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摘要通过肌电、心电、脑电等电生理信号可实时了解人体的生理状态，有助于对疾病进行准确的诊断和治疗。表面肌电(sEMG，surface Electromyography)在临床医学中常被用于测量神经传导速率以辅助神经肌肉系统疾病的诊断。因无痛苦、无创伤的检测方式，其在运动康复、人机接口以及人体工程学等研究领域也得到了广泛的应用。在与表面肌电相关的临床应用和科学研究中，为获取更为细致的时间和空间信息，对多通道、低噪声、高抗干扰性能的表面肌电信号采集提出了迫切需求。高密度电极阵列研制是近年来表面肌电采集设备的一个重要发展方向，而多通道微弱信号的高性能采集是其中的关键问题。<br>　　本文以多通道sEMG信号采集装置设计为主要研究方向。研制了一种基于聚酰亚胺柔性材料的有源柔性电极阵列，并为高性能sEMG采集系统设计了与之对应的多路信号调理电路和多路A/D转换电路。通常多通道肌电采集系统，不仅可采集多通道的肌电信号，也可以采集心电、脑电等电生理信号。因此，本文又设计了一种便携式心电监护模块，包括心电信号双极导联测量方式，数字滤波和上位机的实时显示功能等。<br>　　本文主要工作成果包括但不限于以下方面:<br>　　(1)柔性有源电极阵列设计及其信号调理电路设计。从电极差分结构、电极间距、噪声抑制等方面考虑实现了两种柔性有源电极阵列。针对电极皮肤接触阻抗较大易引入工频噪声，设计并实现了两种有源电极:单倍增益和多倍增益有源电极。根据电极间距、通道数的需求最终选择单倍增益方式实现多通道的电极阵列设计。同时，为了实现不平坦区域每一通道电极与皮肤的良好接触，采用聚酰亚胺实现柔性印刷电路板增强柔韧性。在获取高质量的sEMG信号基础上设计了更多通道的有源柔性电极阵列，实现了32通道单差分sEMG信号的输出。根据sEMG信号幅度和带宽范围设计了对应的多通道信号调理电路，主要包括由仪表放大器构成了第一级放大滤波电路、由通用放大器构成的多重反馈滤波电路和由集成模拟前端设计的多通道A/D转换电路，实现了每通道约1500倍的信号放大、20～500Hz带通滤波。<br>　　(2)开展了两种不同的有源柔性电极阵列性能评估试验。试验一分别从信噪比、功率谱和噪声均方根值比较有源柔性电极阵列与实验室原有设计的无源柔性电极阵列、弹簧针电极阵列所获取的sEMG信号。试验结果表明，采用有源方式设计可减小工频噪声和电极皮肤接触阻抗对sEMG的影响，在皮肤表面不平坦区域采用柔性阵列可显著提高sEMG信号质量。试验二是具有32通道差分电极对的有源电极阵列与TMSi公司设计的64通道无源柔性电极阵列的性能对比试验。研究结果表明，有源柔性电极阵列可获取较高幅度的sEMG信号，而TMSI的64通道无源柔性电极阵列具有更小的基线噪声。这可能是因为TMSI电极阵列使用了双面胶和导电凝胶的缘故。<br>　　(3)便携式心电监护模块的设计与实现。针对个人医疗领域对便携式需求，心电模块进行了特殊设计处理。心电信号过采用双极导联方式进行采集。电路设计包括信号放大滤波电路、A/D转换电路以及数据传输电路。软件去噪方面使用简单而有效的Levkov滤波算法，因其计算量小且易于移植，故在单片机中实现信号的实时滤波处理。最终实现了小体积、便携式的心电监护模块，并在PC端软件上进行实时显示和数据存储。<br>