[发明专利]一种人体腰背部表面肌电信号的检测系统和方法

权利要求书

1.一种人体腰背部表面肌电信号的检测系统，其特征在于，包括：依次连接的采集单元和信号处理终端；

采集单元，用于采集受试者人体腰背部表面的肌电信号，并将肌电信号发送至信号处理终端；

信号处理终端，包括数字滤波模块、信号整流模块、活动段检测模块、特征提取模块、肌肉疲劳度分析模块，用于对表面肌电信号进行处理，形成可视化图表参数；

数字滤波模块，用于对数字的肌电信号进行滤波；

信号整流模块，用于对滤波后的肌电信号在静息基线以下的部分全部“翻折”到基线上面；

活动段检测模块，用于采用移动平均法判断肌肉产生动作的起始时刻和终止时刻，确定为肌电信号的动作有效时段；

特征提取模块，用于根据动作有效时段对对应的肌电信号进行时域特征提取；时域特征包括积分肌电值和均方根值；

肌肉疲劳度分析模块，用于基于时域特征值生成对应的直观表格及图形，判断当前运动状态肌肉的疲劳度，展示获取肌肉状态，实现采集信号数据可视化。

2.根据权利要求1所述的人体腰背部表面肌电信号的检测系统，其特征在于，积分肌电值iEMG和均方根值RMS的表达式如下：

其中i为对应采样间隔Δt时离散肌电信号所测幅值，N为受试者人体腰背部表面的采集点个数。

3.根据权利要求1所述的人体腰背部表面肌电信号的检测系统，其特征在于，采集单元包括：依次连接的采集电极、放大电路、滤波电路、模数转换器和USB电路；

放大电路包括主放大器和二级放大器；

滤波电路，包括高通滤波器、低通滤波器和陷波电路，用于去除肌电信号有效频段外的噪声干扰，和去除50Hz的工频干扰；

模数转换器，用于将模拟的肌电信号转换为数字的肌电信号；

USB电路，用于数字的肌电信号发送至信号处理终端。

当对人体腰背部表面肌电信号进行检测时，采集电极放置在人体腰背部，USB电路的另一端和信号处理单元连接。

4.根据权利要求3所述的人体腰背部表面肌电信号的检测系统，其特征在于，采集电极为织物电极，附着在柔性绑带上，柔性绑带的两端设置魔术贴；

采集电极包括三个电极片，其中两个电极片水平平行，构成差分放大，第三个电极片垂直放置，作为参考电极片。

5.根据权利要求3所述的人体腰背部表面肌电信号的检测系统，其特征在于，采集电极的数量是4个，柔性绑带的数量为2，两个采集电极采集在一条柔性绑带上，2条柔性绑带之间通过弹性带连接。

6.根据权利要求1所述的人体腰背部表面肌电信号的检测系统，其特征在于，受试者人体腰背部表面为信号源肌肉，以L3竖脊肌和T12竖脊肌作为信号源肌肉。

7.一种基于根据权利要求1-6任一项所述的人体腰背部表面肌电信号的检测系统的方法，其特征在于，包括：

S1，采集受试者人体腰背部表面的肌电信号；

S2，对肌电信号进行滤波，并对滤波后的肌电信号在静息基线以下的部分全部“翻折”到基线上面；

S3，采用移动平均法判断肌肉产生动作的起始时刻和终止时刻，确定为肌电信号的动作有效时段；

S4，采用移动平均法判断肌肉产生动作的起始时刻和终止时刻，确定为肌电信号的动作有效时段；

S5，基于时域特征值生成对应的直观表格及图形，判断当前运动状态肌肉的疲劳度，展示获取肌肉状态，实现采集信号数据可视化。

8.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S1和S2之间包括：

对肌电信号进行降噪和放大；

对放大后的肌电信号去有效频段外的噪声干扰，和去除50Hz的工频干扰；

将模拟的肌电信号转换为数字的肌电信号。