(2 Π R9 C4)。如圖2所示，第六運(yùn)算放大器U6的同相輸入端通過第四電容C4連接第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端。第六運(yùn)算放大器U6的反相輸入端通過第五電容C5連接第二運(yùn)算放大器U2的輸出端。
[0028]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)聯(lián)線屏蔽驅(qū)動電路115包括第三運(yùn)算放大器U3 ;所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端連接高通濾波電路113 ;所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端連接第三運(yùn)算放大器U3的輸出端；所述第三運(yùn)算放大器U3的輸出端接地。具體來說，第三運(yùn)算放大器U3為添加的導(dǎo)聯(lián)線屏蔽驅(qū)動電路。如圖2所示。所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端通過第九電阻R9連接第六運(yùn)算放大器U6的同相輸入端；所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端還通過第十電阻RlO連接第六運(yùn)算放大器U6的反相輸入端。
[0029]通過上述電路，本發(fā)明的前端放大模塊，共模抑制比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過肌電采集國標(biāo)對共模抑制比要求(國標(biāo)為超過80dB);輸入阻抗遠(yuǎn)超過肌電國標(biāo)要求(國標(biāo)為大于100ΜΩ)。
[0030]進(jìn)一步地，所述腿部驅(qū)動模塊120包括:第三電阻R3、第七電阻R7、第八電阻R8、第i^一電阻Rl1、第六電容C6、第四運(yùn)算放大器U4和第五運(yùn)算放大器U5 ；
所述第五運(yùn)算放大器U5的輸出端通過第三電阻R3連接第三電極(圖2中所示為SEMG_RU ;所述第五運(yùn)算放大器U5的輸出端還通過第七電阻R7連接第五運(yùn)算放大器U5的反相輸入端，所述第五運(yùn)算放大器U5的輸出端還依次通過第六電容C6和第八電阻R8連接第五運(yùn)算放大器U5的反相輸入端；所述第五運(yùn)算放大器U5的同相輸入端接地；
所述第四運(yùn)算放大器U4的輸出端通過第十一電阻Rll連接第五運(yùn)算放大器U5的反相輸入端；所述第四運(yùn)算放大器U4的輸出端還連接第四運(yùn)算放大器U4的反相輸入端；所述第四運(yùn)算放大器U4的同相輸入端連接前端放大模塊110。
[0031]具體來說，所述第四運(yùn)算放大器U4的同相輸入端通過第十二電阻連接第六運(yùn)算放大器U6的同相輸入端，還通過第十三電阻R13連接第六運(yùn)算放大器U6的反相輸入端。所述腿部驅(qū)動模塊120用于生物體表電信號的采集，它從前置放大模塊兩個相等的偏置電阻第十二電阻R12、第十三電阻R13中間取出人體共模電壓，依次經(jīng)電壓跟隨器U4與反相放大器U5連接到右腿，它相當(dāng)于共模電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，起快速放電、有效衰減人體共模電壓信號的作用。
[0032]在實(shí)際應(yīng)用時，如圖2所示，肌電前端放大模塊的輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)如下:假設(shè)A、B、C、D 和E五點(diǎn)的電位為VA、VB、VC、VD、VE;VA-VB為差分電極電位差VI。VD=(1+2R5/R4)VA ；VE=(1+2R6/R4) VB ；VD-VE=(1+2R5/R4)(VA-VB) = (1+2R5/R4)VI ；則 Vout=K(1+2R5/R4)V1
[0033]然后前端放大模塊將采集的肌電信號依次經(jīng)過帶通濾波模塊、工頻濾波模塊等發(fā)送至微處理器。在對肌電信號處理時針對工頻干擾中心頻率偏移的問題，使用了自適應(yīng)工頻濾波，使得采集到的肌電信號信噪比高，能用于后續(xù)的肌電評估。
[0034]進(jìn)一步地，所述微處理器180包括:
預(yù)處理單元，用于對所述表面肌電信號對應(yīng)的數(shù)字信號進(jìn)行預(yù)處理，得到對應(yīng)的肌電數(shù)據(jù)；
肌力評估單元，用于利用端點(diǎn)檢測算法從所述肌電數(shù)據(jù)中劃分選取部分肌電數(shù)據(jù)，根據(jù)該部分肌電數(shù)據(jù)計算對應(yīng)的均方根和肌電積分值，根據(jù)所述均方根和肌電積分值進(jìn)行肌張力評估和肌力等級評估；
肌肉疲勞評估單元，用于利用端點(diǎn)檢測算法從所述肌電數(shù)據(jù)中劃分選取部分肌電數(shù)據(jù)，根據(jù)該部分肌電數(shù)據(jù)計算對應(yīng)的平均頻率和中值頻率，根據(jù)所述平均頻率和中值頻率進(jìn)行肌肉疲勞評估。
[0035]具體來說，在實(shí)際應(yīng)用時，可通過微處理器對肌電信號對應(yīng)的數(shù)字信號進(jìn)行處理，也可發(fā)送至電腦(PC)進(jìn)行處理。上述硬件部分采集到的數(shù)據(jù)通過USB傳輸?shù)诫娔X進(jìn)行一系列處理。
[0036]在微處理或電腦端處理的流程如下，先對對所述表面肌電信號對應(yīng)的數(shù)字信號進(jìn)行預(yù)處理，得到對應(yīng)的肌電數(shù)據(jù)。也就是對數(shù)字信號進(jìn)行軟件濾波，進(jìn)一步去除噪聲干擾。濾波處理包括高通濾波、工頻濾波和平均濾波。所述高通濾波和平均濾波都是傳統(tǒng)的濾波器，技術(shù)比較成熟。所述工頻濾波采用改進(jìn)型自適應(yīng)工頻濾波器，該濾波器是針對電網(wǎng)擾動噪聲中心頻率偏移問題而設(shè)計。這樣獲得的信號能夠很好地被后續(xù)評估模塊所使用。譬如對解析后的肌電信號的數(shù)字信號進(jìn)行帶通濾波器、自適應(yīng)工頻濾波器等預(yù)處理后得到對應(yīng)的肌電數(shù)據(jù)。
[0037]然后利用端點(diǎn)檢測算法從背景信號中提取肌電信號，用來計算肌電信號各項指標(biāo)。具體從數(shù)據(jù)庫中讀入肌電數(shù)據(jù)后，利用端點(diǎn)檢測算法從背景信號中劃分選取有用的肌電信號，提取該段數(shù)據(jù)計算其評估指標(biāo)(均方根、肌電積分值、平均頻率和中值頻率)，再繪制評估指標(biāo)曲線。所述端點(diǎn)檢測算法采用短時能量設(shè)定閾值，輔以短時平均過零率進(jìn)行判斷。所述評估指標(biāo)中，均方根、肌電信號積分值用于肌張力評估、肌力等級評估，而平均頻率、中值頻率用于肌肉疲勞評估，其中中值頻率擬合直線的斜率被定義為疲勞度指數(shù)。
[0038]進(jìn)一步地，所述肌肉疲勞評估單元包括:肌電數(shù)據(jù)提取子單元，用于利用端點(diǎn)檢測算法從所述肌電數(shù)據(jù)中劃分選取部分肌電數(shù)據(jù)；肌肉疲勞計算子單元，用于利用短時傅立葉變換計算該部分肌電數(shù)據(jù)的肌電信號頻譜，通過計算出的中值頻率得到肌肉的疲勞程度。
[0039]進(jìn)一步地，在電腦端，還可設(shè)定康復(fù)訓(xùn)練模式，譬如常規(guī)模式、耐力模式、爆發(fā)力模式和自定義模式，可添加自定義訓(xùn)練模式，根據(jù)運(yùn)動肌肉評估結(jié)果設(shè)定適合患者的訓(xùn)練模式，增加治療的針對性。在運(yùn)動肌肉的康復(fù)模式中添加自定義訓(xùn)練模式。這種模式可以根據(jù)評估的結(jié)果自主地設(shè)計訓(xùn)練模式，能夠保證患者在肌肉承受范圍內(nèi)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，并且能夠針對所需康復(fù)參數(shù)進(jìn)行自由組合，使得治療更有針對性，有助于患者的康復(fù)。
[0040]舉例說明如下，康復(fù)訓(xùn)練模式依次為:常規(guī)模式、耐力模式、爆發(fā)力模式、自定義模式?？祻?fù)訓(xùn)練常規(guī)模式:當(dāng)患者肌電水平超過反饋閾值時，屏幕彈出煙花播放窗口作為獎勵。其中反饋閾值是采集患者第一分鐘內(nèi)的肌電信號，取最大值的80%作為肌電的反饋閾值，當(dāng)患者多次努力也無法達(dá)到閾值水平時，逐步降低肌電反饋閾值直到患者成功觸發(fā)為止。本訓(xùn)練模式適用于2-4級肌力患者。
[0041]耐力訓(xùn)練模式:患者需要在一定時間內(nèi)保持肌肉輸出力量穩(wěn)定以控制產(chǎn)生類似梯形的肌電圖。本訓(xùn)練模式對于肢體癱瘓的患者要求比較高，肌力水平要在3級以上。
[0042]爆發(fā)力訓(xùn)練模式:要求患者在黃色區(qū)域內(nèi)快速收縮、放松肌肉，讓肌電曲線有快速變化過程。該訓(xùn)練模式主要考驗中樞神經(jīng)對肌肉控制的靈活性、快速反應(yīng)能力，對用戶的肌力水平要求較高，至少3級以上。
[0043]自定義訓(xùn)練模式:該模式靈活性高，能夠根據(jù)康復(fù)評估結(jié)果靈活設(shè)置反饋曲線閾值，設(shè)置任意難度肌電反饋閾值曲線，有助于提高治療的針對性。用戶可通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊設(shè)置區(qū)域的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行反饋曲線設(shè)置，當(dāng)用戶的肌電水平大于等于反饋閾值時，將會獲得一定積分獎勵，用戶設(shè)置好反饋閾值曲線形狀后點(diǎn)擊確認(rèn)即可進(jìn)入訓(xùn)練模式。
[0044]基于上述表面肌電采集裝置，本發(fā)明還提供了一種采用上述的表面肌電采集裝置的肌電信號處理方法，如圖3所示，包括:
S100、采集皮膚表面肌電信號，并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號；
S200、對所述數(shù)字信號進(jìn)行預(yù)處理，得到對應(yīng)的肌電數(shù)據(jù)；
S300、利用端點(diǎn)檢測算法從所述肌電數(shù)據(jù)中劃分選取部分肌電數(shù)據(jù)，根據(jù)該部分肌電數(shù)據(jù)計算對應(yīng)的均方根、肌電積分值、平均頻率和中值頻率；
S400、根據(jù)所述均方根和肌電積分值進(jìn)行肌張力評估和肌力等級評估，根據(jù)所