消除不必要的频率(即低于20和500赫兹以上)我们使用带通滤波器。图3显示了带通滤波器模型图。

d .陷波滤波器

我们知道,当我们使用线电压50赫兹(60 Hz)接噪声添加到我们的信号电压范围从0.6 v 2 v为了消除这种接噪音我们设计的陷波滤波器减弱电压水平50赫兹。窄带拒绝滤波器通常称为陷波滤波器,通常用于拒绝单一频率。最常用的陷波滤波器是双T形网络。一个T网络由两个电阻和一个电容,而另一个使用两个电容和一个电阻。缺口的出现频率最大衰减的频率。图中显示的带阻滤波器。

它是由

fN = 1/2πRC

R2 = Q / 2πfcc (2 q2-af)

R3 = Q /πFcC。

房颤是获得在Fc在哪里

房颤= R3 / 2 r1。

电极位置

前将电极放置在皮肤,必须正确清洗去除死细胞。特殊的磨料和导电糊剂去除死细胞和清洁的表面污垢和汗水。可以适当清洁皮肤使用纯酒精[5],许过皮肤电极制备方法和应用技术,当运用得当,皮肤通常收到红色光。这表明良好的皮肤阻抗的状态。

EMG信号获得使用三电极图7 [5]。两个是放置在肱二头肌肌肉而第三放在骨臂的一部分作为我们的参考或地面传感器电路。肌肉电极的理想位置是中心的肌肉大约1厘米(5、6)。参考电极放在下面的手肘关节的骨下面部分分开。

结果和讨论

答:DE-NOISED EMG信号

小波de-noised EMG信号只包含一个活跃的肌肉收缩和休息期间三个主动收缩的肌电图信号如图所示。EMG信号的样本给出了水平轴和相应的权力在纵轴上。四个健康的人的肌肉疲劳计算去噪后EMG信号和图形如下所示。

b .功率计算

EMG信号的平均功率计算中扮演一个重要的角色在决定肌肉疲劳的肌肉。通过每日服用这些肌肉疲劳和拯救他们,我们可以很容易地告诉病人病情。计算肌肉疲劳,我们必须计算平均功率,可以计算通过使用MATLAB中的avgpower命令DSP数据。

上面的图是二头肌肌肉收缩的乱射的EMG信号。信号的时间和振幅水平。

上面的图是二头肌肌肉收缩的乱射的EMG信号。信号的时间和振幅水平。

上面的图是二头肌肌肉收缩的乱射的EMG信号。信号的时间和振幅水平。

上面的图是二头肌肌肉收缩的乱射的EMG信号。信号的时间和振幅水平。

上面的图是二头肌肌肉收缩的乱射avgpower不同主题的EMG信号。

结论

设计了信号采集系统的有效测量和同步符合基本标准。低成本。操作方便。我们可以检查我们的肌肉活动每天很容易。我们的肌肉活动可以测量平均功率。

引用

r·k·克拉克,人体解剖学和生理学:理解。萨德伯里,质量。:琼斯和Bartlett出版社,2005年版。
伯克,M.J.,Gleeson, D.T. (2000), “A micro power dry-electrode ECG preamplifier”, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, v. 47, n. 2, p. 155-162.
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s . Micera a . m .萨巴蒂和p .达里奥”使用小型自动识别的上肢运动的训练集的EMG信号,“地中海,Eng。理论物理。,vol. 22, no. 8, pp. 527–533, Oct. 2000.
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