一種用于假肢手的可穿戴肌電信號檢測裝置設計.pdf

1、肢體殘障，特別是上肢殘障給生活、工作和學習都帶來了極大的不便。特別是在我國這樣一個總人口排世界頭名的國家，上肢殘障人士的絕對數量十分巨大。隨著科學技術的發(fā)展，利用最新的科技成果幫助殘障人士恢復或部分恢復正常人群的生活品質一直以來都是每一位從事生物醫(yī)學領域研究的科研人員義不容辭的社會責任。
　　本論文立足于實驗室自行研究的表面肌電識別算法，面向肌電假肢手，獨立開發(fā)了一套可穿戴的表面肌電采集裝置。主要進行了如下工作：
　　對表面

2、肌電信號的產生機理從生理學和解剖學的角度進行了分析。以及對使用多通道生理信號記錄儀采集到的較為標準的表面肌電信號進行了幅值、頻率特征分析，為肌電檢測電路設計確定了主要技術指標。
　　從無源電極傳感器入手，設計實驗檢測干濕兩種電極，分別檢測了兩種電極自身的阻抗特性：濕電極的阻抗變化較小，阻值較小，以容性為主，阻抗隨頻率升高而降低；干電極阻抗變化較大，阻值較大，也為容性，阻抗隨頻率變化的特性與濕電極相同。設計實驗檢測干濕兩種電極分別與

3、人體耦合后的阻抗特性。濕電極耦合阻抗特性表現(xiàn)為變化較穩(wěn)定，阻抗隨頻率升高而降低；干電極阻抗特性表現(xiàn)為穩(wěn)定耦合需要時間較長，電阻值較大，兩者均表現(xiàn)為容性耦合。
　　圍繞有源肌電檢測電極電路，設計了一種含有工頻陷波器的有源電極電路，該電路實現(xiàn)了對表面肌電信號的放大、信號調理功能。測試了該電路的幅頻特性、共模抑制比和輸入電阻特性并實際采集表面肌電信號。設計與對照組表面肌電信號的對比實驗，選取時域和頻域特征值，對電路方案做出功能性評估，認

4、為這一電路方案能夠較為有效地檢測到表面肌電信號，時域特征值指標與對照組信號的變化趨勢較為接近，但也發(fā)現(xiàn)該電路方案存在抗基線偏移性能差的缺點。
　　針對缺點設計了一種基于減法器的基線消除電路，用于抑制基線漂移。測量了其幅頻特性、共模抑制比和輸入電阻特性。設計功能性實驗證明了在實際表面肌電采集過程中，這種電路方案能夠較長時間穩(wěn)定的采集不同力量水平下的表面肌電信號，可以用于為肌電假肢手提供控制源信號。最后，實現(xiàn)了穿戴式肌電信號采集裝置的